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[长春光机所]扫描式电子显微镜
资料来源:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所  徐白冰

  还记得几年前某省高考作文题引发的争议。题目是这样的:

  阅读下面的材料,根据要求写一篇不少于800字的文章。

  为了丰富中小学生的课余生活,中科院某研究所推出了公众开放日系列科普活动。活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。

  通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。

  原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩。

  这段文字是有错误的。 

  扫描式电子显微镜

 

  小编了解到,材料中提到的“扫描式电子显微镜”与我们平时接触到的光学显微镜的原理不同。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分为冷场发射扫描电子显微镜、热场发射扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜等不同类型。SEM由电子光学系统、信号收集及  显示系统、真空系统和电源系统组成。

 

  电子光学系统由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。电子光学系统的作用是获得扫描电子束,作为信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率,扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。

 

  信号收集及显示系统的作用是检测样品在入射电子作用下产生的物理信号,然后经视频放大作为显像系统的调制信号。普遍使用的是电子检测器,它由闪烁体、光导管和光电倍增器组成。

 

  真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作,防止样品污染,提供高的真空度,一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。电源系统由稳压、稳流及相应的安全保护电路所组成,其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。

  扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。电子枪发射出的电子束被磁透镜汇聚成极细的电子“探针”,在样品表面进行扫描,电子束可激发样品表面放出二次电子,二次电子产生的多少与样品表面的形貌有关。二次电子由探测器收集,并在那里被闪烁器转变成光信号,再经光电倍增管和放大器又转变成电压信号来控制荧光屏上的电子束强度。这样,样品不同部位上产生二次电子或多或少的差异,直接反映在荧光屏相应部位形成或亮或暗的差别,从而得到一幅放大的立体感很强的图像。

  那么,为什么有些展示出来的扫描电镜照片是彩色的呢?其实这是后期用电脑加上的颜色。

  扫描电镜下的花粉粒

 

  所以,不仅是蝴蝶,扫描电子显微镜下,看啥都是黑白的。在这种显微镜下,看到黑白的蝴蝶翅图像,并不能推出“蝶翅本是无色”的结论。

其实这个错误也不全怪出题老师,因为这段文字是直接引用某报的一段新闻:

  所以,是当初记者糊涂,写出了错误的新闻稿,命题老师又没看出来,才导致当时的作文命题出错。

  千万别怪小编吹毛求疵!有马克思大神为小编说话:

  “在科学的道路上没有平坦的大道,只有不畏艰险沿着陡峭山路向上攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”

科学这件事啊,半点马虎不得。(看我认真脸!)

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