徠卡顯微鏡的科研團隊為了開發(fā)具有更高分辨能力的儀器，必須尋找更短波長6t照明物質以及能對它實現(xiàn)焦焦、控制的“透鏡”。以電子光學為作用原理的電子顯微鏡就是這樣一種儀器。所謂電子光學是指研究和利用電子流的偏轉、聚焦和成象規(guī)律的一門學科。它的基礎是下列三項發(fā)現(xiàn)；

 

（一）．J．J．Thomson（1872）證明了電子的存在；

 

（二）．L．deBroglie（1923）關于物質的微粒、波動二象性的推論‘

 

（三）.H.Busch（1926）發(fā)現(xiàn)了軸對稱分布的電、磁場對帶電粒子的透鏡作用。

 

首先來討論徠卡生物顯微鏡中的照明物質一—電子流。根據(jù)上述（一）（二）兩項，我們可以把運動著的電子流看作一個電子波，它向電子運動的方向以勻速并隨時間作正弦變化的方式前進。1927年D9v比on和Germer發(fā)現(xiàn)的電子衍射現(xiàn)象更確定無疑地用實驗證實了電子的波動性，并進而測定驗證了關系式，為了推算電子波長，我們假設質量為M、電荷為（一‘）的電子所具有的韌速為零。當其通過一個電勢從o變到Yo的區(qū)域后，速度便變?yōu)?。因此電子的動量嚴和動能x分別為：zui后可以得出電子波長的表達式為：應該指出，對于高速運動的電子，其質量將隨速度的增加而增加。例如加速電壓yo＝lookV時，電子質量特發(fā)生5％的改變。為此必須考慮電子質量的相對論修正。修正后的公式為：式中電子波長A的單位為M，相對論修正電壓vL的單位持）。下面舉例表示電子波長與加速電壓的關系

 

 

從表中的數(shù)量級可以看出，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。

 

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。為了定性說明其工作原理，可以采用一個員簡單的例子，即由螺旋線圈繞制成的長空心圓柱，也稱長螺線管。當這種線圈中通有電流時，就會在其中心軸附近產(chǎn)生近似均勻的磁場。根據(jù)有手定則可知，這種磁場是在沿抽（Z）方向的。當高速運動的電子（一‘）進入此場區(qū)后，就會受到磁場的kren檀力（歹）作用。它正比于電子速度與磁場強度的叉乘值，即萬＝一Mx萬。進入磁場區(qū)的電子初速；?？煞殖啥糠謥碛懻撝荩饺胂痩。平行于磁場方向的速度分星辦即5z，它與磁場的作用力為零，所以電子沿軸方向的速度不會發(fā)生變化。垂直于磁場方向的速度分量5L受到的磁場作用力，既垂直于此韌速分量的方向，又垂直于磁場的方向，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的同時，還繞中心軸作勻速圓周運動，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（產(chǎn)）發(fā)出的初速不同的電子，經(jīng)一定距離后都將會聚在同一像點（Pf）。這就是磁透鏡的雛型。應該強調指出的是碰透鏡對高速運動的電子具有使其旋轉并會聚（成像）的作用。均勻磁場中的電子軌跡。

 

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計和構造可有所不同。

 

備注：徠卡顯微鏡——生物顯微鏡的產(chǎn)生基礎部分文章由http://www.cnnoptics.com/，編輯上傳