Микроскопия

Микроскопия (МКС) (

рентгеновская лазерная микроскопия

и предназначается для наблюдения и регистрации увеличенных изображений образца.

История

Первоначально микроскопы были только оптическими приборами, использующими лучи видимого света, так как и глаз работает в оптическом диапазоне длин волн. Соответственно, оптические микроскопы не могли иметь разрешения менее полупериода волны опорного излучения (для видимого диапазона длина волн 0,4—0,7 мкм, или 400—700 нм) c возможным максимальным увеличением в 2000 раз.^[1]

Идея просвечивающего электронного микроскопа состояла в замене опорного электромагнитного излучения на электронный пучок. Известно, что для увеличения разрешения микроскопов, использующих электромагнитное излучение, необходимо уменьшение длины волны электромагнитного излучения до ультрафиолетового диапазон вплоть до рентгеновского (длина волны сопоставима с межатомными расстояниями в веществе) и основная трудность состоит в фокусировке ультрафиолетовых и, тем более, рентгеновских лучей.

Особенность взаимодействия

оптических систем для световых и электронных лучей. (Малое отклонение показателя преломления рентгеновских лучей от единицы (меньше чем на 10⁻⁴) практически не позволяет использовать для их фокусировки линзы и призмы. Электрические и магнитные линзы для этой цели также неприменимы, так как рентгеновские лучи инертны к электрическому и магнитному полям. Поэтому в микроскопии рентгеновской для фокусировки рентгеновских лучей используют явление их полного внешнего отражения изогнутыми зеркальными плоскостями или отражение от кристаллографических изогнутых плоскостей)^[2]

. На этом принципе построены отражательные рентгеновские микроскопы.

Разрешающая способность

Степень проникновения в микромир, его изучения зависит от возможности рассмотреть величину микроэлемента, от разрешающей способности микроскопа. Чаще всего под разрешением микроскопа понимают минимальное расстояние между различимыми объектами.

При превышении увеличения при котором достигается возможное разрешение, границы деталей изображения сливаются. Дальнейшее увеличение изображения образца теряет смысл.

Гораздо более высокое разрешение имеют электронные микроскопы. В 2011 году лучшее разрешение для Растрового электронного микроскопа было 0,4 нм, и лучшее разрешение Просвечивающего электронного микроскопа было 0,05 нм.

Виды и подвиды микроскопии

Оптическая микроскопия
Флуоресцентная микроскопия
- Двухфотонная лазерная микроскопия
Рентгеновская микроскопия
- Лазерная рентгеновская микроскопия
- Отражательная рентгеновская микроскопия
- Проекционная рентгеновская микроскопия
Электронная микроскопия
- Сканирующая (растровая) электронная микроскопия
  - Атомно-силовая микроскопия
  - Сканирующая туннельная микроскопия
- Просвечивающая (трансмиссионная) электронная микроскопия
- Отражательная микроскопия
Сканирующая зондовая микроскопия
- Сканирующая туннельная микроскопия
- Атомно-силовая микроскопия
- Ближнепольная оптическая микроскопия
- Магнитно-силовая микроскопия
- Электро-силовая микроскопия

Оптическая микроскопия

Человеческий

металлов

и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены оптические микроскопы различных типов. В оптической микроскопии в настоящее время сделан прорыв, в результате которого преодолен фундаментальный

мкм

.

Тем не менее выдающаяся последняя разработка

нм)^[3]

.

Немецкие ученые Штефан Хелль (

нм^[4]

.

Российские учёные из Томского государственного политехнического университета усовершенствовали наноскоп, использовав в нём не микролинзы, как в классической конфигурации, а специальные дифракционные решетки с золотыми пластинками. При получении изображения с такого прибора срабатывают одновременно эффект аномальной амплитудной аподизации, резонанс Фабри — Перо и резонанс Фано. Вместе они и помогают увеличить разрешение, по сравнению с обычной дифракционной решеткой, до 0,3 λ.[5]

Электронная микроскопия

Электронный микроскоп. Модель 1960-х годов

В электронной микроскопии для построения изображения вместо световых лучей используется пучок электронов. Это позволяет увеличить разрешающую способность электронного микроскопа по сравнению со световым в сотни раз.

Первый работоспособный прототип электронного микроскопа был построен в 1932 году Э. Руска и М. Кнолль; в 1986 году за эту разработку Руски, вместе с другими разработчиками электронных микроскопов, была присуждена Нобелевская премия по физике. Серийное производство электронных микроскопов было начато в конце 30-х годов.

Рентгеновская микроскопия

Разрешающая способность методов рентгеновской микроскопии практически достигает 100

нм, что в 2 раза выше, чем у оптических микроскопов (200 нм). Теоретически рентгеновская микроскопия позволяет достичь на 2 порядка лучшего разрешения, чем оптическая (поскольку длина волны рентгеновского излучения меньше на 2 порядка). Однако современный оптический микроскоп — наноскоп

имеет разрешение до 3—10 нм.

Проекционные рентгеновские микроскопы

Лазерная рентгеновская микроскопия

Сканирующая зондовая микроскопия

Сканирующий зондовый микроскоп — микроскоп для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трехмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением.

Организации

См. также

Микроскоп
Стереомикроскоп
Нанооптика
Micrographia — книга Роберта Гука
, описывающая микроскопические наблюдения.

Примечания

↑ Материаловедение. Материалы предоставляются в полном объёме бесплатно. Выдержки из данной области на тему: Оптического микроскопа (неопр.). Дата обращения: 15 января 2008. Архивировано из оригинала 18 января 2008 года.
↑ Рентгеновская микроскопия // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ Создан оптический микроскоп с разрешением десять нанометров (неопр.). Lenta.ru (13 августа 2007). Дата обращения: 13 августа 2010. Архивировано 8 апреля 2011 года.
↑ [1]Архивная копия от 20 мая 2016 на Wayback Machine Multicolor far-field fluorescence nanoscopy throug… [Nano Lett. 2008] — PubMed result
↑ доктор технических наук Игорь Минин. Российские учёные предложили новую конфигурацию наноскопов (неопр.). REGNUM (17 мая 2019). Дата обращения: 18 мая 2019. Архивировано 18 мая 2019 года.

Литература

Суворов А. Л. Микроскопия в науке и технике / Отв. ред. д-р физ.-мат. наук В. Н. Рожанский; Академия наук СССР. — М.: Наука, 1981. — 136, [1] с. — (Наука и технический прогресс). — 36 000 экз. (обл.)
Василевский А. М., Кропоткин М. А., Тихонов В. В. Оптическая электроника. — Ленинград: Энергоатомиздат, 1990. глава 3.
Барыкина Р. П. и др. Справочник по ботанической микротехнике. Основы и методы. — М.: Изд-во МГУ, 2004. — 312 с. — 2000 экз. —
УДК
58:57.08

[1] Материаловедение. Материалы предоставляются в полном объёме бесплатно. Выдержки из данной области на тему: Оптического микроскопа (неопр.). Дата обращения: 15 января 2008. Архивировано из оригинала 18 января 2008 года.

[2] Рентгеновская микроскопия // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

[3] Создан оптический микроскоп с разрешением десять нанометров (неопр.). Lenta.ru (13 августа 2007). Дата обращения: 13 августа 2010. Архивировано 8 апреля 2011 года.

[4] [1]Архивная копия от 20 мая 2016 на Wayback Machine Multicolor far-field fluorescence nanoscopy throug… [Nano Lett. 2008] — PubMed result

[5] доктор технических наук Игорь Минин. Российские учёные предложили новую конфигурацию наноскопов (неопр.). REGNUM (17 мая 2019). Дата обращения: 18 мая 2019. Архивировано 18 мая 2019 года.

[1]

[2]

[3]

[4]