Padesát let elektronové mikroskopie a elektronového mikroskopu v Brně

Elektronový mikroskop v několika svých modifikacích je stále přístrojem, který je nenahraditelný pro poznávání struktury až do úrovně atomového rozlišení u živých i neživých přírodnin. Toto tvrzení neplatí zcela obecně, ale počet objektů, jichž se týká, stále roste spolu s rozlišovací schopností, která je na rozdíl od světelného mikroskopu velmi vzdálena hodnotám blížícím se vlnové délce pohybujícího se elektronu. Laboratoří, které usilují o další zdokonalení elektronového mikroskopu, není mnoho. I když se zdá, že nejlepší léta elektronové mikroskopie již minula, mnoho se ještě dá udělat. Nepůjde o žádné převratné projekty, nicméně pokrok je představitelný v přístrojové oblasti, v preparačních metodách, mohl by přinést další nové poznatky o atomové struktuře řady objektů, a to zejména pomocí korekce optických vad elektronových čoček.

Brněnská pracoviště v oblasti výzkumu, konstrukce a výroby elektronových mikroskopů mají za sebou padesát let zkušeností. Ty umožnily vyrobit více než 3000 elektronových mikroskopů v dřívější Tesle Brno, která po převratných změnách našeho průmyslu počátkem devadesátých let 20. století sice ukončila svoji činnost, zároveň však vznikly aktivity, které vedly k tomu, že elektronová mikroskopie ani elektronové mikroskopy z Brna nezmizely. V současné době jsou naopak významnější než kdykoliv dříve – např. roční produkce elektronových mikroskopů nyní přesahuje výrobu v nejlepších letech Tesly Brno.

Neuškodí ohlédnout se k začátkům, zejména když můžeme některé poznatky použít pro aktivnější účast na světovém technickém pokroku. To je naším prioritním úkolem, nemá-li se naše společnost, jež byla v minulosti uznávaným nositelem technického pokroku, definitivně ocitnout za našimi sousedy, které jsme v této oblasti vždy převyšovali.

Naše aktivity při vývoji elektronového mikroskopu vznikly někdy r. 1948 v Ústavu teoretické a experimentální elektrotechniky na Vysoké škole technické v Brně. Jeho vedoucí profesor Aleš Bláha začal poměrně brzy po válce budovat ústav tak, aby při vlastní vědecké a výzkumné činnosti připravoval pro tvůrčí práci i studenty. Taková orientace nebyla běžná, dalo by se říci, že byla neobvyklá. Rozsah těchto aktivit byl omezený a nemohl stačit pro všechny studenty, jichž se po válce přihlásilo ke studiu velké množství, protože vysoké školy byly po dobu okupace uzavřeny. Profesor Bláha si studenty pro výzkumnou práci vybíral podle studijních výsledků. Přijal jsem s velkou radostí jeho nabídku zúčastnit se prací na vysokonapěťovém oscilografu, které později přešly na vývoj elektronového mikroskopu. Postavit elektronový mikroskop nebyl v té době jednoduchý úkol. Často jsme domů odcházeli až hluboko v noci. Náš pracovní tým se skládal ze tří studentů (V. Drahoše, L. Zobače a mne) a jednoho technika konstruktéra (J. Speciálného). K dispozici jsme měli poměrně dobře vybavené ústavní dílny. Stavba elektronového mikroskopu byla zároveň naší diplomovou prací. Na radu pana profesora jsme nejdříve postavili jednodušší experimentální elektronově optický systém skládající se z elektronové trysky, dvou elektronových magnetických čoček a komory s luminiscenčním stínítkem pro pozorování obrazu. Funkce tohoto experimentálního zařízení byla velmi uspokojivá a přinesla nám řadu poznatků použitelných při další práci. Postavit skutečný elektronový mikroskop nám usnadňovala existence elektronového mikroskopu firmy RCA na Lékařské fakultě v Brně u profesora F. Herčíka. Mikroskop sloužil výzkumu bakteriofágů a měli jsme k němu kdykoliv přístup. Dodnes vidím před očima žlutozelené stínítko s obrázkem bakterií Escherichia coli lyzovaných bakteriofágy, který nás přiměl ještě zvýšit pracovní úsilí k dosažení tak lákavého cíle.

Během připravných prací jsme došli k příjemnému závěru, že vše potřebné pro stavbu mikroskopu půjde opatřit z tuzemských zdrojů. Naše země byla v meziválečném období státem s rozvinutým průmyslem, což se projevilo tím, že jsme řadu potřebných materiálů, součástek i funkčních bloků našli v sortimentu našich výrobců. Šlo především o vakuové vývěvy, elektronické součástky, hutní materiály a řadu dalších. Koncem r. 1949 byl elektronový mikroskop úspěšně uveden do chodu. Tato potěšující skutečnost zároveň inspirovala záměr vyrobit sérii dvaceti elektronových mikroskopů ve vědeckých dílnách, které profesor Bláha založil jako detašované pracoviště Tesly Pardubice. Série byla realizována za neuvěřitelné dva roky.

Slibně se rozvíjející aktivity však byly přerušeny přeměnou Vysoké školy technické ve Vojenskou technickou akademii. Profesor Bláha odešel do Bratislavy, kde se mu už nepodařilo brněnský experiment zopakovat, naše malá skupina zůstala na VTA. Bylo však jasné, že náš nevojenský program vydrží v jejích zdech jen do doby, kdy bude vyčerpán jeho propagační potenciál.

Museli jsme najít jinou bezpečnější možnost pokračovat v slibně započaté práci. Ta se našla v Mikrobiologickém ústavu nově založené ČSAV. Akademik P. Málek nám nabídl možnost zřídit v Brně Laboratoř elektronové optiky spadající pod tento ústav. Když se nám podařilo z VTA odejít, mohli jsme dokončit vývoj stolního elektronového mikroskopu a najít pro něj výrobce v Tesle Brno, kde se pak výroba elektronových mikroskopů usídlila na desítky let.

Zabralo by mnoho místa zabývat se všemi výsledky, jichž bylo dosaženo jak v později zřízeném Ústavu přístrojové techniky ČSAV, kam jsme počátkem šedesátých let přešli, tak v Tesle Brno, která postupně disponovala zkušeným týmem odborníků, schopným vyvíjet nové mikroskopy.

Druhý kritický okamžik nastal při změnách v naší společnosti počátkem devadesátých let. Tesla ztratila dosavadní méně náročné trhy a pro vstup do soutěže s předními světovými výrobci nenašla dostatek sil ani možností. Nezanedbatelný potenciál odborníků v oblasti elektronové mikroskopie však umožnil nový start. Vznikly tři firmy, které v současné době úspěšně vstoupily na světový trh elektronových mikroskopů. Ústav přístrojové techniky také pokračuje v dřívějších činnostech a připravuje odborníky pro potřeby dalšího rozvoje elektronové mikroskopie v Brně.

Interakce elektronů s pevnou látkou je velmi výrazná a pomocí ní lze získat nejvíce informací na atomární úrovni při stejném radiačním zatížení jako např. s rentgenovým zářením, které však vykazuje radiační poškození několiksetkrát vyšší. Již to je dobrý důvod pro zdokonalování elektronového mikroskopu. Pro realizaci moderního kompaktního elektronového mikroskopu s korigovanými aberacemi je v současné době cesta otevřena. Velké koncerny ztratily zájem využívat propagační charakter výrobků s vysokou mírou uplatnění nejmodernějších technologií. Pro univerzitní výzkumy a menší firmy se proto otvírá možnost tuto úlohu převzít. Projekty tohoto zaměření mají všechny atributy, pro něž je rozumné investovat prostředky lidské i materiální: jasnost stanovených cílů, jejich aplikace ve společenské praxi a návratnost vložených prostředků. Možnost realizace pro řadu odborníků je dalším významným důvodem, který usnadňuje rozhodnutí, kam s prostředky na vědu a výzkum.