自從十六世紀末顯微鏡問世以來，人們才驚訝地發現，原來在生活周遭潛藏著肉眼看不見的大千世界。虎克看見排列整齊的植物細胞，雷文霍克發現水中充滿微生物；隨著顯微鏡不斷地改善，我們也一直往萬物的內部深入，但這樣的進程終於撞上了一堵牆，一堵無法翻越的牆──可見光的波長限制。

就像你無法用油漆刷子描出螞蟻的輪廓；當物體本身或是兩個物體之間的距離小於可見光波長的二分之一，無論顯微鏡的透鏡與照明可以做到如何完美的程度，看起來也只是模糊一團。白光的平均波長是 0.55 微米，因此 0.275 微米就是那道牆，就是光學顯微鏡無法突破的極限。想要飛越這道牆，只能另起爐竈，關鍵在於找到更短的波長。

科學的發現或發明往往源自於無心插柳。1928 年，還是大學生的魯斯卡（Ernst Ruska, 1906－1988）在教授 Mark Knoll 的指導下，研究如何利用陰極射線做出示波器。當時已經知道所謂陰極射線就是電子束，而且可以用磁場控制電子的飛行方向。然而要用電子束即時在螢光幕上畫出正確的波形，電磁線圈就得讓電子束精確的聚焦在特定的點上，就如同光束經過凸透鏡而聚焦在一點上；此時電磁線圈也就與凸透鏡一樣具有放大的效果。

經過三年的努力，魯斯卡終於在 1931 年的今天做出史上第一台電子顯微鏡的原型機；但它的放大倍數只有 14.4 倍，即使是特別備製的樣本，也只能放大 17 倍，遠遜於光學顯微鏡，因此他與指導教授都還刻意避免使用「電子顯微鏡」這個字眼。當魯斯卡在暑假得知德布羅意的物質波理論後（德布羅意於 1929 年就因為這個理論獲頒諾貝爾物理獎，魯斯卡與教授竟然都未注意！），才知道電子既是粒子，也是一種波，而且波長只有可見光的十萬分之一。這代表電子顯微鏡勢將遠遠超越光學顯微鏡！

受此激勵，魯斯卡終於在 1933 年做出第一台突破光學顯微鏡極限的穿透式電子顯微鏡。隨著技術的進步，如今電子顯微鏡已可放大達數百萬倍，並有不同原理的掃描式電子顯微鏡，成為物理、化學、生物、醫療、……等各種不同領域突飛猛進的重要關鍵。魯斯卡因此於 1986 年與發明掃描穿隧式顯微鏡的兩位科學家一起獲頒諾貝爾物理獎。值得一提的是，光學顯微鏡並未就此罷休；2014 年的諾貝爾化學獎就是頒給在光學顯微鏡上另闢蹊徑，突破極限的科學家。

資料引用於：http://history.pansci.asia/

在半導體工業上，由於積體電路厚度越來越薄，每個元件的表面對體積之比越大，表面的電子狀態支配了電子元件的特性。

幾乎所有積體電路產品之製作，步驟上均利用一些發生於表面及交界面之物理與化學過程，所以表面特性的研究不但具有學術價值，也具有應用價值。

顯微鏡技術與知識在工業上有著極高之應用價值，其與電子工業與化學工業更是關係密切。

測量的尺度要比被測量物小，才能精準觀察！用電子波的特性觀察物體。這種應用簡直...值得得獎！

alkim98 發表於 2019-4-7 17:37
測量的尺度要比被測量物小，才能精準觀察！用電子波的特性觀察物體。這種應用簡直...值得得獎！ ...

根據物質波的理論很容易地可推導出加速至10 KeV的電子其物質波波長為0.12埃。很明顯地，利用電子來成像，鑑別率可以大大的提高。

理論上固然電子顯微鏡是具有鑑別原子大小的潛力，但由於電子顯微鏡存有球面像差及由於製作上的不完美等各式各樣的缺陷，因此解析個別原子的存在，仍然力有未逮。

當樣品厚度薄至100埃之下，電子束可穿透過樣品成像，稱為透射式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，或簡稱TEM ) 。其最佳鑑別距離可小至~2埃。