1、第 36讲 电子成像技术张凯 博士 教授计算机科学技术系电话： 62380002邮件： 一、什么是电子显微镜二、 什么是射电望远镜三、 射电望远镜简史和现状四 、 雷达一、什么是电子显微镜1. 电子显微镜电子显微镜（ electron microscope），简称电镜，是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。2. 发展历史1931年，德国的 M.诺尔和 E.鲁斯卡，用冷阴极放电电子源和三个电子透镜改装了一台高压示波器，并获得了放大十几倍的图像，发明的是透射电镜，证实了电子显微镜放大成像的可能性。1932年，经过鲁斯卡的改进，电子显微镜的分辨能力达到了 50纳米，约为当时光学显微镜分辨本领的十
2、倍，突破了光学显微镜分辨极限，于是电子显微镜开始受到人们的重视。20世纪 40年代，美国的希尔用消像散器补偿电子透镜的旋转不对称性，使电子显微镜的分辨本领有了新的突破，逐步达到了现代水平。20世纪 70年代，透射式电子显微镜的分辨率约为 0.3纳米 (人眼的分辨本领约为 0.1毫米 )。1958年中国研制成功透射式电子显微镜，其分辨本领为 3纳米， 1979年又制成分辨本领为 0.3纳米的大型电子显微镜。现代世界上最好的透射电子显微镜线分辨本领可达 0.14纳米 ,可摄出某些分子像或原子像。二、什么是射电望远镜1. 射电望远镜射电望远镜（ radio telescope）是指观测和研究来自天体
3、的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录 处理和显示系统等。2.基本原理经典射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面。射频信号功率首先在焦点处放大 10 1000倍，并变换成较低频率 (中频 )，然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大 检波，最后以适于特定研究的方式进行记录 处理和显示。美国新墨西哥州的综合孔径射电望远镜甚大天线阵三、射电望远镜简史和现状1. 射电望远镜历史1931年
4、美国新泽西州贝尔实验室的 KG杨斯基发现：有一种每隔23小时 56分 04秒出现最大值的无线电干扰。他经过仔细分析断言：这是来自银河系中射电辐射。由此，杨斯基开创了用射电波研究天体的新纪元。1937年美国人 G雷伯制造成功第一架抛物面型射电望远镜。它的抛物面天线直径为 9.45米，可测到了太阳以及其它一些天体发出的无线电波。1946年，英国曼彻斯特大学开始建造直径 66.5米的固定抛物面射电望远镜， 1955年建成当时世界上最大的 76米直径的可转抛物面射电望远镜。与此同时，澳 美 苏 法 荷等国也竞相建造大小不同和形式各异的早期射电望远镜。60年代以来，相继建成的有美国国立射电天文台的 42
5、.7米 加拿大的 45.8米 澳大利亚的 64米全可转抛物面 美国的直径 305米固定球面 工作于厘米和分米波段的射电望远镜以及一批直径 10米左右的毫米波射电望远镜。 1962年 Ryle 发明了综合孔径射电望远镜并获得了 1974年诺贝尔物理学奖。20世纪 50、 60年代，随着射电技术的发展和提高，人们研究成功了射电干涉仪，甚长基线干涉仪，综合孔径望远镜等新型的射电望远镜射电干涉技术使人们能更有效地从噪音中提取有用的信号；甚长基线干涉仪通常是相距上千公里的。几台射电望远镜作干涉仪方式的观测，极大地提高了分辨率。20世纪 60年代末至 70年代初，不仅建成了一批技术上成熟 有很高灵敏度和分
6、辨率的综合孔径射电望远镜，还发明了有极高分辨率的甚长基线干涉仪这种所谓现代射电望远镜。上世纪 80年代以来，欧洲的 VLBI网 美国的 VLBA阵 日本的空间 VLBI相继投入使用，这是新一代射电望远镜的代表，它们的灵敏度 分辨率和观测波段上都大大超过了以往的望远镜。2.现状与展望今天射电的分辨率高于其它波段几千倍，能更清晰地揭示射电天体的内核；综合孔径技术的研制成功使射电望远镜具备了方便的成像能力，综合孔径射电望远镜相当于工作在射电波段的照相机。把造价和效能结合起来考虑，今后直径 100米那样的大射电望远镜大概只能有少量增加，而单个中等孔径厘米波射电望远镜的用途越来越少。主要单抛物面天线将更
7、普遍地并入或扩大为甚长基线 连线干涉仪和综合孔径系统工作。随著设计 工艺和校准技术的改进，将会有更多 更精密的毫米波望远镜出现。综合孔径望远镜会得到发展以期获得更大的空间 时间和频率覆盖。甚长基线干涉系统除了增加数量外，预期最终将能利用定点卫星实现实时数据处理，大大提高，随着低噪音天线设计方法的成熟，把综合孔径技术同甚长基线独立本振干涉仪技术结合起来的甚长基线干涉仪网和干涉仪阵的试验，很可能孕育出新一代的射电望远镜。3、我国的电望远镜为实现跨越式发展，中国天文界提出建造世界最大的 500米口径球面射电天文望远镜（ FAST）。它具有 3项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；洼坑内铺设数千块单元组成 500米球冠状主动反射面；采用轻型索拖动机构和并联机器人，实现望远镜接收机的高精度定位。全新的设计思路，加之得天独厚的台址优势， FAST突破了望远镜的百米工程极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。 FAST设计图和被选的基坑
