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鎢燈絲電子顯微鏡不是像電子計(jì)算機(jī)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?yàn)殡娮拥牟ㄩL(zhǎng)小，光的波長(zhǎng)在400到700納米量級(jí)，而電子的波長(zhǎng)公式是lambda=h/(mv)，一般用的電壓是80kV到300kV，電子的波長(zhǎng)就是在0.01納米左右，和原子的大小接近。更短波長(zhǎng)的好處，是可以觀測(cè)到更小尺寸的東西，否則會(huì)因?yàn)椴ǖ难苌浜透缮鏌o(wú)法分辨。
我們知道光學(xué)顯微鏡并不能觀察到無(wú)限小的物體，通常最小可分辨的尺寸約為幾個(gè)微米，再小的物體無(wú)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(shí)，物體的每一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn)都在人眼或相機(jī)上成一個(gè)實(shí)的像點(diǎn)，而由于光的衍射效應(yīng)，這個(gè)像點(diǎn)并不是無(wú)限小的，而是有一定尺寸的，這個(gè)尺寸大約等于幾倍的光波長(zhǎng)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(zhǎng)的物體?？梢哉f(shuō)是光的波長(zhǎng)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(zhǎng)的光，比如使用紫外光，而當(dāng)紫外光的波長(zhǎng)還是不夠短時(shí)怎么辦？使用波長(zhǎng)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(yuǎn)低于光束的波長(zhǎng)。使用高能電子束代替光束進(jìn)行成像就可以獲得遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡的分辨率?；谶@個(gè)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(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生電子，稱為場(chǎng)致發(fā)射電子槍。這種電子槍極其昂貴，在十萬(wàn)美元以上，且需要小于10-10torr的*真空。但它具有至少1000小時(shí)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(shí)之間，價(jià)格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價(jià)或標(biāo)準(zhǔn)SEM配置。六硼化鑭槍壽命介于場(chǎng)致發(fā)射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時(shí)，價(jià)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(guò)度飽和和熱激發(fā)問(wèn)題。
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