電子顯微鏡的問世

在光學顯微窮途末路之時，人們發現了電子波。這要歸功于法國物理學家德布羅意提出的波粒二象性的設想，即電子既可以視為粒子，也可以用波來描述，并且他還給出了電子波長和電子運動速度的反比關系。如果給電子足夠的加速電壓，比如60千伏，那么其波長僅有0.005納米，如果用這么小波長的波作為光源制作顯微鏡，那就完全可以使顯微鏡的分辨率成千上萬倍的提高，甚至可以分辨出晶體中的原子來。但是問題又來了，我們前文中說道，光學顯微鏡的重要部件是用以聚焦光線的凸透鏡，可是如何才能使電子束聚焦呢？

德國物理學家布施在1926到1927年間發表了系列論文，表明電磁場對電子束正好具有透鏡聚焦的作用。也正是此時，電子顯微鏡的發明者——恩斯特?魯斯卡，剛剛踏入德國柏林高等工業學院攻讀博士學位，他的研究課題正是磁場對陰極射線即電子束的聚焦。仿佛電磁透鏡的理論都是為他準備好的，在他進入科學殿堂后很短的時間，他和導師馬克思?諾爾于1929年制作了世界上第一個電磁透鏡，實現了對電子束的聚焦功能。此后兩年，兩人再接再厲，成功制造出了歷史上第一臺電子顯微鏡的雛形。1933年，魯斯卡自己獨立完成了新的設計，制造了第二版的電子顯微鏡，在此后幾十年，電鏡的原理和設計基礎都沒有離開這一臺的樣式。1986年，80歲的魯斯卡因此獲得了諾貝爾物理學獎。