Электронный микроскоп - Клементьев Сергей Дмитриевич - Страница 6

Чтобы этого не произошло, с пути электронов удаляют воздух насколько это возможно. Во время работы электронного микроскопа вакуумный насос все время выкачивает воздух из прибора. Там остается совсем немного молекул воздуха.

Вероятность столкновения электронов с этими молекулами ничтожна.

Давление еще остающегося в приборе воздуха в сто миллионов раз меньше, чем нормальное давление атмосферы. При таком разрежении электроны свободно летят до экрана, почти не сталкиваясь с молекулами воздуха на всем своем длинном пути.

Схема действия микроскопов: слева — электронного, справа — оптического.

Мы сказали, что этот путь длиной около метра. Разве это так много?

Понятие о большом и малом очень условно. Нам, людям, путь в один метр кажется маленьким. Для электронов же это огромная величина.

Ведь размер электрона так немыслимо мал! Если представить электрон в виде шарика (его истинная форма до сих пор неизвестна), то диаметр этого шарика будет всего лишь несколько биллионных долей миллиметра.

Если электроны вытянуть в цепочку, то в одном миллиметре их уложится несколько сотен миллиардов штук. Вот насколько мал электрон!

Поэтому путь длиной в один метр для электрона колоссально велик. Это все равно, что футбольному мячу пришлось бы лететь расстояние в десятки миллиардов километров.

Быстро пролетать огромный для электронов путь помогают им их гигантские скорости.

Скорость электронов зависит от того, какое напряжение приложено к нити и анодной пластинке электронного микроскопа. Чем больше это напряжение, тем выше скорость электронов, тем большее увеличение дает электронный микроскоп.

Создание первого образца электронного микроскопа потребовало нескольких лет напряженного труда советских ученых.

Наши электронные микроскопы работают с огромной точностью, давая высокое качество изображения.

Работа над созданием советского электронного микроскопа была начата в 1940 году в Ленинградском государственном оптическом институте.

Академик А. А. Лебедев и его сотрудники взялись за решение этой сложной технической задачи. Много труда и энергии вложили они в эту работу. В конце 1940 года был построен первый макет электронного микроскопа, увеличивающий рассматриваемые предметы в 10 тысяч раз.

При этом увеличении были получены первые фотоснимки с пыльцы бабочки капустницы. Это насекомое уничтожает капусту и приносит большие убытки овощеводческим хозяйствам.

Первым советским электронным микроскопом удалось заснять пыльцу этого зловредного насекомого.

Пыльца бабочки капустницы. Увеличение — 3500.

Советский электронный микроскоп еще в младенческом возрасте, только что родившись, бросился в бой с вредителями сельского хозяйства и как трофей своей победы преподнес его создателям первую фотографию пыльцы бабочки капустницы.

Но это было только началом трудных и тяжелых работ советских ученых по электронной микроскопии.

Окрыленные первыми успехами, наши ученые взялись за создание другой, еще более совершенной модели электронного микроскопа, которая должна была давать увеличение в 25 тысяч раз. Эта модель дала бы возможность рассмотреть мельчайшие предметы размером в 0,000001 сантиметра.

Работы по постройке этой новой модели электронного микроскопа уже были близки к окончательному завершению, но началась Великая Отечественная война.

Немецко-фашистские захватчики стянули огненным кольцом великий город Ленина. Научная лаборатория академика Лебедева была вынуждена эвакуироваться на восток.

Напряженная работа большой научной важности по созданию советского электронного микроскопа продолжалась в городе Йошкар-Ола.

Внешний вид советского электронного микроскопа.

До Великой Октябрьской социалистической революции город Йошкар-Ола назывался Царевококшайском. Это была убогая, отсталая провинция. Грязь, нищета, невежество — вот чем «славился» этот город до революции.

За годы советской власти этот город преобразился, и именно в нем, в этой бывшей царской провинции, где раньше почти все население было безграмотным, создан первый отечественный электронный микроскоп.

Это была огромная победа советских ученых, воспитанных партией Ленина-Сталина. В советском электронном микроскопе воплотилась наиболее современная и передовая научная мысль.

К концу 1946 года Государственный оптический институт изготовил уже четвертую по счету модель электронного микроскопа.

В эти электронные микроскопы можно рассматривать частицы размером менее чем в половину миллионной доли сантиметра.

С трудом можно себе представить, насколько малы эти частицы. Но год спустя советская промышленность изготовила микроскопы еще более зоркие.

Советский электронный микроскоп имеет форму колонны высотой приблизительно в один метр.

Колонна состоит из металлических труб, свинченных болтами. Диаметр колонны —130 миллиметров. Внутри колонны находятся все основные части электронного микроскопа.

Там помещается осветительная система, состоящая из источника электронов — электронной пушки.

Схема советского электронного микроскопа.

Под электронной пушкой, если смотреть сверху вниз, размещена электромагнитная (конденсорная) линза. Она собирает на исследуемых препаратах электроны, вылетающие из пушки. Потом идет камера препаратов с предметным столиком.

Эта камера так устроена, что допускает перемещение образцов в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, камера допускает наклон образцов под небольшим углом по отношению к оси микроскопа. Это крайне важно в тех случаях, когда производится объемная съемка (стереосъемка).

Еще ниже находится объективная электромагнитная линза.

Она дает увеличение изображения исследуемых образцов в 130 раз. На маленьком промежуточном экранчике можно наблюдать эти изображения.

И еще ниже под объективной линзой располагается другая линза, называемая проекционной. Это вторая ступень увеличения. Увеличение этой линзы может изменяться, по желанию, от 20 до 200 раз.

Общее увеличение электронного микроскопа получается перемножением тех увеличений, которые дают объективная и проекционная линзы.

Меняя увеличение проекционной линзы, получают общее увеличение в пределах от 2 600 до 26 000 раз.

Под проекционной линзой находится экран. Как вы уже знаете, этот экран покрыт особым химическим составом, который светится при попадании на него электронов.

На экране можно прямо видеть следы ударяющихся электронов, рисующие рассматриваемое изображение. Тут же укреплено и устройство для смены фотопластинок. По желанию исследователей, можно либо наблюдать изображение предметов, либо его сфотографировать.

Вот все, что находится внутри металлической колонны электронного микроскопа.

Под колонной установлен вакуумный насос, высасывающий из нее воздух. Этот насос создает предварительный вакуум. Он выкачивает почти весь воздух, содержащийся в колонне.

Ему помогает другой насос, который называется диффузионным масляным насосом. Он выкачивает остатки воздуха из колонны, доводя разрежение до 0,0001 миллиметра ртутного столба.

С насосами установлено еще так называемое вакуумное распределительное устройство. Этот механизм осуществляет во время работы электронного микроскопа все необходимые вакуумные переключения.