如何用電子顯微鏡觀察黑膠唱片的溝槽（影片）

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在2014年製作「黑膠專書」的時候，劉總編交代我一個艱鉅的任務：拍攝黑膠唱片的溝槽。研究過程中，我發現用傳統的光學顯微鏡基本上不「適合」用來觀測黑膠唱片的溝槽，如果要達到足夠的放大倍率，就必須要使用「電子顯微鏡」（Electron microscope）。

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所謂「電子」顯微鏡就是為了突破「光學」限制所發明的東西。在極微小的環境下，傳統光學（所使用的鏡片）的放大已經充滿相差與失真，所以觀測值的誤差過大，根本無法使用，這時候就是電子顯微鏡登場的時候了。根據我所查到的資料，光學放大的極限約可到500倍，而電子顯微鏡則可以到千倍以上。

傳統的光學放大還有一個更嚴重的問題，就是光線太微弱，因為放大倍率太大，所以照射的範圍很小，當放大到400-500倍時，再經過多層的鏡片放大（再次減光），到能觀察的目鏡處，成像已經非常暗，觀測大致是沒問題，但無法達到拍照（現在這個問題可以透過數位相機解決）與印刷（解析度不夠，無法放大）的要求。

第三個問題是光學顯微鏡只能觀察平面，換句話說，雖然倍率足夠，但我們只能從下往上看，看到溝槽的紋路，但看不到溝槽的深度，這與總編交辦給我的任務有段差距。而電子顯微鏡則可以從側面觀察。倍率不夠、光線太暗、無法觀察側面這三個問題，使得採用電子顯微鏡成為勢在必行的解決方案。


我上網找了一下，全台灣有電子顯微鏡的單位並不多，而且這是非常、非常昂貴的設備（你想想用一個一個電子去「打」物體成像......），一般機構就算有，也不一定願意出借。更糟糕的是，使用電子顯微鏡觀察的必須是金屬材質，還必須通電，才能把電子打到觀察物件上成像。另外，電子的發射必須要在真空的環境下，所以也不可能把整張黑膠唱片置於真空Chamber中，必須要切割成一小片一小片的樣品，才能觀測。

如果像是影片中科學家隨便買的黑膠唱片當然無所謂，但總編交辦的是要拍到「珍稀名盤」的溝槽！我手邊連所謂的「珍稀名盤」都沒幾張了（要跟黑膠收藏家商借），更遑論要把這些珍稀名盤給切了？姑且先不管切割的問題，黑膠的材質是乙烯基，所以並不導電，所以在觀測前，還必須鍍上一層金屬（費用驚人），才能觀察，光是用想的我就頭皮發麻。

所以你可以想像當初我在網路上看到別人用電子顯微鏡拍出的照片時，心中的震撼，不過也知道確實非常難以執行。最近我終於找到科學家實際用電子顯微鏡拍攝黑膠溝槽過程的影片，所以特別在此與大家分享。

影片中可以看到我上面所說的所有步驟，而且也可以看到電子顯微鏡的成像，其實也不足以用來印刷。而各位所看到網路上所謂的「影片」其實也是影像合成的結果（GIF檔，其實就是一格一格合成的「動畫」，而不是影片），並非真的用攝影機拍攝的。

至於我們最後如何拍出完美的照片呢？就在這邊賣個關子，讓你去看黑膠專書囉。