戳这里复习：物质波看世界 | 序章
01 走进物质波的微观世界
德布罗意的物质波理论为我们开启了观察和认识微观世界的智慧之门。一切运动的粒子都具有波粒二象性，区别在于它们的质量、带电状态、运动速度不同，所展现的物质波长也有所不同。而波长是决定显微镜观测分辨率的关键因素。随着科技的进步，人们不断发展和建立了各种物质波光源和相关显微技术。接下来，让我们一起随着这些人类智慧的结晶，共同走进物质波的微观世界，走向美好的未来！
1.1 电子束光源下的微观世界
冷冻电镜技术
冷冻电镜技术是人类解析完整病毒和关键蛋白的有力武器。2006年，加拿大科学家首次解析出了SARS-CoV病毒表面刺突糖蛋白（S蛋白）的三维结构，如图所示。这一技术为人们深入了解病毒的结构和功能提供了重要依据。
图：SARS-CoV病毒冷冻电镜图片和三维重构的伪彩结构图
1.2 透射电子显微镜(TEM)的观察能力
TEM以其最高可以到原子级的分辨能力，对纳米大小的缺陷如嵌入颗粒、通孔残留物等有效识别，为生产工艺中的通性问题指出方向，大大提升产品良率。结合聚焦离子束（FIB）准确定位取样和制样的能力，可以对芯片中任何位置进行细致的结构分析。图展示了低倍下芯片的截面图以及高倍下的详细结构。
图：低倍下芯片的截面图及EELS获得的元素分布伪彩图
1.3 球差矫正的透射电子显微镜技术
球差矫正的透射电子显微镜（Cs-corrected TEM）在(SrTiO)/(PbTiO)超晶格结构的原子级分辨照片中观察到新颖的螺旋-反螺旋畴，为新型计算机存储、量子计算、能量存储等领域提供了新动力。
图：球差矫正的透射电子显微镜观察结果
1.4 锂离子电池的微观世界
通过Cs-corrected TEM观察到LiFePO单晶纳米线中的阶梯脱锂现象，解决了前人提出的各种微观反应机制的争论，让人们了解锂电池中最基本的反应过程，推动锂电池的深入研究。
图：LiFePO单晶纳米线中的阶梯脱锂现象示意图
02 二次电子成像术与背散射电子（BSE）成像技术
二次电子(SE)信号
二次电子(SE)信号可以观测样品表面丰富的微结构和形貌细节。CDC公布的SARS-CoV-2病毒SEM照片，为人们认识和了解这种病毒提供了科学数据。
图：SARS-CoV-2病毒SEM照片伪彩图
背散射电子（BSE）成像技术
背散射电子（BSE）成像相较二次电子能更多的表征样品内元素和晶粒取向的差异。同一样品区域的SE二次电子成像与BSE背散射电子成像对比图如下。
图：同一样品区域的SE二次电子成像与BSE背散射电子成像对比图
3.0 中子束光源下的微观世界
中子成像与电子、离子的一个很大不同是中子不带电，其磁矩和不带荷的特性使其在物质微观结构和运动状态的研究中发挥了重要作用。中子束光源的超强穿透能力使其可以用来探测非常复杂的装置的内部工作情况。图展示了中子强大的穿透能力和动态中子成像的应用实例。
图：密闭铅罐中的玫瑰花照片及运转在1000rpm的四冲程发动机的中子动态成像图
4. 展望
物质波的探测技术已经为人类展示出了丰富多彩的微观世界，随着人们对未知微观世界的深入了解，许多谜团被解开，为科技进步和生活质量的提升做出了贡献。希望更多的有志之士加入这一研究领域，共同探索宇宙的起源和生命的意义。