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鎢燈絲電子顯微鏡不是像電子計算機的那種電氣化，而是用電子打在樣品上，用電子束成像。這主要是因為電子的波長小，光的波長在400到700納米量級，而電子的波長公式是lambda=h/(mv)，一般用的電壓是80kV到300kV，電子的波長就是在0.01納米左右，和原子的大小接近。更短波長的好處，是可以觀測到更小尺寸的東西，否則會因為波的衍射和干涉無法分辨。
我們知道光學(xué)顯微鏡并不能觀察到無限小的物體，通常最小可分辨的尺寸約為幾個微米，再小的物體無論怎么提高放大倍數(shù)都分辨不清楚了。這是由光的衍射導(dǎo)致的。光學(xué)顯微鏡成像時，物體的每一個無限小的點都在人眼或相機上成一個實的像點，而由于光的衍射效應(yīng)，這個像點并不是無限小的，而是有一定尺寸的，這個尺寸大約等于幾倍的光波長乘以顯微鏡的放大倍數(shù)。這也就導(dǎo)致顯微鏡只能分辨出幾倍于光波長的物體?？梢哉f是光的波長決定了顯微鏡的分辨率上限。
那么怎樣才能繼續(xù)提高分辨率呢？換用更短波長的光，比如使用紫外光，而當(dāng)紫外光的波長還是不夠短時怎么辦？使用波長更短的電子束代替光束。根據(jù)粒子的波粒二象性，高能的電子束具有遠低于光束的波長。使用高能電子束代替光束進行成像就可以獲得遠高于光學(xué)顯微鏡的分辨率?；谶@個思路，人們研制了電子顯微鏡，并利用它觀察到了原子。
鎢燈絲電子顯微鏡主要有兩大類，共三種：
一類是利用場致發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生電子，稱為場致發(fā)射電子槍。這種電子槍極其昂貴，在十萬美元以上，且需要小于10-10torr的*真空。但它具有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統(tǒng)。
另一類則是利用熱發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。鎢槍壽命在30～100小時之間，價格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價或標準SEM配置。六硼化鑭槍壽命介于場致發(fā)射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時，價格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產(chǎn)生過度飽和和熱激發(fā)問題。
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