Pojem „mikroskop“má grécke korene. Skladá sa z dvoch slov, ktoré v preklade znamenajú „malý“a „pohľad“. Hlavnou úlohou mikroskopu je jeho využitie pri skúmaní veľmi malých predmetov. Toto zariadenie vám zároveň umožňuje určiť veľkosť a tvar, štruktúru a ďalšie vlastnosti tiel neviditeľných voľným okom.
História stvorenia
Neexistujú presné informácie o tom, kto bol v histórii vynálezcom mikroskopu. Podľa niektorých zdrojov ho v roku 1590 navrhli otec a syn Janssena, majstra vo výrobe okuliarov. Ďalším uchádzačom o titul vynálezca mikroskopu je Galileo Galilei. V roku 1609 tento vedec predstavil zariadenie s konkávnymi a konvexnými šošovkami na verejné prezeranie v Accademia dei Lincei.
V priebehu rokov sa systém na prezeranie mikroskopických objektov vyvíjal a zlepšoval. Obrovským krokom v jeho histórii bol vynález jednoduchého achromaticky nastaviteľného dvojšošovkového zariadenia. Tento systém zaviedol Holanďan Christian Huygens koncom 17. storočia. Okuláre tohto vynálezcusú dnes vo výrobe. Ich jedinou nevýhodou je nedostatočná šírka zorného poľa. Navyše v porovnaní s modernými prístrojmi majú okuláre Huygens nepohodlnú polohu pre oči.
Špeciálny príspevok k histórii mikroskopu urobil výrobca takýchto prístrojov Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Práve on na toto zariadenie upozornil biológov. Leeuwenhoek vyrábal malé produkty vybavené jednou, ale veľmi silnou šošovkou. Bolo nepohodlné používať takéto zariadenia, ale nezdvojnásobili obrazové chyby, ktoré boli prítomné v zložených mikroskopoch. Tento nedostatok sa vynálezcom podarilo napraviť až po 150 rokoch. Spolu s vývojom optiky sa kvalita obrazu v kompozitných zariadeniach zlepšila.
Vylepšovanie mikroskopov pokračuje aj dnes. V roku 2006 teda nemeckí vedci pracujúci v Ústave biofyzikálnej chémie Mariano Bossi a Stefan Hell vyvinuli najnovší optický mikroskop. Vďaka schopnosti pozorovať objekty s rozmermi 10 nm a trojrozmerným kvalitným 3D obrazom bolo zariadenie nazvané nanoskop.
Klasifikácia mikroskopov
V súčasnosti existuje široká škála nástrojov určených na skúmanie malých predmetov. Ich zoskupenie je založené na rôznych parametroch. Môže to byť účel mikroskopu alebo použitá metóda osvetlenia, štruktúra použitá na optický dizajn atď.
Ale spravidla ide o hlavné typy mikroskopovsú klasifikované podľa rozlíšenia mikročastíc, ktoré je možné vidieť pomocou tohto systému. Podľa tohto rozdelenia sú mikroskopy:
- optické (svetelné);
-elektronické;
-röntgenové;-snímacia sonda.
Najpoužívanejšie mikroskopy sú svetelného typu. Ich široký výber je dostupný v predajniach optiky. Pomocou takýchto zariadení sa riešia hlavné úlohy štúdia objektu. Všetky ostatné typy mikroskopov sú klasifikované ako špecializované. Ich použitie sa zvyčajne uskutočňuje v laboratóriu.
Každý z vyššie uvedených typov zariadení má svoj poddruh, ktorý sa používa v určitej oblasti. Okrem toho je dnes možné zakúpiť si školský mikroskop (alebo vzdelávací), čo je entry-level systém. Ponúkané spotrebiteľom a profesionálnym zariadeniam.
Aplikácia
Na čo slúži mikroskop? Ľudské oko, ktoré je špeciálnym optickým systémom biologického typu, má určitú úroveň rozlíšenia. Inými slovami, medzi pozorovanými objektmi je najmenšia vzdialenosť, keď sa dajú ešte rozlíšiť. Pre normálne oko je toto rozlíšenie v rozmedzí 0,176 mm. Ale rozmery väčšiny živočíšnych a rastlinných buniek, mikroorganizmov, kryštálov, mikroštruktúra zliatin, kovov atď. sú oveľa menšie ako táto hodnota. Ako študovať a pozorovať takéto objekty? Práve tu prichádzajú na pomoc ľuďom rôzne druhy mikroskopov. Napríklad zariadenia optického typu umožňujú rozlíšiť štruktúry, v ktorých je vzdialenosťmedzi prvkami je minimálne 0,20 µm.
Ako funguje mikroskop?
Zariadenie, ktoré umožňuje ľudskému oku skúmať mikroskopické predmety, má dva hlavné prvky. Sú to šošovka a okulár. Tieto časti mikroskopu sú upevnené v pohyblivej trubici umiestnenej na kovovej základni. Má tiež tabuľku predmetov.
Moderné typy mikroskopov sú zvyčajne vybavené systémom osvetlenia. Ide najmä o kondenzátor s irisovou clonou. Povinnou sadou zväčšovacích zariadení sú mikro a makro skrutky, ktoré slúžia na nastavenie ostrosti. Konštrukcia mikroskopov tiež počíta s prítomnosťou systému, ktorý riadi polohu kondenzora.
V špecializovaných, zložitejších mikroskopoch sa často používajú ďalšie prídavné systémy a zariadenia.
Šošovky
Popis mikroskopu by som rád začal príbehom o jednej z jeho hlavných častí, teda o šošovke. Ide o zložitý optický systém, ktorý zväčšuje veľkosť predmetného objektu v rovine obrazu. Dizajn šošoviek zahŕňa celý systém nielen jednoduchých, ale aj lepených dvoch alebo troch šošoviek.
Zložitosť takéhoto opticko-mechanického dizajnu závisí od rozsahu úloh, ktoré musí jedno alebo druhé zariadenie vyriešiť. Napríklad najkomplexnejší mikroskop má až štrnásť šošoviek.
Súčasťou objektívusú predná časť a na ňu nadväzujúce systémy. Čo je základom budovania imidžu požadovanej kvality, ako aj určovania prevádzkového stavu? Ide o prednú šošovku alebo ich systém. Na poskytnutie požadovaného zväčšenia, ohniskovej vzdialenosti a kvality obrazu sú potrebné ďalšie časti šošovky. Implementácia takýchto funkcií je však možná len v kombinácii s prednou šošovkou. Za zmienku stojí, že dizajn ďalšej časti ovplyvňuje dĺžku tubusu a výšku šošovky zariadenia.
Okuláre
Tieto časti mikroskopu sú optickým systémom určeným na vytvorenie potrebného mikroskopického obrazu na povrchu sietnice očí pozorovateľa. Okuláre obsahujú dve skupiny šošoviek. Najbližšie k oku výskumníka sa nazýva oko a vzdialené sa nazýva pole (šošovka s jeho pomocou vytvára obraz skúmaného objektu).
Systém osvetlenia
Mikroskop má zložitú konštrukciu membrán, zrkadiel a šošoviek. S jeho pomocou je zabezpečené rovnomerné osvetlenie skúmaného objektu. V najstarších mikroskopoch túto funkciu vykonávali prirodzené svetelné zdroje. Keď sa optické zariadenia zlepšili, začali používať najskôr ploché a potom konkávne zrkadlá.
Pomocou takýchto jednoduchých detailov boli lúče slnka alebo lampy nasmerované na predmet štúdia. V moderných mikroskopoch je systém osvetlenia dokonalejší. Skladá sa z kondenzátora a kolektora.
Tabuľka predmetov
Mikroskopické prípravky vyžadujúce štúdium,sú umiestnené na rovnom povrchu. Toto je tabuľka predmetov. Rôzne typy mikroskopov môžu mať tento povrch navrhnutý tak, aby sa predmet štúdia otáčal v zornom poli pozorovateľa horizontálne, vertikálne alebo pod určitým uhlom.
Princíp fungovania
V prvom optickom zariadení systém šošoviek poskytoval inverzný obraz mikroobjektov. To umožnilo vidieť štruktúru hmoty a najmenšie detaily, ktoré mali byť študované. Princíp činnosti svetelného mikroskopu je dnes podobný práci, ktorú vykonáva refraktorový ďalekohľad. V tomto zariadení sa svetlo pri prechode cez sklenenú časť láme.
Ako zväčšujú moderné svetelné mikroskopy? Po vstupe lúča svetelných lúčov do zariadenia sa tieto premenia na paralelný prúd. Až potom dochádza k lomu svetla v okulári, vďaka ktorému sa zväčšuje obraz mikroskopických predmetov. Ďalej tieto informácie vstupujú do formy potrebnej pre pozorovateľa v jeho vizuálnom analyzátore.
Poddruh svetelných mikroskopov
Moderné optické prístroje sú klasifikované:
1. Podľa triedy zložitosti pre výskumný, pracovný a školský mikroskop.
2. Podľa oblasti použitia pre chirurgické, biologické a technické.
3. Podľa typov mikroskopie pre zariadenia odrazeného a prechádzajúceho svetla, fázový kontakt, luminiscenčné a polarizačné.4. V smere svetelného toku na obrátený a priamy.
Elektrónové mikroskopy
Zariadenie určené na skúmanie mikroskopických predmetov sa postupom času stáva čoraz dokonalejšie. Objavili sa také typy mikroskopov, v ktorých sa používal úplne iný princíp činnosti, nezávislý od lomu svetla. V procese používania najnovších typov zariadení boli zapojené elektróny. Takéto systémy umožňujú vidieť jednotlivé časti hmoty tak malé, že okolo nich jednoducho prúdia svetelné lúče.
Na čo slúži mikroskop elektrónového typu? Používa sa na štúdium štruktúry buniek na molekulárnej a subcelulárnej úrovni. Podobné zariadenia sa tiež používajú na štúdium vírusov.
Dizajn elektrónových mikroskopov
Čo je základom fungovania najnovších prístrojov na pozorovanie mikroskopických objektov? Ako sa líši elektrónový mikroskop od svetelného mikroskopu? Sú medzi nimi nejaké podobnosti?
Princíp činnosti elektrónového mikroskopu je založený na vlastnostiach elektrických a magnetických polí. Ich rotačná symetria je schopná mať zaostrovací efekt na elektrónové lúče. Na základe toho môžeme odpovedať na otázku: "Ako sa líši elektrónový mikroskop od svetelného mikroskopu?" Na rozdiel od optického zariadenia v ňom nie sú žiadne šošovky. Ich úlohu zohrávajú vhodne vypočítané magnetické a elektrické polia. Sú tvorené závitmi cievok, ktorými prechádza prúd. V tomto prípade takéto polia fungujú ako spojovacie šošovky. Keď sa prúd zvýši alebo zníži, ohnisková vzdialenosť sa zmení.prístrojová vzdialenosť.
Pokiaľ ide o schému zapojenia, elektrónový mikroskop ju má podobnú schéme zapojenia svetelného zariadenia. Jediný rozdiel je v tom, že optické prvky sú nahradené podobnými elektrickými prvkami.
Zväčšenie objektu v elektrónových mikroskopoch nastáva v dôsledku procesu lomu lúča svetla prechádzajúceho cez skúmaný objekt. Pod rôznymi uhlami vstupujú lúče do roviny šošovky objektívu, kde dochádza k prvému zväčšeniu vzorky. Potom elektróny prejdú k medzišošovke. V ňom dochádza k plynulej zmene nárastu veľkosti objektu. Konečný obraz študovaného materiálu dáva projekčná šošovka. Z nej obraz padá na fluorescenčnú obrazovku.
Typy elektrónových mikroskopov
Medzi moderné typy lupy patria:
1. TEM alebo transmisný elektrónový mikroskop. V tomto nastavení sa obraz veľmi tenkého objektu s hrúbkou do 0,1 µm vytvorí interakciou elektrónového lúča so skúmanou látkou a jeho následným zväčšením magnetickými šošovkami v objektíve.
2. SEM alebo rastrovací elektrónový mikroskop. Takéto zariadenie umožňuje získať obraz povrchu predmetu s vysokým rozlíšením rádovo niekoľkých nanometrov. Pri použití ďalších metód takýto mikroskop poskytuje informácie, ktoré pomáhajú určiť chemické zloženie vrstiev v blízkosti povrchu.3. Tunelový skenovací elektrónový mikroskop alebo STM. Pomocou tohto zariadenia, reliéf vodivých povrchov s vysokou priestorovoupovolenie. V procese práce s STM sa k skúmanému objektu privádza ostrá kovová ihla. Zároveň je zachovaná vzdialenosť len niekoľkých angstromov. Ďalej sa na ihlu aplikuje malý potenciál, vďaka čomu vzniká tunelový prúd. V tomto prípade pozorovateľ dostane trojrozmerný obraz skúmaného objektu.
Leuwenhoekove mikroskopy
V roku 2002 sa v Amerike objavila nová spoločnosť vyrábajúca optické prístroje. Jej sortiment zahŕňa mikroskopy, teleskopy a ďalekohľady. Všetky tieto zariadenia sa vyznačujú vysokou kvalitou obrazu.
Ústredie a vývojové oddelenie spoločnosti sa nachádza v USA, v meste Fremond (Kalifornia). Ale čo sa týka výrobných zariadení, tie sa nachádzajú v Číne. Vďaka tomu všetkému spoločnosť dodáva na trh pokročilé a vysokokvalitné produkty za dostupnú cenu.
Potrebujete mikroskop? Levenhuk navrhne požadovanú možnosť. Sortiment optických zariadení spoločnosti zahŕňa digitálne a biologické prístroje na zväčšovanie skúmaného objektu. Okrem toho sú kupujúcemu ponúkané dizajnérske modely vyhotovené v rôznych farbách.
Mikroskop Levenhuk má rozsiahle funkcie. Napríklad školiace zariadenie základnej úrovne môže byť pripojené k počítaču a je tiež schopné zachytiť video z prebiehajúceho výskumu. Model Levenhuk D2L je vybavený touto funkciou.
Spoločnosť ponúka biologické mikroskopy rôznych úrovní. Ide o jednoduchšie modely a novinky,vhodné pre profesionálov.
