你知道这种芯片内部的照片，是怎么拍出来的吗？这就是电子显微镜的作用。如果要探索这只蝴蝶的翅膀，当我们用光学显微镜把它放大时，我们能看到它是由重叠的鳞片组成。但是当我们使用电子显微镜放大时，我们可以清楚看到每个鳞片的形状。

进一步放大，我们会看到鳞片中神奇的细小纹理，而且结构非常清晰。电子显微镜的工作是先产生电子，然后将它加速到光速的70%左右，从而产生电子数。接下来，一组电子透镜，将电子聚焦到一个小区域中，并透过样本底片传输这些电子。

由于样本底片的特殊材质，电子在穿过底片时会发生散射，从而将底片内的图像印在电子树上。接下来使用电磁透镜将印有图像的电子束放大四十倍，然后通过多个透镜的组合，可以将图像再放大5万倍，这时显微镜下的图像约为五厘米，这个尺寸足以被显微镜底部的相机传感器所捕获。

为什么我们要用电子束来成像，而不是直接使用光束呢？这是因为可见光在物理上的放大倍数，被限制在倍左右，超过倍的图像就会变得模糊了，而电子则可以放大到万倍以上的倍数。那么为什么光的放大倍数会被限制呢？我们就通过这几张照片来做一下对比。

这个图像是用相机拍的，这个是用光学显微镜拍摄的，右边这个则是用电子显微镜拍摄的，它可以清晰地呈现内米宽的图像细节。由于可见光的平均波长为纳米，波长远远大于纳米，当光照射到小于波长的尺寸上时，它会发生弯曲而产生一对新的光波，从而对成像产生干扰。

也就是说，要放大的细节一旦小于光的波长，那么这个放大的图像就会模糊，通常光学显微镜无法呈现小于厘米的画面细节，但是电子显微镜就不同了，由于电子被加速到光速的70%，它的波长只有2.5平米，比光的波长要小二10万倍。因此分子显微镜最小可以呈现千分之一内米大小的图像，只是由于电子透镜的物理限制，实际分辨率可以达到大约50平米，也就是可以看清楚单个原子的大小。

电子显微镜的电子来自机器的顶部，它的基本原理，就是带负电的电子被正电场所吸引。它的上面有一个钨金材质的针，下面是一个金属环，金属环被通上伏的电压，因此针尖中带负电的电子被拉向金属环，这股拉力被尖锐的针尖放大到一定程度后，针尖中的电子就被释放出来了。

下一步是将电子加速到光速的70%。这里有很多层金属环，层与层之间有几万伏的电压差。由于金属环中带有高压的正电荷，它能对负电荷产生一股巨大的吸力，这些正电子在通过环的中心时，就会被加速到极高的速度了。

给电子加速有两个目的，第一是极高的速度可以穿透样本本身，比如晶体管、蛋白质、纤维组织等等。通翅把这些样本切成米的。厚度第二是因为电子的速度越快，它的波长就越短，这样可实现的分辨率就越高。显微镜的磁透镜分为三组，分别是聚光镜、物镜和投影仪。

聚光透镜的作用是将电子进行聚焦，然后将它投射到样品上，它可以根据样片的不同来调整光束的大小。这是放置样品的支架，需要每次把它插入真空室里面。在显微镜观察样品的过程中，支架可以在三个方向上移动样品，或者沿着X轴旋转样品，有些支架还可以旋转Y轴，这样我们就可以获得包含样品内部结构的垂直图像了。

放大的过程需要一组物镜和一组投影仪镜头，这是把微小的电子书图像彻底放大的过程。这个过程分为两个部分，首先物镜将图像放大四十倍，然后投影仪镜头将剩余的图像放大5万倍，两次放大的倍率就达到万倍了。

自从有了电子显微镜以后，科学家们一直在用它来开发越来越小的晶体管。一直发展到今天，电子显微镜可以放大到数百万倍的大小，甚至能看到单个原子的样子，它的出现，人类才有机会看到另外一个微观世界。