顕微鏡
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顕微鏡は16世紀末、オランダの眼鏡士によって発明された。以来、細胞の発見など、さまざまな分野に多大な貢献(こうけん)をしてきた。まずここで、中学校などの実験で利用される光学顕微鏡の原理を復習しよう。光学顕微鏡とは、光で微小なものを観測する顕微鏡のことだ。基本構造は対象の近くの対物レンズと、目の近くの接眼レンズからなる。二つのレンズはともに凸レンズである。凸レンズは実像と虚像(きょぞう)を作り出せるが、対物レンズの凸レンズは試料(しりょう)を拡大して実像を作る。接眼レンズはその実像を虚像として拡大し、我々の目に見せるのだ。このように二段階で拡大することで、１０００倍くらいまで拡大できる。現代科学でよく知られているように、小さな物質には波としての性質がある。電子がその代表例である。光も同様に波である。そこで、同じ波ならば、光を電子に置き換えても顕微鏡ができるはずだ。このような考えから作られたのが電子顕微鏡である。光学顕微鏡は可視光(かしこう）を利用するため、その波長よりも小さなモノを見ることはできない。しかし、電子線の波長は電圧を高くすればいくらでも短くできる。こうして、それまで見ることのできなかったナノの世界（１０００万分の１センチくらい）を映し出すことが可能になったのだ。電子顕微鏡のしくみを見てみよう。試料に電子線を当てると、電子線は光のように回析（かいせき）・散乱（さんらん）され、それを光学顕微鏡と同様に２段階で拡大する。普通の光学顕微鏡では、２段目の接眼レンズは虚像を作るが、電子顕微鏡では２段目も実像を作り、それを写真に撮る。電子顕微鏡は電磁石がレンズの役割を果たす。これを磁界レンズと呼ぶ。手探りでもモノを「見る」ことができる。近年活躍している走査型（そうさがた）プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）と呼ばれる顕微鏡だ。細い針（探針）で表面をなぞり、その動きや電気の変化によって凹凸を検知する。これにより、原子１個のレベルまで調べられるようになっている。