[長春光機(jī)所]掃描式電子顯微鏡

  還記得幾年前某省高考作文題引發(fā)的爭議。題目是這樣的:

  閱讀下面的材料,根據(jù)要求寫一篇不少于800字的文章。

  為了豐富中小學(xué)生的課余生活,中科院某研究所推出了公眾開放日系列科普活動(dòng)?;顒?dòng)期間,科研人員特地設(shè)計(jì)了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn),讓同學(xué)們親手操作掃描式電子顯微鏡,觀察蝴蝶的翅膀。

  通過這臺(tái)可以看清納米尺度物體三維結(jié)構(gòu)的顯微鏡,同學(xué)們驚奇地發(fā)現(xiàn):原本色彩斑斕的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,顯現(xiàn)出奇妙的凹凸不平的結(jié)構(gòu)。

  原來,蝴蝶的翅膀本是無色的,只是因?yàn)榫哂刑厥獾奈⒂^結(jié)構(gòu),才會(huì)在光線的照射下呈現(xiàn)出繽紛的色彩。

  這段文字是有錯(cuò)誤的。 

  掃描式電子顯微鏡

 

  小編了解到,材料中提到的“掃描式電子顯微鏡”與我們平時(shí)接觸到的光學(xué)顯微鏡的原理不同。掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)分為冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡、熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡、環(huán)境掃描電子顯微鏡等不同類型。SEM由電子光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)收集及  顯示系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成。

 

  電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件組成。電子光學(xué)系統(tǒng)的作用是獲得掃描電子束,作為信號(hào)的激發(fā)源。為了獲得較高的信號(hào)強(qiáng)度和圖像分辨率,掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的束斑直徑。

 

  信號(hào)收集及顯示系統(tǒng)的作用是檢測樣品在入射電子作用下產(chǎn)生的物理信號(hào),然后經(jīng)視頻放大作為顯像系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)。普遍使用的是電子檢測器,它由閃爍體、光導(dǎo)管和光電倍增器組成。

 

  真空系統(tǒng)的作用是為保證電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作,防止樣品污染,提供高的真空度,一般情況下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護(hù)電路所組成,其作用是提供掃描電鏡各部分所需的電源。

  掃描電子顯微鏡主要是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形態(tài),即用極狹窄的電子束去掃描樣品,通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng),其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。電子槍發(fā)射出的電子束被磁透鏡匯聚成極細(xì)的電子“探針”,在樣品表面進(jìn)行掃描,電子束可激發(fā)樣品表面放出二次電子,二次電子產(chǎn)生的多少與樣品表面的形貌有關(guān)。二次電子由探測器收集,并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變成光信號(hào),再經(jīng)光電倍增管和放大器又轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)來控制熒光屏上的電子束強(qiáng)度。這樣,樣品不同部位上產(chǎn)生二次電子或多或少的差異,直接反映在熒光屏相應(yīng)部位形成或亮或暗的差別,從而得到一幅放大的立體感很強(qiáng)的圖像。

  那么,為什么有些展示出來的掃描電鏡照片是彩色的呢?其實(shí)這是后期用電腦加上的顏色。

  掃描電鏡下的花粉粒

 

  所以,不僅是蝴蝶,掃描電子顯微鏡下,看啥都是黑白的。在這種顯微鏡下,看到黑白的蝴蝶翅圖像,并不能推出“蝶翅本是無色”的結(jié)論。

其實(shí)這個(gè)錯(cuò)誤也不全怪出題老師,因?yàn)檫@段文字是直接引用某報(bào)的一段新聞:

  所以,是當(dāng)初記者糊涂,寫出了錯(cuò)誤的新聞稿,命題老師又沒看出來,才導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的作文命題出錯(cuò)。

  千萬別怪小編吹毛求疵!有馬克思大神為小編說話:

  “在科學(xué)的道路上沒有平坦的大道,只有不畏艱險(xiǎn)沿著陡峭山路向上攀登的人,才有希望達(dá)到光輝的頂點(diǎn)。”

科學(xué)這件事啊,半點(diǎn)馬虎不得。(看我認(rèn)真臉?。?/p>