Ο όρος «μικροσκόπιο» έχει ελληνικές ρίζες. Αποτελείται από δύο λέξεις, οι οποίες στη μετάφραση σημαίνουν "μικρό" και "βλέμμα". Ο κύριος ρόλος του μικροσκοπίου είναι η χρήση του κατά την εξέταση πολύ μικρών αντικειμένων. Ταυτόχρονα, αυτή η συσκευή σάς επιτρέπει να προσδιορίζετε το μέγεθος και το σχήμα, τη δομή και άλλα χαρακτηριστικά σωμάτων που είναι αόρατα με γυμνό μάτι.
Ιστορία της Δημιουργίας
Δεν υπάρχουν ακριβείς πληροφορίες για το ποιος ήταν ο εφευρέτης του μικροσκοπίου στην ιστορία. Σύμφωνα με ορισμένες πηγές, σχεδιάστηκε το 1590 από τον πατέρα και τον γιο του Janssen, ενός δεξιοτέχνη στην κατασκευή γυαλιών. Ένας άλλος υποψήφιος για τον τίτλο του εφευρέτη του μικροσκοπίου είναι ο Galileo Galilei. Το 1609, αυτός ο επιστήμονας παρουσίασε μια συσκευή με κοίλους και κυρτούς φακούς για δημόσια προβολή στην Accademia dei Lincei.
Με τα χρόνια, το σύστημα για την προβολή μικροσκοπικών αντικειμένων έχει εξελιχθεί και βελτιωθεί. Ένα τεράστιο βήμα στην ιστορία της ήταν η εφεύρεση μιας απλής αχρωματικά ρυθμιζόμενης συσκευής δύο φακών. Αυτό το σύστημα εισήχθη από τον Ολλανδό Christian Huygens στα τέλη του 1600. Προσοφθάλμια αυτού του εφευρέτηείναι σε παραγωγή σήμερα. Το μόνο τους μειονέκτημα είναι το ανεπαρκές εύρος του οπτικού πεδίου. Επιπλέον, σε σύγκριση με τις σύγχρονες συσκευές, τα προσοφθάλμια Huygens έχουν μια άβολη θέση για τα μάτια.
Μια ιδιαίτερη συνεισφορά στην ιστορία του μικροσκοπίου έγινε από τον κατασκευαστή τέτοιων οργάνων Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Ήταν αυτός που επέστησε την προσοχή των βιολόγων σε αυτή τη συσκευή. Ο Leeuwenhoek κατασκεύαζε προϊόντα μικρού μεγέθους εξοπλισμένα με έναν, αλλά πολύ ισχυρό φακό. Δεν ήταν βολικό να χρησιμοποιηθούν τέτοιες συσκευές, αλλά δεν διπλασίασαν τα ελαττώματα της εικόνας που υπήρχαν στα σύνθετα μικροσκόπια. Οι εφευρέτες μπόρεσαν να διορθώσουν αυτό το μειονέκτημα μόνο μετά από 150 χρόνια. Παράλληλα με την ανάπτυξη της οπτικής, η ποιότητα της εικόνας στις σύνθετες συσκευές έχει βελτιωθεί.
Η βελτίωση των μικροσκοπίων συνεχίζεται σήμερα. Έτσι, το 2006, Γερμανοί επιστήμονες που εργάζονται στο Ινστιτούτο Βιοφυσικής Χημείας, ο Mariano Bossi και ο Stefan Hell, ανέπτυξαν το πιο πρόσφατο οπτικό μικροσκόπιο. Λόγω της ικανότητας παρατήρησης αντικειμένων με διαστάσεις 10 nm και τρισδιάστατων εικόνων υψηλής ποιότητας 3D, η συσκευή ονομάστηκε νανοσκόπιο.
Ταξινόμηση μικροσκοπίων
Προς το παρόν, υπάρχει μεγάλη ποικιλία οργάνων που έχουν σχεδιαστεί για την εξέταση μικρών αντικειμένων. Η ομαδοποίησή τους βασίζεται σε διάφορες παραμέτρους. Αυτός μπορεί να είναι ο σκοπός του μικροσκοπίου ή η μέθοδος φωτισμού που υιοθετήθηκε, η δομή που χρησιμοποιείται για τον οπτικό σχεδιασμό κ.λπ.
Αλλά, κατά κανόνα, οι κύριοι τύποι μικροσκοπίωνταξινομούνται σύμφωνα με την ανάλυση των μικροσωματιδίων που μπορούν να φανούν χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα. Σύμφωνα με αυτή τη διαίρεση, τα μικροσκόπια είναι:
- οπτικά (ελαφριά);
-ηλεκτρονικά;
-ακτίνες Χ;-ανιχνευτής σάρωσης.
Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μικροσκόπια είναι ελαφρού τύπου. Η μεγάλη ποικιλία τους διατίθεται σε καταστήματα οπτικών. Με τη βοήθεια τέτοιων συσκευών, επιλύονται τα κύρια καθήκοντα της μελέτης ενός αντικειμένου. Όλοι οι άλλοι τύποι μικροσκοπίων ταξινομούνται ως εξειδικευμένοι. Η χρήση τους γίνεται συνήθως σε εργαστήριο.
Καθένας από τους παραπάνω τύπους συσκευών έχει τα υποείδη του, τα οποία χρησιμοποιούνται σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Επιπλέον, σήμερα είναι δυνατή η αγορά ενός σχολικού μικροσκοπίου (ή εκπαιδευτικού), το οποίο είναι ένα σύστημα εισαγωγικού επιπέδου. Προσφέρεται σε καταναλωτές και επαγγελματικές συσκευές.
Αίτηση
Σε τι χρησιμεύει το μικροσκόπιο; Το ανθρώπινο μάτι, όντας ένα ειδικό βιολογικού τύπου οπτικό σύστημα, έχει ένα ορισμένο επίπεδο ανάλυσης. Με άλλα λόγια, υπάρχει η μικρότερη απόσταση μεταξύ των παρατηρούμενων αντικειμένων όταν μπορούν ακόμα να διακριθούν. Για ένα κανονικό μάτι, αυτή η ανάλυση είναι εντός 0,176 mm. Όμως οι διαστάσεις των περισσότερων ζωικών και φυτικών κυττάρων, μικροοργανισμών, κρυστάλλων, η μικροδομή των κραμάτων, των μετάλλων κ.λπ. είναι πολύ μικρότερες από αυτή την τιμή. Πώς να μελετήσετε και να παρατηρήσετε τέτοια αντικείμενα; Εδώ είναι όπου διάφοροι τύποι μικροσκοπίων έρχονται να βοηθήσουν τους ανθρώπους. Για παράδειγμα, συσκευές οπτικού τύπου καθιστούν δυνατή τη διάκριση δομών στις οποίες η απόστασημεταξύ των στοιχείων είναι τουλάχιστον 0,20 μm.
Πώς λειτουργεί ένα μικροσκόπιο;
Η συσκευή, η οποία επιτρέπει στο ανθρώπινο μάτι να εξετάζει μικροσκοπικά αντικείμενα, έχει δύο κύρια στοιχεία. Είναι ο φακός και το προσοφθάλμιο. Αυτά τα μέρη του μικροσκοπίου στερεώνονται σε έναν κινητό σωλήνα που βρίσκεται σε μεταλλική βάση. Διαθέτει επίσης πίνακα θεμάτων.
Οι σύγχρονοι τύποι μικροσκοπίων είναι συνήθως εξοπλισμένοι με σύστημα φωτισμού. Αυτός είναι, συγκεκριμένα, ένας συμπυκνωτής με διάφραγμα ίριδας. Ένα υποχρεωτικό σετ μεγεθυντικών συσκευών είναι οι βίδες micro και macro, οι οποίες χρησιμεύουν για τη ρύθμιση της ευκρίνειας. Ο σχεδιασμός των μικροσκοπίων προβλέπει επίσης την παρουσία ενός συστήματος που ελέγχει τη θέση του συμπυκνωτή.
Σε εξειδικευμένα, πιο σύνθετα μικροσκόπια, χρησιμοποιούνται συχνά άλλα πρόσθετα συστήματα και συσκευές.
Φακοί
Θα ήθελα να ξεκινήσω την περιγραφή του μικροσκοπίου με μια ιστορία για ένα από τα κύρια μέρη του, δηλαδή από τον φακό. Είναι ένα πολύπλοκο οπτικό σύστημα που αυξάνει το μέγεθος του εν λόγω αντικειμένου στο επίπεδο εικόνας. Ο σχεδιασμός των φακών περιλαμβάνει ένα ολόκληρο σύστημα όχι μόνο απλών, αλλά και κολλημένων δύο ή τριών φακών.
Η πολυπλοκότητα ενός τέτοιου οπτικο-μηχανικού σχεδιασμού εξαρτάται από το εύρος των εργασιών που πρέπει να επιλυθούν από τη μία ή την άλλη συσκευή. Για παράδειγμα, το πιο περίπλοκο μικροσκόπιο έχει έως και δεκατέσσερις φακούς.
Περιλαμβάνεται στον φακόείναι το μετωπικό τμήμα και τα συστήματα που το ακολουθούν. Ποια είναι η βάση για τη δημιουργία μιας εικόνας της επιθυμητής ποιότητας, καθώς και για τον προσδιορισμό της κατάστασης λειτουργίας; Αυτός είναι ένας μπροστινός φακός ή το σύστημά τους. Τα επόμενα μέρη του φακού απαιτούνται για να παρέχουν την απαιτούμενη μεγέθυνση, εστιακή απόσταση και ποιότητα εικόνας. Ωστόσο, η υλοποίηση τέτοιων λειτουργιών είναι δυνατή μόνο σε συνδυασμό με έναν μπροστινό φακό. Αξίζει να αναφέρουμε ότι η σχεδίαση του επόμενου τμήματος επηρεάζει το μήκος του σωλήνα και το ύψος του φακού της συσκευής.
Προοφθάλμια
Αυτά τα μέρη του μικροσκοπίου είναι ένα οπτικό σύστημα σχεδιασμένο να δημιουργεί την απαραίτητη μικροσκοπική εικόνα στην επιφάνεια του αμφιβληστροειδούς των ματιών του παρατηρητή. Οι προσοφθάλμιοι φακοί περιέχουν δύο ομάδες φακών. Το πιο κοντινό στο μάτι του ερευνητή ονομάζεται μάτι και το μακρινό πεδίο (με τη βοήθειά του ο φακός δημιουργεί μια εικόνα του υπό μελέτη αντικειμένου).
Σύστημα φωτισμού
Το μικροσκόπιο έχει πολύπλοκο σχέδιο διαφραγμάτων, καθρεφτών και φακών. Με τη βοήθειά του εξασφαλίζεται ομοιόμορφος φωτισμός του υπό μελέτη αντικειμένου. Στα παλαιότερα μικροσκόπια, αυτή η λειτουργία εκτελούνταν από φυσικές πηγές φωτός. Καθώς οι οπτικές συσκευές βελτιώθηκαν, άρχισαν να χρησιμοποιούν πρώτα επίπεδα και μετά κοίλα κάτοπτρα.
Με τη βοήθεια τόσο απλών λεπτομερειών, οι ακτίνες του ήλιου ή της λάμπας κατευθύνονταν στο αντικείμενο μελέτης. Στα σύγχρονα μικροσκόπια, το σύστημα φωτισμού είναι πιο τέλειο. Αποτελείται από έναν συμπυκνωτή και έναν συλλέκτη.
Πίνακας θεμάτων
Μικροσκοπικά σκευάσματα που απαιτούν μελέτη,τοποθετούνται σε επίπεδη επιφάνεια. Αυτός είναι ο πίνακας θεμάτων. Διάφοροι τύποι μικροσκοπίων μπορούν να έχουν αυτή την επιφάνεια σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε το αντικείμενο μελέτης να περιστρέφεται στο οπτικό πεδίο του παρατηρητή οριζόντια, κατακόρυφα ή υπό συγκεκριμένη γωνία.
Αρχή λειτουργίας
Στην πρώτη οπτική συσκευή, το σύστημα φακών παρείχε μια αντίστροφη εικόνα μικροαντικειμένων. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα να δούμε τη δομή της ύλης και τις πιο μικρές λεπτομέρειες που επρόκειτο να μελετηθούν. Η αρχή λειτουργίας ενός μικροσκοπίου φωτός σήμερα είναι παρόμοια με την εργασία που εκτελείται από ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο. Σε αυτήν τη συσκευή, το φως διαθλάται καθώς περνά μέσα από το γυάλινο τμήμα.
Πώς μεγεθύνουν τα σύγχρονα μικροσκόπια φωτός; Αφού εισέλθει μια δέσμη ακτίνων φωτός στη συσκευή, μετατρέπονται σε παράλληλο ρεύμα. Μόνο τότε γίνεται η διάθλαση του φωτός στο προσοφθάλμιο, λόγω της οποίας αυξάνεται η εικόνα των μικροσκοπικών αντικειμένων. Επιπλέον, αυτές οι πληροφορίες εισάγονται με τη μορφή που είναι απαραίτητη για τον παρατηρητή στον οπτικό αναλυτή του.
Υποείδος μικροσκοπίων φωτός
Τα σύγχρονα οπτικά όργανα ταξινομούνται:
1. Σύμφωνα με την κατηγορία πολυπλοκότητας για μικροσκόπιο έρευνας, εργασίας και σχολείου.
2. Κατά πεδίο εφαρμογής για χειρουργική, βιολογική και τεχνική.
3. Ανά τύπο μικροσκοπίου για συσκευές ανακλώμενου και μεταδιδόμενου φωτός, επαφής φάσης, φωταύγειας και πόλωσης.4. Στην κατεύθυνση της φωτεινής ροής προς ανεστραμμένη και άμεση.
Ηλεκτρονικά μικροσκόπια
Με την πάροδο του χρόνου, μια συσκευή σχεδιασμένη για την εξέταση μικροσκοπικών αντικειμένων γίνεται όλο και πιο τέλεια. Τέτοιοι τύποι μικροσκοπίων εμφανίστηκαν στα οποία χρησιμοποιήθηκε μια εντελώς διαφορετική αρχή λειτουργίας, ανεξάρτητη από τη διάθλαση του φωτός. Στη διαδικασία χρήσης των πιο πρόσφατων τύπων συσκευών, συμμετείχαν ηλεκτρόνια. Τέτοια συστήματα καθιστούν δυνατή τη θέαση μεμονωμένων τμημάτων της ύλης τόσο μικρά που οι ακτίνες φωτός απλώς ρέουν γύρω τους.
Τι χρησιμεύει το μικροσκόπιο ηλεκτρονιακού τύπου; Χρησιμοποιείται για τη μελέτη της δομής των κυττάρων σε μοριακό και υποκυτταρικό επίπεδο. Επίσης, παρόμοιες συσκευές χρησιμοποιούνται για τη μελέτη ιών.
Σχεδιασμός ηλεκτρονικών μικροσκοπίων
Τι βασίζεται στη λειτουργία των πιο πρόσφατων οργάνων για την προβολή μικροσκοπικών αντικειμένων; Σε τι διαφέρει ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο από ένα μικροσκόπιο φωτός; Υπάρχουν ομοιότητες μεταξύ τους;
Η αρχή της λειτουργίας ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου βασίζεται στις ιδιότητες που διαθέτουν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Η περιστροφική τους συμμετρία είναι ικανή να έχει επίδραση εστίασης στις δέσμες ηλεκτρονίων. Με βάση αυτό, μπορούμε να απαντήσουμε στην ερώτηση: "Πώς διαφέρει ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο από ένα μικροσκόπιο φωτός;" Σε αυτό, σε αντίθεση με μια οπτική συσκευή, δεν υπάρχουν φακοί. Ο ρόλος τους παίζεται από κατάλληλα υπολογισμένα μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία. Δημιουργούνται από στροφές πηνίων από τις οποίες περνάει ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, τέτοια πεδία λειτουργούν σαν ένας συγκλίνοντας φακός. Όταν το ρεύμα αυξάνεται ή μειώνεται, η εστιακή απόσταση αλλάζει.απόσταση οργάνων.
Όσο για το διάγραμμα κυκλώματος, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο το έχει παρόμοιο με το διάγραμμα κυκλώματος μιας φωτεινής συσκευής. Η μόνη διαφορά είναι ότι τα οπτικά στοιχεία αντικαθίστανται από ηλεκτρικά παρόμοια με αυτά.
Η μεγέθυνση ενός αντικειμένου στα ηλεκτρονικά μικροσκόπια συμβαίνει λόγω της διαδικασίας διάθλασης μιας δέσμης φωτός που διέρχεται από το αντικείμενο μελέτης. Σε διαφορετικές γωνίες, οι ακτίνες εισέρχονται στο επίπεδο του αντικειμενικού φακού, όπου λαμβάνει χώρα η πρώτη μεγέθυνση του δείγματος. Στη συνέχεια τα ηλεκτρόνια περνούν τον δρόμο προς τον ενδιάμεσο φακό. Σε αυτό υπάρχει μια ομαλή αλλαγή στην αύξηση του μεγέθους του αντικειμένου. Η τελική εικόνα του μελετημένου υλικού δίνεται από τον προβολικό φακό. Από αυτό, η εικόνα πέφτει στη φθορίζουσα οθόνη.
Τύποι ηλεκτρονικών μικροσκοπίων
Σύγχρονοι τύποι μεγεθυντικών φακών περιλαμβάνουν:
1. TEM, ή ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης. Σε αυτήν τη διάταξη, μια εικόνα ενός πολύ λεπτού αντικειμένου, πάχους έως 0,1 μm, σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση μιας δέσμης ηλεκτρονίων με την υπό μελέτη ουσία και την επακόλουθη μεγέθυνσή της από μαγνητικούς φακούς στον αντικειμενικό φακό.
2. SEM, ή ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Μια τέτοια συσκευή καθιστά δυνατή τη λήψη μιας εικόνας της επιφάνειας ενός αντικειμένου με υψηλή ανάλυση της τάξης πολλών νανομέτρων. Όταν χρησιμοποιείτε πρόσθετες μεθόδους, ένα τέτοιο μικροσκόπιο παρέχει πληροφορίες που βοηθούν στον προσδιορισμό της χημικής σύστασης των στρωμάτων κοντά στην επιφάνεια.3. Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας ή STM. Χρησιμοποιώντας αυτή τη συσκευή, η ανακούφιση των αγώγιμων επιφανειών με υψηλή χωρικήάδεια. Κατά τη διαδικασία εργασίας με το STM, μια αιχμηρή μεταλλική βελόνα φέρεται στο υπό μελέτη αντικείμενο. Ταυτόχρονα, διατηρείται μια απόσταση λίγων μόνο angstroms. Στη συνέχεια, εφαρμόζεται ένα μικρό δυναμικό στη βελόνα, λόγω του οποίου προκύπτει ένα ρεύμα σήραγγας. Σε αυτή την περίπτωση, ο παρατηρητής λαμβάνει μια τρισδιάστατη εικόνα του υπό μελέτη αντικειμένου.
Μικροσκόπια Leuwenhoek
Το 2002, μια νέα εταιρεία παραγωγής οπτικών οργάνων εμφανίστηκε στην Αμερική. Η γκάμα των προϊόντων της περιλαμβάνει μικροσκόπια, τηλεσκόπια και κιάλια. Όλες αυτές οι συσκευές διακρίνονται για την υψηλή ποιότητα εικόνας.
Τα κεντρικά γραφεία και το τμήμα ανάπτυξης της εταιρείας βρίσκονται στις ΗΠΑ, στην πόλη Fremond (Καλιφόρνια). Αλλά όσον αφορά τις εγκαταστάσεις παραγωγής, βρίσκονται στην Κίνα. Χάρη σε όλα αυτά, η εταιρεία προσφέρει προηγμένα και υψηλής ποιότητας προϊόντα στην αγορά σε προσιτή τιμή.
Χρειάζεστε μικροσκόπιο; Ο Levenhuk θα προτείνει την απαιτούμενη επιλογή. Η γκάμα του οπτικού εξοπλισμού της εταιρείας περιλαμβάνει ψηφιακές και βιολογικές συσκευές μεγέθυνσης του υπό μελέτη αντικειμένου. Επιπλέον, στον αγοραστή προσφέρονται και μοντέλα σχεδιαστών, που εκτελούνται σε ποικιλία χρωμάτων.
Το μικροσκόπιο Levenhuk έχει εκτεταμένη λειτουργικότητα. Για παράδειγμα, μια προπονητική συσκευή εισαγωγικού επιπέδου μπορεί να συνδεθεί σε έναν υπολογιστή και μπορεί επίσης να καταγράψει βίντεο από συνεχιζόμενη έρευνα. Το μοντέλο Levenhuk D2L είναι εξοπλισμένο με αυτήν τη λειτουργία.
Η εταιρεία προσφέρει βιολογικά μικροσκόπια διαφόρων επιπέδων. Αυτά είναι πιο απλά μοντέλα και καινοτομίες,κατάλληλο για επαγγελματίες.
