Elektronová Mikroskopie

Historii oboru elektronové optiky v ÚPT vytvářely osobnosti, jejichž vědecká kariéra započala již za studií. Studenti prof. A. Bláhy, A. Delong, V. Drahoš a L. Zobač, postavili první prototyp elektronového mikroskopu u nás a po něm pak následoval první sériově vyráběný přístroj BS 241. V té době vyráběly elektronové mikroskopy jen tři země na světě. V roce 1954 realizovali funkční model stolního elektronového mikroskopu Tesla BS 242, který získal na EXPO 1958 zlatou medaili. Během dvaceti let bylo vyrobeno přes tisíc kusů tohoto přístroje, které byly vyvezeny do 20 zemí světa.
V šedesátých letech, díky tehdejšímu řediteli, prof. A. Delongovi, a vedoucímu oddělení elektronové optiky, prof. V. Drahošovi, došlo ke značnému rozvoji oboru. Byly postaveny unikátní prozařovací, emisní i rastrovací elektronové mikroskopy a současně byla řešena také problematika vysoce stabilních proudových a vysokonapěťových zdrojů, problémy vakua a později ultravysokého vakua a také analýzy zbytkových plynů. Konstrukce ultravysokovakuových zařízení si vyžádala vývoj a realizaci zařízení pro svařování materiálů elektronovým svazkem, které bylo u nás poprvé realizováno právě v ÚPT v roce 1968. Zajímavou pozdější aplikací byla i technologie membránových (svařovaných) vlnovců. Jedním z úspěšných prozařovacích mikroskopů, vyvinutých v tomto oddělení, byl mikroskop TEM TESLA BS 413 s rozlišením až 0,6 nm a urychlovacím napětí do 100 kV, kterého se do konce roku 1975 vyrobilo v Tesle Brno v postupně vylepšovaných verzích téměř 400 kusů. V této době byly rozvíjeny i nekonvenční elektronové mikroskopie, jako např. interferenční, stínová, Lorentzova a tunelová emisní mikroskopie a rovněž difrakce pod malými úhly. První aplikační možnosti nízkoenergiové elektronové difrakce, presentované v nově vyvinutém emisním elektronovém mikroskopu, byly publikovány v časopise Nature (1971). V roce 1962 byly v oddělení provedeny prvé pokusy s elektronovými interferencemi a brzy se jich využívalo k nejrůznějším účelům. Konec šedesátých let byl pro obor významný i dosažením ultravysokého vakua 10-6 Pa v komoře preparátu emisního mikroskopu, čemuž předcházel vlastní vývoj vakuové techniky a technologie svařování elektronovým svazkem. Obor se zabýval také výpočty magnetických polí čoček a trajektorií elektronů a od roku 1973 byla pro výpočty elektrostatických a magnetických rotačně symetrických čoček používána metoda konečných prvků. V té době bylo provádění rozsáhlejších výpočtů velmi problematické, neboť ústav nevlastnil počítač. Výpočetní možnosti se zlepšily teprve v osmdesatých letech. Přínosem pro rozvoj oboru byly i pravidelné návštěvy prof. T. Mulveyho z University of Aston v Birminghamu (od roku 1982), který pomáhal při navazování a rozvoji kontaktů se zahraničím.
V polovině sedmdesátých let byl vytvořen tým, který realizoval originálně koncipovaný spektrometr Augerových elektronů ve spojení s nově vyvíjeným rastrovacím elektronovým mikroskopem s autoemisní tryskou, později vyráběným pod označením Tesla BS 350. Koncem sedmdesátých let byl otevřen vývoj elektronového litografu pracujícího s autoemisní tryskou, kterého byla v Tesle Brno vyrobena menší série. V současné době je přístroj využíván pro výzkum technologií mikrolitografie při zhotovování holografických a difraktivních struktur a testovacích preparátů pro mikroskopii a mikroanalýzu. V sedmdesátých letech se také začíná pracovat na vývoji nových scintilačních a katodoluminiscenčních stínítek, v němž bylo dosaženo značného úspěchu především zavedením monokrystalu typu YAG (ytritohlinitý granát). Detektory založené na tomto principu se velmi úspěšně prosadily po celém světě. V oblasti tenkých vrstev bylo v roce 2001 dosaženo světového prvenství zhotovením multivrstvého rentgenového zrcadla s rezonanční absorpcí, sloužícího jako analyzátor při rtg zobrazování biologických preparátů fázovým kontrastem v tmavém poli. Nedávno byly také presentovány unikátní výsledky mikroskopie a difrakce s velmi pomalými elektrony v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Díky rozvoji výpočetní techniky dochází k mimořádnému zdokonalování výpočetních programů pro elektronovou optiku. Velmi úspěšné jsou i práce v oblasti environmentální elektronové mikroskopie, zejména pokud jde o detekci elektronů v prostředí se zvýšeným tlakem plynu.