اصطلاح "میکروسکوپ" ریشه یونانی دارد. از دو کلمه تشکیل شده است که در ترجمه به معنای "کوچک" و "نگاه" است. نقش اصلی میکروسکوپ استفاده از آن هنگام بررسی اجسام بسیار کوچک است. در عین حال، این دستگاه به شما امکان می دهد تا اندازه و شکل، ساختار و سایر ویژگی های اجسام نامرئی را با چشم غیر مسلح تعیین کنید.
تاریخچه آفرینش
در تاریخ اطلاعات دقیقی در مورد اینکه چه کسی مخترع میکروسکوپ بوده است وجود ندارد. طبق برخی منابع، در سال 1590 توسط پدر و پسر یانسن، استاد ساخت عینک، طراحی شد. یکی دیگر از مدعیان عنوان مخترع میکروسکوپ گالیله گالیله است. در سال 1609، این دانشمند دستگاهی با لنزهای مقعر و محدب برای مشاهده عموم در Accademia dei Lincei ارائه کرد.
در طول سالها، سیستم مشاهده اجسام میکروسکوپی تکامل یافته و بهبود یافته است. گام بزرگی در تاریخ آن اختراع یک دستگاه ساده دو عدسی قابل تنظیم آکروماتیک بود. این سیستم توسط هلندی کریستین هویگنس در اواخر دهه 1600 معرفی شد. چشمی های این مخترعامروز در حال تولید هستند. تنها اشکال آنها وسعت ناکافی میدان دید است. علاوه بر این، چشمی های هویگنس در مقایسه با دستگاه های مدرن، موقعیت نامناسبی برای چشم ها دارد.
کمک ویژه ای به تاریخچه میکروسکوپ توسط سازنده چنین ابزارهایی آنتون ون لیوونهوک (1632-1723) انجام شد. او بود که توجه زیست شناسان را به این دستگاه جلب کرد. Leeuwenhoek محصولات با اندازه کوچک مجهز به یک لنز اما بسیار قوی ساخت. استفاده از چنین وسایلی ناخوشایند بود، اما آنها نقایص تصویر موجود در میکروسکوپ های مرکب را دو برابر نکردند. مخترعان تنها پس از 150 سال توانستند این نقص را اصلاح کنند. همراه با توسعه اپتیک، کیفیت تصویر در دستگاه های کامپوزیت بهبود یافته است.
بهبود میکروسکوپ ها امروز ادامه دارد. بنابراین، در سال 2006، دانشمندان آلمانی شاغل در مؤسسه شیمی بیوفیزیک، ماریانو بوسی و استفان هل، جدیدترین میکروسکوپ نوری را توسعه دادند. به دلیل قابلیت رصد اجسام با ابعاد 10 نانومتر و تصاویر سه بعدی با کیفیت سه بعدی، این دستگاه را نانوسکوپ نامیدند.
طبقه بندی میکروسکوپ ها
در حال حاضر، ابزارهای متنوعی برای بررسی اجسام کوچک طراحی شده اند. گروه بندی آنها بر اساس پارامترهای مختلف است. این ممکن است هدف میکروسکوپ یا روش روشنایی اتخاذ شده، ساختار مورد استفاده برای طراحی نوری و غیره باشد.
اما، به عنوان یک قاعده، انواع اصلی میکروسکوپبا توجه به قدرت تفکیک ریز ذرات قابل مشاهده با استفاده از این سیستم طبقه بندی می شوند. بر اساس این تقسیم بندی، میکروسکوپ ها عبارتند از:
- نوری (نور)؛
-الکترونیک؛
-اشعه ایکس؛-کاوشگر اسکن.-کاوشگر اسکن
پرکاربردترین میکروسکوپ ها از نوع نوری هستند. انتخاب گسترده آنها در فروشگاه های اپتیک موجود است. با کمک چنین وسایلی، وظایف اصلی مطالعه یک شی حل می شود. تمام انواع دیگر میکروسکوپ ها به عنوان تخصصی طبقه بندی می شوند. استفاده از آنها معمولاً در آزمایشگاه انجام می شود.
هر یک از انواع دستگاه های فوق دارای زیرگونه هایی هستند که در یک منطقه خاص مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر این، امروزه امکان خرید میکروسکوپ مدرسه (یا آموزشی) وجود دارد که یک سیستم سطح ورودی است. به مصرف کنندگان و دستگاه های حرفه ای ارائه می شود.
برنامه
میکروسکوپ برای چیست؟ چشم انسان، به عنوان یک سیستم نوری نوع بیولوژیکی خاص، دارای وضوح مشخصی است. به عبارت دیگر، زمانی که هنوز بتوان آنها را تشخیص داد، کمترین فاصله بین اجسام مشاهده شده وجود دارد. برای یک چشم معمولی، این وضوح در 0.176 میلی متر است. اما ابعاد اکثر سلول های جانوری و گیاهی، میکروارگانیسم ها، کریستال ها، ریزساختار آلیاژها، فلزات و … بسیار کوچکتر از این مقدار است. چگونه می توان چنین اشیایی را مطالعه و مشاهده کرد؟ اینجاست که انواع میکروسکوپ ها به کمک مردم می آیند. به عنوان مثال، دستگاه های نوع نوری این امکان را فراهم می کند که سازه هایی را که در آنها فاصله وجود دارد، تشخیص دهندبین عناصر حداقل 0.20 میکرومتر است.
میکروسکوپ چگونه کار می کند؟
دستگاهی که امکان بررسی اجسام میکروسکوپی را برای چشم انسان فراهم می کند، دو عنصر اصلی دارد. آنها عدسی و چشمی هستند. این قسمت های میکروسکوپ در یک لوله متحرک که بر روی یک پایه فلزی قرار دارد ثابت می شوند. همچنین یک جدول موضوع دارد.
انواع مدرن میکروسکوپ ها معمولاً مجهز به سیستم روشنایی هستند. این به ویژه یک کندانسور است که دارای دیافراگم عنبیه است. یک مجموعه اجباری از دستگاه های بزرگنمایی پیچ های میکرو و ماکرو هستند که برای تنظیم وضوح استفاده می شوند. طراحی میکروسکوپ ها همچنین وجود سیستمی را فراهم می کند که موقعیت کندانسور را کنترل می کند.
در میکروسکوپ های تخصصی و پیچیده تر، اغلب از سیستم ها و دستگاه های اضافی دیگر استفاده می شود.
لنز
می خواهم توضیح میکروسکوپ را با داستانی درباره یکی از قسمت های اصلی آن یعنی از عدسی شروع کنم. آنها یک سیستم نوری پیچیده هستند که اندازه جسم مورد نظر را در صفحه تصویر افزایش می دهد. طراحی لنزها شامل یک سیستم کامل از دو یا سه لنز نه تنها تکی، بلکه چسبانده شده است.
پیچیدگی چنین طراحی نوری-مکانیکی بستگی به محدوده وظایفی دارد که باید توسط یک یا دستگاه دیگری حل شود. برای مثال، پیچیده ترین میکروسکوپ تا چهارده عدسی دارد.
موجود در لنزقسمت جلویی و سیستم های زیر آن هستند. اساس ساخت تصویر با کیفیت مطلوب و همچنین تعیین وضعیت عملکرد چیست؟ این یک لنز جلو یا سیستم آنهاست. قطعات بعدی لنز برای ارائه بزرگنمایی، فاصله کانونی و کیفیت تصویر مورد نیاز است. با این حال، اجرای چنین عملکردهایی تنها در ترکیب با یک لنز جلو امکان پذیر است. شایان ذکر است طراحی قسمت بعدی در طول لوله و ارتفاع لنز دستگاه تاثیرگذار است.
چشمی
این بخش‌های میکروسکوپ یک سیستم نوری هستند که برای ساختن تصویر میکروسکوپی لازم بر روی سطح شبکیه چشم ناظر طراحی شده‌اند. چشمی ها شامل دو گروه عدسی هستند. نزدیکترین چشم محقق را چشم و دور را میدان می نامند (به کمک آن عدسی تصویری از جسم مورد مطالعه می سازد).
سیستم روشنایی
میکروسکوپ دارای طراحی پیچیده ای از دیافراگم ها، آینه ها و عدسی ها است. با کمک آن، روشنایی یکنواخت شی مورد مطالعه تضمین می شود. در اولین میکروسکوپ ها، این عملکرد توسط منابع نور طبیعی انجام می شد. با پیشرفت دستگاه های نوری، آنها ابتدا شروع به استفاده از آینه های مسطح و سپس مقعر کردند.
با کمک چنین جزئیات ساده، پرتوهای خورشید یا لامپ به سمت موضوع مورد مطالعه هدایت می شد. در میکروسکوپ های مدرن، سیستم روشنایی کامل تر است. از یک کندانسور و یک کلکتور تشکیل شده است.
جدول موضوع
آماده سازی میکروسکوپی نیازمند مطالعه،روی یک سطح صاف قرار می گیرند. این جدول موضوع است. انواع مختلفی از میکروسکوپ ها می توانند این سطح را به گونه ای طراحی کنند که جسم مورد مطالعه در میدان دید ناظر به صورت افقی، عمودی یا در یک زاویه خاص بچرخد.
اصل عملیات
در اولین دستگاه نوری، سیستم عدسی تصویری معکوس از ریز اشیاء ارائه می کرد. این امر امکان دیدن ساختار ماده و کوچکترین جزئیاتی را که قرار بود مورد مطالعه قرار گیرد، میسر ساخت. اصل کار یک میکروسکوپ نوری امروزه مشابه کاری است که توسط تلسکوپ شکستی انجام می شود. در این دستگاه نور هنگام عبور از قسمت شیشه ای شکسته می شود.
چگونه میکروسکوپ های نوری مدرن بزرگنمایی می کنند؟ پس از اینکه پرتوی از پرتوهای نور وارد دستگاه شد، به یک جریان موازی تبدیل می شوند. تنها پس از آن شکست نور در چشمی رخ می دهد که به دلیل آن تصویر اجسام میکروسکوپی افزایش می یابد. علاوه بر این، این اطلاعات به شکل لازم برای مشاهده گر در تحلیلگر بصری خود وارد می شود.
زیرگونه میکروسکوپ های نوری
ابزارهای نوری مدرن طبقه بندی می شوند:
1. با توجه به کلاس پیچیدگی برای تحقیق، کار و میکروسکوپ مدرسه.
2. بر اساس زمینه کاربرد برای جراحی، بیولوژیکی و فنی.
3. بر اساس انواع میکروسکوپ برای دستگاه های نور منعکس شده و عبوری، تماس فاز، شب تاب و قطبش.4. در جهت شار نور به سمت معکوس و مستقیم.
میکروسکوپ های الکترونی
با گذشت زمان، دستگاهی که برای بررسی اجسام میکروسکوپی طراحی شده است، روز به روز کاملتر شده است. چنین انواعی از میکروسکوپ ها ظاهر شدند که در آنها از یک اصل عملکرد کاملاً متفاوت، مستقل از شکست نور استفاده شد. در فرآیند استفاده از جدیدترین انواع دستگاه ها، الکترون ها دخیل بودند. چنین سیستم‌هایی امکان دیدن بخش‌های جداگانه ماده را به قدری کوچک می‌کنند که پرتوهای نور به سادگی در اطراف آنها جریان می‌یابند.
میکروسکوپ نوع الکترونی برای چیست؟ برای مطالعه ساختار سلول ها در سطوح مولکولی و درون سلولی استفاده می شود. همچنین از دستگاه های مشابهی برای مطالعه ویروس ها استفاده می شود.
طراحی میکروسکوپ الکترونی
چه چیزی زیربنای عملکرد جدیدترین ابزار برای مشاهده اجسام میکروسکوپی است؟ میکروسکوپ الکترونی چه تفاوتی با میکروسکوپ نوری دارد؟ آیا شباهتی بین آنها وجود دارد؟
اصل عملکرد یک میکروسکوپ الکترونی مبتنی بر ویژگی هایی است که میدان های الکتریکی و مغناطیسی دارند. تقارن چرخشی آنها می تواند بر پرتوهای الکترونی اثر متمرکز داشته باشد. بر این اساس می‌توان به این سؤال پاسخ داد: «میکروسکوپ الکترونی چه تفاوتی با میکروسکوپ نوری دارد؟» در آن، بر خلاف یک دستگاه نوری، هیچ لنز وجود ندارد. نقش آنها توسط میدان های مغناطیسی و الکتریکی محاسبه شده مناسب ایفا می شود. آنها توسط چرخش سیم پیچ هایی ایجاد می شوند که جریان از آنها عبور می کند. در این حالت، چنین میدان هایی مانند یک عدسی همگرا عمل می کنند. هنگامی که جریان افزایش یا کاهش می یابد، فاصله کانونی تغییر می کند.فاصله ساز.
در مورد نمودار مدار، میکروسکوپ الکترونی آن را شبیه به نمودار مدار یک دستگاه نوری دارد. تنها تفاوت این است که عناصر نوری با عناصر الکتریکی مشابه آنها جایگزین می شوند.
بزرگنمایی یک جسم در میکروسکوپ های الکترونی به دلیل فرآیند شکست پرتوی نوری که از جسم مورد مطالعه عبور می کند رخ می دهد. در زوایای مختلف، پرتوها وارد صفحه عدسی شیئی می شوند، جایی که اولین بزرگنمایی نمونه صورت می گیرد. سپس الکترون ها راه را به عدسی میانی می گذرانند. در آن یک تغییر صاف در افزایش اندازه جسم وجود دارد. تصویر نهایی از مواد مورد مطالعه توسط لنز پروجکشن داده می شود. از آن، تصویر روی صفحه فلورسنت می افتد.
انواع میکروسکوپ الکترونی
انواع مدرن ذره بین عبارتند از:
1. TEM یا میکروسکوپ الکترونی عبوری. در این تنظیمات، تصویری از یک جسم بسیار نازک، تا ضخامت 0.1 میکرومتر، با برهمکنش یک پرتو الکترونی با ماده مورد مطالعه و بزرگنمایی بعدی آن توسط عدسی‌های مغناطیسی در شیئی تشکیل می‌شود.
2. SEM یا میکروسکوپ الکترونی روبشی. چنین وسیله ای امکان به دست آوردن تصویری از سطح یک جسم با وضوح بالا در حد چند نانومتر را فراهم می کند. هنگام استفاده از روش‌های اضافی، چنین میکروسکوپی اطلاعاتی را ارائه می‌کند که به تعیین ترکیب شیمیایی لایه‌های نزدیک به سطح کمک می‌کند.3. میکروسکوپ الکترونی اسکن تونلی یا STM. با استفاده از این دستگاه، تسکین سطوح رسانا با فضایی بالااجازه. در فرآیند کار با STM، یک سوزن فلزی تیز به جسم مورد مطالعه آورده می شود. در همان زمان، فاصله تنها چند آنگستروم حفظ می شود. بعد، یک پتانسیل کوچک به سوزن اعمال می شود که به دلیل آن یک جریان تونل ایجاد می شود. در این حالت، ناظر یک تصویر سه بعدی از شی مورد مطالعه دریافت می کند.
میکروسکوپ Leuwenhoek
در سال 2002، یک شرکت جدید تولید کننده ابزارهای نوری در آمریکا ظاهر شد. طیف محصولات آن شامل میکروسکوپ، تلسکوپ و دوربین دوچشمی است. همه این دستگاه ها با کیفیت تصویر بالا متمایز می شوند.
دفتر مرکزی و بخش توسعه این شرکت در ایالات متحده آمریکا، در شهر فرموند (کالیفرنیا) واقع شده است. اما در مورد امکانات تولید، آنها در چین قرار دارند. به لطف همه اینها، این شرکت محصولات پیشرفته و باکیفیت را با قیمتی مقرون به صرفه به بازار ارائه می کند.
آیا به میکروسکوپ نیاز دارید؟ Levenhuk گزینه مورد نیاز را پیشنهاد می کند. طیف تجهیزات نوری این شرکت شامل دستگاه های دیجیتال و بیولوژیکی برای بزرگنمایی شی مورد مطالعه می باشد. علاوه بر این به خریدار مدل‌های طراحی و اجرا شده در رنگ‌های متنوع ارائه می‌شود.
میکروسکوپ Levenhuk عملکرد گسترده ای دارد. به عنوان مثال، یک دستگاه آموزشی سطح ابتدایی را می توان به رایانه متصل کرد و همچنین قادر به ضبط ویدیویی از تحقیقات در حال انجام است. مدل Levenhuk D2L به این قابلیت مجهز است.
این شرکت میکروسکوپ های بیولوژیکی در سطوح مختلف را ارائه می دهد. اینها مدل های ساده تر و جدیدتر هستند،مناسب برای حرفه ای ها.
