17 世紀、アントニ ファン レーウェンフックは、競合他社の顕微鏡よりも何倍も優れた顕微鏡を作りました。彼が準備を最大270倍まで拡大するレンズをどのように作ったかは明らかではない。デルフトの原子炉研究所での強力な中性子ビームを使った研究では、彼が研削加工でこの比類のない品質を達成したことが示されています。
2 本の指で挟む真鍮製の装置は、現代の顕微鏡とはまったく似ていません。オランダの貿易商で微生物学者のアントニ・ファン・レーウェンフックは、17 世紀にこれらの装置を 500 個以上製造し、驚くほど優れた光学性能によりいくつかの発見をしました。彼は、赤血球、動いている精子細胞、さまざまな生体組織の構造を初めて観察しました。ファン レーウェンフックの楽器によって世界が開かれ、彼は世界的に有名になりました。
これまで、ファン・レーウェンフックがサイズわずか数ミリメートルの極小レンズをどのようにして作ったのかは不明だった。ガラス片を研削することは明らかですが、彼の方法についてはほとんど知られていません。彼は吹きガラスについて話しましたが、それが正しいかどうかは問題です。しかし、それは競合する顕微鏡製造業者を誤解させる試みであった可能性があります。
ボーアハーヴェ国立美術館 (ファン レーウェンフック顕微鏡を 4 台所有) とデルフト原子炉研究所の研究者たちは現在、レンズの正確な形状にさらに光を当てています。彼らは、原子炉からのいわゆる中性子の強力なビームで 2 台の顕微鏡をスキャンし、これによってレンズを固定している金属板を通して観察しました。これは、ファン レーウェンフックのレンズと顕微鏡の製造方法に関する貴重な洞察を提供します。
ミステリアス
ファン・レーウェンフックの発見はセンセーションを巻き起こしましたが、彼自身は自分の楽器について常に秘密主義でした。おそらく彼は競争を恐れていたのだろう。 「ファン・レーウェンフックの技術に関する情報源を片手で数えることは簡単です」と、ブールハーヴェ国立美術館の学芸員、ティーメン・コック氏は言う。 「とりわけ王立協会からの要請にもかかわらず、 イギリスでは、ヴァン・レーウェンフックは自分の発見について文通していましたが、詳細についてはできる限り秘密にしていたのです。ファン・レーウェンフックは、訪問する君主に顕微鏡を売りたくなかった。」
幸いなことに、私たちは顕微鏡をまだ所有しており、そこにはその製造方法に関する情報が含まれています。ファン・レーウェンフックが作った500台以上の顕微鏡のうち11台がまだ残っているが、レンズの研究は困難である。 「それらは2枚の金属板の間に挟まれており、外側から見える部分のサイズは通常0.5ミリメートル以下です」とコキット氏は言う。 「開口するという選択肢はなく、多くのスキャン技術では金属プレートを通して見ることはできません。」
デルフト原子炉研究所が原子炉からの最も強力な中性子ビームで物体をスキャンしたいかどうかという質問を博物館に持ちかけたとき、コケット氏は熱心でした。すでにいくつかの金属加工品がスクリーニングされている実証済みの方法。原子炉内でのウランの核反応で生じる中性子（通常は原子核に含まれる素粒子）は、この目的のために束ねられ、時速数千キロメートルで物体に向けて発射されます。
中性子は電荷を持たず、荷電陽子や X 線とは異なり、金属などの非常に高密度の物質によってはほとんど阻止されません。中性子が原子核に衝突しない限り、それらは通常、原子核を通り抜けて飛行します。その瞬間、彼は小さなビリヤードの球のように方向を変えます。反射された中性子は、物体の後ろにある検出器で収集できます。次に、スキャンされたオブジェクトの材質と構造について何かを伝えます。オブジェクトをさまざまな側面から照らすことにより、最大 0.05 ミリメートルの解像度で詳細な 3 次元画像が作成されます。
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研削と吹きガラス
顕微鏡内のレンズの形状は、正確なスキャンから推定できます。 「シャープなエッジを持つ、明確なレンズ形状が見られます」とコケット氏は言います。 「吹きガラスではこのような形は出来そうにありません。次に、エッジのない、より凸面のレンズ形状が期待されます。私自身もガラス職人を訪ね、さまざまな技法でどのようなものが作られているのかを見てきました。このレンズのエッジまでの均一な曲率は、研磨作業を示唆していると確信できます。」
デルフトの大学はすでに350年来の謎が解明されたと見出しを飾ったが、まだ疑問は残っている。たとえば、ファン・レーウェンフックがレンズを引きずる様子について。いずれにせよ、彼はそのことに非常に熟練していました。 「レンズによって画質は異なりますが、全体的に驚くほど良いと言えます。彼は伝統的な技術を駆使し、光学の限界に近い性能のレンズを作り上げた職人でした。 100年経った今でも、この品質に匹敵するものは他にありません」とコケット氏は言います。 「ちなみに、彼がガラスを吹き込んだ可能性も排除できません。彼はこの顕微鏡を使ってそれを行ったわけではありませんが、他にもたくさんの顕微鏡を作りました。」
放射性物質の展示品
良い結果だったが、原子炉研究所からの質問には躊躇したとコキット氏は言う。 「歴史的な展示品を放射能にさらしたいですか？その後、それ自体が放射性になる可能性がありますか？」彼は言います。 「どんなに特別な物体であっても、放射性物質が付着していれば元に戻すことはできません。最終的に、デルフト原子炉研究所の人々は、顕微鏡が入ったときと同じくらい放射性物質が出てくることを保証してくれました。」
組成によっては、原子炉からの高速中性子のビームも物質自体を放射性物質にします。中性子が物質内の原子核に衝突すると、中性子は吸収されます。しばらくしてその原子核が再び中性子を打ち出すと、放射能に対処することになります。 「ほとんどの中性子はほぼ即座に物質から出ていき、その後余分な放射能も消滅します」と、この研究を行ったデルフト原子炉研究所の研究員ランバート・ファン・アイク氏は言う。 「しかし、真鍮の顕微鏡で見ると銅（銅と亜鉛の合金） は赤色です。 ）より長く放射性を維持する可能性があります。それを取り除く唯一の方法は待つことです。いわゆる半減期が 12 時間であるため、5 日後、つまり半減期が 10 日経過すると、放射能レベルの増加を測定できなくなりました。」
この一時的に導入された放射能は、顕微鏡材料の正確な組成を決定するのに役立ちます。研究者たちは主にレンズに焦点を当てました。 「いわゆるガンマ分光法を使用して、ビームから中性子を拾った顕微鏡内にナトリウムが存在する可能性があることを突き止めることができました」とヴァン・アイク氏は言う。 「まだ検証はできていませんが、このナトリウムがレンズのガラスに含まれている場合、使用されているガラスの組成について何かがわかります。」
火薬災害のガラス
コッキーはガラスの起源についてもっと知りたいと考えています。 「彼はおそらく窓やグラスとしても使えるガラスを使っただけでしょう」とコケット氏は言う。 「興味深いのは、彼がどこからそれを手に入れたのかということだ。ファン・レーウェンフックの時代、デルフトの火薬貯蔵施設が爆発し、市の一部が破壊された。デルフトはおそらく割れたガラスでいっぱいだったでしょう。これがファン・レーウェンフックの顕微鏡の出典ではないかと疑う人もいる。おそらく私たちの研究は、将来これについての兆候を提供するでしょう。」
これには、参照用のガラス素材のスキャンもさらに必要になります。 「近い将来、さまざまな種類のガラスを持ってデルフトにもっと頻繁に行かなければならなくなると思います」とコケット氏は結論づけています。