Юный техник 1957-11, страница 34

и здесь. Конечно, это один и тот же снимок, но здесь он цветной, а в N° 4 — черно-белый.

В N? 4 было рассказано о том, что этот снимок получен с помощью еще более сильного сверхмикроскопа — ионного микроскопа, реющего увеличение в 2,9 миллиона раз.

Как же устроен и как работает ионный микроскоп?

Он представляет собою стеклянную колбу (похожую на телевизионную трубку), из которой непрерывно откачивается воздух (см. рисунок под цветной фотографией). Дно колбы покрыто заземленным флуоресцирующим экраном (о флуоресценции см. подробней в статье «Сверкающие кристаллы» в № 9 за этот год). В верхнюю часть колбы впаян вольфрамовый стержень, на который подается напряжение величиной от -f5 до 4-30 тыс. вольт.

Чтобы стержень не разогревался, он охлаждается жидким водородом с температурой —250° С.

Кончик стержня заточен наподобие швейной иглы, но острие иголки показалось бы бревном по сравнению с острием стержня. Радиус его закругления достигает 70—1 ООО ангстрем (1 ангстрем = 10 • см).

Работает микроскоп так.

В колбу впускается небольшое количество гелия. Его атомы, двигаясь во всех направлениях, налетают на острие. Вот атом гелия ударился о поверхность острия. Дальнейшее поведение атома зависит от температуры острия иглы. Когда острие не охлаждается, атом гелия отражается от него под острым углом. Но охлажденное острие заберет у атома значительную часть его кинетической энергии, и он не отлетит, а начнет как бы «скакать» над поверхностью, подпрыгивая примерно на 5 ангстрем.

На таком расстоянии от поверхности металла действуют очень большие электрические силы. Напряженность электрического поля в тех местах, где находятся атомы вольфрама, превышает 400 тыс. в на сантиметр. Один из атомов вольфрама отрывает элентрон у атома гелия, превращая последний в ион. Такой промесс физики называют автоэлектронной, или холодной, эмиссией ионов, откуда и происходит название микроскопа — «ионный эмиссионный микроскоп». Положительный ион гелия под действием электрического поля летит по прямой линии и ударяется об экран, на котором возникает слабая световая вспышка. Она указывает то место, где находится атом вольфрама, только в увеличенном масштабе. Сила увеличения микроскопа определяется расстоянием до экрана, деленным на радиус вершины острия. Для указанных выше радиусов увеличение составляет от 2 до 10 млн. раз! Напомним, что максимальное увеличение светового и электронного микроскопа составляет соответственно 2 тыс. и 100 тыс. раз.

О поверхность острия ударяется не один атом гелия, а множество их, поэтому на экране микроскопа получается целая картина, состоящая из многих тысяч вспышек.

«Но почему атомы окрашены в разные цвета, разве они имеют окраску?» — спросите вы. Конечно, нет. Атомы не имеют окраски, так как их размеры значительно меньше длин световых волн. Ученые пометили атомы, чтобы наблюдать за их перемещениями. Как же «окрашивают» атомы?

Чтобы понять это, вспомните статью об образовании цветов, помещенную в Ns 1 «ЮТа». Вкладка «Арифметика цветных лучей» рассказывала о том, что сложение красных и зеленых лучей дает желтые.

Этим явлением и воспользовались ученые. Было сделано два фотоснимка: один — в зеленом свете, а другой — в красном. В промежутке между съемками острие обработали сильным электрическим полем. Какое действие оказала эта обработка на атомы? Чтобы определить это, красный отпечаток был наложен на зеленый, и с них был сделан совмещенный цветной снимок. Те атомы, которые не переместились, выглядят желтыми. Зеленые точки обозначают исчезнувшие с поверхности металла атомы, а красные точки указывают на появление новых атомов.

Научный сотрудник АН СССР Плвшивцев

32