透射电镜的发展

　　透射电镜(TEM)是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。

　　1924年，德国科学家德布罗意(DeBroglie)指出，任何一种接近光速运动的粒子都具有波动本质。1926-1927年，Davisson和Germer以及Thompson Reid用电子衍射现象验证了电子的波动性，发现电子波长比X光还要短，从而联想到可用电子射线代替可见光照明样品来制作电子显微镜，以克服光波长在分辨率上的局限性。1926年德国学者Busch指出“具有轴对称的磁场对电子束起着透镜的作用，有可能使电子束聚焦成像”，为电子显微镜的制作提供了理论依据。

　　1931年，德国学者诺尔(Knoll)和鲁斯卡(Ruska)获得了放大12～17倍的电子光学系统中的光阑的像，证明可用电子束和电磁透镜得到电子像，但是这一装置还不是真正的电子显微镜，因为它没有样品台。1931-1933年间，鲁斯卡等对以上装置进行了改进，做出了世界上diyi台透射电子显微镜(简称透射电镜)。1934年，透射电镜的分辨率已达到50nm，鲁斯卡也因此获得了1986年的诺贝尔物理学奖。

　　1939年德国西门子公司造出了世界diyi台商品透射电镜，分辨率优于10nm。1954年又产生了的西门子Elmiskop型电子显微镜，分辨率优于1nm。在英国，透射电镜的研究始于1935年，1946年设计了diyi批商业透射电镜，导致了EM型电镜的系列生产。在荷兰，1944年研制成diyi台电镜，后来生产了的PhilipsEM和CM型透射电镜。我国的透射电镜研制始于20世纪50年代，1977已作出了分辨率为0.3nm的80万倍的透射电镜。

　　1949年以前，由于很难制备出能让电子束穿过的薄金属样品，开始用透射电镜直接观察试样。随后，荷兰的Bollnan和英国剑桥大学的赫什(Peter B.Hirsch)研究组进一步发展这一技术。特别是Hirsch研究组，发展了电子衍衬理论，可以解悉电子束穿过试样形成的电子衍衬像，开创了用透射电镜直接观察试样的时代，为电子显微镜在材料学的应用打下了基础。

　　20世纪70年代，美国亚利桑那州立大学的考利(John Cowley)和澳大利亚墨尔本大学的穆迪(Alex Moodie)建立了高分辨电子显微想的理论与技术，发展了高分辨电子显微学。20世纪80年代，发展了高空间分辨分析电子显微学，人们可采用高分辨技术、微衍射、电子能量损失谱、电子能谱仪等对很小范围内(约1nm)的区域进行电子像、晶体结构、化学成分的研究，将电子显微分析技术在材料学中的研究大大地拓展了。20世纪90年代，由于纳米科技的飞速发展，对电子显微分析技术的要求越来越高，进一步推动了电子显微学的发展。目前，透射电镜已发展到了球差校正透射电镜的阶段。

　　目前世界上生产透射电镜的大致可分为三类：

　　常规透射电镜：加速电压为100～200kV。200kV透射电镜的分辨率可达0.19nm。

　　中压透射电镜：加速电压为300～400kV。300kV透射电镜的分辨率可达0.17nm，400kV透射电镜的分辨率可达0.16nm。

　　高压透射电镜：加速电压为1000kV。目前1000kV的透射电镜Zgao分辨率可达0.1nm。

　　目前用的Z多的透射电镜是200kV和300kV的电镜，高压电镜由于价格昂贵，体积庞大，用得很少。

　　透射电镜以其高分辨本领和科学的直观性显示出无比的魅力，在众多领域，如：生物、医学、农林、养殖和材料科学研究方面得到了广泛的应用，发挥着不可忽视的作用。透射电镜技术的应用与未来前景无比广阔，有许多新知识等待着人们去探究，有许多方法等待着人们去创造，有许多新问题等待着人们去解决。