Szemünk csodálatos felbontással képezi le a világot számunkra, azonban érzékelésünk határai korlátozottak. A minél kisebb tárgyak felismeréséhez és megfigyeléséhez már az 1590-es években szemüvegkészítő mesterek feltalálták az első optikai mikroszkópot, amely egy teljesen új világot nyitott meg számunkra.
Az új eszköznek köszönhetően feltárult előttünk a világ egy eddig ismeretlen mélysége. Olyan apró tárgyak, élőlények, finom részletek váltak megfigyelhetővé, melyeket azelőtt elképzelni sem tudtunk. Az eltelt négy évszázadban a mikroszkópok számtalan felfedezést tettek lehetővé és a mai napig a tudományos kutatás nélkülözhetetlen eszközei.
Az elektronmikroszkópia felhasználása rendkívül széles körű. Transzmissziós elektronmikroszkópot jellemzően a biológiában és az orvostudományban használnak szövetek leképezéséhez, de a legnagyobb felbontást igénylő anyagtudomány is ilyet használ. A pásztázó készülékek még sokoldalúbbak. A képalkotáson túl a mintából kilépő röntgensugárzás lehetővé teszi a minta kémiai összetételének meghatározását akár mikrométeres felbontással. Így különösen hasznos anyagtudományi, anyagmérnöki, geológia kutatások során. Elektronikai és egyéb alkatrészeket gyártó cégek minőségbiztosítási laboratóriumaiban is gyakran találunk ilyen eszközt. A rendőrség kriminológia laboratóriuma számára is nélkülözhetetlen eszköz, például lőpornyomok azonosításához.
Az optikai mikroszkópia története dióhéjban
Az első eredményeket követően a kutatók a mikroszkóp optikájának tökéletesítésével próbálták meg a felbontást növelni. Az 1850-es években azonban Ernst Abbe bebizonyította, hogy az optikai mikroszkóp felbontóképességét a látható fény hullámhossza korlátozza, azaz a felbontóképesség határát nem a technikai korlátok, hanem a fizika törvényei szabják meg. Abbe képletéből adódott, hogy a felbontás növelése érdekében a látható fénynél rövidebb hullámhosszú (pl. ultraibolya) fényt kellene használni, azonban ennek megvalósításához már ismét a technika szabta a korlátokat.
Az áttörést Loius de Brogie doktori disszertációja hozta, mely rámutatott arra, hogy a vákuumban felgyorsított elektronok a fényhez hasonlóan hullámtermészettel rendelkeznek és a hullámhossz a gyorsítófeszültségtől függően változik. Az elektronsugár fókuszálásához szükséges elektromágneses lencse ötletét végül Hans Busch publikálta 1926-ban.
Mindezen előzmények ismeretében Szilárd Leó már 1928-ban bíztatta Buscht egy elektronmikroszkóp megépítésére. Az elektronmikroszkóp működését demonstráló berendezést – az első négyszázszoros nagyítású prototípust – végül Ernst Ruska német fizikus mutatta be 1931-ben. 1933-ban ő építette meg azt az elektronmikroszkópot is, amely már a fénymikroszkóppal elérhető nagyításnál nagyobb nagyításra volt képes. Ruska 1986-ban Nobel-díjat kapott az elektronmikroszkóp feltalálásért.
Ez az első elektronmikroszkóp felépítésében még nagyban hasonlított az optikai mikroszkópokhoz. A fényforrást helyett egy elektronforrás „világította” át a minta vékony metszetét, a sugarat üveg lencsék helyett elektromágneses lencsékkel fókuszálták, a nagyított képet pedig egy fluoreszkáló ernyőre képezték le. Ennek a konstrukciónak egyik nagy hátránya az volt, hogy az elektronsugárral csak egy nagyon vékony mintát lehetett átvilágítani, ezt a megfelelő mintát is nehézkes volt előállítani és akármit nem is lehetett vizsgálat alá vetni.
Vladimir Zworykin és társai, a televíziós technológia úttörői voltak az elsők, akik pásztázó tekercset építettek egy elektronmikroszkópba, a fókuszált elektronsugárral a szilárd minta felületét pontról pontra végigpásztázták, a visszaverődő elektronokat detektálták, végül a képet a TV-hez hasonlóan egy katódsugárcsöves képernyőn jelenítették meg. Készülékük 50 nm felbontásra volt képes.
Az optikai mikroszkópia alkalmazásának komoly korlátja a nagy nagyítás mellett fellépő alacsony mélységélesség, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy csak a fókuszban lévő részlet lesz éles, ezen kívül homályos képet kapunk. A pásztázó elektronmikroszkópok jóval nagyobb nagyítás mellett is nagy mélységélességű képet adnak, ezt jól szemléltetik a kiállításon bemutatott képek is.
A kiállítás belépődíja 800 Ft, de megtekinthető a múzeum bármely más belépőjegyével is (a Dinókert kivételével).
A kiállítás megszervezést és finanszírozását az Auro-Science Consulting Kft. a Thermo (korábbi FEI) elektronmikroszkóp gyártó hazai képviselete vállalta.
Utazás a Mikrovilágba
Természettudományi Múzeum
2019. június 18.- augusztus 20.
