Текст объясняет, почему оптические микроскопы ограничены природой световой волны и не позволяют рассматривать объекты меньше четверти микрона. Использование электронов с крайне малой длиной волны сделало возможным создание электронного микроскопа, дающего увеличение до десятков тысяч раз. В СССР в лаборатории академика Чернышёва разрабатывается собственный прибор, основанный на магнитных линзах и высоковольтных установках, рассчитанный на увеличение до 200 000 раз и предназначенный для исследования электродов и других микроструктур.
Современные оптические микроскопы дают увеличение до 2 000 раз. Как бы ни были совершенны оптические приборы, дальнейшее увеличение невозможно в силу самой природы света. Один из творцов современной оптики, проф. Аббе, ещё в середине прошлого столетия доказал, что нельзя видеть предметы, размеры которых значительно меньше длины световой волны.
Длина волны видимого света равна от 0,75 микрона для красного цвета и 0,4 микрона для фиолетового цвета.
Пользуясь видимым светом, удаётся рассмотреть предметы не меньше одной четверти микрона.
Однако современная наука и техника требуют значительно больших увеличений, и человеческая мысль стала искать новых способов получения больших увеличений.
Согласно взглядам современных физиков, быстро двигающиеся электроны обладают волновыми свойствами.
Электрон, двигающийся со скоростью, соответствующей напряжению в 50 тыс. вольт, будет иметь длину волны во много тысяч раз меньшую, чем длина волны видимого света. Поэтому, заменив лучи света «лучами» быстро двигающихся электронов, можно получить увеличения, во много раз большие, чем в обычных микроскопах. Отсюда и возникла идея создания электронного микроскопа. Впервые он был изобретён в Германии в 1937 г. Сейчас во всём мире насчитывается 15 таких микроскопов.
Электронный микроскоп даёт увеличение до 60—70 тысяч раз.
С осени 1939 г. в Энергетическом институте Академии наук, в лаборатории акад. Чернышёва, начали работать над созданием первого советского электронного микроскопа.
От германского микроскопа он отличается внешним видом и конструкцией отдельных частей. Осветителем электронного микроскопа служит разрядная трубка, работающая при высоком напряжении (от 30 до 60 тыс. вольт). Выходящие из разрядной трубки электронные лучи собираются магнитной линзой. Она представляет собой катушку, помещённую в железный чехол с узкой кольцевой щелью. При прохождении тока через катушку чехол намагничивается, и в щели возникает сильное магнитное поле. Движущиеся электроны отклоняются магнитным полем от своего первоначального направления так же, как световые лучи отклоняются стеклянной линзой. Из линзы электроны направляются на освещаемый объект, помещённый в фокусе второй магнитной линзы — объектива. Разные участки объекта по-разному задерживают и рассеивают электроны. Поэтому, если поместить светящийся под действием электронов экран в фокусе магнитной линзы, на экране возникает изображение объекта.
Среднюю часть этого действительного изображения можно вырезать при помощи отверстия в светящемся экране и вновь увеличить посредством другой такой же магнитной линзы — окуляра.
Дважды увеличенное изображение можно рассматривать на втором светящемся экране. Можно также его сфотографировать, поместив фотографическую пластинку внутри прибора.
Конструируемый электронный микроскоп будет иметь около двух метров высоты и весить несколько десятков килограммов. Для работы с ним необходима специальная высоковольтная электрическая установка на 40—50 тыс. вольт, дающая ток весьма постоянного напряжения. Помимо того, при микроскопе находится ряд более мелких электрических установок и мощная вакуумная установка, способная быстро откачивать все выделяющиеся внутри прибора газы.
Электронный микроскоп даст возможность исследовать поток электронов из различных электродов, а это имеет огромное значение для конструирования электронных приборов. До сих пор приходилось подбирать электроды только опытным путём, то есть работать вслепую. Способность испускать электроны во многих случаях определяется очень тонкими поверхностными плёнками. Толщина их гораздо меньше световой волны. Наблюдать поведение электронов при различной обработке электродов можно только с помощью электронного микроскопа.
При этом не требуется слишком большое увеличение, но нужно различать участки поверхности, по-разному испускающие электроны, несмотря на их одинаковую внешнюю окраску. При видимом свете это было бы совершенно невозможно.
Лаборатория акад. Чернышева конструирует электронный микроскоп именно для исследования электродов. Но он может использоваться и для других целей. Микроскоп рассчитан на увеличение до 200 тыс. раз. Сейчас изготовление и испытание всех отдельных частей уже закончены и приступают к их сборке.
Комментариев нет:
Отправить комментарий