A "mikroszkóp" kifejezés görög gyökerű. Két szóból áll, amelyek lefordítva azt jelentik, hogy "kicsi" és "nézd". A mikroszkóp fő szerepe az, hogy nagyon kicsi tárgyak vizsgálatára használják. Ugyanakkor ez az eszköz lehetővé teszi a szabad szemmel nem látható testek méretének és alakjának, szerkezetének és egyéb jellemzőinek meghatározását.
A teremtés története
A történelemben nincs pontos információ arról, hogy ki volt a mikroszkóp feltalálója. Egyes források szerint 1590-ben Janssen, a szemüveggyártó mester apja és fia tervezte. A mikroszkóp feltalálói cím másik versenyzője Galileo Galilei. 1609-ben ez a tudós bemutatott egy homorú és domború lencsékkel ellátott eszközt nyilvános megtekintésre az Accademia dei Lincei-ben.
Az évek során a mikroszkopikus objektumok megtekintésére szolgáló rendszer fejlődött és javult. Történetében óriási lépés volt egy egyszerű, akromatikusan állítható kétlencsés eszköz feltalálása. Ezt a rendszert a holland Christian Huygens vezette be az 1600-as évek végén. Ennek a feltalálónak a szemlencséima gyártásban vannak. Egyetlen hátrányuk a látómező elégtelen szélessége. Ráadásul a modern eszközökhöz képest a Huygens okulárok kényelmetlen helyzetben vannak a szem számára.
A mikroszkóp történetéhez különleges hozzájárulást tett az ilyen műszerek gyártója, Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Ő volt az, aki felhívta a biológusok figyelmét erre az eszközre. Leeuwenhoek kis méretű termékeket készített egy, de nagyon erős lencsével. Az ilyen eszközök használata kényelmetlen volt, de nem duplázták meg az összetett mikroszkópokban előforduló képhibákat. A feltalálók ezt a hiányosságot csak 150 év után tudták kijavítani. Az optika fejlődésével együtt javult a képminőség a kompozit eszközökben.
A mikroszkópok fejlesztése ma is folytatódik. Így 2006-ban a Biofizikai Kémiai Intézetben dolgozó német tudósok, Mariano Bossi és Stefan Hell kifejlesztették a legújabb optikai mikroszkópot. A 10 nm-es objektumok megfigyelésének képessége és a háromdimenziós, kiváló minőségű 3D képek miatt az eszközt nanoszkópnak nevezték el.
Mikroszkópok osztályozása
Jelenleg a kisméretű tárgyak vizsgálatára tervezett eszközök széles skálája létezik. Csoportosításuk különböző paraméterek alapján történik. Ez lehet a mikroszkóp célja vagy az alkalmazott megvilágítási módszer, az optikai tervezéshez használt szerkezet stb.
De általában a mikroszkópok fő típusaiA rendszer segítségével látható mikrorészecskék felbontása szerint vannak osztályozva. E felosztás szerint a mikroszkópok a következők:
- optikai (fény);
-elektronikus;
-röntgen;-szkennelő szonda.
A legszélesebb körben használt mikroszkópok a fény típusú mikroszkópok. Széles választékuk az optika üzletekben kapható. Az ilyen eszközök segítségével megoldják a tárgy tanulmányozásának fő feladatait. Minden más típusú mikroszkóp speciálisnak minősül. Használatuk általában laboratóriumban történik.
A fenti típusú eszközök mindegyikének megvannak a maga alfajai, amelyeket egy adott területen használnak. Ezen kívül ma már lehetőség van iskolai mikroszkóp (vagy oktatási) vásárlására, ami egy belépő szintű rendszer. Fogyasztóknak és professzionális eszközöknek ajánlott.
Alkalmazás
Mire való a mikroszkóp? Az emberi szem, mint egy speciális biológiai típusú optikai rendszer, bizonyos szintű felbontással rendelkezik. Más szóval, akkor van a legkisebb távolság a megfigyelt objektumok között, amikor még megkülönböztethetők. Normál szem esetén ez a felbontás 0,176 mm-en belül van. De a legtöbb állati és növényi sejtek, mikroorganizmusok, kristályok méretei, az ötvözetek mikroszerkezete, fémek stb. sokkal kisebbek ennél az értéknél. Hogyan lehet tanulmányozni és megfigyelni az ilyen tárgyakat? Itt jönnek a különféle mikroszkópok az emberek segítségére. Például az optikai típusú eszközök lehetővé teszik olyan szerkezetek megkülönböztetését, amelyekben a távolságaz elemek között legalább 0,20 µm.
Hogyan működik a mikroszkóp?
A készülék, amely lehetővé teszi az emberi szem számára mikroszkopikus tárgyak vizsgálatát, két fő elemből áll. Ők a lencse és a szemlencse. A mikroszkóp ezen részei egy mozgatható csőben vannak rögzítve, amely fém alapon van elhelyezve. Tárgytáblázata is van.
A modern típusú mikroszkópok általában világítási rendszerrel vannak felszerelve. Ez különösen egy kondenzátor, amelynek íriszmembránja van. A nagyító eszközök kötelező készlete a mikro- és makrocsavarok, amelyek az élesség beállítására szolgálnak. A mikroszkópok kialakítása biztosítja a kondenzátor helyzetét szabályozó rendszer jelenlétét is.
Speciális, összetettebb mikroszkópokban gyakran használnak egyéb kiegészítő rendszereket és eszközöket.
Lencsék
A mikroszkóp leírását egy történettel kezdeném az egyik fő részéről, vagyis az objektívről. Ezek egy összetett optikai rendszer, amely megnöveli a szóban forgó tárgy méretét a képsíkban. A lencsék kialakítása nem csak egyetlen, hanem két vagy három lencsékből álló teljes rendszert tartalmaz.
Egy ilyen optikai-mechanikai tervezés bonyolultsága attól függ, hogy milyen feladatokat kell megoldani egyik vagy másik eszközzel. Például a legösszetettebb mikroszkóp legfeljebb tizennégy lencsével rendelkezik.
Az objektív tartalmazzaaz elülső rész és az azt követő rendszerek. Mi az alapja a kívánt minőségű imázs felépítésének, valamint az üzemállapot meghatározásának? Ez egy frontlencse vagy a rendszerük. A szükséges nagyítás, gyújtótávolság és képminőség biztosításához az objektív későbbi részeire van szükség. Az ilyen funkciók megvalósítása azonban csak frontlencsével kombinálva lehetséges. Érdemes megemlíteni, hogy a következő rész kialakítása befolyásolja a cső hosszát és a készülék lencséjének magasságát.
Okulárok
A mikroszkóp ezen részei egy optikai rendszer, amelyet arra terveztek, hogy a megfigyelő szemének retinájának felületén a szükséges mikroszkópos képet készítsék. A szemlencsék két lencsét tartalmaznak. A kutató szeméhez legközelebb esőt szemnek, a távolabbiat mezőnek nevezzük (a segítségével a lencse képet alkot a vizsgált tárgyról).
Világítási rendszer
A mikroszkóp membránokból, tükrökből és lencsékből álló összetett kialakítású. Segítségével biztosított a vizsgált tárgy egyenletes megvilágítása. A legkorábbi mikroszkópokban ezt a funkciót természetes fényforrások látták el. Az optikai eszközök fejlődésével először lapos, majd homorú tükröket kezdtek használni.
Ilyen egyszerű részletek segítségével a nap vagy a lámpa sugarait a vizsgálandó tárgyra irányították. A modern mikroszkópokban a világítási rendszer tökéletesebb. Kondenzátorból és kollektorból áll.
Tárgy táblázat
Tanulmányozást igénylő mikroszkópos készítmények,sima felületre helyezik. Ez a tárgytáblázat. Különböző típusú mikroszkópok kialakíthatják ezt a felületet úgy, hogy a vizsgált tárgy vízszintesen, függőlegesen vagy bizonyos szögben forogjon a megfigyelő látóterében.
Működési elv
Az első optikai eszközben a lencserendszer fordított képet adott a mikroobjektumokról. Ez lehetővé tette az anyag szerkezetének és a legapróbb vizsgálandó részletek megtekintését. A mai fénymikroszkóp működési elve hasonló a refraktor teleszkóp által végzett munkához. Ebben az eszközben a fény megtörik, amikor áthalad az üvegrészen.
Hogyan nagyítanak a modern fénymikroszkópok? Miután egy fénysugár bejut a készülékbe, párhuzamos sugárrá alakul át. Csak ezután következik be a fénytörés a szemlencsében, aminek következtében a mikroszkopikus tárgyak képe növekszik. Továbbá ez az információ a megfigyelő számára szükséges formában kerül be a vizuális elemzőjébe.
Fénymikroszkópok alfajai
A modern optikai műszerek osztályozása:
1. A kutatási, munkahelyi és iskolai mikroszkóp komplexitási osztályának megfelelően.
2. Alkalmazási terület szerint sebészeti, biológiai és műszaki.
3. A mikroszkópia típusai szerint visszavert és áteresztett fény, fáziskontaktus, lumineszcens és polarizáló eszközökhöz.4. A fényáram irányában fordított és közvetlen.
Elektronmikroszkópok
Az idő múlásával a mikroszkopikus tárgyak vizsgálatára tervezett készülék egyre tökéletesebbé vált. Olyan típusú mikroszkópok jelentek meg, amelyekben teljesen más, a fénytöréstől független működési elvet alkalmaztak. A legújabb típusú eszközök használatának folyamatában az elektronok is részt vettek. Az ilyen rendszerek lehetővé teszik az anyag egyes részei olyan kicsinyek megtekintését, hogy a fénysugarak egyszerűen körbefolynak.
Mire való az elektron típusú mikroszkóp? A sejtek szerkezetének tanulmányozására szolgál molekuláris és szubcelluláris szinten. Hasonló eszközöket használnak a vírusok tanulmányozására is.
Elektronmikroszkópok tervezése
Mi az alapja a mikroszkopikus tárgyak megtekintésére szolgáló legújabb műszerek működésének? Miben különbözik az elektronmikroszkóp a fénymikroszkóptól? Van köztük hasonlóság?
Az elektronmikroszkóp működési elve az elektromos és mágneses mezők tulajdonságain alapul. Forgásszimmetriájuk képes az elektronsugarakra fókuszáló hatást kifejteni. Ez alapján válaszolhatunk a kérdésre: „Miben különbözik az elektronmikroszkóp a fénymikroszkóptól?” Ebben, az optikai eszközzel ellentétben, nincsenek lencsék. Szerepüket a megfelelően kiszámított mágneses és elektromos mezők töltik be. Ezeket tekercsek fordulatai hozzák létre, amelyeken áram halad át. Ebben az esetben az ilyen mezők konvergáló lencseként működnek. Ha az áramerősség nő vagy csökken, a gyújtótávolság megváltozik.műszer távolság.
Ami a kapcsolási rajzot illeti, az elektronmikroszkóp hasonló a fényeszköz kapcsolási rajzához. Az egyetlen különbség az, hogy az optikai elemeket a hozzájuk hasonló elektromos elemekre cserélik.
Egy tárgy elektronmikroszkópokban történő felnagyítása a vizsgált tárgyon áthaladó fénynyaláb megtörésének folyamata miatt következik be. Különböző szögekben a sugarak a tárgylencse síkjába kerülnek, ahol a minta első nagyítása történik. Ezután az elektronok átjutnak a közbenső lencséhez. Ebben zökkenőmentesen változik az objektum méretének növekedése. A vizsgált anyag végső képét a vetítőlencse adja. Ebből a kép a fluoreszkáló képernyőre esik.
Elektronmikroszkópok típusai
A modern típusú nagyítók közé tartozik:
1. TEM, vagy transzmissziós elektronmikroszkóp. Ebben az összeállításban egy nagyon vékony, legfeljebb 0,1 µm vastag objektum képe keletkezik az elektronsugárnak a vizsgált anyaggal való kölcsönhatásával, majd az objektívben lévő mágneses lencsékkel történő nagyításával.
2. SEM, vagy pásztázó elektronmikroszkóp. Egy ilyen eszköz lehetővé teszi egy tárgy felületéről nagy, több nanométeres nagyságrendű kép készítését. További módszerek alkalmazásakor egy ilyen mikroszkóp olyan információt nyújt, amely segít meghatározni a felszínhez közeli rétegek kémiai összetételét.3. Tunneling pásztázó elektronmikroszkóp, vagy STM. Ezzel az eszközzel a vezetőképes felületek megkönnyebbülése nagy térbeliengedély. Az STM-mel végzett munka során éles fémtűt visznek a vizsgált tárgyra. Ugyanakkor csak néhány angström távolságot tartanak fenn. Ezután egy kis potenciált alkalmaznak a tűre, aminek következtében alagútáram keletkezik. Ebben az esetben a megfigyelő háromdimenziós képet kap a vizsgált objektumról.
Leuwenhoek mikroszkópok
2002-ben egy új optikai műszereket gyártó cég jelent meg Amerikában. Termékpalettája mikroszkópokat, távcsöveket és távcsöveket tartalmaz. Mindezeket az eszközöket kiváló képminőség jellemzi.
A cég központi irodája és fejlesztési részlege az USA-ban, Fremond városában (Kalifornia) található. De ami a termelési létesítményeket illeti, Kínában találhatók. Mindezeknek köszönhetően a cég fejlett és kiváló minőségű termékeket szállít a piacra megfizethető áron.
Szükséged van mikroszkópra? A Levenhuk javasolni fogja a szükséges opciót. A cég optikai berendezéseinek kínálatában megtalálhatók a vizsgált objektum nagyítására alkalmas digitális és biológiai eszközök. Ezenkívül a vevőnek különféle színekben kivitelezett tervezői modelleket kínálnak.
A Levenhuk mikroszkóp széles körű funkciókkal rendelkezik. Például egy belépő szintű oktatóeszköz csatlakoztatható számítógéphez, és a folyamatban lévő kutatásokról is képes videót rögzíteni. A Levenhuk D2L modell fel van szerelve ezzel a funkcióval.
A cég különféle szintű biológiai mikroszkópokat kínál. Ezek egyszerűbb modellek és újdonságok,profik számára alkalmas.
