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俗話說(shuō)“耳聽(tīng)為虛，眼見(jiàn)為實(shí)”。然而，人眼的分辨率是存在極限的，一般情況下指在正常光線條件下肉眼可以分辨的近物點(diǎn)的距離。通常認(rèn)為在 250 mm 的距離上，分辨率為 0.2 mm。為了能夠更好地探索微觀世界奧秘，人們開(kāi)始借助工具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。

首先出現(xiàn)的是光學(xué)顯微鏡。早在兩千多年之前，人們就發(fā)現(xiàn)了可以通過(guò)球狀的透明體來(lái)觀察微觀物體。直到 17 世紀(jì) 70 年代，荷蘭的列文 · 虎克制成了單組元放大鏡式的高倍顯微鏡，其中有 9 臺(tái)一直保存至今。

列文·虎克和他研制的光學(xué)顯微鏡

毫無(wú)疑問(wèn)，光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)提高了人們認(rèn)識(shí)世界的微觀尺度。隨著光學(xué)顯微鏡技術(shù)的不斷提升，逐漸出現(xiàn)了偏光顯微術(shù)，干涉顯微術(shù)等。然而，光學(xué)顯微鏡的分辨率也存在極限，其分辨率主要取決于入射光的波長(zhǎng)，可以根據(jù)公式計(jì)算：

當(dāng)使用藍(lán)綠光作為照明源，λ = 450 - 570 nm，此時(shí)分辨率約為 d = 250 nm，即使使用波長(zhǎng)更短的紫光，其分辨率為 d = 200 nm。

隨著科技的發(fā)展，光學(xué)顯微鏡的分辨率已經(jīng)無(wú)法滿足人們探索更加微觀物體的觀測(cè)需求。此時(shí)，電子顯微鏡逐步在光學(xué)和力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上建立起來(lái)。

電子顯微鏡又可以分為透射電子顯微鏡（TEM）以及掃描電子顯微鏡（SEM）。

透射電鏡

根據(jù)上述公式可以知道波長(zhǎng)越短分辨率越高。1932 年 Ruska 發(fā)明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光和紫外光短，并且電子束的波長(zhǎng)與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說(shuō)電壓越高波長(zhǎng)越短。目前 TEM 的分辨率可達(dá) 0.2 nm。

掃描電鏡

主要是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用，使入射電子轟擊物體表面，激發(fā)出二次電子，俄歇電子，特征 X 射線，連續(xù) X 射線，背散射電子，透射電子等。SEM 中的各類檢測(cè)器可以根據(jù)不同信息的產(chǎn)生機(jī)理得到有關(guān)物質(zhì)的微觀形貌信息；通過(guò)采集 X 射線，可以得到物體的化學(xué)成分信息。

對(duì)于 SEM 分辨率的定義更多的是使用邊緣化分辨率，邊緣分辨率量化了一個(gè)理想明暗邊界的成像銳利度。邊緣分辨率用 d35%-65% 表示, 它是指信號(hào)從 35% 增加到 65% 的間距。

飛納臺(tái)式掃描電鏡（Phenom SEM）新發(fā)布的臺(tái)式場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡的分辨率可以達(dá)到 2.5 nm。毫無(wú)疑問(wèn) Phenom 是人們探索微觀世界的又一利器。