آشنائی با میکروسکوپ و انواع آن
میکروسکوپ یکی از وسایل آزمایشگاهی اصلی در آزمایشگاه گیاه شناسی است . که در اینجا انواع آن را مورد بحث و بررسی قرار داده و طرز کار با میکروسکوپ نوری معمولی را به تفصیل ارائه مینمائیم .
میکروسکوپهای مختلف دارای بزرگنمائی های متفاوتی میباشند که عموماً با وجود عدسیهای گوناگون، تصویر نمونه مورد نظر چند برابر میشود . اصول کلی در تمامی انواع میکروسکوپها براساس عبور نور با طول موجهای متفاوت از چندین عــدسی محدب میباشد که هرچقدر طول موج نور بکار رفته در میکروسکوپ مزبور کوتاهتر باشد قدرت تفکیک و یا جــداکنندگی آن میکروسکوپ بیشتر است . برای مثال قدرت تفکیک چشم انسان ۱/۰ میلیمتر میباشد و میکروسکوپ نوری معمولی ۲۴/۰ میکرون .
۱ – میکروسکوپ نوری ( Light Microscope )
منبع نور در این میکروسکوپ نور مرئی میباشد و با عبور از چندین عدسی محدب که در آن تعبیه شده است و نیز یک منشور که مسیر نور را تغییر میدهد ( قدرت تفکیک ۲۴/۰ میکرون ) .
۲ – میکروسکوپ ماوراء بنفش ( Ultra Violet Microscope )
میکروسکوپ ماوراء بنفش یا میکروسکوپ U.V. که منبع تغذیه نور ، اشعه U.V. میباشد. نسبت به میکروسکوپ نوری معمولی قدرت تفکیک بالاتری داشته چراکه اشعه ماوراء بنفش طول موج کوتاهتری نسبت به نور مرئی دارد . عدسی شیئی بکار رفته در این میکروسکوپ از جنس کوارتز میباشد. بدلیل مضر بودن اشعه ماوراء بنفش برای چشم انسان، از تصویر شیء عکسبرداری شده و سپس بر روی صفحه مانیتور قابل مشاهده است ( قدرت تفکیک ۶۰۰ آنگستروم ).
۳ – میکروسکوپ فلورسنس (Fluorescence Microscope )
بطورکلی مواد از لحاظ خاصیت فلورسانس دو نوعند :
– فلورسانس اولیه که این مواد ذاتاٌ خاصیت فلورسانس دارند یعنی از خود نور ساطع میکنند مثل ویتامینها و رنگها .
– فلورسانس ثانویه که از خود خاصیت فلورسانسی نداشته و با رنگ آمیزی و معرفهای گوناگون از قبیل سولفات بربرین و نارنجی آکریدین خاصیت فلورسانسی را به آنها القاء میکنیم.
منبع تغذیه نور در این میکروسکوپ اشعه U.V. میباشد. در اینجا نیز از تصویر شیء عکسبرداری شده که بر روی صفحه مانیتور قابل مشاهده است
۴ – میکروسکوپ زمینه سیاه ( Dark Field Microscope )
منبع تغذیه نور در این نوع میکروسکوپ نور مرئی میباشد و با ایجاد انکسار نور توسط آئینه های محدب و مقعر شیء یا نمونه مورد بررسی، شفاف و نورانی در زمینه سیاه دیده میشود.
۵ – میکروسکوپ اختلاف فاز ( Phase Contrast Microscope )
منبع تغذیه نور در این نوع میکروسکوپ نور مرئی میباشد و برای بررسی بافتها یا نمونه هایی که اختلاف انکساری نوری کمی دارند مورد استفاده قرار میگیرد بدین منظور صفحه سوراخ داری به نام پلاک فاز در کندانسور تعبیه میشود .
۶ – میکروسکوپ الکترونی ( Electron Microscope )
پیشرفته ترین میکروسکوپ قرن حاضر، با قدرت تفکیک ۲ آنگستروم است. در این میکروسکوپ با عبور پرتوهای الکترونی ساطع شده از رشته سیمی تنگستن با طول موج بسیار پائین از عدسی های متعدد که در نهایت بر روی یک صفحه فلورسنت یا صفحه مانیتور، عکسبرداری صورت گرفته و تصویر شیء قابل مشاهده میباشد.
اجزای میکروسکوپ نوری
۱- اجزای نوری : اجزای نوری عمدتاً مشتمل بر منبع تغذیه نور و قطعات مرتبط با آن میباشد ، از قبیل لامپ با ولتاژ ۲۰ وات ، فیلتر تصحیح نور و کندانسور که کندانسور مشمل بر پنج قطعه است که نور را تصحیح کرده و بر روی نمونه یا شیء مورد بررسی متمرکز میکند:
۱ – فیلتر رنگی ( تصحیح نور ) ۲ – دیافراگم که حجم نور را تنظیم میکند
۳ – دو عدد عدسی محدب ۴ – پیچ نگهدارنده کندانسور ۵ – پیچ تنظیم دیافراگم
۲ – اجزای مکانیکی :
۱ – پایه ( Base ) : کلیه قطعات میکروسکوپ بر روی پایه مستقر میباشد . در برخی از مدلهای میکروسکوپ نوری منبع نور ، فیوز و کابل برق در پایه تعبیه میگردد .
۲ – دسته ( Handle ) : جهت حمل و نقل میکروسکوپ از دسته استفاده میشود . نکته قابل توجه آنکه به هنگام جابجایی میکروسکوپ آن را روی میز کار نمی کشیم .
۳ – لوله میکروسکوپ ( Barrel ): مشتمل بر عدسی شیئی ( Ocular lens ) و عدسی چشمی (Objective lens) که با بزرگنــمائی های مختلف طراحی می شوند. عــدسی شیـئی دارای بزرگنمائی های X۴ ، X۱۰ ،X۴۰ ، X۶۰ و X۱۰۰ و عدسی چشمی دارای بزرگنمائی های X۱۰ ، X۱۵ ، X۱۸ میباشد که بسته به نوع میکروسکوپ متفاوت است. عدسی شیئی معمولاً از چندین عدسی محدب که در آن تعبیه شده است تشکیل میگردد.
۴ – صفحه گردان یا متحرک ( Revolver ) : عدسیهای شیئی بر روی این صفحه قرار میگیرند و با چرخاندن آن موقعیت عدسیهای شیئی تغییر میکند.
۵ – پیچ حرکات تند ( Macrometrique ) : این پیچ بر روی دسته تعبیه شده است و باعث میگردد که صفحه پلاتین با سرعت بیشتری در جهت عمودی جابجا شود.
۶ – پیچ حرکات کند ( Micrometrique ) : این پیچ بر روی پیچ حرکات تند قرار داد و صفحه پلاتین را در جهت عمودی و درحد میکرون جابجا میکند .
۷ – صفحه پلاتین ( Platine plate ) : صفحه ای است که نمونه مورد نظر روی آن قرار میگیرد و در جهت طول و عرض دارای دو خط کش مدرج میباشد که جهت ثبت و یادداشت مکان یک نمونه خاص بکار میرود .
۸ – پیچ طول و عرض : این پیچ زیر صفحه پلاتین قرار دارد که آن را در جهت طول و عرض جابجا میکند .
بزرگنمائی یک میکروسکوپ حاصل ضرب بزرگنمائی عدسی شیئی در بزرگنمائی عدسی چشمی میباشد .
A microscope (from the Ancient Greek: μικρός, mikrós, “small” and σκοπεῖν, skopeîn, “to look” or “see”) is an instrument used to see objects that are too small for the naked eye. The science of investigating small objects using such an instrument is called microscopy. Microscopic means invisible to the eye unless aided by a microscope.
There are many types of microscopes. The most common (and the first to be invented) is the optical microscope, which uses light to image the sample. Other major types of microscopes are the electron microscope (both the transmission electron microscope and the scanning electron microscope), the ultramicroscope, and the various types of scanning probe microscope.
On October 8, 2014, the Nobel Prize in Chemistry was awarded to Eric Betzig, William Moerner and Stefan Hell for “the development of super-resolved fluorescence microscopy,” which brings “optical microscopy into the nanodimension”
Types of microscopes
Microscopes can be separated into several different classes. One grouping is based on what interacts with the sample to generate the image, i.e., light or photons (optical microscopes), electrons (electron microscopes) or a probe (scanning probe microscopes). Alternatively, microscopes can be classed on whether they analyse the sample via a scanning point (confocal optical microscopes, scanning electron microscopes and scanning probe microscopes) or analyse the sample all at once (wide field optical microscope and transmission electron microscopes).
Wide field optical microscopes and transmission electron microscopes both use the theory of lenses (optics for light microscopes and electromagnet lenses for electron microscopes) in order to magnify the image generated by the passage of a wave transmitted through the sample, or reflected by the sample. The waves used are electromagnetic (in optical microscopes) or electron beams (in electron microscopes). Resolution in these microscopes is limited by the wavelength of the radiation used to image the sample, where shorter wavelengths allow for a higher resolution.
Scanning optical and electron microscopes, like the confocal microscope and scanning electron microscope, use lenses to focus a spot of light or electrons onto the sample then analyze the reflected or transmitted waves. The point is then scanned over the sample to analyze a rectangular region. Magnification of the image is achieved by displaying the data from scanning a physically small sample area on a relatively large screen. These microscopes have the same resolution limit as wide field optical, probe, and electron microscopes.
Scanning probe microscopes also analyze a single point in the sample and then scan the probe over a rectangular sample region to build up an image. As these microscopes do not use electromagnetic or electron radiation for imaging they are not subject to the same resolution limit as the optical and electron microscopes described above.
Optical
Main article: Optical microscope
The most common type of microscope (and the first invented) is the optical microscope. This is an optical instrument containing one or more lenses producing an enlarged image of a sample placed in the focal plane. Optical microscopes have refractive glass and occasionally of plastic or quartz, to focus light into the eye or another light detector. Mirror-based optical microscopes operate in the same manner. Typical magnification of a light microscope, assuming visible range light, is up to 1250x with a theoretical resolution limit of around 0.250 micrometres or 250 nanometres. This limits the practical magnification limit to ~1500x. Specialized techniques (e.g., scanning confocal microscopy, Vertico SMI) may exceed this magnification but the resolution is diffraction limited. The use of shorter wavelengths of light, such as the ultraviolet, is one way to improve the spatial resolution of the optical microscope, as are devices such as the near-field scanning optical microscope.
Sarfus, a recent optical technique increases the sensitivity of standard optical microscope to a point it becomes possible to directly visualize nanometric films (down to 0.3 nanometre) and isolated nano-objects (down to 2 nm-diameter). The technique is based on the use of non-reflecting substrates for cross-polarized reflected light microscopy.
CBP Office of Field Operations agent checking the authenticity of a travel document at an international airport using a stereo microscope
Ultraviolet light enables the resolution of microscopic features, as well as to image samples that are transparent to the eye. Near infrared light can be used to visualize circuitry embedded in bonded silicon devices, since silicon is transparent in this region of wavelengths.
In fluorescence microscopy, many wavelengths of light, ranging from the ultraviolet to the visible can be used to cause samples to fluoresce to allow viewing by eye or with the use of specifically sensitive cameras.
Phase contrast microscopy is an optical microscopy illumination technique in which small phase shifts in the light passing through a transparent specimen are converted into amplitude or contrast changes in the image. The use of phase contrast does not require staining to view the slide. This microscope technique made it possible to study the cell cycle in live cells.
The traditional optical microscope has more recently evolved into the digital microscope. In addition to, or instead of, directly viewing the object through the eyepieces, a type of sensor similar to those used in a digital camera is used to obtain an image, which is then displayed on a computer monitor. These sensors may use CMOS or charge-coupled device (CCD) technology, depending on the application.