В погоне за фотографией атома

Пытаясь проникнуть в мир атома средствами электронной оптики, исследователи вот уже несколько лет не могут перешагнуть рубеж, отделяющий молекулу от атома. Разрешающая способность лучших из созданных до сих пор электронных микроскопов не превышает 10 ангстрем (миллионной доли миллиметра). Чтобы увидеть атом, этого недостаточно: требуется различать детали размером около одного ангстрема и даже меньше. Можно ли добиться этого с помощью электронного микроскопа?

Несколько месяцев назад французские ученые начали отладку крупнейшего в мире электронного микроскопа, работающего на напряжении в полтора миллиона вольт. Прибор, сконструированный группой специалистов из Института электронной оптики в Тулузе, установлен в специальном здании-шаре диаметром 24 метра.

Так как при работе прибора возникает мощное рентгеновское излучение, изображение рассматривают на экране. Управление микроскопом, разумеется, дистанционное. «Зоркость» нового микроскопа (она зависит от рабочего напряжения) — порядка десятых долей ангстрема. Однако, чтобы детали таких размеров не «утонули» в структуре экрана или клише, оптическая система должна обеспечивать увеличение порядка миллиона раз. Но, к сожалению, с повышением рабочего напряжения электронного микроскопа увеличивается и фокусное расстояние его магнитных линз. Это ахиллесова пята всех подобных приборов. Несмотря на все ухищрения, французам так и не удалось добиться необходимого увеличения.

Сфотографировать атом пока не удалось. Но зато оказалось, что с помощью этого микроскопа можно наблюдать и фотографировать живые клетки. До сих пор при фотографировании препараты помещались в камеру, из которой откачивался воздух. Клетки при этом, конечно, погибали. У нового же прибора мощность электронного пучка так велика, что тонкий слой воздуха ему не помеха. Герметическая камера объемом 0,1 кубического сантиметра, в которой помещается срез живой ткани, «прозрачна» для электронов, мчащихся почти со скоростью света. Так что на экране можно видеть живые клетки, увеличенные в сотни тысяч раз.