电子显微镜(Electron Microscope,简称EM)利用电子的波动性质来观测样品结构。电子显微镜的分辨率远超光学显微镜,主要因为电子的德布罗意波长远小于光波波长。电子的波动性质由德布罗意提出,他提出所有物质都具有波粒二象性,即电子既表现出粒子性质也表现出波动性质。电子波长可以通过德布罗意公式λ= h/(mv) 计算,其中h是普朗克常数,m是电子质量,v是电子速度。
电子显微镜的成像原理分为三种情况:
电子显微镜的高分辨率使其在物理学、生物学、材料科学等领域成为重要的分析方法。例如,癌症研究、病毒学、材料科学、纳米技术、半导体研究等。通过使用电子显微镜的不同模式,可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。
图1:电子显微镜下的样品结构
图2:电子波动性质示意图
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