電子

電子是在1897年由劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的約瑟夫·約翰·湯姆森在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)的。約瑟夫·約翰·湯姆森提出了棗糕模型。

1897年，英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的約瑟夫·約翰·湯姆森重做了赫茲的實(shí)驗(yàn)。使用真空度更高的真空管和更強(qiáng)的電場(chǎng)，他觀察出負(fù)極射線的偏轉(zhuǎn)，并計(jì)算出負(fù)級(jí)射線粒子（電子）的質(zhì)量-電荷比例，因此獲得了1906年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。湯姆遜采用1891年喬治·斯托尼所起的名字——電子來(lái)稱(chēng)呼這種粒子。至此，電子作為人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)亞原子粒子和打開(kāi)原子世界的大門(mén)被湯姆遜發(fā)現(xiàn)了。

100多年前，當(dāng)美國(guó)物理學(xué)家Robert Millikan首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出電子所帶的電荷為1.602×10^-19C后，這一電荷值便被廣泛看作為電荷基本單元。然而如果按照經(jīng)典理論，將電子看作“整體”或者“基本”粒子，將使我們對(duì)電子在某些物理情境下的行為感到極端困惑，比如當(dāng)電子被置入強(qiáng)磁場(chǎng)后出現(xiàn)的非整量子霍爾效應(yīng)。

英國(guó)劍橋大學(xué)研究人員和伯明翰大學(xué)的同行合作完成了一項(xiàng)研究。公報(bào)稱(chēng)，電子通常被認(rèn)為不可分。劍橋大學(xué)研究人員將極細(xì)的“量子金屬絲”置于一塊金屬平板上方，控制其間距離為約30個(gè)原子寬度，并將它們置于近乎絕對(duì)零度的超低溫環(huán)境下，然后改變外加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)金屬板上的電子在通過(guò)量子隧穿效應(yīng)跳躍到金屬絲上時(shí)分裂成了自旋子和穴子。

為了解決這一難題，1980年，美國(guó)物理學(xué)家Robert Laughlin提出一個(gè)新的理論解決這一迷團(tuán)，該理論同時(shí)也十分簡(jiǎn)潔地詮釋了電子之間復(fù)雜的相互作用。然而接受這一理論確是要讓物理學(xué)界付出“代價(jià)”的：由該理論衍生出的奇異推論展示，電流實(shí)際上是由1/3電子電荷組成的。

但1981年有物理學(xué)家提出，在某些特殊條件下電子可分裂為帶磁的自旋子和帶電的空穴子。

2018年11月16日，國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)決議，1安培被定義為“1s內(nèi)通過(guò)6.24146×10¹⁸個(gè)電子電荷所對(duì)應(yīng)的電流”。

1、電子是在原子核外距核由近及遠(yuǎn)、能量由低至高的不同電子層上分層排布。

2、每層最多容納的電子數(shù)為2n²個(gè)（n代表電子層數(shù)）。

3、最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)（第一層不超過(guò)2個(gè)），次外層不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過(guò)32個(gè)。

4、電子一般總是盡先排在能量最低的電子層里，即先排第一層，當(dāng)?shù)谝粚优艥M后，再排第二層，第二層排滿后，再排第三層。

電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象描述，電子在原子核外空間的某區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，好像帶負(fù)電荷的云籠罩在原子核的周?chē)?，人們形象地稱(chēng)它為“電子云”。它是1926年奧地利學(xué)者薛定諤在德布羅伊關(guān)系式的基礎(chǔ)上，對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，提出了二階偏微分的著名的薛定諤方程式。這個(gè)方程式的解，如果用三維坐標(biāo)以圖形表示的話，就是電子云。

電子被歸在亞原子粒子中的輕子類(lèi)。輕子是物質(zhì)被劃分的作為基本粒子的一類(lèi)。電子帶有二分之一自旋，滿足費(fèi)米子的條件（按照費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)）。電子所帶電荷約為-1.6×10^-19庫(kù)侖，質(zhì)量為9.10956×10^-31kg（0.51MeV/c²）。通常被表示為e?。與電子電性相反的粒子被稱(chēng)為正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，自旋和等量的正電荷。電子在原子內(nèi)做繞核運(yùn)動(dòng)，能量越大距核運(yùn)動(dòng)的軌跡越遠(yuǎn)，有電子運(yùn)動(dòng)的空間叫電子層，第一層最多可有2個(gè)電子。第二層最多可以有8個(gè)，第n層最多可容納2n²個(gè)電子，最外層最多容納8個(gè)電子。最后一層的電子數(shù)量決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是否活潑，1、2、3電子為金屬元素，4、5、6、7為非金屬元素，8為稀有氣體元素。

物質(zhì)的電子可以失去也可以得到，物質(zhì)具有得電子的性質(zhì)叫做氧化性，該物質(zhì)為氧化劑；物質(zhì)具有失電子的性質(zhì)叫做還原性，該物質(zhì)為還原劑。物質(zhì)氧化性或還原性的強(qiáng)弱由得失電子難易決定，與得失電子多少無(wú)關(guān)。

由電子與中子、質(zhì)子所組成的原子，是物質(zhì)的基本單位。相對(duì)于中子和質(zhì)子所組成的原子核，電子的質(zhì)量顯得極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子質(zhì)量的1842倍。當(dāng)原子的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)不等時(shí)，原子會(huì)帶電，稱(chēng)這原子為離子。當(dāng)原子得到額外的電子時(shí)，它帶有負(fù)電，叫陰離子，失去電子時(shí)，它帶有正電，叫陽(yáng)離子。若物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導(dǎo)致正負(fù)電量不平衡時(shí)，稱(chēng)該物體帶靜電。當(dāng)正負(fù)電量平衡時(shí)，稱(chēng)物體的電性為電中性。靜電在日常生活中有很多用途，例如，靜電油漆系統(tǒng)能夠?qū)⒋善幔ㄓ⒄Z(yǔ)：enamel paint）或聚氨酯漆，均勻地噴灑于物品表面。

電子與質(zhì)子之間的吸引性庫(kù)侖力，使得電子被束縛于原子，稱(chēng)此電子為束縛電子。兩個(gè)以上的原子，會(huì)交換或分享它們的束縛電子，這是化學(xué)鍵的主要成因。當(dāng)電子脫離原子核的束縛，能夠自由移動(dòng)時(shí)，則改稱(chēng)此電子為自由電子。許多自由電子一起移動(dòng)所產(chǎn)生的凈流動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為電流。在許多物理現(xiàn)象里，像電傳導(dǎo)、磁性或熱傳導(dǎo)，電子都扮演了要重要的角色。移動(dòng)的電子會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，也會(huì)被外磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)。呈加速度運(yùn)動(dòng)的電子會(huì)發(fā)射電磁輻射。

電荷的最終攜帶者是組成原子的微小電子。在運(yùn)動(dòng)的原子中，每個(gè)繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子都帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷，而原子核里面的質(zhì)子帶有一個(gè)單位的正電荷。正常情況下，在物質(zhì)中電子和質(zhì)子的數(shù)目是相等的，它們攜帶的電荷相平衡，物質(zhì)呈中性。物質(zhì)在經(jīng)過(guò)摩擦后，要么會(huì)失去電子，留下更多的正電荷（質(zhì)子比電子多）。要么增加電子，獲得更多的負(fù)電荷（電子比質(zhì)子多）。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為摩擦生電。

電子（electron）是帶負(fù)電的亞原子粒子。它可以是自由的（不屬于任何原子），也可以被原子核束縛。原子中的電子在各種各樣的半徑和描述能量級(jí)別的球形殼里存在。球形殼越大，包含在電子里的能量越高。

在電導(dǎo)體中，電流由電子在原子間的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，并通常從電極的陰極到陽(yáng)極。在半導(dǎo)體材料中，電流也是由運(yùn)動(dòng)的電子產(chǎn)生的。但有時(shí)候，將電流想象成從原子到原子的缺電子運(yùn)動(dòng)更具有說(shuō)明性。半導(dǎo)體里的缺電子的原子被稱(chēng)為空穴（hole）。通常，空穴從電極的正極"移動(dòng)"到負(fù)極。

電子屬于亞原子粒子中的輕子類(lèi)。輕子被認(rèn)為是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子之一。它帶有1/2自旋，即又是一種費(fèi)米子（按照費(fèi)米—狄拉克統(tǒng)計(jì)）。電子所帶電荷為e=-1.6×10^-19C（庫(kù)侖），質(zhì)量為9.11×10^-31kg（0.51MeV/c²），能量為5.11×10⁵eV，通常被表示為e?。電子的反粒子是正電子，它帶有與電子相同的質(zhì)量，能量，自旋和等量的正電荷（正電子的電荷為 1，負(fù)電子的電荷為-1）。

物質(zhì)的基本構(gòu)成單位——原子是由電子、中子和質(zhì)子三者共同組成。中子不帶電，質(zhì)子帶正電，原子對(duì)外不顯電性。相對(duì)于中子和質(zhì)子組成的原子核，電子的質(zhì)量極小。質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1840倍。

當(dāng)電子脫離原子核束縛在其它原子中自由移動(dòng)時(shí)，其產(chǎn)生的凈流動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為電流。

各種原子束縛電子能力不一樣，于是就由于失去電子而變成正離子，得到電子而變成負(fù)離子。

靜電是指當(dāng)物體帶有的電子多于或少于原子核的電量，導(dǎo)致正負(fù)電量不平衡的情況。當(dāng)電子過(guò)剩時(shí)，稱(chēng)為物體帶負(fù)電；而電子不足時(shí)，稱(chēng)為物體帶正電。當(dāng)正負(fù)電量平衡時(shí)，則稱(chēng)物體是電中性的。靜電在我們?nèi)粘Ｉ钪杏泻芏鄳?yīng)用方法，其中例子有激光打印機(jī)。

在不同的時(shí)代，人們對(duì)電子在原子中的存在方式有過(guò)各種不同的推測(cè)。

最早的原子模型是湯姆孫的梅子布丁模型。發(fā)表于1904年，湯姆遜認(rèn)為電子在原子中均勻排列，就像帶正電布丁中的帶負(fù)電梅子一樣。1909年，著名的盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)徹底地推翻了這模型。

盧瑟福根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，于1911年，設(shè)計(jì)出盧瑟福模型。在這模型里，原子的絕大部分質(zhì)量都集中在小小的原子核中，原子的絕大部分都是真空。而電子則像行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣圍繞著原子核運(yùn)轉(zhuǎn)。這一模型對(duì)后世產(chǎn)生了巨大影響，直到現(xiàn)在，許多高科技組織和單位仍然使用電子圍繞著原子核的原子圖像來(lái)代表自己。

在經(jīng)典力學(xué)的框架之下，行星軌道模型有一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題不能解釋?zhuān)撼始铀俣冗\(yùn)動(dòng)的電子會(huì)產(chǎn)生電磁波，而產(chǎn)生電磁波就要消耗能量；最終，耗盡能量的電子將會(huì)一頭撞上原子核（就像能量耗盡的人造衛(wèi)星最終會(huì)進(jìn)入地球大氣層）。于1913年，尼爾斯·玻爾提出了玻爾模型。在這模型中，電子運(yùn)動(dòng)于原子核外某一特定的軌域。距離原子核越遠(yuǎn)的軌域能量越高。電子躍遷到距離原子核更近的軌域時(shí)，會(huì)以光子的形式釋放出能量。相反的，從低能級(jí)軌域到高能級(jí)軌域則會(huì)吸收能量。藉著這些量子化軌域，玻爾正確地計(jì)算出氫原子光譜。但是，使用玻爾模型，并不能夠解釋譜線的相對(duì)強(qiáng)度，也無(wú)法計(jì)算出更復(fù)雜原子的光譜。這些難題，尚待后來(lái)量子力學(xué)的解釋。

1916年，美國(guó)物理化學(xué)家吉爾伯特·路易士成功地解釋了原子與原子之間的相互作用。他建議兩個(gè)原子之間一對(duì)共用的電子形成了共價(jià)鍵。于1923年，沃爾特·海特勒Walter Heitler和弗里茨·倫敦Fritz London應(yīng)用量子力學(xué)的理論，完整地解釋清楚電子對(duì)產(chǎn)生和化學(xué)鍵形成的原因。于1919年，歐文·朗繆爾將路易士的立方原子模型cubical atom。加以發(fā)揮，建議所有電子都分布于一層層同心的（接近同心的）、等厚度的球形殼。他又將這些球形殼分為幾個(gè)部分，每一個(gè)部分都含有一對(duì)電子。使用這模型，他能夠解釋周期表內(nèi)每一個(gè)元素的周期性化學(xué)性質(zhì)。

于1924年，奧地利物理學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇靡唤M參數(shù)來(lái)解釋原子的殼層結(jié)構(gòu)。這一組的四個(gè)參數(shù)，決定了電子的量子態(tài)。每一個(gè)量子態(tài)只能容許一個(gè)電子占有。（這禁止多于一個(gè)電子占有同樣的量子態(tài)的規(guī)則，稱(chēng)為泡利不相容原理）。這一組參數(shù)的前三個(gè)參數(shù)分別為主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)。第四個(gè)參數(shù)可以有兩個(gè)不同的數(shù)值。于1925年，荷蘭物理學(xué)家撒姆耳·高斯密特Samuel Abraham Goudsmit和喬治·烏倫貝克George Uhlenbeck提出了第四個(gè)參數(shù)所代表的物理機(jī)制。他們認(rèn)為電子，除了運(yùn)動(dòng)軌域的角動(dòng)量以外，可能會(huì)擁有內(nèi)在的角動(dòng)量，稱(chēng)為自旋，可以用來(lái)解釋先前在實(shí)驗(yàn)里，用高分辨率光譜儀觀測(cè)到的神秘的譜線分裂。這現(xiàn)象稱(chēng)為精細(xì)結(jié)構(gòu)分裂。

在眾多解釋宇宙早期演化的理論中，大爆炸理論是比較能夠被物理學(xué)界廣泛接受的科學(xué)理論。在大爆炸的最初幾秒鐘時(shí)間，溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)100億K。那時(shí)，光子的平均能量超過(guò)1.022MeV很多，有足夠的能量來(lái)創(chuàng)生電子和正電子對(duì)。

同時(shí)，反電子和正電子對(duì)也在大規(guī)模地相互湮滅對(duì)方，并且發(fā)射高能量光子。在這短暫的宇宙演化階段，電子，正電子和光子努力地維持著微妙的平衡。但是，因?yàn)橛钪嬲诳焖俚嘏蛎浿?，溫度持續(xù)轉(zhuǎn)涼，在10秒鐘時(shí)候，溫度已降到30億K，低于電子-正電子創(chuàng)生過(guò)程的溫度底限100億K。因此，光子不再具有足夠的能量來(lái)創(chuàng)生電子和正電子對(duì)，大規(guī)模的電子-正電子創(chuàng)生事件不再發(fā)生?？墒牵措娮雍驼娮舆€是繼續(xù)不段地相互湮滅對(duì)方，發(fā)射高能量光子。由于某些尚未確定的因素，在輕子創(chuàng)生過(guò)程（英語(yǔ)：leptogenesis(physics)）中，創(chuàng)生的正電子多于反電子。否則，假若電子數(shù)量與正電子數(shù)量相等，就沒(méi)有電子了！大約每10億個(gè)電子中，會(huì)有一個(gè)正電子經(jīng)歷了湮滅過(guò)程而存留下來(lái)。不只這樣，由于一種稱(chēng)為重子不對(duì)稱(chēng)性的狀況，質(zhì)子的數(shù)目也多過(guò)反質(zhì)子。很巧地，正電子存留的數(shù)目跟正質(zhì)子多過(guò)反質(zhì)子的數(shù)目正好相等。因此，宇宙凈電荷量為零，呈電中性。

電子的質(zhì)量出現(xiàn)在亞原子領(lǐng)域的許多基本法則里，但是由于粒子的質(zhì)量極小，直接測(cè)量非常困難。一個(gè)物理學(xué)家小組克服了這些挑戰(zhàn)，得出了迄今為止最精確的電子質(zhì)量測(cè)量結(jié)果。

將一個(gè)電子束縛在中空的碳原子核中，并將該合成原子放入了名為彭寧離子阱的均勻電磁場(chǎng)中。在彭寧離子阱中，該原子開(kāi)始出現(xiàn)穩(wěn)定頻率的振蕩。該研究小組利用微波射擊這個(gè)被捕獲的原子，導(dǎo)致電子自旋上下翻轉(zhuǎn)。通過(guò)將原子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的頻率與自旋翻轉(zhuǎn)的微波的頻率進(jìn)行對(duì)比，研究人員使用量子電動(dòng)力學(xué)方程得到了電子的質(zhì)量。

電子的應(yīng)用領(lǐng)域很多，像電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等等。在實(shí)驗(yàn)室里，精密的尖端儀器，像四極離子阱，可以長(zhǎng)時(shí)間約束電子，以供觀察和測(cè)量。大型托卡馬克設(shè)施，像國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，借著約束電子和離子等離子體，來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變。無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡可以用來(lái)探測(cè)外太空的電子等離子體。

在一次美國(guó)國(guó)家航空航天局的風(fēng)洞試驗(yàn)中，電子束射向航天飛機(jī)的迷你模型，模擬返回大氣層時(shí)，航天飛機(jī)四周的游離氣體。

電子天文觀測(cè)

遠(yuǎn)距離地觀測(cè)電子的各種現(xiàn)象，主要是依靠探測(cè)電子的輻射能量。例如，在像恒星日冕一類(lèi)的高能量環(huán)境里，自由電子會(huì)形成一種藉著制動(dòng)輻射來(lái)輻射能量的等離子。電子氣體的等離子振蕩。是一種波動(dòng)，是由電子密度的快速震蕩所產(chǎn)生的波動(dòng)。這種波動(dòng)會(huì)造成能量發(fā)射。天文學(xué)家可以使用無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡來(lái)探測(cè)這能量。

電子焊接應(yīng)用

電子束科技，應(yīng)用于焊接，稱(chēng)為電子束焊接。這焊接技術(shù)能夠?qū)⒏哌_(dá)107W·cm²能量密度的熱能，聚焦于直徑為0.3～1.3mm的微小區(qū)域。使用這技術(shù)，技工可以焊接更深厚的物件，限制大部分熱能于狹窄的區(qū)域，而不會(huì)改變附近物質(zhì)的材質(zhì)。為了避免物質(zhì)被氧化的可能性，電子束焊接必須在真空內(nèi)進(jìn)行。不適合使用普通方法焊接的傳導(dǎo)性物質(zhì)，可以考慮使用電子束焊接。在核子工程和航天工程里，有些高價(jià)值焊接工件不能忍受任何缺陷。這時(shí)候，工程師時(shí)常會(huì)選擇使用電子束焊接來(lái)完成任務(wù)。

電子印刷電路

電子束平版印刷術(shù)是一種分辨率小于一毫米的蝕刻半導(dǎo)體的方法。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是成本高昂、程序緩慢、必須操作于真空內(nèi)、還有，電子束在固體內(nèi)很快就會(huì)散開(kāi)，很難維持聚焦。最后這缺點(diǎn)限制住分辨率不能小于10nm。因此，電子束平版印刷術(shù)主要是用來(lái)制備少數(shù)量特別的集成電路。

電子放射治療

技術(shù)使用電子束來(lái)照射物質(zhì)。這樣，可以改變物質(zhì)的物理性質(zhì)或滅除醫(yī)療物品和食品所含有的微生物。做為放射線療法的一種，直線型加速器。制備的電子束，被用來(lái)照射淺表性腫瘤。由于在被吸收之前，電子束只會(huì)穿透有限的深度（能量為5～20MeV的電子束通?？梢源┩?cm的生物體），電子束療法可以用來(lái)醫(yī)療像基底細(xì)胞癌一類(lèi)的皮膚病。電子束療法也可以輔助治療，已被X-射線照射過(guò)的區(qū)域。

粒子加速器使用電場(chǎng)來(lái)增加電子或正子的能量，使這些粒子擁有高能量。當(dāng)這些粒子通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，它們會(huì)放射同步輻射。由于輻射的強(qiáng)度與自旋有關(guān)，因而造成了電子束的偏振。這過(guò)程稱(chēng)為索克洛夫-特諾夫效應(yīng)。很多實(shí)驗(yàn)都需要使用偏振的電子束為粒子源。同步輻射也可以用來(lái)降低電子束溫度，減少粒子的動(dòng)量偏差。一當(dāng)粒子達(dá)到要求的能量，使電子束和正子束發(fā)生互相碰撞與湮滅，這會(huì)引起高能量輻射發(fā)射。探測(cè)這些能量的分布，物理學(xué)家可以研究電子與正子碰撞與湮滅的物理行為。

電子成像技術(shù)

低能電子衍射技術(shù)（LEED）照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后根據(jù)觀測(cè)到的衍射圖案，來(lái)推斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)。這技術(shù)所使用的電子能量通常在20～200eV之間。反射高能電子衍射（RHEED)）技術(shù)以低角度照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后搜集反射圖案，從而推斷晶體表面的資料。這技術(shù)所使用的電子的能量在8～20keV之間，入射角度為1～4°。

電子顯微鏡將聚焦的電子束入射于樣本。由于電子束與樣本的相互作用，電子的性質(zhì)會(huì)有所改變，像移動(dòng)方向、相對(duì)相位和能量。細(xì)心地分析這些數(shù)據(jù)，即可得到分辨率為原子尺寸的樣本影像。使用藍(lán)色光，普通的光學(xué)顯微鏡的分辨率，因受到衍射限制，大約為200nm；相互比較，電子顯微鏡的分辨率，則是受到電子的德布羅意波長(zhǎng)限制，對(duì)于能量為100keV的電子，分辨率大約為0.0037nm。像差修正穿透式電子顯微鏡。能夠?qū)⒎直媛式档降陀?.05nm，足夠清楚地觀測(cè)個(gè)別原子。這能力使得電子顯微鏡成為，在實(shí)驗(yàn)室里，高分辨率成像不可缺少的儀器。但是，電子顯微鏡的價(jià)錢(qián)昂貴，保養(yǎng)不易；而且由于操作時(shí)，樣品環(huán)境需要維持真空，科學(xué)家無(wú)法觀測(cè)活生物。

電子顯微鏡主要分為兩種類(lèi)式：穿透式和掃描式。穿透式電子顯微鏡的操作原理類(lèi)似高架式投影機(jī)，將電子束對(duì)準(zhǔn)于樣品切片發(fā)射，穿透過(guò)的電子再用透鏡投影于底片或電荷耦合元件。掃描電子顯微鏡用聚焦的電子束掃描過(guò)樣品，就好像在顯示機(jī)內(nèi)的光柵掃描。這兩種電子顯微鏡的放大率可從100倍到1 000 000倍甚至更高。應(yīng)用量子隧穿效應(yīng)，掃描隧道顯微鏡將電子從尖銳的金屬針尖隧穿至樣品表面。為了要維持穩(wěn)定的電流，針尖會(huì)隨著樣品表面的高低而移動(dòng)，這樣即可得到分辨率為原子尺寸的樣本表面影像。

電子自由雷射

自由電子雷射將相對(duì)論性電子束通過(guò)一對(duì)波蕩器。每一個(gè)波蕩器是由一排交替方向的磁場(chǎng)的磁偶極矩組成。由于這些磁場(chǎng)的作用，電子會(huì)發(fā)射同步輻射；而這輻射會(huì)同調(diào)地與電子相互作用。當(dāng)頻率匹配共振頻率時(shí)，會(huì)引起輻射場(chǎng)的強(qiáng)烈放大。自由電子雷射能夠發(fā)射同調(diào)的高輻射率的電磁輻射，而且頻域相當(dāng)寬廣，從微波到軟X-射線。不久的將來(lái)，這儀器可以應(yīng)用于制造業(yè)、通訊業(yè)和各種醫(yī)療用途，像軟組織手術(shù)。

與傳統(tǒng)證據(jù)相比較，電子物證有以下五個(gè)特點(diǎn)：

電子物證高科技性

電子物證的高科技性使取證變得便捷和高效，具體表現(xiàn)為收集電子物證快速，保存和固定電子物證便利（電子物證信息量雖大，卻占用很小的物理空間并易于保存）。但要求取證技術(shù)人員具備與電子物證相關(guān)的技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能，并配備SDII服務(wù)器恢復(fù)系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)的電子物證勘驗(yàn)取證設(shè)備。

電子物證存儲(chǔ)和提交形式多樣性

電子物證以文本、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、音頻、視頻等多種信息形成、存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等設(shè)備及介質(zhì)中的，其生成和還原卻離不開(kāi)相關(guān)的計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備。電子物證的提交形式相應(yīng)地表現(xiàn)為文書(shū)、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、光盤(pán)等介質(zhì)，因而具有與書(shū)證、視聽(tīng)資料、物證等證據(jù)種類(lèi)相同或相似的表現(xiàn)形式，并隨著科技成果的不斷增加，電子物證的提交形式將會(huì)更加多樣化。

電子物證客觀實(shí)在易變性

電子物證一經(jīng)生成必然會(huì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中留下相關(guān)的痕跡或記錄并被保存于系統(tǒng)自帶日志（系統(tǒng)日志、安全日志等）或第三方軟件形成的日志中，客觀真實(shí)地記錄了案件事實(shí)情況，但由于計(jì)算機(jī)數(shù)字信息存儲(chǔ)、傳輸不連續(xù)和離散，容易被截取、監(jiān)聽(tīng)、剪接、刪除，同時(shí)還可能由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、物理系統(tǒng)的原因，造成其變化且難有痕跡可尋。因此在進(jìn)行電子物證勘驗(yàn)提取時(shí)，必須配備專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備以保證電子物證的絕對(duì)完整、準(zhǔn)確。

電子物證存在的廣域性

電子物證因行為人使用網(wǎng)絡(luò)的種類(lèi)不同或目的不同而存在于局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中，而在遍布全球的互聯(lián)網(wǎng)中的各地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商提供的服務(wù)器就會(huì)留有電子物證?；陔娮游镒C的這一特性，使人們對(duì)電子物證所在地的認(rèn)識(shí)有了新突破，因而，取證活動(dòng)將常常不局限于一地區(qū)、一國(guó)界，且由于各地區(qū)、各國(guó)分屬不同的法域，對(duì)電子物證的法律規(guī)定自然存在差異，必然帶來(lái)取證的障礙和沖突。

電子物證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性

計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)的使用，是一個(gè)實(shí)時(shí)產(chǎn)生電子物證的過(guò)程，除了使用者操作下形成的電子物證外，還存在計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)針對(duì)使用者的操作活動(dòng)自動(dòng)記錄的相關(guān)電子物證，特別是網(wǎng)絡(luò)中電子物證都是實(shí)時(shí)形成的，并可以通過(guò)取證獲得具體、詳細(xì)而準(zhǔn)確的時(shí)間記載以及變化情況。即使遭到人為篡改或系統(tǒng)故障等外在因素的破壞，仍可以使用SDII服務(wù)器恢復(fù)系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)電子物證勘驗(yàn)設(shè)備，通過(guò)數(shù)據(jù)恢復(fù)手段進(jìn)行電子物證的恢復(fù)、固定和提取。電子物證的這一特性決定了他具有其它證據(jù)種類(lèi)難以比肩的優(yōu)越性。同時(shí)也使實(shí)時(shí)犯罪線索搜集與其它取證活動(dòng)成為可能并富有成效。

柔性電子涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等，包括RFID、柔性顯示、有機(jī)電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲(chǔ)、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。隨著其快速的發(fā)展，涉及到的領(lǐng)域也進(jìn)一步擴(kuò)展，目前已經(jīng)成為交叉學(xué)科中的研究熱點(diǎn)之一。