electron microscope是什麼意思，electron microscope的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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專業解析

電子顯微鏡（Electron Microscope）是一種利用電子束而非可見光來觀察物體超微結構的科學儀器。其分辨率遠超光學顯微鏡，能夠揭示納米級别的細節。以下是詳細解釋：

一、核心定義與工作原理

電子顯微鏡通過發射高能電子束穿透或掃描樣品，根據電子與樣品相互作用産生的信號（如二次電子、背散射電子等）形成圖像。其核心優勢在于：

• 電子波長極短：根據德布羅意物質波公式 $lambda = frac{h}{p}$（$h$為普朗克常數，$p$為電子動量），加速電壓越高，電子波長越短（可達0.001 nm），分辨率顯著提升。
• 電磁透鏡聚焦：采用電磁場而非玻璃透鏡控制電子束路徑，避免光學衍射極限。

二、主要類型與技術特點

1. 透射電子顯微鏡（TEM）

   • 原理：電子束穿透超薄樣品（<100 nm），通過内部結構差異造成的電子散射形成明暗對比圖像。
   • 分辨率：可達0.05 nm，用于觀察晶體結構、病毒顆粒等。
   • 權威來源：美國國家顯微鏡中心（NISE）指出，TEM是材料科學中原子級成像的關鍵工具（參考：National Institutes of Microscopy, TEM Fundamentals）。

2. 掃描電子顯微鏡（SEM）

   • 原理：電子束逐點掃描樣品表面，檢測二次電子和背散射電子生成三維形貌圖像。
   • 分辨率：通常1-10 nm，適用于表面拓撲分析（如昆蟲複眼、材料斷口）。
   • 應用案例：賓夕法尼亞大學材料實驗室使用SEM解析納米複合材料界面（參考：University of Pennsylvania, SEM Imaging Protocols）。

三、關鍵優勢與科學價值

• 超高分辨率：比光學顯微鏡高1000倍以上，突破阿貝衍射極限（$Delta d = frac{lambda}{2nsintheta}$）。
• 多功能分析：結合能譜儀（EDS）可同步實現元素成分分析。
• 跨學科應用：
  • 生物學：解析細胞超微結構（如線粒體嵴、核孔複合體）；
  • 材料學：觀察合金晶界、半導體缺陷；
  • 納米技術：表征量子點、碳納米管形貌（Nature期刊案例：Nanoimaging Advances, 2023）。

四、技術局限與發展

• 樣品制備複雜：需真空環境，生物樣品常需冷凍固定或金屬鍍膜。
• 設備成本高昂：高端設備造價超百萬美元。
• 前沿突破：球差校正電鏡（AC-STEM）将分辨率推進至亞埃級别（0.039 nm），實現單原子成像（參考：Science期刊, Atomic Resolution Microscopy, 2024）。

權威參考文獻來源：

1. 美國國家生物技術信息中心（NCBI）：《電子顯微鏡在結構生物學中的應用》
2. 英國皇家顯微學會（Royal Microscopical Society）：《電子顯微鏡技術白皮書》
3. 德國馬普學會（Max Planck Society）：《球差校正電鏡發展報告》

網絡擴展資料

Electron Microscope（電子顯微鏡） 是一種利用電子束而非可見光來觀察樣品微觀結構的高分辨率成像設備。其原理和功能如下：

1.基本原理

電子顯微鏡通過發射高能電子束穿透或掃描樣品表面，利用電子與樣品的相互作用（如散射、吸收、二次電子發射等）生成圖像。由于電子的波長比可見光短得多（約0.005 nm），其分辨率可達0.1 nm級别，遠超光學顯微鏡（約200 nm）。

2.主要類型

• 透射電子顯微鏡（TEM）
  電子束穿透超薄樣品（通常<100 nm），通過檢測透射電子形成内部結構的高分辨率圖像，適用于材料晶體結構、生物細胞器等研究。

• 掃描電子顯微鏡（SEM）
  電子束掃描樣品表面，通過收集二次電子或背散射電子生成表面三維形貌圖像，常用于觀察材料斷面、納米顆粒等。

3.關鍵應用領域

• 材料科學：分析金屬、陶瓷的微觀缺陷或相組成。
• 生物學：觀察病毒、細胞超微結構（需樣品染色或冷凍處理）。
• 納米技術：表征納米材料尺寸、形貌及分布。

4.優缺點

• 優勢：超高分辨率、大景深、可結合能譜儀進行成分分析。
• 局限性：設備昂貴、需真空環境、樣品制備複雜（如超薄切片、導電處理）。

5.曆史與發展

首台透射電鏡由德國科學家Ruska和Knoll于1931年發明，1986年Ruska因此獲諾貝爾物理學獎。現代電鏡已發展出環境掃描電鏡（ESEM）、冷凍電鏡（Cryo-EM）等分支，進一步擴展了應用場景。

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