。漸漸地,顯微鏡成了幾家廠商的“目錄產品”,其中有兩家重要的廠商迄今猶存:美國光
學公司和包希—羅姆公司。
1807年,代耳研製出消色差顯微物鏡。他發現用一係列形狀、結構和距離不同的凸凹透鏡
組互
相配合,便能最大限度地糾正色差,形成一個明亮、清晰而準確的影像,這就是物鏡由一組
透鏡構成的緣故,這種透鏡就叫做消色差透鏡。
1827年,阿米奇發明了孔徑角高達120°的三組消色差物鏡。1850年,他又製造出浸液物鏡
。這是因為光線穿過聚光鏡玻璃(折射率為151)進入空氣時會偏離法線,向外折射,因此
進入物鏡的光量減少很多,像的分辨率也降低。使用100倍物鏡時,如果在物鏡和蓋玻片之
間充以油液(折射率為151)以隔絕空氣,則光線幾乎可以不折射地進入物鏡,這就增加了
像的亮度和分辨率,這種物鏡就叫油浸物鏡。
早期的顯微鏡都屬於光學顯微鏡,它是利用光學原理,用玻璃磨製成透鏡組合在一起,使物
體放大。第一塊透鏡產生物體的放大像,第二塊透鏡用來觀察這個放大的像。然而,光學顯
微鏡對物體的放大倍數卻有限。300多年以來,人們為改進光學顯微鏡絞盡腦汁:透鏡越磨
越光,設備越製越精,但遺憾的是,光學顯微鏡的有效放大率始終沒有突破2000倍這個極限
。科學家們開始另辟蹊徑。
早在19世紀末,德國的光學家阿貝就認為,光學顯微鏡的分辨本領大約是使用光線波長的一
半。既然光線的波長可以影響分辨本領,那麼如果使用波長短的光線來作光源,分辨本領就
可以提高,放大倍數自然也就提高了。當時,科學家已經知道紫外線、X射線、γ射線的波
長要比光波短。經過多年的努力,科學家們終於在20世紀初發明了紫外光顯微鏡,稍後又出
現了γ射線顯微鏡,但是,他們的思路仍沒有脫離光學原理。
1924年,法國科學家德·布洛依證明:任何一種粒子,在快速運動時,必定都伴有電磁輻射
,而且輻射波的波長與粒子的質量及粒子運動的速度成反比。這是一個驚人的發現。科學家
們設想可以用高速運動的電子作光源,發明出一種新型的電子顯微鏡。可惜,德·布洛依的
證明並沒有引起人們的重視。
當時,許多科學家都在研究高壓陰極射線示波器。1924年,德國科學家加柏在柏林進行這項
研究時,無意間製造出了一種短焦距、對電子有會聚能力的線圈,然而,加柏卻不能解釋其
中的原理以及如何加以應用。
1926年,又一位德國科學家布施發現,加柏製造的線圈對電子可以起透鏡的作用,他發現高
速運動的電子在電磁場的作用下會發生折射,並且能被聚焦。然而電子顯微鏡依然沒有由是
而生。
但是,德·布洛依和布施的兩個發現,為電子顯微鏡的發明指明了正確方向,電子顯微
鏡的問世,隻是遲早的問題了。
電子顯微探秘微觀
1928年,柏林技術大學24歲的魯斯卡開始係統地研究磁場的光學行為。
魯期卡發現,經過電子光學放大幾倍後得到的鉬格的像和用玻璃透鏡得到的放大倍數相同
的像沒有什麼區別。這個發現奠定了把磁透鏡進一步發展為電子顯微鏡的基礎。
1931年4月7日,魯斯卡將兩個磁透鏡組成的電子光學光具座,對鉑金網絡進行二級放大,意
外地發現他居然成功地把像放大了17倍。磁透鏡竟然和光學透鏡一樣,不僅對光束具有折射
聚焦作用,而且經過組合,還有放大作用。
從這一天起,魯斯卡便獻身於電子顯微鏡的研製工作了。
魯斯卡的成功僅僅是初步的,其中還存在很多困難需要解決。例如,在電壓很高的情況下
生物樣品會受到嚴重的輻射損傷,使得圖像很難被真實地記錄下來。而魯斯卡仍然執著地在
逆境中前進,他把所有的時間和精力都貢獻給了電子顯微鏡的研製工作。
功夫不負有心人,1933年底,魯斯卡終於建成了一台真正的電子顯微鏡。它利用電子透鏡