徠卡顯微鏡——生物顯微鏡的產(chǎn)生基礎(chǔ)
徠卡顯微鏡的科研團(tuán)隊(duì)為了開(kāi)發(fā)具有更高分辨能力的儀器，必須尋找更短波長(zhǎng)6t照明物質(zhì)以及能對(duì)它實(shí)現(xiàn)焦焦、控制的“透鏡”。以電子光學(xué)為作用原理的電子顯微鏡就是這樣一種儀器。所謂電子光學(xué)是指研究和利用電子流的偏轉(zhuǎn)、聚焦和成象規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。它的基礎(chǔ)是下列三項(xiàng)發(fā)現(xiàn)；
（一）．J．J．Thomson（1872）證明了電子的存在；
（二）．L．deBroglie（1923）關(guān)于物質(zhì)的微粒、波動(dòng)二象性的推論‘
（三）.H.Busch（1926）發(fā)現(xiàn)了軸對(duì)稱分布的電、磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的透鏡作用。
首先來(lái)討論徠卡生物顯微鏡中的照明物質(zhì)一—電子流。根據(jù)上述（一）（二）兩項(xiàng)，我們可以把運(yùn)動(dòng)著的電子流看作一個(gè)電子波，它向電子運(yùn)動(dòng)的方向以勻速并隨時(shí)間作正弦變化的方式前進(jìn)。1927年D9v比on和Germer發(fā)現(xiàn)的電子衍射現(xiàn)象更確定無(wú)疑地用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子的波動(dòng)性，并進(jìn)而測(cè)定驗(yàn)證了關(guān)系式，為了推算電子波長(zhǎng)，我們假設(shè)質(zhì)量為M、電荷為（一‘）的電子所具有的韌速為零。當(dāng)其通過(guò)一個(gè)電勢(shì)從o變到Y(jié)o的區(qū)域后，速度便變?yōu)?。因此電子的動(dòng)量嚴(yán)和動(dòng)能x分別為：zui后可以得出電子波長(zhǎng)的表達(dá)式為：應(yīng)該指出，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的電子，其質(zhì)量將隨速度的增加而增加。例如加速電壓yo＝lookV時(shí)，電子質(zhì)量特發(fā)生5％的改變。為此必須考慮電子質(zhì)量的相對(duì)論修正。修正后的公式為：式中電子波長(zhǎng)A的單位為M，相對(duì)論修正電壓vL的單位持）。下面舉例表示電子波長(zhǎng)與加速電壓的關(guān)系
| V0（KV） | VR（KV） | A（NM） |
| 50 | 52.5 | 0.0053 |
| 80 | 86.5 | 0.0042 |
| 100 | 110 | 0.0037 |
| 120 | 134 | 0.0033 |
| 160 | 189 | 0.0029 |
| 200 | 239 | 0.0025 |
| 300 | 388 | 0.0020 |
從表中的數(shù)量級(jí)可以看出，徠卡顯微鏡電子波的確是一種比光波短得多的可用照明物質(zhì)。
徠卡生物顯微鏡的另一必要部件就是能將電子束聚焦的透鏡一電子透鏡。為了定性說(shuō)明其工作原理，可以采用一個(gè)員簡(jiǎn)單的例子，即由螺旋線圈繞制成的長(zhǎng)空心圓柱，也稱長(zhǎng)螺線管。當(dāng)這種線圈中通有電流時(shí)，就會(huì)在其中心軸附近產(chǎn)生近似均勻的磁場(chǎng)。根據(jù)有手定則可知，這種磁場(chǎng)是在沿抽（Z）方向的。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子（一‘）進(jìn)入此場(chǎng)區(qū)后，就會(huì)受到磁場(chǎng)的kren檀力（歹）作用。它正比于電子速度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的叉乘值，即萬(wàn)＝一Mx萬(wàn)。進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)的電子初速；?？煞殖啥糠謥?lái)討論州＝入席l。平行于磁場(chǎng)方向的速度分星辦即5z，它與磁場(chǎng)的作用力為零，所以電子沿軸方向的速度不會(huì)發(fā)生變化。垂直于磁場(chǎng)方向的速度分量5L受到的磁場(chǎng)作用力，既垂直于此韌速分量的方向，又垂直于磁場(chǎng)的方向，因此它是一種均勻的向心作用力。zui終的效果是電子在沿韌前進(jìn)的同時(shí)，還繞中心軸作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其空間軌跡是一條螺旋線。
徠卡顯微鏡可以證明由同一物點(diǎn)（產(chǎn)）發(fā)出的初速不同的電子，經(jīng)一定距離后都將會(huì)聚在同一像點(diǎn)（Pf）。這就是磁透鏡的雛型。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是碰透鏡對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的電子具有使其旋轉(zhuǎn)并會(huì)聚（成像）的作用。均勻磁場(chǎng)中的電子軌跡。
徠卡生物顯微鏡中的電子透鏡可以是靜電式或（電）磁式的。為由多電極組成的靜電透鏡，對(duì)屏蔽及真空系統(tǒng)的要求較高，目前大多采用（電）磁透鏡。只是根據(jù)不同部位處的不同要求透鏡的設(shè)計(jì)和構(gòu)造可有所不同。
