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鎢燈絲電子顯微鏡不是像電子計算機的那種電氣化，而是用電子打在樣品上，用電子束成像。這主要是因為電子的波長小，光的波長在400到700納米量級，而電子的波長公式是lambda=h/(mv)，一般用的電壓是80kV到300kV，電子的波長就是在0.01納米左右，和原子的大小接近。更短波長的好處，是可以觀測到更小尺寸的東西，否則會因為波的衍射和干涉無法分辨。
我們知道光學顯微鏡并不能觀察到無限小的物體，通常最小可分辨的尺寸約為幾個微米，再小的物體無論怎么提高放大倍數都分辨不清楚了。這是由光的衍射導致的。光學顯微鏡成像時，物體的每一個無限小的點都在人眼或相機上成一個實的像點，而由于光的衍射效應，這個像點并不是無限小的，而是有一定尺寸的，這個尺寸大約等于幾倍的光波長乘以顯微鏡的放大倍數。這也就導致顯微鏡只能分辨出幾倍于光波長的物體?？梢哉f是光的波長決定了顯微鏡的分辨率上限。
那么怎樣才能繼續提高分辨率呢？換用更短波長的光，比如使用紫外光，而當紫外光的波長還是不夠短時怎么辦？使用波長更短的電子束代替光束。根據粒子的波粒二象性，高能的電子束具有遠低于光束的波長。使用高能電子束代替光束進行成像就可以獲得遠高于光學顯微鏡的分辨率。基于這個思路，人們研制了電子顯微鏡，并利用它觀察到了原子。
鎢燈絲電子顯微鏡主要有兩大類，共三種：
一類是利用場致發射效應產生電子，稱為場致發射電子槍。這種電子槍極其昂貴，在十萬美元以上，且需要小于10-10torr的*真空。但它具有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統。
另一類則是利用熱發射效應產生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。鎢槍壽命在30～100小時之間，價格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價或標準SEM配置。六硼化鑭槍壽命介于場致發射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時，價格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產生過度飽和和熱激發問題。
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