Създаване на електронния микроскоп

От 18.11.1932г.

Акценти

Електронният микроскоп е създаден в началото на 30-те години на 20 в. с цел преодоляване ограниченията на светлинните микроскопи. Първоначалната идея е с него да се разглеждат небиологични материали, например метали. Също така светлинният микроскоп тогава е способен да увеличи образците до 1000 пъти, а електронният - до 100 000 пъти. Друга разлика между двата инструмента е, че вместо светлинни лъчи, електронните микроскопи използват лъч от електрони, фокусиран от магнити, за да се разкрият малки структури.

Начални стъпки и създаване

Историята на създаването на електронните микроскопи започва през 1932 година. С помощта на електронния микроскоп са проведени изследвания върху различни по характер субмикроскопични обекти. В резултат на тези изследвания са направени различни открития в областта на науката. Бързото развитие на електронната микроскопия и все по-широкото й приложение е лесно обяснимо явление. От края на деветнадесети век в продължение на 50 години изследователите на микросвета работят с максимално усъвършенствания за своето време светлинен микроскоп, с който, както е известно, частици, по-малки от 0,0002 мм, не могат да се изследват. Този вид анализи се правят с мъртви клетки, тъй като обектът на наблюдение е с много малки размери. За да се разпознават по-лесно структурите в процеса на подготовка, се прави т. нар. фиксация с контрастни вещества, тъй като без тях изображението е бледо и трудно различимо. 

Ограничената разделителна способност на светлинния микроскоп се обуславя от вълновата природа на светлината и произтичащите от нея дифракционни явления. Тази граница във възможностите на светлинния микроскоп е установена през 1877 г. от Ернст Абе, който по математически начин достига до основния извод за връзката между разделителната способност на светлинния микроскоп и дължината на вълната на използващата се светлина.

През 20-те години на двадесети век се появяват първите указания, че по принцип е възможна употребата на ускорени електрони вместо светлина. През 1924 година френският учен Луи де Бройл публикува своите трудове върху корпускулярно-вълновата природа на електроните и въобще на движещите се частици. Скоро след това Буш създава общата теория за движението в електростатични и магнитни силови полета на наелектризирани частици – йони и електрони. С тази теория е показано, че е възможно с помощта на подходящи полета фокусирането на електроните, аналогично на това, което се осъществява в светлинната оптика с помощта на стъклени лещи. Теорията на Буш се превръща в основа за конструирането на множество електрооптични уреди, най-съвършеният от които е електронният микроскоп.

Разработването на увеличителен прибор с електроннооптическа система започва едновременно в няколко научноизследователски центрове. Първият електронен микроскоп е създаден през 1932 година от немските учени Ернст Руска и Макс Кнол.

Видове електронни микроскопи

След създаването на прототипа на съвременния електронен микроскоп интересът сред специалистите нараства. През 1939 година се появява първият търговски трансмисионен електронен микроскоп (ТЕМ), произведен фабрично. Той е модел на компанията "Сименс". Той се използва за проучване на много тънки проби, до 1 микрометър, като през тях преминават електрони, генерирайки проекционно изображение. Прилага се за наблюдаване на вътрешността на клетка, за структурата на протеиновите молекули, тяхното подреждане в клетъчните мембрани и др.

Изобретява се и втори вид електронен микроскоп - сканиращ (SEM), който предоставя подробни изображения на повърхностите на клетките и на цели организми.

>>> Електронна микроскопия

Развиване на технологията след Втората световна война

Първият електронен микроскоп, употребяван за учебни цели, е създаден през 1938 година в Университета в Торонто от Ели Франклин Бъртън и нейните студенти Сесил Хал, Джеймс Хилиър и Албърт Пребъс.

Втората световна война забавя за дълго време развитието на този вид микроскопия. След края на войната интересът към електронните микроскопи нараства. Започват да текат усилени проучвания в Съветския съюз, САЩ, Франция, Англия, Япония. Развитието на инструментите се съсредоточава при работата в научноизследователската практика.

През 1952 година се създава Международна асоциация по електронна микроскопия.

В България началото на първите електронномикроскопски изследвания се поставя през 1952 година, когато във Физическия институт на БАН от Съветския съюз е доставен първият в страната електронен микроскоп. Пет години по-късно в БАН постъпва и внесен от ГДР инструмент.

Статията е част от историята на:

• История на микроскопа