显微技术的探索之旅：从微观视角洞察世界（一）

人类对自然的认识，从宏观层面是对宇宙、星体的探索，而微观层面则是对物质组成基元的不断挖掘。所谓“眼见为实”，因此人们一直不遗余力的改善观察事物的能力。

自17世纪利用光学显微镜观察细胞开始，人们逐步打开了认识微观世界的大门。由于光波长对分辨率的限制，20世纪发现X射线后，人们很快用以开展材料科学的研究。伴随着量子力学的诞生，20世纪30年代后电子显微镜、场离子显微镜等仪器的发明使人类进入了纳米世界。80年代后，扫描隧道显微镜、原子力显微镜应运而生，除了观察之外甚至可以实现操纵原子改造物质。90年代，球差校正器的出现使人们在亚埃尺度对物质成像和化学分析成为可能。近些年来，除了显微仪器分辨率的不断提高外，新的成像技术方法、更灵敏的探测器以及各种原位加载装置不断涌现。

显微技术的发展，无可置疑的极大加深了人们对自然的认识；而显微技术的革新也对材料科学进步和新材料的发现起到了难以替代的推动作用。在未来的科研探索中，显微技术定将发挥更大的作用，为人类科技进步做出新的贡献。

（一）X射线衍射及成像

1895年德国物理学家伦琴发现X射线。德国慕尼黑大学的物理学家劳厄于1912年利用硫化锌晶体为样品，证明X射线穿过晶体后发生衍射现象，获得了具有四重对称的衍射斑点。基于劳厄的衍射实验，布拉格父子于1912年到1914年开展了大量研究，创立了X射线晶体学，提出晶体衍射理论，建立了布拉格公式。