mikroskop

Jak se zrodil elektronový mikroskop, kde je dnes a kam směřuje.

Téměř 100 let neměli vědci, kteří pracují s mikroskopem, možnost rozeznávat struktury menší
než 0,2 µm (0,0002 mm). Podle Abbeovi teorie o vzniku mikroskopického obrazu závisí
rozlišovací schopnost optického mikroskopu nepřímo na numerické apertuře a přímo na
vlnové délce světelného paprsku. Když použijeme objektiv mikroskopu o největší numerické
apertuře a šikmé osvětlení bílým světlem nedosáhneme rozlišení dvou čar pokud jsou od sebe
vzdáleny méně než 0,17 µm (přímé zvětšení 1500x). Jedinou možností jak zvětšit rozlišovací
schopnost mikroskopu je použití zobrazovacího paprsku o kratší vlnové délce než je bílé
světlo (viditelná část světelného spektra). Při použití ultrafialového světla ve specielním
mikroskopu lze dosáhnout rozlišovací schopnosti maximálně 0,1 µm. Tato hranice je pro
světelný paprsek v optickém mikroskopu konečná a odpovídá ji užitečné zvětšení obrazu
2.000x. Použití světla o ještě kratší vlnové délce, tedy Rentgenova X záření, naráží na
technické problémy, protože pro toto záření nebyla dosud nalezena optická soustava podobná
soustavě pro viditelné světlo. Pokud by se tento problém podařilo vyřešit bul by k použití
mikroskop, který by teoreticky mohl zvětšovat 6.000.000x, tloušťka preparátu by nebyla
limitující a objekt by nemusel být ve vakuu. Bohužel tento mikroskop zůstává pouze snem
vědeckých pracovníků.
Na začátku minulého století se rozvíjely vědecké práce s katodovou trubicí ve které vzniká
katodové záření. Ze žhavené katody se pomocí urychlovacího napětí uvolňuje proud elektronů
směrem k anodě, pokud je katoda i anoda v dostatečně vysokém vakuu. V roce 1924 ukázal
L.V. de Broglie, že rychle letící svazek elektronů v katodové trubici má podobné vlastnosti
jako světelný paprsek, má vlnění o velmi krátké délce vlny. Už v roce 1926 zjistil H. Busch,
že magnetické pole může sloužit jako čočka a odchylovat proud elektronů. V rotačně
symetrickém magnetickém poli, které vzniká v elektromagnetické cívce, je proud elektronů
stočen do tvaru šroubovice a její tvar je závislý na síle magnetického pole. To je základ
elektronové čočky. Byl zde tedy zdroj záření o velmi krátké vlnové délce a optický člen,
kterým se dalo toto záření ovládat. Velmi záhy se s tímto základem začalo pracovat na stavbě
drobnohledného zařízení s teoreticky vysokým rozlišením a velkým zvětšením. Od začátku se
v Německu pracovalo v letech 1927 – 1932 na dvou principech elektronové optiky.
V laboratoři AEG – forschungs pracovali pánové E. Brüche, H. Johannson a A. Mahl
s elektro-statickými čočkami. V laboratoři berlínské techniky pánové M. Knoll, E. Ruska a B.
von Borries pracovali s elektro-magnetickými čočkami.
V roce 1932 přestavěli pánové M. Knoll a E. Ruska katodový oscilograf na první elektronový
mikroskop s elektro-magnetickými čočkami. Dosáhli s ním prvního zvětšení 1:18 (což je
méně než zvětšovací lupa s jednou čočkou). Zanedlouho byl postaven konkurenční
elektronový mikroskop s elektro-statickými čočkami, který dosahoval zvětšení 1:80. V roce
1934 už dosahoval pan L. Marton na bruselské univerzitě zvětšení 1:750 v elektronovém
mikroskopu s elektro-magnetickými čočkami a jako první pozoroval v elektronovém
mikroskopu biologický materiál. V roce 1938 postavili pánové E. Ruska a B. von Borries
v laboratořích firmy Siemens-Halske elektronový mikroskop s elektro-magnet