Termin „mikroskop” ma greckie korzenie. Składa się z dwóch słów, które w tłumaczeniu oznaczają „mały” i „wygląd”. Główną rolą mikroskopu jest jego zastosowanie przy badaniu bardzo małych obiektów. Jednocześnie urządzenie to pozwala określić wielkość i kształt, budowę i inne cechy ciał niewidoczne gołym okiem.
Historia stworzenia
Nie ma dokładnych informacji o tym, kto był wynalazcą mikroskopu w historii. Według niektórych źródeł został zaprojektowany w 1590 roku przez ojca i syna Janssena, mistrza w produkcji okularów. Kolejnym pretendentem do tytułu wynalazcy mikroskopu jest Galileo Galilei. W 1609 r. naukowiec ten zaprezentował urządzenie z wklęsłymi i wypukłymi soczewkami do publicznego oglądania w Accademia dei Lincei.
Z biegiem lat system oglądania mikroskopijnych obiektów ewoluował i ulepszał. Ogromnym krokiem w jej historii było wynalezienie prostego, regulowanego achromatycznie urządzenia z dwoma obiektywami. System ten został wprowadzony przez Holendra Christiana Huygensa pod koniec XVII wieku. Okulary tego wynalazcysą dzisiaj w produkcji. Jedyną ich wadą jest niewystarczająca szerokość pola widzenia. Dodatkowo, w porównaniu do nowoczesnych urządzeń, okulary Huygens mają niewygodną pozycję dla oczu.
Szczególny wkład w historię mikroskopu wniósł producent takich instrumentów Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). To on zwrócił uwagę biologów na to urządzenie. Leeuwenhoek wykonywał produkty małogabarytowe wyposażone w jeden, ale bardzo mocny obiektyw. Używanie takich urządzeń było niewygodne, ale nie podwajały defektów obrazu, które były obecne w mikroskopach złożonych. Wynalazcy zdołali naprawić ten mankament dopiero po 150 latach. Wraz z rozwojem optyki poprawiła się jakość obrazu w urządzeniach kompozytowych.
Ulepszanie mikroskopów trwa do dziś. Tak więc w 2006 roku niemieccy naukowcy pracujący w Instytucie Chemii Biofizycznej Mariano Bossi i Stefan Hell opracowali najnowszy mikroskop optyczny. Ze względu na możliwość obserwacji obiektów o wymiarach 10 nm oraz trójwymiarowe obrazy wysokiej jakości 3D, urządzenie nazwano nanoskopem.
Klasyfikacja mikroskopów
Obecnie istnieje wiele różnych instrumentów przeznaczonych do badania małych obiektów. Ich grupowanie opiera się na różnych parametrach. Może to być cel mikroskopu lub przyjęta metoda oświetlenia, struktura użyta do projektu optycznego itp.
Ale z reguły główne typy mikroskopówsą klasyfikowane zgodnie z rozdzielczością mikrocząstek, które można zobaczyć przy użyciu tego systemu. Zgodnie z tym podziałem, mikroskopy to:
- optyczne (światło);
-elektroniczne;
-rentgenowskie;-sonda skanująca.
Najczęściej używane są mikroskopy typu light. Ich szeroki wybór dostępny jest w sklepach optycznych. Za pomocą takich urządzeń rozwiązywane są główne zadania związane z badaniem obiektu. Wszystkie pozostałe typy mikroskopów są klasyfikowane jako specjalistyczne. Ich użycie odbywa się zwykle w laboratorium.
Każdy z powyższych typów urządzeń ma swoje podgatunki, które są używane w określonym obszarze. Ponadto dzisiaj można kupić mikroskop szkolny (lub edukacyjny), który jest systemem klasy podstawowej. Oferowany konsumentom i urządzeniom profesjonalnym.
Aplikacja
Do czego służy mikroskop? Ludzkie oko, jako specjalny system optyczny typu biologicznego, ma pewien poziom rozdzielczości. Innymi słowy, pomiędzy obserwowanymi obiektami jest najmniejsza odległość, kiedy można je jeszcze odróżnić. Dla normalnego oka rozdzielczość ta mieści się w granicach 0,176 mm. Ale wymiary większości komórek zwierzęcych i roślinnych, mikroorganizmów, kryształów, mikrostruktura stopów, metali itp. są znacznie mniejsze od tej wartości. Jak badać i obserwować takie obiekty? Tutaj z pomocą ludziom przychodzą różnego rodzaju mikroskopy. Na przykład urządzenia typu optycznego umożliwiają rozróżnienie struktur, w których odległośćmiędzy elementami wynosi minimum 0,20 µm.
Jak działa mikroskop?
Urządzenie, które umożliwia ludzkiemu oku badanie mikroskopijnych obiektów, składa się z dwóch głównych elementów. To soczewka i okular. Te części mikroskopu są zamocowane w ruchomej tubie umieszczonej na metalowej podstawie. Posiada również tabelę tematów.
Nowoczesne mikroskopy są zwykle wyposażone w system oświetlenia. Jest to w szczególności kondensor z przesłoną irysową. Obowiązkowym zestawem przyrządów powiększających są śruby mikro i makro, które służą do regulacji ostrości. Konstrukcja mikroskopów przewiduje również obecność systemu kontrolującego położenie kondensora.
W wyspecjalizowanych, bardziej złożonych mikroskopach często używane są inne dodatkowe systemy i urządzenia.
Soczewki
Chciałbym rozpocząć opis mikroskopu od opowieści o jednej z jego głównych części, czyli od obiektywu. Są złożonym układem optycznym, który zwiększa rozmiar badanego obiektu w płaszczyźnie obrazu. Konstrukcja soczewek obejmuje cały system nie tylko pojedynczych, ale również sklejonych dwóch lub trzech soczewek.
Złożoność takiej konstrukcji optyczno-mechanicznej zależy od zakresu zadań, które musi rozwiązać jedno lub drugie urządzenie. Na przykład najbardziej złożony mikroskop ma do czternastu soczewek.
Zawarte w obiektywieto część czołowa i systemy za nią podążające. Jaka jest podstawa budowania wizerunku o pożądanej jakości, a także określania stanu działania? To jest przedni obiektyw lub ich system. Kolejne części obiektywu są wymagane, aby zapewnić wymagane powiększenie, ogniskową i jakość obrazu. Jednak realizacja takich funkcji jest możliwa tylko w połączeniu z przednim obiektywem. Warto wspomnieć, że konstrukcja kolejnej części wpływa na długość tubusu oraz wysokość soczewki urządzenia.
Okulary
Te części mikroskopu to układ optyczny zaprojektowany do tworzenia niezbędnego obrazu mikroskopowego na powierzchni siatkówki oczu obserwatora. Okulary zawierają dwie grupy soczewek. Najbliższe oku badacza nazywane jest okiem, a dalekie polem (za jego pomocą soczewka buduje obraz badanego obiektu).
System oświetlenia
Mikroskop ma złożoną konstrukcję przesłon, luster i soczewek. Z jego pomocą zapewnione jest równomierne oświetlenie badanego obiektu. W najwcześniejszych mikroskopach funkcję tę pełniły naturalne źródła światła. Wraz z udoskonalaniem urządzeń optycznych zaczęto używać najpierw luster płaskich, a następnie wklęsłych.
Za pomocą tak prostych detali, promienie słońca lub lampy były kierowane na badany obiekt. W nowoczesnych mikroskopach system oświetlenia jest doskonalszy. Składa się ze skraplacza i kolektora.
Tabela tematyczna
Preparaty mikroskopowe wymagające badania,są umieszczone na płaskiej powierzchni. To jest tabela tematów. Różne typy mikroskopów mogą mieć tę powierzchnię zaprojektowaną w taki sposób, aby badany przedmiot obracał się w polu widzenia obserwatora w poziomie, w pionie lub pod określonym kątem.
Zasada działania
W pierwszym urządzeniu optycznym system soczewek zapewniał odwrócony obraz mikroobiektów. Umożliwiło to zobaczenie struktury materii i najdrobniejszych szczegółów, które miały zostać zbadane. Zasada działania mikroskopu świetlnego jest dziś podobna do pracy wykonywanej przez teleskop refrakcyjny. W tym urządzeniu światło jest załamywane, gdy przechodzi przez szklaną część.
Jak powiększają się nowoczesne mikroskopy świetlne? Po dostaniu się wiązki promieni świetlnych do urządzenia są one przekształcane w strumień równoległy. Dopiero wtedy dochodzi do załamania światła w okularze, dzięki czemu obraz mikroskopijnych obiektów wzrasta. Ponadto informacje te są wprowadzane w formie niezbędnej dla obserwatora w jego analizatorze wizualnym.
Podgatunki mikroskopów świetlnych
Nowoczesne instrumenty optyczne są klasyfikowane:
1. Zgodnie z klasą złożoności mikroskopu badawczego, roboczego i szkolnego.
2. Według dziedziny zastosowania do zabiegów chirurgicznych, biologicznych i technicznych.
3. Według rodzajów mikroskopii dla urządzeń światła odbitego i przechodzącego, kontaktu fazowego, luminescencyjnego i polaryzacyjnego.4. W kierunku strumienia światła do odwróconego i bezpośredniego.
Mikroskopy elektronowe
Z biegiem czasu urządzenie przeznaczone do badania mikroskopijnych obiektów stawało się coraz doskonalsze. Pojawiły się tego typu mikroskopy, w których zastosowano zupełnie inną zasadę działania, niezależną od załamania światła. W procesie wykorzystania najnowszych typów urządzeń zaangażowane były elektrony. Takie systemy pozwalają zobaczyć poszczególne części materii tak małe, że promienie świetlne po prostu opływają je.
Do czego służy mikroskop elektronowy? Służy do badania struktury komórek na poziomie molekularnym i subkomórkowym. Ponadto podobne urządzenia są wykorzystywane do badania wirusów.
Projektowanie mikroskopów elektronowych
Co leży u podstaw działania najnowszych instrumentów do oglądania mikroskopijnych obiektów? Czym różni się mikroskop elektronowy od mikroskopu świetlnego? Czy są między nimi jakieś podobieństwa?
Zasada działania mikroskopu elektronowego opiera się na właściwościach pól elektrycznych i magnetycznych. Ich symetria obrotowa może wywierać efekt ogniskowania na wiązki elektronów. Na tej podstawie możemy odpowiedzieć na pytanie: „Czym różni się mikroskop elektronowy od mikroskopu świetlnego?” W nim, w przeciwieństwie do urządzenia optycznego, nie ma soczewek. Ich rolę pełnią odpowiednio obliczone pola magnetyczne i elektryczne. Tworzą je zwoje cewek, przez które przepływa prąd. W tym przypadku takie pola działają jak soczewka skupiająca. Wraz ze wzrostem lub spadkiem prądu zmienia się ogniskowa.odległość instrumentu.
Jeśli chodzi o schemat obwodu, mikroskop elektronowy jest podobny do schematu obwodu urządzenia świetlnego. Jedyną różnicą jest to, że elementy optyczne zostały zastąpione podobnymi do nich elektrycznymi.
Powiększenie obiektu w mikroskopach elektronowych następuje w wyniku procesu załamywania się wiązki światła przechodzącej przez badany obiekt. Pod różnymi kątami promienie wchodzą w płaszczyznę soczewki obiektywu, gdzie następuje pierwsze powiększenie próbki. Następnie elektrony przechodzą do soczewki pośredniej. W nim następuje płynna zmiana wzrostu wielkości obiektu. Ostateczny obraz badanego materiału nadaje obiektyw projekcyjny. Z niego obraz pada na ekran fluorescencyjny.
Rodzaje mikroskopów elektronowych
Nowoczesne typy lup obejmują:
1. TEM, czyli transmisyjny mikroskop elektronowy. W tym układzie obraz bardzo cienkiego obiektu o grubości do 0,1 µm powstaje w wyniku oddziaływania wiązki elektronów z badaną substancją, a następnie jego powiększenia za pomocą soczewek magnetycznych w obiektywie.
2. SEM, czyli skaningowy mikroskop elektronowy. Takie urządzenie umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni obiektu z dużą rozdzielczością rzędu kilku nanometrów. Przy stosowaniu dodatkowych metod, taki mikroskop dostarcza informacji, które pomagają określić skład chemiczny warstw przypowierzchniowych.3. Tunelowy skaningowy mikroskop elektronowy lub STM. Za pomocą tego urządzenia można odciążyć powierzchnie przewodzące o dużej przestrzennościpozwolenie. W trakcie pracy z STM do badanego obiektu doprowadzana jest ostra metalowa igła. Jednocześnie zachowany jest dystans zaledwie kilku angstremów. Następnie do igły przykładany jest niewielki potencjał, dzięki któremu powstaje prąd tunelowy. W tym przypadku obserwator otrzymuje trójwymiarowy obraz badanego obiektu.
Mikroskopy Leuwenhoek
W 2002 roku w Ameryce pojawiła się nowa firma produkująca instrumenty optyczne. Jej asortyment obejmuje mikroskopy, teleskopy i lornetki. Wszystkie te urządzenia wyróżnia wysoka jakość obrazu.
Główna siedziba i dział rozwoju firmy znajdują się w USA, w mieście Fremond (Kalifornia). Ale jeśli chodzi o zakłady produkcyjne, to znajdują się one w Chinach. Dzięki temu firma dostarcza na rynek zaawansowane i wysokiej jakości produkty w przystępnej cenie.
Czy potrzebujesz mikroskopu? Levenhuk zasugeruje wymaganą opcję. W asortymencie sprzętu optycznego firmy znajdują się urządzenia cyfrowe i biologiczne do powiększania badanego obiektu. Ponadto kupującemu oferowane są i designerskie modele, wykonane w różnych kolorach.
Mikroskop Levenhuk ma rozbudowaną funkcjonalność. Na przykład podstawowe urządzenie treningowe można podłączyć do komputera, a także nagrywać wideo z trwających badań. Model Levenhuk D2L jest wyposażony w tę funkcję.
Firma oferuje mikroskopy biologiczne na różnych poziomach. Są to prostsze modele i nowości,odpowiedni dla profesjonalistów.
