Техника - молодёжи 2006-11, страница 43

www.tm-magazin ,ru 41

ЭТАЛОН

В мире современных оптико-механических приборов цейссовская оптика давно стала эталоном надёжности и качества. Ею оснащено 98% планетариев по всему миру.

Антон ВАСИЛЬЕВ

Carl Zeiss

лет

1846-2006

ЦЕЙССА

Электронные микроскопы с цейссовской маркой используются в научных и промышленных целях практически во всех отраслях — от микробиологии до космических исследований.

НАЧАЛАСЬ история самой точной оптики в мире с небольшой мастерской, организованной в 1846 г. в Йене тридцатилетним учёным-оптиком Карлом Цейссом, вначале выпускавшей лишь обычные лупы и очень простые микроскопы, служившие в качестве препа-рационных. Первый серийный цейссовский микроскоп в 1847 г. представлял собой всего одну линзу, установленную на футляр для хранения с помощью специальных салазок и передвигавшуюся вдоль направляющей. Наводка на резкое изображение осуществлялась с помощью винта, связанного с оправой линзы. В комплект входили три — четыре сменные линзы, позволяющие изменять увеличение. Первый же «настоящий» микроскоп, оснащённый окуляром и объективом «Stativ 1», был изготовлен лишь десять лет спустя — в 1857 г. Этот прибор, объединивший в себе рациональную функциональность с высоким качеством и простотой в использовании, и положил первый камушек в фундамент славы цейссовской оптики.

Карл Цейсс, безусловно, был человеком незаурядным и, как теперь сказали бы, цепким. В 16 лет он поступил в обучение к оптику и механику Фредерику Кёрнеру, доценту Йенского университета, занимавшемуся разработками в области производства стекла для объективов телескопов, в 22 года начал изучать теорию изготовления оптических приборов. Затем, в течение семи лет ездил по механическим мастерским Штутгарта, Дармштадта, Берлина и Вены, изучая методы плавления стекла, материалы, необходимую темпера-туру печей для обжига, интересуясь практически всем, что прямо или косвенно связано с изготовлением стекла, микроскопов и прочих оптических инструментов.

При изготовлении микроскопов в предыдущие столетия значение придавалось лишь их внешнему

виду, так как это служило престижу их владельцев. Качество же их и отображающая способность зависели лишь от опыта шлифовщиков линз.

В XIX в. оптика, как и все точные науки, претерпевала небывалый подъём. Уже в 20 — 30-х гг. была подведена прочная основа под учение о дифракции света и теории оптического изображения. Настоящую революцию в оптике произвело создание Йозефом Фраунгофером в начале XIX в. систем линз с коррекцией ахроматизма (линий нечёткости). Накопленные предшественниками и современниками знания и практические достижения и положил Цейсс в основу своего производства микроскопов с воспроизводимым качеством. «Рабочая рука не должна выполнять каких-либо других функций, как только точное претворение форм и размеров всех элементов конструкции, определённых расчётом» стало его девизом. Другие основные правила и этапы производственного процесса описал 26-летний профессор Йенского университета Эрнст Аббе, которого Цейсс пригласил в 1866 г. в свою небольшую фирму (в то время в ней работало всего 20 человек). Благодаря Аббе, технология создания микроскопов получила теоретическую основу, до нынешних дней не потерявшую своего значения. Именно он установил, что разрешение (мини-

ТТТГТГ' ₀

ил И mill'М-

i.JiirTiiTii'«A IffipyWi 1111 FJ"

Ik

В этом здании в начале XXв. находилось дочернее предприятие компании «Карл Цейсс» в Санкт-Петербурге

мально возможное расстояние между двумя точками, которые видны по отдельности) определяется выражением:

X

2nsina

где R — разрешение в микрометрах (10~^Е м); X — длина волны света (создаваемого осветителем), мкм; п — показатель преломления среды между образцом и объективом; a — половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив). Величину nsina Аббе назвал числовой апертурой (она обозначается символом NA). Из приведенной формулы видно, что разрешаемые детали исследуемого объекта тем меньше, чем больше NA и чем меньше длина волны.

Солидная научная база позволила уже к 1872 г. выпускать объективы 17 типов, в том числе три иммерсионные системы, в которых между линзами и рассматриваемым предметом помещалась жидкость (обычно — кедровое масло) для повышения апертуры и, следовательно, увеличения разрешающей способности. До изобретения электронных микроскопов иммерсионные системы давали наибольшие увеличения и обеспечивали наилучшее качество изображения.

Разработанная Аббе теория показала, что достигнутый успех — не предел, если целенаправленно использовать свойства различных сортов стекла. В 1879 г. в дело Цейсса был вовлечён третий, ставший незаменимым, человек — химик Фредерик Отто Шотт, который, казалось, об оптическом стекле знал всё.

Чем больше развивались объективы для микроскопов, тем острее вставала проблема освещения наблюдаемых препаратов. Вскоре было ликвидировано и это препятствие. Профессор Август Кёлер, первоначально бывший сотрудни