電子顯微鏡的發明 恩斯特·奧古斯特·弗裏德裏希·魯斯卡（德語：Ernst August Friedrich Ruska，1906年12月25日生於德國巴登市海德堡—1988年5月27日柏林），西德物理學家，電子顯微鏡的發明者，1986年獲諾貝爾物理學獎。 魯斯卡研制電子顯微鏡的歷史實際上可以追溯到19世紀末。人們在研究陰極射線的過程中發現陰極射線管的管壁往往會出現陽極的陰影。1987年布勞恩設計並制成了最初的示波管。這就為電子顯微鏡的誕生準備了技術條件。1926年布什（H.Busch）發表了有關磁聚焦的論文，指出電子束通過軸對稱電磁場時可以聚焦，如同光線通過透鏡時可以聚焦壹樣，因此可以利用電子成像。這為電子顯微鏡做了理論上的準備。限制光學顯微鏡分辨率的主要因素是光的波長。由於電子束波長比光波波長短得多，可以預期運用電子束成像的電子顯微鏡得到比光學顯微鏡高得多的分辨率。 恩斯特·魯斯卡1906年12月25日生於德國巴登市海德堡。他的父親是柏林大學歷史學教授.1925年-1927年，恩斯特上中學時就喜歡工程.並在慕尼黑兩家公司學習電機工程。後隨父到了柏林，1928年夏進入柏林恰洛廷堡的柏林技術大學學習，在大學期間參加過高壓實驗室工作，從事陰極射線示波管的研究。從1929年開始，魯斯卡在組長克諾爾（M.Knoll）的指導下進行電子透鏡實驗。這對魯斯卡的成長很有益處。 1928～1929年期間，魯斯卡在參與示波管技術研究工作的基礎上，進行了利用磁透鏡和靜電透鏡使電子束聚焦成像的實驗研究，證實電子束照射下直徑為0.3毫米的光纜可以產生低倍（1.3倍）的像，並驗證了透鏡成像公式。這就為創制電子顯微鏡奠定了基礎。1931年，克諾爾和魯斯卡開始研制電子顯微鏡，他們用實驗證明了為要獲得同樣的焦距，使用包鐵殼的線圈，其安裝的線圈匝數要比不包鐵殼的線圈小得多。1931年4～6月，他們采用二級磁透鏡放大的電子顯微鏡獲得了16倍放大率。通過計算他們認識到，根據得布羅意的物質波理論，電子波長比光波波長短5個數量級，電子顯微鏡可能實現更高的分辨率。他們預測未來的電子顯微鏡，當加速電壓為7.5萬伏，孔徑角為2×10-2弧度時，衍射限制的分辨率將是0.22納米。 1932～1933年間，魯斯卡和合作者波裏斯（Borries）進壹步研制了全金屬鏡體的電子顯微鏡，采用包有鐵殼的磁線圈作為磁透鏡。為了使磁場更加集中，他們在磁線圈鐵殼空氣間隙中鑲嵌非磁導體銅環，並將鐵磁上、下殼體內腔的端部做成漏鬥形（磁極靴），使極靴孔徑和間隙均減小到2毫米，而且焦距減小到3毫米。1932年3月，波裏斯和魯斯卡將此項磁透鏡成果申請了德國專利。 1933年，魯斯卡在加速電壓7.5萬伏下，運用焦距為3毫米的磁透鏡獲得12000倍放大率，還安裝了聚光鏡可以在高放大率下調節電子束亮度。他拍攝了分辨率優於光學顯微鏡的鋁箔和棉絲的照片，並試驗采用薄試樣使電子束透射而形成電子放大像。 1934年魯斯卡以題為《電子顯微鏡的磁物鏡》的學位論文獲得柏林技術大學工學博士學位。1934～1936年，魯斯卡繼續進行改進電子顯微鏡的實驗研究。他采用了聚光鏡以產生高電流密度電子束來實現高倍放大率成像，采用物鏡和投影鏡二級放大成像系統。可是，當時他們的發明並未立即獲得學術界和有關部門承認，魯斯卡和波裏斯努力地說服人們，使他們相信可以研制出性能超過光學顯微鏡的電子顯微鏡。他們多次到政府和工業研究部門以爭取財政支持。經過3年的奔走，1937年春西門子-哈斯克公司終於同意出資建立電子光學和電子顯微鏡實驗室。許多青年學者紛紛前來參加研究工作。 恩斯特·魯斯卡從1937年開始著手研制商品電子顯微鏡，1938年制成兩臺電子顯微鏡，且帶有聚光鏡，配以具有極靴的物鏡及投影鏡，備有更換樣品、底片的裝置，可獲得30000倍放大率的圖像。恩斯特·魯斯卡的弟弟哈爾墨特·魯斯卡（Helmut Ruska）和其他醫學家立刻用來研究噬菌體等，獲得很大的成功。1939年西門子公司制造的第壹臺商品電子顯微鏡終於問世。同年，電子顯微鏡首次在萊比錫國際博覽會上展出，引起廣泛註意。1940年，在恩斯特·魯斯卡提議下，西門子-哈爾墨特·魯斯卡任主任。實驗室裝備了4臺電子顯微鏡，接納各國學者前來做研究工作，推動了電子顯微鏡在金屬、生物、醫學等各個領域的應用與發展。在魯斯卡工作的影響下，歐洲各國科學家先後開始了電子顯微鏡的研究和制造工作。 恩斯特·魯斯卡及其合作者幾十年孜孜不倦地為改進電子顯微鏡辛勤工作，為現代科學的發展做出了重要貢獻。電子顯微鏡為人們觀察物質微觀世界開辟了新的途徑。在50年代中期制成的中、高分辨率電子顯微鏡，能夠觀察浸提缺陷，促進了固體物理、金屬物理和材料科學的發展。在70年代出現的超高分辨率電子顯微鏡使人們能夠直接觀察原子。這對於固體物理、固體化學、固體電子學、材料科學、地質礦物學和分子生物學的發展起了巨大的推動作用。 繼他之後，不僅有高壓電鏡和掃描電鏡問世，而且還出現了另壹種原理完全不同的顯微鏡，這就是1982年發明的掃描隧道顯微鏡。掃描隧道顯微鏡是通向微觀世界的又壹項有力武器。 （以上是趣味科學叢書中《奇妙的發明》下所錄用的）
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