电子显微镜:进入纳米宇宙的一扇窗

经过:

1型单纯疱疹病毒感染细胞。图片由作者在高级显微镜中心西北大学Feinberg医学院的核www.18luck.inf心设施。黑色秤棒是2微米(μm)长度比一粒盐小250倍。(照片信用:Laura Ruhge)。

我坐在漆黑的房间里,拧着电子显微镜控制板上的旋钮。我在用这个装置寻找细胞。通过目镜,我努力把阴影集中在焦点上。质量内的各种形状和线条变得更加醒目,更加明确。我紧盯着细胞膜厚重、弯曲的线条,随着旋钮的每一次点击都让它们更清晰,我的满足感也与日俱增。

在这种显微镜上工作是巧妙的。强大的设备塔在桌子上高,完全站在房间的门框上。我凝视着它的圆形观察屏幕。沉浸在黑暗中,我的每一个意义都变得完全致力于驱动这个奇怪的太空飞船般的机器。

盯着观察窗口,我在控制垫上使用轨迹球来通过样品来转向我的视野。我通过整个细胞,它们是包含这种生物宇宙的多种恒星和行星。我正在寻找一种病毒感染的星球的特定视图。

在这种透射电子显微镜上,可以看到的样品被切成超薄的薄片,这样就可以看到细胞的不同视图。这就像如果你水平地而不是垂直地切一条葡萄干面包:根据你切的面包有多深,你会得到不同的里面的东西的快照。在一个细胞样本中,你可能得到一个细胞的最顶部,或者一个穿过细胞中间的切片。我在寻找被病毒感染的细胞从中间切开暴露出它们的内部,最重要的是,在一片散布着上百个病毒颗粒的荒地上。

在20世纪中期,不可能为这个病毒荒地寻找。然后,光学显微镜作为研究人员的窗口进入看不见者。人眼检查了寿命的建筑块,如细胞比一粒盐要小20倍

但光学显微镜也有其局限性。分辨距离较近的物体的能力受到波长较长的光的限制。想象一下,看着夜空,你看到一颗明亮的星星。然后你用望远镜近距离观察,然后意识到你以为是一颗恒星实际上是两颗离得很近的恒星。使用光学显微镜就像用肉眼看夜空:为了得到更好的分辨率,我们需要更强大的仪器。科学家们已经尝到了微观世界的滋味,但他们渴望看到更多。他们可以在光学显微镜下观察细胞,但细胞内的物质仍然是一个未解之谜。出于这种愿望,电子显微镜诞生了

电子显微镜,如您的名字所猜测,使用电子来可视化样本。电子是小的定义 - 它们是带负电的粒子,就像行星的卫星一样,围绕最基本的部件的中心围绕的轨道,原子。由于它们的负电荷,电子通过磁场操纵。还记得你作为一个孩子举行的放大镜如何捕获阳光,以焦点,亮点(也许是你燃烧的蚂蚁)?相同的概念可以聚焦一束电子束。

1926年,物理学家HANS BUSCH理论上证明了一种短线圈产生磁场将导致电子表现在通过融合透镜时的相同的光照,所以可以将电子聚焦到光束中。BUSCH建议,这样的磁场将能够引导一束电子束,也许是为了获得图像,但他从未测试过他的理论上的光学。

几年后,一个名为年轻和渴望的工程学生ernstruska.阅读母鸡的纸张。建立电磁镜头以放大物体是一个有价值的挑战。1931年,Ruska测试了该理论,并通过用电磁透镜的电子光束爆炸,成功地放大了样品的图像。

几年后,Ruska建造了第一透射电子显微镜。它并不完美,但Ruska的显微镜感到细节感10,000倍,比一粒盐。电子束的较短波长使得Ruska的设备能够解决比即使是当今最佳现代光学显微镜也比即使是最佳现代光学显微镜的细节。

快进到现在。如今,电子显微镜能够将物体放大至2,000万次,使得细节感比纳米小。这比一粒盐小500,000倍。Ruska的发明博士使研究人员能够看到病毒,DNA,最终均匀的原子 - 所有这些都是光学显微镜看不见的。

在这里。我找到我的目标了。我点击控制面板的放大旋钮,在我的视野中,行星细胞越来越近了。一些更巧妙的处理使它成为焦点。在那里。我现在看到这个细胞被感染了病毒颗粒比一粒盐还小4000倍,散落在内部,它们的六角形外壳脆而透明。我找到了我的病毒荒原的完美视角。谢谢你,鲁斯卡博士,你的发明让我们看到了纳米宇宙。

主题:

标签:

添加新评论

验证码
这个问题是为了测试您是否是一个人类访问者,并防止自动提交垃圾邮件。