Termenul „microscop” are rădăcini grecești. Este format din două cuvinte, care în traducere înseamnă „mic” și „arata”. Rolul principal al microscopului este utilizarea lui la examinarea obiectelor foarte mici. În același timp, acest dispozitiv vă permite să determinați dimensiunea și forma, structura și alte caracteristici ale corpurilor invizibile cu ochiul liber.
Istoria creației
Nu există informații exacte despre cine a fost inventatorul microscopului în istorie. Potrivit unor surse, a fost proiectat în 1590 de tatăl și fiul lui Janssen, un maestru în fabricarea ochelarilor. Un alt candidat la titlul de inventator al microscopului este Galileo Galilei. În 1609, acest om de știință a prezentat la Accademia dei Lincei un dispozitiv cu lentile concave și convexe pentru vizionare publică.
De-a lungul anilor, sistemul de vizualizare a obiectelor microscopice a evoluat și s-a îmbunătățit. Un pas uriaș în istoria sa a fost inventarea unui dispozitiv simplu cu două lentile reglabil acromatic. Acest sistem a fost introdus de olandezul Christian Huygens la sfârșitul anilor 1600. Oculare ale acestui inventatorsunt în producție astăzi. Singurul lor dezavantaj este lărgimea insuficientă a câmpului vizual. În plus, în comparație cu dispozitivele moderne, ocularele Huygens au o poziție incomodă pentru ochi.
O contribuție deosebită la istoria microscopului a adus-o producătorul unor astfel de instrumente Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). El a fost cel care a atras atenția biologilor asupra acestui dispozitiv. Leeuwenhoek a realizat produse de dimensiuni mici echipate cu un obiectiv, dar foarte puternic. A fost incomod să folosești astfel de dispozitive, dar nu au dublat defectele de imagine care erau prezente în microscoapele compuse. Inventatorii au reușit să corecteze acest neajuns abia după 150 de ani. Odată cu dezvoltarea opticii, calitatea imaginii în dispozitivele compozite s-a îmbunătățit.
Îmbunătățirea microscoapelor continuă și astăzi. Așadar, în 2006, oamenii de știință germani care lucrează la Institutul de Chimie Biofizică, Mariano Bossi și Stefan Hell, au dezvoltat cel mai recent microscop optic. Datorită capacității de a observa obiecte cu dimensiuni de 10 nm și imagini tridimensionale 3D de în altă calitate, dispozitivul a fost numit nanoscop.
Clasificarea microscoapelor
În prezent, există o mare varietate de instrumente concepute pentru a examina obiecte mici. Gruparea lor se bazează pe diverși parametri. Acesta poate fi scopul microscopului sau metoda de iluminare adoptată, structura utilizată pentru proiectarea optică etc.
Dar, de regulă, principalele tipuri de microscoapesunt clasificate în funcție de rezoluția microparticulelor care pot fi văzute folosind acest sistem. Conform acestei diviziuni, microscoapele sunt:
- optice (luminoase);
-electronic;
-Raze X;-sondă de scanare.
Cele mai utilizate microscoape sunt de tip lumină. Selecția lor largă este disponibilă în magazinele de optică. Cu ajutorul unor astfel de dispozitive sunt rezolvate principalele sarcini de studiu a unui obiect. Toate celel alte tipuri de microscoape sunt clasificate ca fiind specializate. Utilizarea lor se face de obicei într-un laborator.
Fiecare dintre tipurile de dispozitive de mai sus are subspeciile sale, care sunt utilizate într-o anumită zonă. În plus, astăzi este posibil să cumpărați un microscop școlar (sau educațional), care este un sistem entry-level. Oferit consumatorilor și dispozitivelor profesionale.
Aplicație
La ce este un microscop? Ochiul uman, fiind un sistem optic de tip biologic special, are un anumit nivel de rezoluție. Cu alte cuvinte, există cea mai mică distanță între obiectele observate atunci când acestea pot fi încă distinse. Pentru un ochi normal, această rezoluție este de 0,176 mm. Dar dimensiunile majorității celulelor animale și vegetale, microorganismelor, cristalelor, microstructurii aliajelor, metalelor etc. sunt mult mai mici decât această valoare. Cum să studiezi și să observi astfel de obiecte? Aici vin în ajutorul oamenilor diverse tipuri de microscoape. De exemplu, dispozitivele de tip optic fac posibilă distingerea structurilor în care distanțaîntre elemente este de minimum 0,20 µm.
Cum funcționează un microscop?
Dispozitivul, care face posibil ca ochiul uman să examineze obiecte microscopice, are două elemente principale. Ele sunt lentila și ocularul. Aceste părți ale microscopului sunt fixate într-un tub mobil situat pe o bază metalică. Are și un tabel cu subiecte.
Tipurile moderne de microscoape sunt de obicei echipate cu un sistem de iluminare. Acesta este, în special, un condensator având o diafragmă iris. Un set obligatoriu de dispozitive de mărire sunt șuruburile micro și macro, care servesc la reglarea clarității. Designul microscoapelor prevede, de asemenea, prezența unui sistem care controlează poziția condensatorului.
În microscoapele specializate, mai complexe, sunt adesea folosite alte sisteme și dispozitive suplimentare.
Lentile
Aș dori să încep descrierea microscopului cu o poveste despre una dintre părțile sale principale, adică din lentilă. Sunt un sistem optic complex care mărește dimensiunea obiectului în cauză în planul imaginii. Designul lentilelor include un întreg sistem de două sau trei lentile nu numai simple, ci și lipite.
Complexitatea unui astfel de design optic-mecanic depinde de gama de sarcini care trebuie rezolvate de unul sau altul dispozitiv. De exemplu, cel mai complex microscop are până la paisprezece lentile.
Inclus în obiectivsunt partea frontală și sistemele care o urmează. Care este baza pentru construirea unei imagini de calitatea dorită, precum și pentru determinarea stării de funcționare? Aceasta este o lentilă frontală sau sistemul lor. Părțile ulterioare ale obiectivului sunt necesare pentru a oferi mărirea, distanța focală și calitatea imaginii necesare. Cu toate acestea, implementarea unor astfel de funcții este posibilă numai în combinație cu o lentilă frontală. Este de menționat că designul părții următoare afectează lungimea tubului și înălțimea lentilei dispozitivului.
Oculare
Aceste părți ale microscopului sunt un sistem optic conceput pentru a construi imaginea microscopică necesară pe suprafața retinei ochilor observatorului. Ocularele conțin două grupuri de lentile. Cel mai apropiat de ochiul cercetătorului se numește ochi, iar cel îndepărtat se numește câmp (cu ajutorul lui, lentila construiește o imagine a obiectului studiat).
Sistem de iluminat
Microscopul are un design complex de diafragme, oglinzi și lentile. Cu ajutorul acestuia se asigură iluminarea uniformă a obiectului studiat. În cele mai vechi microscoape, această funcție a fost îndeplinită de surse de lumină naturală. Pe măsură ce dispozitivele optice s-au îmbunătățit, au început să folosească mai întâi oglinzi plate și apoi concave.
Cu ajutorul unor detalii atât de simple, razele de la soare sau lampa erau îndreptate spre obiectul de studiu. La microscoapele moderne, sistemul de iluminare este mai perfect. Este format dintr-un condensator și un colector.
Tabel cu subiecte
Preparate microscopice care necesită studiu,sunt așezate pe o suprafață plană. Acesta este tabelul cu subiecte. Diferite tipuri de microscoape pot avea această suprafață proiectată în așa fel încât obiectul de studiu să se rotească în câmpul vizual al observatorului pe orizontală, verticală sau la un anumit unghi.
Principiul de funcționare
În primul dispozitiv optic, sistemul de lentile a furnizat o imagine inversă a micro-obiectelor. Acest lucru a făcut posibil să se vadă structura materiei și cele mai mici detalii care urmau să fie studiate. Principiul de funcționare al unui microscop cu lumină astăzi este similar cu munca efectuată de un telescop refractor. În acest dispozitiv, lumina este refractă când trece prin partea de sticlă.
Cum măresc microscoapele moderne cu lumină? După ce un fascicul de raze de lumină intră în dispozitiv, acestea sunt transformate într-un flux paralel. Abia atunci apare refracția luminii în ocular, datorită căreia imaginea obiectelor microscopice crește. În plus, aceste informații intră în forma necesară observatorului în analizatorul său vizual.
Subspecii de microscoape ușoare
Instrumentele optice moderne sunt clasificate:
1. Conform clasei de complexitate pentru cercetare, microscop de lucru și școlar.
2. După domeniul de aplicare pentru chirurgie, biologice și tehnice.
3. După tipuri de microscopie pentru dispozitive de lumină reflectată și transmisă, contact de fază, luminiscent și polarizant.4. În direcția fluxului luminos spre inversat și direct.
Microscoape electronice
De-a lungul timpului, un dispozitiv conceput pentru a examina obiecte microscopice a devenit din ce în ce mai perfect. Au apărut astfel de tipuri de microscoape în care a fost folosit un principiu complet diferit de funcționare, independent de refracția luminii. În procesul de utilizare a celor mai noi tipuri de dispozitive, au fost implicați electronii. Astfel de sisteme fac posibil să se vadă părți individuale ale materiei atât de mici încât razele de lumină curg pur și simplu în jurul lor.
Pentru ce este un microscop de tip electronic? Este folosit pentru a studia structura celulelor la nivel molecular și subcelular. De asemenea, dispozitive similare sunt folosite pentru a studia virușii.
Proiectarea microscoapelor electronice
Ce stă la baza funcționării celor mai noi instrumente de vizualizare a obiectelor microscopice? Cum este un microscop electronic diferit de un microscop cu lumină? Există asemănări între ele?
Principiul de funcționare al unui microscop electronic se bazează pe proprietățile pe care le posedă câmpurile electrice și magnetice. Simetria lor de rotație este capabilă să aibă un efect de focalizare asupra fasciculelor de electroni. Pe baza acestui lucru, putem răspunde la întrebarea: „Cum diferă un microscop electronic de un microscop cu lumină?” În el, spre deosebire de un dispozitiv optic, nu există lentile. Rolul lor este jucat de câmpurile magnetice și electrice calculate corespunzător. Sunt create prin spirele bobinelor prin care trece curentul. În acest caz, astfel de câmpuri acționează ca o lentilă convergentă. Când curentul crește sau scade, distanța focală se modifică.distanța instrumentului.
În ceea ce privește schema de circuit, microscopul electronic o are similară cu schema de circuit a unui dispozitiv de lumină. Singura diferență este că elementele optice sunt înlocuite cu altele electrice asemănătoare lor.
Mărirea unui obiect la microscoapele electronice are loc datorită procesului de refracție a unui fascicul de lumină care trece prin obiectul studiat. La diferite unghiuri, razele intră în planul lentilei obiectiv, unde are loc prima mărire a probei. Apoi electronii trec drumul către lentila intermediară. În ea există o schimbare lină a creșterii dimensiunii obiectului. Imaginea finală a materialului studiat este dată de lentila de proiecție. Din aceasta, imaginea cade pe ecranul fluorescent.
Tipuri de microscoape electronice
Tipurile moderne de lupe includ:
1. TEM sau microscop electronic cu transmisie. În această configurație, o imagine a unui obiect foarte subțire, cu o grosime de până la 0,1 µm, este formată prin interacțiunea unui fascicul de electroni cu substanța studiată și mărirea sa ulterioară cu lentile magnetice în obiectiv.
2. SEM sau microscop electronic cu scanare. Un astfel de dispozitiv face posibilă obținerea unei imagini a suprafeței unui obiect cu o rezoluție mare de ordinul mai multor nanometri. Atunci când utilizați metode suplimentare, un astfel de microscop oferă informații care ajută la determinarea compoziției chimice a straturilor apropiate de suprafață.3. Microscop electronic cu scanare de tunel sau STM. Folosind acest dispozitiv, relieful suprafețelor conductoare cu un spațiu marepermisiune. În procesul de lucru cu STM, un ac metalic ascuțit este adus la obiectul studiat. În același timp, se menține o distanță de doar câțiva angstromi. În continuare, acului i se aplică un potențial mic, datorită căruia ia naștere un curent de tunel. În acest caz, observatorul primește o imagine tridimensională a obiectului studiat.
Microscoape Leuwenhoek
În 2002, a apărut în America o nouă companie care producea instrumente optice. Gama sa de produse include microscoape, telescoape și binocluri. Toate aceste dispozitive se disting prin calitatea ridicată a imaginii.
Sediul central și departamentul de dezvoltare al companiei sunt situate în SUA, în orașul Fremond (California). Dar în ceea ce privește unitățile de producție, acestea sunt situate în China. Datorită tuturor acestor lucruri, compania livrează pe piață produse avansate și de în altă calitate, la un preț accesibil.
Ai nevoie de un microscop? Levenhuk va sugera opțiunea necesară. Gama de echipamente optice a companiei include dispozitive digitale și biologice pentru mărirea obiectului studiat. În plus, cumpărătorului i se oferă și modele de designer, executate într-o varietate de culori.
Microscopul Levenhuk are o funcționalitate extinsă. De exemplu, un dispozitiv de antrenament de nivel de bază poate fi conectat la un computer și este, de asemenea, capabil să capteze videoclipuri ale cercetărilor în curs. Modelul Levenhuk D2L este echipat cu această funcționalitate.
Compania oferă microscoape biologice de diferite niveluri. Acestea sunt modele mai simple și noutăți,potrivit pentru profesioniști.
