Мир очень маленького впервые открылся глазам человечества в 1595 году, когда Закхариас Янссен изобрел первый современный световой микроскоп. Этот тип микроскопа использует свет, рассеиваемый стеклянными или пластиковыми линзами, для увеличения объекта до 2000 раз от его обычного размера. Однако по мере развития науки на протяжении веков возникла необходимость в более мощном микроскопе, способном видеть все более мелкие объекты. Появился электронный микроскоп.
Первый электронный микроскоп был запатентован в 1931 году Рейнхольдом Рунденбергом из компании Siemens. Если первый микроскоп был гораздо менее мощным, то современные электронные микроскопы могут увеличивать изображение до двух миллионов раз от его первоначального размера. Чтобы получить представление о масштабах, электронный микроскоп способен увидеть отдельные нуклеиновые кислоты — строительные блоки нашей ДНК.
Электронный микроскоп создает свое сверхтонкое изображение, пропуская пучок электронов через электростатические или электромагнитные линзы, аналогично принципу работы светового микроскопа. Однако длина волны электронного пучка намного короче. Меньшая длина волны означает более высокое разрешение.
Электронные микроскопы — это общая категория, в которой существует несколько разновидностей. Две наиболее распространенные — это просвечивающий электронный микроскоп и сканирующий электронный микроскоп. Оба они используют пучок электронов для просмотра очень маленьких объектов, но пучок действует по-разному.
В просвечивающем электронном микроскопе используется мощный луч, который, по сути, выстреливает электроны через объект. Электронный луч сначала проходит через конденсорную линзу, чтобы сконцентрировать луч на объекте. Затем луч проходит через объект. Некоторые электроны проходят через объект, другие ударяются о молекулы объекта и рассеиваются. Затем измененный пучок проходит через объектив, объектив проектора и на флуоресцентный экран, где наблюдается окончательное изображение. Поскольку пучок электронов полностью проходит через объект, картина рассеяния дает наблюдателю полное представление о внутреннем устройстве объекта.
Сканирующий электронный микроскоп не использует концентрированный пучок электронов для проникновения в объект, как это делает просвечивающий электронный микроскоп. Вместо этого он сканирует луч по объекту. Во время сканирования луч теряет энергию в различных количествах в зависимости от поверхности, на которой он находится. Сканирующий электронный микроскоп измеряет потерянную энергию, чтобы создать трехмерное изображение поверхности объекта. Хотя сканирующий электронный микроскоп не такой мощный, как просвечивающий электронный микроскоп, он способен создавать всесторонние увеличенные изображения гораздо более крупных объектов, например, муравья.
Недавно были разработаны другие электронные микроскопы, которые сочетают в себе технологии пропускания и сканирования. Однако все электронные микроскопы, просвечивающие, сканирующие и другие, используют основной принцип увеличения объекта с помощью электронного пучка.
Найти больше информации об электронных микроскопах.