Obsah:
Trocha historie...
Proč elektrony?| Trocha historie…. Elektronový mikroskop je často uváděn, jako příklad typického vynálezu 20. století. K jeho sestrojení nestačila jedna geniální myšlenka, ale cesta k němu vedla přes postupné skládání objevů mnoha badatelů ve spojení s technologickým pokrokem. Jedním ze základních kamenů této mozaiky byl objev elektronu, který popsal J.J. Thompson v roce 1897. Objevení elektronu bylo v přímé souvislosti se studiem elektrických výbojů v Geisslerově trubici, známé už v polovině 19. století. Dalším krokem vedoucím k použití elektronů k zobrazení mikrosvěta byl poznatek, který v roce 1925 publikoval Luis de Broglie, že rychle letící částice mají nejen korpuskulární, ale i vlnový charakter jako např. viditelné světlo. Toto potvrdili nezávisle na sobě v roce 1927 Davisson s Germerem a Thompson s Reidem elektronovou difrakcí, která jasně demonstrovala vlnovou povahu elektronů. Důležitou roli na cestě k elektronovému mikroskopu sehrály práce H. Buscha, uveřejněné v roce 1926, které se zabývaly analogií ve vychylování paprsku elektronů pomocí magnetických polí solenoidů a světla skleněnou čočkou. Konkrétní představa o možnosti zkonstruovat transmisní elektronový mikroskop vznikla pravděpodobně o dva roky později na Vysoké škole technické v Berlíně v kolektivu vedeném Knollem a Ruskou. První mikroskop (obr. 1) zkonstruoval tento tým na začátku třicátých let a v roce 1932 se v článku Knolla a Rusky objevily první fotografie z elektronového mikroskopu a popis konstrukce elektromagnetické čočky. Úspěšnou komerční výrobu transmisních elektronových mikroskopů zahájila v roce 1939 firma Siemens a Halske (obr. 2), která u svých přístrojů zaručovala rozlišovací schopnost 10 nm. Až v roce 1986 dostal Ruska za konstrukci elektronového mikroskopu Nobelovu cenu, kdy byly tyto přístroje už běžnou součástí mnoha laboratoří a byl již zřejmý jejich obrovský přínos v řadě oborů. Cesta skanovacího elektronového mikroskopu na svět byla o něco složitější a pomalejší.V roce 1938 německý fyzik M.von Ardenne popsal teoreticky i prakticky princip rastrování u transmisního elektronového mikroskopu. Vlastní skanovací elektronový mikroskop poprvé sestrojil americký vědec Zworikyn, který vynalezl fotonásobič a použil je k detekci sekundárních elektronů. Konstrukcí SEMu se v Anglii ve stejné době zabývala skupina vědců vedená C.W.Oatleyem a výsledky jejich práce byly použity k výrobě komerční verze firmou Cambridge Scientific Instruments v roce 1965 (obr. 3). Vývoj a technologický pokrok dosažený od dob konstrukce prvních mikroskopů dokumentuje 3 MV transmisní elektronový mikroskop (obr. 4), který představuje nejvýkonnější nástroj pro pohled do mikrosvěta, který zatím člověk vytvořil. Tyto mikroskopy byly postaveny dva, jeden v Japonsku a jeden ve USA na konci osmdesátých let minulého století a díky jim lidé poprvé spatřili atom. V bývalém Československu v šedesátých letech vznikla v Ústavu přístrojové techniky v Brně velmi silná skupina vedená V.Drahošem a A.Delongem, která se zabývala konstrukcí elektronových mikroskopů. Výsledkem jejich činnosti byla úspěšná řada elektronových mikroskopů Tesla BS (obr. 5) V současné době se pro privatizaci Tesly v Brně vyrábí mikroskopy pro holandskou firmu Philips a ve firmách Delong Instruments a Tescan (obr. 6) se kromě SEM vyrábí nejrůznější příslušenství k elektronovým mikroskopům. Kromě už zmíněných firem se výrobou a vývojem elektronových mikroskopů v současnosti zabývají firmy JEOL, LEO, Hitachi a Zeiss a o jejich nejnovějších produktech se lze dozvědět z internetových stránek (http://www.feicompany.com/eng/index.html, http://www.jeol.com/, http://www.hii.hitachi.com/, http://www.leo-em.co.uk/, http://www.zeiss.de/us/micro/home.nsf/allBySubject/Launch+-+Zeiss-engl+JavaNavigator). Samostatnou historickou kapitolu představuje využití elektronových mikroskopů v biologii. Již od počátku vývoje TEM bylo zřejmé, že preparáty připravené k pozorování budou muset být velmi tenké vzhledem k malé penetrační schopnosti elektronového paprsku a navíc zbavené vody z důvodu vysokého vakua v tubusu mikroskopu. Prvními biologickými objekty pozorovanými mikroskopem byly vlákna bavlny, krevní buňky, různé druhy baktérií, ale i chitinové schránky hmyzu, rozsivky nebo rostlinný materiál. Většina preparátů byla zpracovaná ve formě suspenze, nakápnuté na síťku s nosnou blankou. V mikroskopu bylo tedy možné pozorovat jen jejich povrchové kontury, nikoli vnitřní strukturu. Bylo zřejmé, že pro nový typ mikroskopu bude třeba nalézt i vhodné metody přípravy preparátu. Na základě zkušeností ze světelnou mikroskopií se nejprve k přípravě ultratenkých řezů používaly vysokoobrátkové ultramikrotomy, kde z nehybného vzorku ukrajoval tenké řezy nůž otáčející se obrovskou rychlostí - přístroj z roku 1946 dosahoval až 49000 obrátek za minutu. Problém byl ale se sběrem řezů, které se rozptylovaly ve vzduchu ve směru tangenty k dráze nože. Přelom přišel v konci padesátých let, kdy se zcela změnila konstrukce přístroje. Na pohyblivé rameno ultramikrotomu byl pevně připevněn preparát a proti němu byl postaven pevný nůž s vaničkou naplněnou vodou tak, aby dosahovala k řezné hraně. Po přiblížení nože a vzorku ukrojené ultratenké řezy sklouzávaly z řezné hrany na hladinu, kde již bylo možné celkem pohodlně s nimi manipulovat a nabírat je na síťky. Další mnohaleté úsilí pak bylo věnováno nalezení vhodných fixačních a zalévacích postupů, které by umožnily zobrazit ultrastrukturu jednotlivých biologických objektů co nejblíže jejich nativnímu stavu. Optický mikroskop byl v biologii po staletí základním výzkumným nástrojem. Posunutí meze rozlišení téměř na atomární úroveň, které do biologického výzkumu přinesla elektronová mikroskopie, otevřelo obrovské možnosti. Transmisní elektronový mikroskop umožnil uvidět viry, nejmenší živé organismy. Skanovací elektronový mikroskop nemá na svém kontě objev takové důležitosti, představuje však nádherné okno do mikrosvěta. |
 Předchozí |
Další  |
 Literatura | |
Obrázky | |
 |
Obr1 - První mikroskop zkonstruovaný Knollem a Ruskou v roce 1930 |
| Zpět | |
 |
Obr2 - První komerčně vyráběný transmisní elektronový mikroskop firmou Siemens a Halske od roku 1939 |
| Zpět | |
 |
Obr3 - První komerčně vyrobený skanovací elektronový mikroskop v roce 1965 firmou Cambridge Scientific Instruments |
| Zpět | |
 |
Obr4 - 3MV elektronový mikroskop postavený v Osace v Japonsku |
| Zpět | |
 |
Obr5 - Stolní elektronový mikroskop Tesla BS 242 |
| Zpět | |
 |
Obr6 - Skanovací elektronový mikroskop Vega vyráběný firmou Tescan Brno |
| Zpět | |