ОКНО В НЕВИДИМОЕ (ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП)

ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ МИКРОСКОПЫ С ЛИНЗАМИ

Ервые электронные микроскопы, построенные учё­ными, были микроскопами, в которых рассматривали только те предме­ты, которые сами излучали электро­ны. Такие микро­скопы называются эми с с и онными.

На рисунке 20 показан схемати­ческий разрез пер­вого эмиссионного микроскопа, со­державшего две магнитные линзы.

Первая из них слу­жила объективом и давала увеличен­ное изображение предмета, испуска­ющего электроны.

Далее электронные лучи попадали во вторую магнитную линзу микроско­па — проекцион­ную линзу. Эта линза давала вто­рое сильно увели­ченное изображе­ние предмета, ко­торое уже можно было рассматривать на флюоресци­рующем экране и фотографировать

Хотя первые эмиссионные микроскопы по своей разре­шающей силе не превосходили оптические микроскопы, их применение имело большое значение. Эмиссионные элек­тронные микроскопы дали науке много ценных сведений о способности различных поверхностей испускать элек­троны под действием тех или иных причин (например, при сильном нагреве и при освещении). На рисунке 21

Приведены фотографии, полученные при помощи эмиссион­ных микроскопов, в которых исследуемые поверхности излучали электроны в результате нагрева.

Однако несмотря на всю важность такого изучения свойств поверхностей, эмиссионные микроскопы не полу­чили широкого применения. Главной причиной этого было

То, что далеко не всякое тело можно заставить испу­скать большое число электронов. Этого нельзя, напри­мер, сделать с бактериями и другими живыми орга­низмами.

Поэтому в электронных микроскопах стали использо­вать постороннее «освещение» электронами —так же, как в оптических микроскопах освещают исследуемый пред­мет посторонним светом. Были построены электрон­ные микроскопы, работающие на отражённых и на про­ходящих электронных лучах. Первые из них получили название отражательных, вторые — просвечи­вающих.

Отражательные электронные микроскопы основаны на том, что электронные лучи, падая на исследуемую поверх­ность, по-разному отражаются в разных точках её, в за­висимости от строения поверхности. Отражённые элек­троны попадают затем в линзы микроскопа и дают увели­ченное изображение изучаемой поверхности (рис. 22).

Однако наибольших успехов удалось добиться с по­мощью электронных микроскопов, работающих не с от­ражёнными, а с проходящими электронными лучами.

Кдким образом получается изображение предмета, просвечиваемого электронами?

В просвечивающем электронном микроскопе получе­ние изображений основано на различном рассеянии электронных лучей, проходящих через предмет и плёнку, на которой лежит предмет. Проходя через тонкую плёнку вещества, пучок быстрых электронов рассеивается в сто­роны подобно тому, как рассеивается пульверизатором струя одеколона.

Причиной рассеяния электронов являются их столкно­вения с атомами вещества. Изучение рассеяния электро­нов показало, что чем плотнее вещество и чем толще его слой, — тем больше в нём рассеиваются летящие электроны.

Пока плёнка, на которой лежит предмет, имеет всюду одинаковую толщину и на ней не лежат никакие по­сторонние частицы, падающие электроны испытывают во всех участках плёнки совершенно одинаковое рассеяние. Но как только на плёнку помещаются бактерии, метал­лические частицы или что-нибудь подобное, картина сразу меняется. Рассеяние электронов в тех местах, где ле­жат частицы, становится больше. Оно тем сильнее, чем толще частицы и чем они плотнее.

Однако для получения изображения предмета этого ещё недостаточно. В самом деле: хотя мы и получили в разных участках рассматриваемого предмета по-разному рассеянные электроны, однако число электронов, выхо­дящих из различных участков плёнки и предмета, оста­ётся совершенно одинаковым. Ведь поглощения элек­тронов в плёнке и предмете не происходит. Л раз это так, то после того, как следующая — объективная — линза со­берёт вместе рассеянные электронные лучи, вы получите одинаково яркое во всех точках свечение флюоресци­рующего экрана (или почернение фотопластинки). Иными словами, вы не увидите изображения предмета.

Чтобы получить изображение, нужно сделать так, чтобы количество электронов, проходящих через объек­тивную линзу ототличныхдруготдруга участ­ков рассматриваемого предмета, было разным. В этом случае более плотным и более толстым участкам предмета будут соответствовать и более тёмные точки изображения, т. е. возникнут контрасты, необходимые для получения изображения. Но как это сделать? Для этой цели служит так называемая апертурная диафрагма. Она представляет собой маленький металлический диск, имею­щий в центре круглую дырочку диаметром в сотые доли миллиметра. Материалом для диафрагмы служит какой - нибудь немагнитный металл, например, платина или медь.

Апертурная диафрагма помещается между полюсными наконечниками объективной линзы микроскопа, так, что её центр совпадает с осью линзы. Рисунок 23 показывает, что в этом случае происходите рассеянными электронами.

Они не выходят из объективной линзы! Апертурная диафрагма не пропускает через линзу те электроны, ко­торые, вследствие рассеяния, не попадают в её отверстие. Чем больше угол, на который рассеиваются электроны, тем меньше, благодаря узкой диафрагме, пройдёт их че­рез объективную линзу. А угол рассеяния электронов тем больше, чем толще и плотнее участок предмета. Таким образом благодаря различному рассеянию электронных лучей и действию апертурной диафрагмы, через объек-

Тивную линзу будет проходить от различных участков предмета разное количество электронов. А это и тре­буется для того, чтобы получить контрастное изобра­жение предмета.

Апертурная диафрагма необходима и для другой цели, для «исправления» электронных линз. Дело в том, что в электронных линзах, как и в оптических, имеется сфе­рическая аберрация (см. стр. 11). Этот недостаток элек­тронных линз и исправляется при помощи узкой диафраг­мы. Она пропускает электронные лучи только в цен­тральную, наиболее «совершенную» область линзы.

Как же устроены электронные микроскопы, рабо­тающие на просвечивание?