第一台透射电镜的问世

光的波长限制了显微镜的分辨本领，那么，能不能改变显微镜的成像媒介，采用波长更短的成像媒介呢？

1924 年，法国物理学家德布罗意发表了运动粒子具有波动性的理论。进一步实验发现电子束具有波动的性质，而且波长极短。电子波长还与其能量具有确定关系，即能量越大，波长越短。于是，科学家们在此基础上提出了大胆的设想：用电子束代替光束制造显微镜。但随之出现的新问题是：光学显微镜中起放大作用的一般透镜显然不能会聚电子束。

二十年代末，正在柏林技术大学学习的恩斯特·鲁斯卡想到了用电磁场来控制电子的运动方向，达到使电子束全聚的目的。经过艰苦的努力，恩斯特·鲁斯卡发明了电磁透镜并终于在柏林工大 M·克诺尔教授的实验室研制成功世界上第一台透射电子显微镜。

这是显微光史上的一项重大突破！

鲁斯卡用他发明的这台透射电镜获得了比光学显微镜清楚得多的大肠杆菌的放大电子像，分辨率为 400 埃。

从那以后半个多世纪过去了，经过科学家们的不懈努力，电子显微镜的性能已经大大提高，分辨率达到 1 埃左右，放大倍数为几百万倍，并由原来单一的透射式发展出扫描电子显微镜、扫描透射电子显微镜、分析电子显微镜、超高压电子显微镜等各种类型的多功能电子显微镜，成为在纳米尺度上对物质进行全面分析研究的综合性仪器。广泛应用于工农业、生物医学、分子生物学等众多领域。

电子显微镜的成像过程是这样的：作为照明源用的电子束由电子枪发射产生，经电子透镜会聚后打在样品上，与样品发生作用，穿过样品的电子束带着样品结构的各种信息，再经过几级电子透镜的放大，在荧光屏上或照相底片上形成高分辨率的图像。整个过程采用稳定性极高的高压电源以保证电子波波长的稳定性；同时，高真空度的工作系统可以使电子在空间畅通无阻地运动。

当然，由于电子显微镜应用了高能电子束，因而对样品有破坏作用，对样品表面起伏的深度分辨率低。同时，它的成像机理复杂，样品需特殊制备。

上述不足，促使人们进一步去研究、探索新型的显微镜，扫描隧道显微镜就是在这种情况下应运而生的。