Ученые переизобрели электронный микроскоп

Физики из Университета Шеффилда разработали метод трансмисионной микроскопии, который позволит получать изображения, разрешение которых ограничено только длиной волны электрона. Результаты их работы приводит журнал Nature.

Исследователи отказались в конструкции просвечивающего микроскопа от магнитных линз, которые вносят основной вклад в понижение разрешения. При этом изображение получалось путем компьютерного анализа паттерна дифракции волн, прошедших сквозь образец. Авторы назвали такой вид микроскопии электронной птихографией. Благодаря принципиально иному способу формирования изображения и небольшой модификации конструкции им удалось в пять раз увеличить разрешение на уже существующем приборе .

Разрешение современных электронных микроскопов зависит от длины волны используемых электронов, но даже в самых сложных моделях не превышает 0,05 нм, что в 25 (в обычных моделях в 100) раз хуже, чем теоретический предел. Относительно низкое разрешение присуще всем современным электронным микроскопам и объясняется тем способом, каким в них формируется изображение.

Принципиально электронный микроскоп очень похож на световой. В нем вместо потока света через образец проходит поток электронов, а вместо стеклянных линз используются магниты. Они изменяют движение электронов так же, как линзы изменяют движение световых лучей. Благодаря этим магнитным линзам поток электронов удается сфокусировать и получить резкое изображение. Однако магнитным линзам присущи неустранимые аберрации, которые и вносят основной вклад в размытие изображения. Авторам удалось найти способ восстановить изображения из дифракции несфокусированных волн, что позволило избавится от магнитов и, вместе с ними, от искажений.

Исследователи считают, что метод птихографии можно будет применить и в световой микроскопии. Во-первых это позволит существенно увеличить разрешение получаемых изображений. А во-вторых, такой способ получения изображения не требует сильного приближения объекта к линзе микроскопа. Это позволит рассматривать живые клетки издалека - например, сквозь крышки культуральных чашек.