역사적 이야기

Antoni van Leeuwenhoek은 자신의 현미경에 뛰어난 렌즈를 사용하여 많은 발견을 했습니다.

17세기에 Antoni van Leeuwenhoek은 경쟁사보다 몇 배나 뛰어난 현미경을 만들었습니다. 그가 프렙을 270배까지 확대할 수 있는 렌즈를 어떻게 만들었는지는 분명하지 않습니다. 델프트(Delft)의 원자로 연구소(Reactor Institute)에서 강렬한 중성자 빔을 이용한 연구에 따르면 그는 연삭을 통해 이와 같은 탁월한 품질을 달성했음을 알 수 있습니다.

두 손가락 사이에 끼운 황동 장치는 현대 현미경과 전혀 닮지 않았습니다. 네덜란드 상인이자 미생물학자인 Antoni van Leeuwenhoek은 17세기에 이러한 장치를 500개 이상 만들었으며, 놀라울 정도로 우수한 광학 성능으로 인해 여러 가지 발견을 했습니다. 그는 적혈구, 움직이는 정자 세포, 다양한 생물학적 조직의 구조를 처음으로 본 사람이었습니다. Van Leeuwenhoek의 악기로 열린 세계는 그를 세계적으로 유명하게 만들었습니다.

지금까지 Van Leeuwenhoek이 크기가 몇 밀리미터에 불과한 아주 작은 렌즈를 어떻게 만드는지는 불분명했습니다. 유리 조각을 가는 것은 분명하지만 그의 방법에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 그는 유리 불기에 관해 이야기했지만 그것이 맞는지는 의문입니다. 그러나 이는 경쟁 현미경 제작업체를 오도하려는 시도였을 수도 있습니다.

Rijksmuseum Boerhaave(4개의 Van Leeuwenhoek 현미경 보유)와 Reactor Institute Delft의 연구원들은 이제 렌즈의 정확한 모양에 더 많은 빛을 비추고 있습니다. 그들은 원자로에서 나오는 소위 중성자라는 강렬한 빔을 사용하여 두 개의 현미경을 스캔하고 이를 통해 렌즈를 고정하는 금속판을 살펴보았습니다. 이는 Van Leeuwenhoek의 렌즈와 현미경의 생산 방법에 대한 보기 드문 통찰력을 제공합니다.

신비롭다

Van Leeuwenhoek의 발견은 센세이션을 불러일으켰지만 그 자신은 항상 자신의 악기에 대해 매우 비밀스러웠습니다. 아마도 그는 경쟁을 두려워했을 것입니다. Rijksmuseum Boerhaave의 큐레이터인 Tiemen Cocquyt는 “Van Leeuwenhoek의 기술에 대한 출처를 한 손에 꼽는 것은 쉽습니다.”라고 말합니다. “왕립학회 등의 요청에도 불구하고 영국에서 Van Leeuwenhoek은 자신의 발견에 관해 서신을 주고받았으며 더 많은 정보를 얻기 위해 가능한 한 많은 것을 비밀로 했습니다. Van Leeuwenhoek은 자신의 현미경을 방문하는 군주들에게 팔고 싶어하지도 않았습니다.”

다행스럽게도 생산 방법에 대한 정보가 담긴 현미경이 아직 남아 있습니다. Van Leeuwenhoek이 만든 500개가 넘는 현미경 중 11개가 아직도 남아 있지만 렌즈에 대한 연구는 어렵습니다. Cocquyt는 "그들은 두 개의 금속판 사이에 끼워져 있으며 외부에서 보이는 조각의 크기는 일반적으로 0.5mm를 넘지 않습니다."라고 말합니다. "개방은 선택 사항이 아니며 많은 스캐닝 기술을 사용하더라도 금속판을 통해 볼 수 없습니다."

Cocquyt는 델프트 원자로 연구소(Reactor Institute Delft)가 원자로에서 가장 강한 중성자 빔으로 물체를 스캔하고 싶은지 질문을 가지고 박물관에 접근했을 때 열광했습니다. 이미 여러 금속 가공품을 스크리닝한 검증된 방법입니다. 원자로에서 우라늄의 핵 반응에서 나오는 중성자(일반적으로 원자핵에서 발견되는 기본 입자)는 이러한 목적으로 묶인 후 시속 수천 킬로미터의 속도로 물체에 발사됩니다.

중성자는 전하를 띠지 않으며 전하를 띤 양성자나 X선과 달리 금속과 같은 밀도가 높은 물질에 의해 거의 정지되지 않습니다. 중성자가 원자핵에 부딪치지 않는 한 그들은 보통 그것을 통과해 날아갑니다. 그 순간 그는 작은 당구공처럼 방향을 바꾼다. 반사된 중성자는 물체 뒤에 있는 검출기로 수집할 수 있습니다. 그런 다음 스캔한 개체의 재질과 구조에 대해 알려줍니다. 물체를 여러 측면에서 조명하면 최대 0.05mm의 해상도로 상세한 3차원 이미지가 생성됩니다.

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연마와 유리 불기

정확한 스캔을 통해 현미경 내부의 렌즈 모양을 추론할 수 있습니다. Cocquyt는 “우리는 가장자리가 날카로운 투명한 렌즈 모양을 봅니다.”라고 말합니다. “유리 불기를 통해서 그런 형태를 얻을 가능성은 거의 없습니다. 그렇다면 가장자리가 없는 좀 더 볼록한 렌즈 모양을 기대할 수 있습니다. 나는 유리 공예가들을 직접 방문하여 그들이 다양한 기술로 무엇을 만드는지 확인했습니다. 이 렌즈의 가장자리까지 균일한 곡률은 확실히 연마 작업을 의미합니다.”

델프트(Delft) 대학은 이미 350년 된 미스터리가 풀렸다는 헤드라인을 장식했지만 여전히 의문점이 남아 있습니다. 예를 들어 Van Leeuwenhoek이 렌즈를 끄는 방법에 대해 설명합니다. 어쨌든 그는 그 일에 매우 능숙했습니다. “렌즈에 따라 품질이 다르지만 전반적으로 놀라울 정도로 훌륭하다고 할 수 있습니다. 그는 전통적인 기술을 사용하여 거의 광학적 한계에 가까운 성능을 발휘하는 렌즈를 만드는 장인이었습니다. 100년이 지난 후에도 다른 사람들은 이 품질을 따라잡을 수 없습니다.”라고 Cocquyt는 말합니다. “덧붙여 말하면, 그가 유리를 불었을 가능성도 배제할 수 없습니다. 그는 이 현미경으로 한 것이 아니라 더 많은 것을 만들었습니다.”

방사성 전시물

좋은 결과였지만 Cocquyt는 Reactor Institute의 질문에 대해 주저했다고 말했습니다. "역사적인 전시물을 방사능에 노출시키고 싶나요? 그 이후에는 그 자체가 방사능이 될 수도 있습니다." 그는 말한다. “아무리 특별한 물건이라도 방사능이 있으면 되돌릴 수 없습니다. 결국 델프트 원자로 연구소 사람들은 현미경이 들어갈 때마다 방사성 물질이 나온다는 것을 우리에게 보장할 수 있었습니다.”

구성에 따라 원자로에서 나오는 고속 중성자 빔은 물질 자체를 방사성으로 만듭니다. 중성자가 물질의 원자핵과 충돌하면 흡수될 수 있습니다. 그 핵이 잠시 후에 다시 중성자를 쓰러뜨리면 방사능을 다루고 있는 것입니다. 연구를 수행한 델프트 원자로 연구소(Reactor Institute Delft)의 연구원인 램버트 반 에이크(Lambert van Eijck)는 “대부분의 중성자는 거의 즉시 물질을 떠나고 그 후에 여분의 방사능도 사라졌습니다.”라고 말합니다. “하지만 황동 현미경에 있는 구리(구리와 아연의 합금 – 빨간색) )은 더 오랫동안 방사성 상태를 유지할 수 있습니다. 그것을 제거하는 유일한 방법은 기다리는 것입니다. 12시간이라는 소위 반감기로 인해 우리는 5일, 즉 10번의 반감기 후에는 방사능 수준의 증가를 더 이상 측정할 수 없었습니다.”

일시적으로 도입된 방사능은 현미경 재료의 정확한 구성을 결정하는 데 유용합니다. 연구진은 주로 렌즈에 집중했습니다. Van Eijck는 "소위 감마 분광법을 사용하여 빔에서 중성자를 포착하는 현미경에 나트륨이 있을 수 있다는 사실을 알아낼 수 있었습니다."라고 말했습니다. "아직 확인하지 못했지만 이 나트륨이 렌즈 유리에 들어 있다는 것은 사용된 유리의 구성에 대해 뭔가를 말해주는 것입니다."

화약재앙의 유리

Cocquyt는 유리의 기원에 대해 더 알고 싶어합니다. Cocquyt는 "그는 아마도 창문과 음료수 잔으로도 사용되는 유리를 사용했을 것입니다."라고 말합니다. “흥미로운 것은 그가 그것을 어디서 얻었는지입니다. Van Leeuwenhoek 시대에 델프트의 화약 저장 시설이 폭발하여 도시 일부가 무너졌습니다. 델프트에는 깨진 유리가 가득했을 것입니다. 어떤 사람들은 이것이 Van Leeuwenhoek의 현미경의 출처라고 의심합니다. 아마도 우리의 연구가 미래에 이에 대한 징후를 제공할 것입니다.”

이를 위해서는 참조용 유리 재료에 대한 더 많은 스캔이 필요합니다. Cocquyt는 "가까운 미래에 다양한 종류의 유리를 가지고 델프트에 더 자주 가야 할 것 같아요."라고 결론지었습니다.