Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

В лучших оптических микроскопах наблюдаемые предметы увеличиваются до 2000 раз. А как быть, если объект, например вирус, настолько мал, что этого увеличения недостаточно? Поставить друг за другом 2 микроскопа? Один увеличит изображение в 2000 раз, второй — еще во столько же, вот и получится общее увеличение в 4 млн. раз? Нет, ничего из этой затеи у нас не получится: изображение в такой системе будет нечетким, размазанным. По законам оптики свет огибает освещаемый предмет, если, его размеры меньше длины световой волны, и он остается невидимым. Минимальный размер предмета, который еще можно различить в оптический микроскоп, составляет 0,2 — 0,3 мкм.

Найти выход помогли электроны (см. Электроника ).

Физики установили, что движущийся электрон ведет себя как волна. Причем длина волны электрона примерно в 50 000 раз короче световой, значит, и размеры объекта, который удается рассмотреть в лучах «электронного света», могут быть намного меньше. И в начале 30-х гг. XX в. был построен первый электронный микроскоп. Такие микроскопы являются самыми сильными в наши дни увеличительными приборами.

В отличие от светового, или оптического, микроскопа • (см. Микроскоп) в электронном вместо лучей света используют быстрые электроны, а вместо стеклянных линз — электромагнитные катушки, или электронные линзы. Источник электронов для «освещения» объекта — электронная «пушка» (см. рис.). Металлический катод 2 испускает электроны, они собираются в пучок с помощью фокусирующего электрода 3 и набирают энергию под действием сильного электрического поля, действующего в пространстве между катодом и анодом /. Чтобы создать это поле, к электродам прикладывается высокое напряжение — 100 кВ и более.

Пучок электронов, выходящий из электронной «пушки», с помощью конденсорной линзы 4 направляется на объект, рассеивается на нем и фокусируется объективной линзой 5, которая создает промежуточное изображение объекта 7. Проекционная линза 6 вновь собирает электроны и создает второе, еще более увеличенное изображение на люминесцентном экране, на котором под действием ударяющихся в него электронов возникает светящаяся картина объекта. Поместив под экраном фотопластинку, изображение можно сфотографировать.

Узлы электронного микроскопа, схематически показанные на рисунке, объединяются в одну общую конструкцию, которая условно называется колонной. Внутри колонны на всем пути электронов поддерживается вакуум с давлением до 100 мкПа. Это нужно для того, чтобы электроны не рассеивались на постороннем веществе (атомах и молекулах газа), иначе изображение будет искажаться. Для создания высокого напряжения и питания обмоток электронных линз требуются стабильные источники электрического тока, которые размещаются в основании электронного микроскопа, похожем на тумбу. Здесь же находится и пульт управления микроскопом.

Конечное увеличение электронного микроскопа определяется произведением увеличений объективной и проекционной линз, наблюдаемый объект при этом увеличивается в 20 000— 40 000 раз.

Для большего увеличения в некоторых конструкциях между объективной и проекционной линзами помещают еще одну линзу, которая позволяет довести увеличение до нескольких сотен тысяч раз. Наименьшие размеры предметов, которые можно различать в электронных микроскопах, очень малы — несколько десятых долей нанометра.

Короче говоря, электронный микроскоп позволяет нам увидеть объекты в тысячу раз меньшие тех, которые может «увидеть» самый сильный оптический микроскоп.