Čo je biologický mikroskop. Výskumná práca na tému: „Čo je mikroskop? Typy elektrónových mikroskopov
Ľudské oko je konštruované tak, že nevidí predmet, ktorého rozmery nepresahujú 0,1 mm. V prírode existujú predmety, ktorých rozmery sú oveľa menšie. Sú to mikroorganizmy, bunky živých tkanív, prvky štruktúry látok a oveľa viac.
Už v dávnych dobách sa na zlepšenie videnia používali leštené prírodné kryštály. S rozvojom sklárstva začali vyrábať sklenené šošovky – šošovky. R. Bacon v XIII storočí. odporučil ľuďom so slabým zrakom, aby si na predmety nasadili vypuklé okuliare, aby ich lepšie preskúmali. Zároveň sa v Taliansku objavili okuliare pozostávajúce z dvoch spojených šošoviek.
V XVI storočí. remeselníci z Talianska a Holandska, ktorí vyrábali okuliare, vedeli o vlastnosti systému dvoch šošoviek poskytnúť zväčšený obraz. Jedno z prvých takýchto zariadení vyrobil v roku 1590 Holanďan 3. Jansen.
Napriek tomu, že zväčšovacia sila guľových plôch a šošoviek bola známa už v 13. storočí, až do začiatku 17. storočia. nikto z prírodovedcov sa ich ani nepokúsil použiť na pozorovanie najmenšie položky nahým neprístupné ľudské oko.
Slovo "mikroskop", ktoré pochádza z dvoch gréckych slov - "malý" a "pohľad", zaviedol do vedeckého používania člen akadémie "Dei Lyncei" (Rynx-eyed) Desmikian na začiatku 17. storočia.
V roku 1609 Galileo Galilei, ktorý študoval ďalekohľad, ktorý navrhol, ho použil aj ako mikroskop. Aby to urobil, zmenil vzdialenosť medzi šošovkou a okulárom. Galileo ako prvý prišiel na to, že kvalita šošoviek pre okuliare a teleskopy musí byť odlišná. Vytvoril mikroskop a zvolil takú vzdialenosť medzi šošovkami, pri ktorej sa zväčšovali nie vzdialené, ale blízko seba umiestnené objekty. V roku 1614 Galileo skúmal hmyz mikroskopom.
Galileov žiak E. Torricelli prevzal umenie brúsenia šošoviek od svojho učiteľa. Okrem výroby pozorovacích ďalekohľadov Torricelli navrhol jednoduché mikroskopy, pozostávajúce z jednej malej šošovky, ktorú získal z jednej kvapky skla roztavením sklenenej tyčinky nad ohňom.
V 17. storočí obľúbené boli najjednoduchšie mikroskopy pozostávajúce z lupy - bikonvexnej šošovky namontovanej na stojane. Na stojane bol upevnený aj objektový stolík, na ktorý bol predmetný predmet položený. V spodnej časti pod stolom bolo zrkadlo plochého alebo vypuklého tvaru, ktoré sa odrážalo slnečné lúče na objekt a osvetlil ho zdola. Na zlepšenie obrazu sa lupa pohybovala vzhľadom na stolík pomocou skrutky.
V roku 1665 Angličan R. Hooke pomocou mikroskopu, ktorý používal malé sklenené guľôčky, objavil bunkovej štruktúryživočíšne a rastlinné tkanivá.
Hookov súčasník, Holanďan A. van Leeuwenhoek, vyrobil mikroskopy pozostávajúce z malých bikonvexných šošoviek. Poskytli 150- až 300-násobné zväčšenie. S pomocou svojich mikroskopov študoval Leeuwenhoek štruktúru živých organizmov. Najmä objavil pohyb krvi v cievy a červené krvinky, spermie, popísali štruktúru svalov, kožné šupiny a mnohé ďalšie.
Leeuwenhoek objavil nový svet – svet mikroorganizmov. Opísal mnoho druhov nálevníkov a baktérií.
Mnohé objavy v oblasti mikroskopickej anatómie urobil holandský biológ J. Swammerdam. Najpodrobnejšie študoval anatómiu hmyzu. V 30-tych rokoch. 18. storočie vytvoril bohato ilustrované dielo s názvom Biblia prírody.
Metódy na výpočet optických komponentov mikroskopu vyvinul Švajčiar L. Euler, ktorý pôsobil v Rusku.
Najbežnejšia schéma mikroskopu je nasledovná: skúmaný objekt je umiestnený na stole objektu. Nad ním je zariadenie, v ktorom sú namontované šošovky objektívu a tubus - tubus s okulárom. Pozorovaný objekt je osvetlený lampou resp slnečné svetlo, naklonené zrkadlo a šošovka. Otvory inštalované medzi svetelným zdrojom a objektom obmedzujú svetelný tok a znižujú podiel svetla v ňom. rozptýlené svetlo. Medzi clonami sa nachádza zrkadlo, ktoré mení smer svetelného toku o 90°. Kondenzátor sústreďuje lúč svetla na objekt. Šošovka zbiera lúče rozptýlené objektom a vytvára zväčšený obraz objektu pozorovaný pomocou okuláru. Okulár funguje ako lupa a poskytuje extra zväčšenie. Limity zväčšenia mikroskopu sú od 44 do 1500 krát.
V roku 1827 použil J. Amici v mikroskope imerzný objektív. V ňom je priestor medzi objektom a šošovkou vyplnený imerznou kvapalinou. Ako taká kvapalina sa používajú rôzne oleje (cédrové alebo minerálne), voda alebo vodný roztok glycerínu a pod.. Takéto objektívy umožňujú zvýšiť rozlišovaciu schopnosť mikroskopu a zlepšiť kontrast obrazu.
V roku 1850 anglický optik G. Sorby vytvoril prvý mikroskop na pozorovanie predmetov v polarizovanom svetle. Takéto zariadenia sa používajú na štúdium kryštálov, vzoriek kovov, živočíšnych a rastlinných tkanív.
Začiatok interferenčnej mikroskopie položil v roku 1893 Angličan J. Sirks. Jeho podstatou je, že každý lúč, ktorý vstupuje do mikroskopu, sa rozdvojuje. Jeden z prijatých lúčov smeruje k pozorovanej častici, druhý - okolo nej. V očnej časti sa oba lúče rekombinujú a dochádza medzi nimi k interferencii. Interferenčná mikroskopia umožňuje študovať živé tkanivá a bunky.
V XX storočí. Objavili sa rôzne typy mikroskopov s rôznym účelom a dizajnom, ktoré umožnili študovať objekty v širokom rozsahu spektra.
Takže v inverzných mikroskopoch je objektív umiestnený pod pozorovaným objektom a kondenzor je na vrchu. Smer lúčov sa mení pomocou sústavy zrkadiel a do oka pozorovateľa dopadajú, ako inak – zdola nahor. Tieto mikroskopy sú určené na štúdium objemných predmetov, ktoré je ťažké umiestniť na pódium bežných mikroskopov. S ich pomocou sa študujú tkanivové kultúry, chemické reakcie a určujú sa teploty topenia materiálov. Takéto mikroskopy sa najčastejšie používajú v metalografii na pozorovanie povrchov kovov, zliatin a minerálov. Inverzné mikroskopy môžu byť vybavené špeciálnymi zariadeniami na mikrofotografiu a mikrokinofilmovanie.
Na luminiscenčných mikroskopoch sú inštalované vymeniteľné svetelné filtre, ktoré umožňujú vybrať v žiarení iluminátora tú časť spektra, ktorá spôsobuje luminiscenciu skúmaného objektu. Špeciálne filtre prepúšťajú z objektu iba luminiscenčné svetlo. Svetelnými zdrojmi v takýchto mikroskopoch sú ultravysokotlakové ortuťové výbojky, ktoré vyžarujú ultrafialové lúče a lúče krátkovlnného rozsahu viditeľného spektra.
Ultrafialové a infračervené mikroskopy sa používajú na štúdium oblastí spektra, ktoré sú ľudskému oku neprístupné. Optické schémy sú podobné ako u bežných mikroskopov. Šošovky týchto mikroskopov sú vyrobené z materiálov, ktoré sú priehľadné pre ultrafialové (kremeň, fluorit) a infračervené (kremík, germánium) lúče. Sú vybavené kamerami, ktoré snímajú viditeľný obraz a elektrónovo-optické konvertory, ktoré menia neviditeľný obraz na viditeľný.
Stereo mikroskop poskytuje trojrozmerný obraz objektu. Ide vlastne o dva mikroskopy, vyrobené v jednom dizajne tak, že pravé a ľavé oko pozoruje objekt z rôznych uhlov. Našli uplatnenie v mikrochirurgii a montáži miniatúrnych prístrojov.
Porovnávacie mikroskopy sú dva bežné kombinované mikroskopy s jedným očným systémom. V takýchto mikroskopoch je možné pozorovať dva objekty naraz a porovnávať ich vizuálne charakteristiky.
V televíznych mikroskopoch sa obraz liečiva premieňa na elektrické signály, ktoré reprodukujú tento obraz na obrazovke katódovej trubice. V týchto mikroskopoch môžete meniť jas a kontrast obrazu. S ich pomocou môžete v bezpečnej vzdialenosti študovať predmety, ktoré sú nebezpečné pre pozorovanie na blízko, ako sú rádioaktívne látky.
Najlepšie optické mikroskopy umožňujú zväčšiť pozorované objekty asi 2000-krát. Ďalšie zväčšenie nie je možné, pretože svetlo sa ohýba okolo osvetleného predmetu a ak sú jeho rozmery menšie ako vlnová dĺžka, takýto predmet sa stáva neviditeľným. Minimálna veľkosť objekt, v ktorom je možné vidieť optický mikroskop- 0,2–0,3 mikrometra.
V roku 1834 W. Hamilton zistil, že existuje analógia medzi prechodom svetelných lúčov v opticky nehomogénnom prostredí a dráhami častíc v silových poliach. Možnosť vytvorenia elektrónového mikroskopu sa objavila v roku 1924 po tom, čo L. De Broglie predložil hypotézu, že všetky druhy hmoty bez výnimky – elektróny, protóny, atómy atď. a vlny. Technické predpoklady na vytvorenie takéhoto mikroskopu sa objavili vďaka výskumu nemeckého fyzika X. Busha. Študoval zaostrovacie vlastnosti osovo symetrických polí a v roku 1928 vyvinul magnetickú elektrónovú šošovku.
V roku 1928 sa M. Knoll a M. Ruska pustili do vytvorenia prvého magnetického transmisného mikroskopu. O tri roky neskôr zachytili obraz objektu tvarovaného elektrónovými lúčmi. V roku 1938 M. von Ardenne v Nemecku a v roku 1942 V.K. Zworykin v USA zostrojili prvé rastrovacie elektrónové mikroskopy fungujúce na princípe skenovania. V nich sa tenký elektrónový lúč (sonda) postupne pohyboval nad objektom z bodu do bodu.
V elektrónovom mikroskope sa na rozdiel od optického používajú namiesto svetelných lúčov elektróny a namiesto sklenených šošoviek elektromagnetické cievky alebo elektronické šošovky. Elektrónové delo je zdrojom elektrónov na osvetlenie objektu. V ňom je zdrojom elektrónov kovová katóda. Potom sa elektróny zhromažďujú do lúča pomocou zaostrovacej elektródy a pôsobením silného elektrického poľa pôsobiaceho medzi katódou a anódou získavajú energiu. Na vytvorenie poľa sa na elektródy aplikuje napätie až 100 kilovoltov alebo viac. Napätie je regulované v krokoch a je veľmi stabilné - za 1-3 minúty sa zmení najviac o 1-2 milióntiny pôvodnej hodnoty.
Po opustení elektrónového „dela“ je elektrónový lúč pomocou kondenzorovej šošovky nasmerovaný na objekt, rozptýlený na ňom a zaostrený objektívom objektu, čím sa vytvorí medziobraz objektu. Projekčná šošovka opäť zhromažďuje elektróny a vytvára druhý, ešte väčší obraz na fluorescenčnom plátne. Na ňom, pôsobením elektrónov, ktoré naň dopadajú, vzniká svetelný obraz objektu. Ak pod obrazovku umiestnite fotografickú platňu, môžete odfotografovať tento obrázok.
Skvelá definícia
Neúplná definícia ↓
Čo je mikroskop? Význam a výklad slova mikroskop, definícia pojmu
mikroskop -
optický prístroj s jednou alebo viacerými šošovkami na získanie zväčšených obrazov predmetov, ktoré nie sú viditeľné voľným okom. Mikroskopy sú jednoduché a zložité. Jednoduchý mikroskop je systém jednej šošovky. Za jednoduchú lupu možno považovať jednoduchý mikroskop – plankonvexnú šošovku. Zložený mikroskop (často označovaný jednoducho ako mikroskop) je kombináciou dvoch jednoduchých mikroskopov.
Zložený mikroskop poskytuje väčšie zväčšenie ako jednoduchý a má vyššie rozlíšenie. Rozlíšenie je schopnosť rozlíšiť detaily vzorky. Zväčšený obrázok, na ktorom sú detaily nerozoznateľné, poskytuje málo užitočných informácií.
Zložený mikroskop má dvojstupňovú schému. Jeden systém šošoviek, nazývaný objektív, sa priblíži k preparátu; vytvára zväčšený a vyriešený obraz objektu. Obraz je ďalej zväčšovaný ďalším systémom šošoviek, nazývaným okulár, ktorý je umiestnený bližšie k oku pozorovateľa. Tieto dva systémy šošoviek sú umiestnené na opačných koncoch tubusu.
Práca s mikroskopom. Obrázok ukazuje typický biologický mikroskop. Stojan na statív je vyrobený vo forme ťažkého odliatku, zvyčajne v tvare podkovy. Na závese je k nemu pripevnený držiak trubice nesúci všetky ostatné časti mikroskopu. Tubus, v ktorom sú namontované systémy šošoviek, umožňuje ich pohyb vzhľadom na vzorku na zaostrenie. Šošovka je umiestnená na spodnom konci tubusu. Typicky je mikroskop vybavený niekoľkými objektívmi s rôznym zväčšením na revolverovej hlavici, čo umožňuje ich nastavenie do pracovnej polohy na optickej osi. Operátor, ktorý skúma vzorku, začína spravidla so šošovkou, ktorá má najmenšie zväčšenie a najširšom zornom poli, nájde detaily, ktoré ho zaujímajú, a potom ich skúma pomocou šošovky s veľkým zväčšením. Okulár je namontovaný na konci výsuvného držiaka (čo umožňuje v prípade potreby zmeniť dĺžku tubusu). Celý tubus s objektívom a okulárom sa dá pohybovať hore a dole, aby bol mikroskop zaostrený.
Vzorka sa zvyčajne odoberá ako veľmi tenká priehľadná vrstva alebo rez; položí sa na pravouhlú sklenenú dosku, ktorá sa nazýva podložné sklíčko, a na vrchu sa prikryje tenšou menšou sklenenou doskou, ktorá sa nazýva krycie sklíčko. Vzorka je často zafarbená chemikálie na zvýšenie kontrastu. Podložné sklíčko sa umiestni na stolík tak, aby vzorka bola nad stredovým otvorom stolíka. Stolík je zvyčajne vybavený mechanizmom pre plynulý a presný pohyb vzorky v zornom poli.
Pod stolíkom objektu je držiak tretieho šošovkového systému - kondenzor, ktorý sústreďuje svetlo na vzorku. Kondenzorov môže byť viacero a na nastavenie clony je tu umiestnená irisová clona.
Ešte nižšie je v kardanovom kĺbe namontované osvetľovacie zrkadlo, ktoré vrhá svetlo lampy na vzorku, vďaka čomu celý optický systém mikroskopu vytvára viditeľný obraz. Okulár je možné nahradiť fotonástavcom a následne sa vytvorí obraz na filme. Mnohé výskumné mikroskopy sú vybavené špeciálnym iluminátorom, takže osvetľovacie zrkadlo nie je potrebné.
Zvýšiť. Zväčšenie mikroskopu sa rovná zväčšeniu šošovky objektívu krát zväčšeniu okuláru. Pre typického výskumný mikroskop zväčšenie okuláru je 10, a zväčšenie objektívov 10, 45 a 100. Preto je zväčšenie takéhoto mikroskopu od 100 do 1000. Zväčšenie niektorých mikroskopov dosahuje 2000. Zvýšenie zväčšenia ešte nie je má zmysel, pretože rozlíšenie sa nezlepšuje; kvalita obrazu sa naopak zhoršuje.
teória. Konzistentnú teóriu mikroskopu podal koncom 19. storočia nemecký fyzik Ernst Abbe. Abbe zistil, že rozlíšenie (najmenšia možná vzdialenosť medzi dvoma bodmi, ktoré sú viditeľné oddelene) je dané
kde R je rozlíšenie v mikrometroch (10-6 m), . je vlnová dĺžka svetla (vytvoreného iluminátorom), µm, n je index lomu média medzi vzorkou a objektívom, a. - polovica vstupného uhla šošovky (uhol medzi krajnými lúčmi kužeľového svetelného lúča vstupujúceho do šošovky). Abbe nazval veličinu číselnou apertúrou (označuje sa symbolom NA). Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že rozlíšiteľné detaily skúmaného objektu sú tým menšie, čím väčšia NA a tým kratšia vlnová dĺžka.
Numerická clona určuje nielen rozlíšenie systému, ale tiež charakterizuje pomer clony šošovky: intenzita svetla na jednotku plochy obrazu sa približne rovná štvorcu NA. Pre dobrý objektív je hodnota NA asi 0,95. Mikroskop je väčšinou konštruovaný tak, že jeho celkové zväčšenie je cca. 1000 NA.
Objektívy. Existujú tri hlavné typy šošoviek, ktoré sa líšia stupňom korekcie optických skreslení – chromatické a sférické aberácie. Chromatické aberácie sú spôsobené tým, že sú zaostrené svetelné vlny rôznych vlnových dĺžok rôzne body na optickej osi. V dôsledku toho je obraz farebný. Sférické aberácie sú spôsobené tým, že svetlo prechádzajúce stredom šošovky a svetlo prechádzajúce jej okrajom sú zaostrené v rôznych bodoch osi. V dôsledku toho je obraz rozmazaný.
V súčasnosti sú najrozšírenejšie achromatické šošovky. V nich sú chromatické aberácie potlačené vďaka použitiu sklenených prvkov s rôznou disperziou, ktoré zabezpečujú konvergenciu extrémnych lúčov viditeľného spektra – modrej a červenej – v jednom ohnisku. Mierne zafarbenie obrazu zostáva a niekedy sa javí ako slabé zelené pásy okolo objektu. Sférickú aberáciu je možné korigovať len pre jednu farbu.
Fluoritové šošovky používajú sklenené prísady na zlepšenie korekcie farieb do takej miery, že zafarbenie obrazu je takmer úplne eliminované.
Apochromatické šošovky sú šošovky s najkomplexnejšou korekciou farieb. Nielenže takmer úplne odstránili chromatické chyby, ale tiež korigovali sférické chyby nie pre jednu, ale pre dve farby. Zvýšiť apochromáty pre modrej farby o niečo väčšie ako pri červenej, a preto vyžadujú špeciálne "kompenzačné" okuláre.
Väčšina šošoviek je „suchá“, tzn. sú navrhnuté tak, aby fungovali v takých podmienkach, keď je medzera medzi objektívom a vzorkou vyplnená vzduchom; hodnota NA pre takéto šošovky nepresahuje 0,95. Ak sa medzi objektív a vzorku zavedie kvapalina (olej alebo zriedkavejšie voda), získa sa „ponorný“ objektív s hodnotou NA až 1,4 so zodpovedajúcim zlepšením rozlíšenia.
Priemysel v súčasnosti vyrába rôzne druhyšpeciálne šošovky. Patria sem objektívy s plochým poľom pre mikrofotografiu, bezstresové (relaxované) objektívy na prácu v polarizovanom svetle a objektívy na skúmanie nepriehľadných metalurgických vzoriek osvetlených zhora.
Kondenzátory. Kondenzátor tvorí svetelný kužeľ nasmerovaný na vzorku. Mikroskop je zvyčajne vybavený clonou, ktorá zodpovedá apertúre svetelného kužeľa s apertúrou objektívu, čo zaisťuje maximálne rozlíšenie a maximálny kontrast obrazu. (Kontrast v mikroskopii má to isté dôležitosti, ako v televíznej technike.) Najjednoduchší kondenzor, celkom vhodný pre väčšinu mikroskopov na všeobecné použitie, je dvojšošovkový Abbe kondenzor. Objektívy s väčšou apertúrou, najmä objektívy s olejovou imerziou, vyžadujú zložitejšie korigované kondenzory. Olejové objektívy s maximálnou apertúrou vyžadujú špeciálny kondenzor s imerzným olejom spodný povrch podložné sklíčko, na ktoré sa umiestni vzorka.
špecializované mikroskopy. V spojení s rozdielne požiadavky veda a technika vyvinuli mikroskopy mnohých špeciálnych druhov.
Stereoskopický binokulárny mikroskop určený na získanie trojrozmerného obrazu objektu pozostáva z dvoch samostatných mikroskopických systémov. Zariadenie je navrhnuté pre malý nárast (do 100). Bežne sa používa na montáž miniatúrnych elektronických komponentov, technickú kontrolu, chirurgické operácie.
Polarizačný mikroskop je určený na štúdium interakcie vzoriek s polarizovaným svetlom. Polarizované svetlo často umožňuje odhaliť štruktúru objektov, ktoré sú za hranicami konvenčného optického rozlíšenia.
Reflexný mikroskop je vybavený obrazotvornými zrkadlami namiesto šošoviek. Keďže je ťažké vyrobiť zrkadlovú šošovku, existuje veľmi málo plne reflexných mikroskopov a zrkadlá sa v súčasnosti používajú najmä len v nadstavcoch, napríklad pri mikrochirurgii jednotlivých buniek.
Fluorescenčný mikroskop - s osvetlením vzorky ultrafialovým alebo modrým svetlom. Vzorka absorbujúca toto žiarenie vyžaruje viditeľné luminiscenčné svetlo. Mikroskopy tohto typu sa používajú v biológii, ako aj v medicíne - na diagnostiku (najmä rakoviny).
Mikroskop v tmavom poli umožňuje obísť ťažkosti spojené so skutočnosťou, že živé materiály sú priehľadné. Vzorka v ňom je pozorovaná pod takým "šikmým" osvetlením, že priame svetlo nemôže preniknúť do objektívu. Obraz je tvorený svetlom difraktovaným na objekte a v dôsledku toho objekt vyzerá na ňom veľmi jasne tmavé pozadie(s veľmi veľkým kontrastom).
Mikroskop s fázovým kontrastom sa používa na skúmanie priehľadných predmetov, najmä živých buniek. Časť svetla prechádzajúceho mikroskopom je vďaka špeciálnym prístrojom fázovo posunutá o polovicu vlnovej dĺžky oproti druhej časti, čo je dôvodom kontrastu v obraze.
Interferenčný mikroskop je ďalší vývoj mikroskop s fázovým kontrastom. Zasahujú do nej dva svetelné lúče, z ktorých jeden prechádza vzorkou a druhý sa odráža. Touto metódou sa získavajú farebné obrázky, ktoré poskytujú veľmi cenné informácie pri štúdiu živého materiálu. Pozri tiež ELEKTRONICKÝ MIKROSKOP; OPTICKÉ NÁSTROJE; OPTIKA.
Mikroskop
optický prístroj s jednou alebo viacerými šošovkami na získanie zväčšených obrazov predmetov, ktoré nie sú viditeľné voľným okom. Mikroskopy sú jednoduché a zložité. Jednoduchý mikroskop je systém jednej šošovky. Za jednoduchú lupu možno považovať jednoduchý mikroskop – plankonvexnú šošovku. Zložený mikroskop (často označovaný jednoducho ako mikroskop) je kombináciou dvoch jednoduchých mikroskopov. Zložený mikroskop poskytuje väčšie zväčšenie ako jednoduchý a má vyššie rozlíšenie. Rozlíšenie je schopnosť rozlíšiť detaily vzorky. Zväčšený obrázok, na ktorom sú detaily nerozoznateľné, poskytuje málo užitočných informácií. Zložený mikroskop má dvojstupňovú schému. Jeden systém šošoviek, nazývaný objektív, sa priblíži k preparátu; vytvára zväčšený a vyriešený obraz objektu. Obraz je ďalej zväčšovaný ďalším systémom šošoviek, nazývaným okulár, ktorý je umiestnený bližšie k oku pozorovateľa. Tieto dva systémy šošoviek sú umiestnené na opačných koncoch tubusu. Práca s mikroskopom. Obrázok ukazuje typický biologický mikroskop. Stojan na statív je vyrobený vo forme ťažkého odliatku, zvyčajne v tvare podkovy. Na závese je k nemu pripevnený držiak trubice nesúci všetky ostatné časti mikroskopu. Tubus, v ktorom sú namontované systémy šošoviek, umožňuje ich pohyb vzhľadom na vzorku na zaostrenie. Šošovka je umiestnená na spodnom konci tubusu. Typicky je mikroskop vybavený niekoľkými objektívmi s rôznym zväčšením na revolverovej hlavici, čo umožňuje ich nastavenie do pracovnej polohy na optickej osi. Operátor pri skúmaní vzorky zvyčajne začína s objektívom s najnižším zväčšením a najširším zorným poľom, nájde podrobnosti, ktoré ho zaujímajú, a potom ich skúma pomocou objektívu s vysokým zväčšením. Okulár je namontovaný na konci výsuvného držiaka (čo umožňuje v prípade potreby zmeniť dĺžku tubusu). Celý tubus s objektívom a okulárom sa dá pohybovať hore a dole, aby bol mikroskop zaostrený. Vzorka sa zvyčajne odoberá ako veľmi tenká priehľadná vrstva alebo rez; položí sa na pravouhlú sklenenú dosku, ktorá sa nazýva podložné sklíčko, a na vrchu sa prikryje tenšou menšou sklenenou doskou, ktorá sa nazýva krycie sklíčko. Vzorka je často zafarbená chemikáliami na zvýšenie kontrastu. Podložné sklíčko sa umiestni na stolík tak, aby vzorka bola nad stredovým otvorom stolíka. Stolík je zvyčajne vybavený mechanizmom pre plynulý a presný pohyb vzorky v zornom poli. Pod stolíkom objektu je držiak tretieho šošovkového systému - kondenzor, ktorý sústreďuje svetlo na vzorku. Kondenzorov môže byť viacero a na nastavenie clony je tu umiestnená irisová clona. Ešte nižšie je v kardanovom kĺbe namontované osvetľovacie zrkadlo, ktoré vrhá svetlo lampy na vzorku, vďaka čomu celý optický systém mikroskopu vytvára viditeľný obraz. Okulár je možné nahradiť fotonástavcom a následne sa vytvorí obraz na filme. Mnohé výskumné mikroskopy sú vybavené špeciálnym iluminátorom, takže osvetľovacie zrkadlo nie je potrebné. Zvýšiť. Zväčšenie mikroskopu sa rovná zväčšeniu šošovky objektívu krát zväčšeniu okuláru. Pre typický výskumný mikroskop je zväčšenie okuláru 10 a zväčšenie objektívu 10, 45 a 100. Preto je zväčšenie takéhoto mikroskopu od 100 do 1000. Zväčšenie niektorých mikroskopov dosahuje 2000. Zvýšenie zväčšenia dokonca viac nedáva zmysel, pretože rozlíšenie sa nezlepší; kvalita obrazu sa naopak zhoršuje. teória. Konzistentnú teóriu mikroskopu podal koncom 19. storočia nemecký fyzik Ernst Abbe. Abbe zistil, že rozlíšenie (najmenšia možná vzdialenosť medzi dvoma bodmi, ktoré sú viditeľné oddelene) je dané kde R je rozlíšenie v mikrometroch (10-6 m), . je vlnová dĺžka svetla (vytvoreného iluminátorom), µm, n je index lomu média medzi vzorkou a objektívom, a. - polovica vstupného uhla šošovky (uhol medzi krajnými lúčmi kužeľového svetelného lúča vstupujúceho do šošovky). Abbe nazval veličinu číselnou apertúrou (označuje sa symbolom NA). Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že rozlíšiteľné detaily skúmaného objektu sú tým menšie, čím väčšia NA a tým kratšia vlnová dĺžka. Numerická clona určuje nielen rozlíšenie systému, ale tiež charakterizuje pomer clony šošovky: intenzita svetla na jednotku plochy obrazu sa približne rovná štvorcu NA. Pre dobrý objektív je hodnota NA asi 0,95. Mikroskop je väčšinou konštruovaný tak, že jeho celkové zväčšenie je cca. 1000 NA. Objektívy. Existujú tri hlavné typy šošoviek, ktoré sa líšia stupňom korekcie optických skreslení – chromatické a sférické aberácie. Chromatické aberácie sú spôsobené tým, že svetelné vlny s rôznymi vlnovými dĺžkami sú sústredené v rôznych bodoch optickej osi. V dôsledku toho je obraz farebný. Sférické aberácie sú spôsobené tým, že svetlo prechádzajúce stredom šošovky a svetlo prechádzajúce jej okrajom sú zaostrené v rôznych bodoch osi. V dôsledku toho je obraz rozmazaný. V súčasnosti sú najrozšírenejšie achromatické šošovky. V nich sú chromatické aberácie potlačené vďaka použitiu sklenených prvkov s rôznou disperziou, ktoré zabezpečujú konvergenciu extrémnych lúčov viditeľného spektra – modrej a červenej – v jednom ohnisku. Mierne zafarbenie obrazu zostáva a niekedy sa javí ako slabé zelené pásy okolo objektu. Sférickú aberáciu je možné korigovať len pre jednu farbu. Fluoritové šošovky používajú sklenené prísady na zlepšenie korekcie farieb do takej miery, že zafarbenie obrazu je takmer úplne eliminované. Apochromatické šošovky sú šošovky s najkomplexnejšou korekciou farieb. Nielenže takmer úplne odstránili chromatické chyby, ale tiež korigovali sférické chyby nie pre jednu, ale pre dve farby. Zväčšenie apochromátov pre modrú je o niečo väčšie ako pre červenú, a preto sú pre ne potrebné špeciálne "kompenzačné" okuláre. Väčšina šošoviek je „suchá“, tzn. sú navrhnuté tak, aby fungovali v takých podmienkach, keď je medzera medzi objektívom a vzorkou vyplnená vzduchom; hodnota NA pre takéto šošovky nepresahuje 0,95. Ak sa medzi objektív a vzorku zavedie kvapalina (olej alebo zriedkavejšie voda), získa sa „ponorný“ objektív s hodnotou NA až 1,4 so zodpovedajúcim zlepšením rozlíšenia. V súčasnosti priemysel vyrába aj rôzne druhy špeciálnych šošoviek. Patria sem objektívy s plochým poľom pre mikrofotografiu, bezstresové (relaxované) objektívy na prácu v polarizovanom svetle a objektívy na skúmanie nepriehľadných metalurgických vzoriek osvetlených zhora. Kondenzátory. Kondenzátor tvorí svetelný kužeľ nasmerovaný na vzorku. Mikroskop je zvyčajne vybavený clonou, ktorá zodpovedá apertúre svetelného kužeľa s apertúrou objektívu, čo zaisťuje maximálne rozlíšenie a maximálny kontrast obrazu. (Kontrast je v mikroskopii rovnako dôležitý ako v televíznej technike.) Najjednoduchší kondenzor a celkom vhodný pre väčšinu mikroskopov na všeobecné použitie je dvojšošovkový Abbe kondenzor. Objektívy s väčšou apertúrou, najmä objektívy s olejovou imerziou, vyžadujú zložitejšie korigované kondenzory. Olejové objektívy s maximálnou apertúrou vyžadujú špeciálny kondenzor, ktorý má imerzný olejový kontakt so spodným povrchom podložného sklíčka, na ktorom leží vzorka. špecializované mikroskopy. Kvôli rôznym požiadavkám vedy a techniky boli vyvinuté mikroskopy mnohých špeciálnych typov. Stereoskopický binokulárny mikroskop určený na získanie trojrozmerného obrazu objektu pozostáva z dvoch samostatných mikroskopických systémov. Zariadenie je navrhnuté pre malý nárast (do 100). Bežne sa používa na montáž miniatúrnych elektronických komponentov, technickú kontrolu, chirurgické operácie. Polarizačný mikroskop je určený na štúdium interakcie vzoriek s polarizovaným svetlom. Polarizované svetlo často umožňuje odhaliť štruktúru objektov, ktoré sú za hranicami konvenčného optického rozlíšenia. Reflexný mikroskop je vybavený obrazotvornými zrkadlami namiesto šošoviek. Keďže je ťažké vyrobiť zrkadlovú šošovku, existuje veľmi málo plne reflexných mikroskopov a zrkadlá sa v súčasnosti používajú najmä len v nadstavcoch, napríklad pri mikrochirurgii jednotlivých buniek. Fluorescenčný mikroskop - s osvetlením vzorky ultrafialovým alebo modrým svetlom. Vzorka absorbujúca toto žiarenie vyžaruje viditeľné luminiscenčné svetlo. Mikroskopy tohto typu sa používajú v biológii, ako aj v medicíne - na diagnostiku (najmä rakoviny). Mikroskop v tmavom poli umožňuje obísť ťažkosti spojené so skutočnosťou, že živé materiály sú priehľadné. Vzorka v ňom je pozorovaná pod takým "šikmým" osvetlením, že priame svetlo nemôže preniknúť do objektívu. Obraz je tvorený svetlom odkloneným od objektu a v dôsledku toho sa objekt javí na tmavom pozadí veľmi svetlý (s veľmi vysokým kontrastom). Mikroskop s fázovým kontrastom sa používa na skúmanie priehľadných predmetov, najmä živých buniek. Časť svetla prechádzajúceho mikroskopom je vďaka špeciálnym prístrojom fázovo posunutá o polovicu vlnovej dĺžky oproti druhej časti, čo je dôvodom kontrastu v obraze. Interferenčný mikroskop je ďalším vývojom fázového kontrastného mikroskopu. Zasahujú do nej dva svetelné lúče, z ktorých jeden prechádza vzorkou a druhý sa odráža. Touto metódou sa získavajú farebné obrázky, ktoré poskytujú veľmi cenné informácie pri štúdiu živého materiálu. Pozri tiež ELEKTRONICKÝ MIKROSKOP; OPTICKÉ NÁSTROJE; OPTIKA.
12.08.2017 10:20
5488
Čo je mikroskop a prečo je potrebný? Mikroskop je zariadenie, ktoré zväčšuje obrazy predmetov pomocou šošoviek. Prvé informácie o mikroskope sú známe už v 16. storočí, keď výrobcovia okuliarov z Holandska vynašli spolu s ďalekohľadom aj nový prístroj schopný zväčšovať objekty vďaka dvom šošovkám.
Mikroskopy sa časom zlepšili. Objavilo sa silnejšie zväčšenie, ktoré vám umožní vidieť tie najmenšie veci, ktoré sa nedajú vidieť voľným okom. Okrem bežných optických mikroskopov založených na princípe zväčšovania šošovky existujú elektrónové mikroskopy. Boli vynájdené v 20. storočí. Namiesto svetelného toku smeruje k predmetu skúmania lúč elektrónov, ktoré sú zaostrené a vytvárajú obraz pomocou špeciálnej magnetickej šošovky. Elektrónový mikroskop je výkonnejší ako optický, pretože dokáže viac zväčšiť obraz objektu.
Na štúdium najmenších detailov, fragmentov ľudských a zvieracích tiel, ktoré sú voľným okom ťažko viditeľné, je potrebný mikroskop. Lekári pomocou mikroskopu skúmajú vzorky DNA a krvné testy. Vedci z rôznych oblastiach vedu, robiť experimenty a robiť nové objavy. Inžinieri používajú mikroskop na kontrolu kvality dielov na chyby.
Školáci a študenti využívajú mikroskopy na hodinách biológie, chémie a fyziky. Zaujímavé je skúmať pod mikroskopom povrchy niektorých predmetov, ale aj hmyzu, napríklad muchy či mravca. O veľké zväčšenie môžete jasne vidieť ich oči, čeľuste a labky.
Pojem "mikroskop" má grécke korene. Skladá sa z dvoch slov, ktoré v preklade znamenajú „malý“ a „vzhľad“. Hlavnou úlohou mikroskopu je jeho využitie pri skúmaní veľmi malých predmetov. Toto zariadenie 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 títo vedci predstavili zariadenie s konkávnym a konvexná šošovka na verejnej výstave 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 vynálezcu sa dodnes vyrábajú. Ich jedinou nevýhodou je nedostatočná šírka zorného poľa. Navyše v porovnaní s dizajnom moderných zariadení majú okuláre Huygens nepohodlnú polohu pre oči.
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), výrobca takýchto nástrojov, sa osobitne zapísal do histórie mikroskopu. 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 zlepšila kvalita obrazu v kompozitných zariadeniach.
Zdokonaľovanie mikroskopov pokračuje dodnes. 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 mikroskopu
V súčasnosti existuje široká škála nástrojov určených na skúmanie malých predmetov. Ich zoskupenie je založené na rôznych parametroch. To môže byť účelom mikroskopu resp akceptovaným spôsobom osvetlenie, štruktúra použitá na optický dizajn atď.
Ale spravidla sú hlavné typy mikroskopov klasifikované podľa rozlíšenia mikročastíc, ktoré je možné vidieť pomocou tohto systému. Podľa tohto rozdelenia sú mikroskopy:
- optické (svetlo);
- elektronický;
- röntgen;
- skenovacie sondy.
Najpoužívanejšie mikroskopy sú svetelného typu. Ich široký výber je dostupný v predajniach s optikou. Pomocou takýchto zariadení sa riešia hlavné úlohy štúdia objektu. Všetky ostatné typy mikroskopov sú klasifikované ako špecializované. Zvyčajne sa používajú v laboratóriu.
Každý z vyššie uvedených typov zariadení má svoj vlastný 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 je špeciálny optický systém biologický typ, má určitú úroveň rozlíšenia. Inými slovami, medzi pozorovanými objektmi je najmenšia vzdialenosť, keď sa dajú ešte rozlíšiť. Pre bežné oko je toto rozlíšenie v rozsahu 0,176 mm. Ale veľkosti väčšiny zvierat a rastlinné bunky, mikroorganizmy, kryštály, 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 vzdialenosť medzi prvkami aspoň 0,20 μm.
Ako sa vyrába mikroskop?
Prístroj, pomocou ktorého sa ľudskému oku sprístupňuje skúmanie mikroskopických predmetov, má dva hlavné prvky. Sú to šošovka a okulár. Tieto časti mikroskopu sú upevnené v pohyblivej trubici umiestnenej na kovovej základni. Má tiež tabuľku objektov.
Moderné typy mikroskopov sú zvyčajne vybavené osvetľovacím systémom. 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 kondenzátora.
V špecializovaných, zložitejších mikroskopoch sa často používajú ďalšie prídavné systémy a zariadenia.
Objektívy
Popis mikroskopu by som začal príbehom o jednej z jeho hlavných častí, teda o šošovke. Ide o komplexný optický systém, ktorý zväčšuje veľkosť predmetného objektu v rovine obrazu. Dizajn šošoviek zahŕňa celý systém nielen jednotlivých šošoviek, ale aj šošoviek lepených po dvoch alebo troch kusoch.
Zložitosť takéhoto opticko-mechanického dizajnu závisí od rozsahu úloh, ktoré musí vyriešiť jedno alebo druhé zariadenie. Napríklad v najkomplexnejšom mikroskope je k dispozícii až štrnásť šošoviek.
Objektív sa skladá z prednej časti a systémov, ktoré na ňu nadväzujú. 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 prístroja.
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 najvzdialenejšie 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 úplne prvých mikroskopoch túto funkciu realizované Ako sa optické prístroje zdokonaľovali, začali používať najskôr ploché a potom konkávne zrkadlá.
Pomocou takýchto jednoduchých detailov smerovali lúče zo slnka alebo lámp na predmet štúdia. IN moderné mikroskopy dokonalejšie. Skladá sa z kondenzátora a kolektora.
Predmetová tabuľka
Mikroskopické prípravky vyžadujúce štúdium sú umiestnené na rovnom povrchu. Toto je tabuľka predmetov. Rôzne typy mikroskopov môžu mať tento povrch riešený tak, že sa objekt skúmania zmení na 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 fungovania svetelný mikroskop dnes je podobná 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 prichádzajú vo forme potrebnej pre pozorovateľa v jeho
Poddruhy svetelných mikroskopov
Moderná klasifikácia:
1. Podľa triedy zložitosti pre výskumný, pracovný a školský mikroskop.
2. Podľa oblasti použitia pre chirurgické, biologické a technické.
3. Podľa druhov mikroskopie pre odrazené a prechádzajúce svetlo, fázový kontakt, luminiscenčné a polarizačné zariadenia.
4. V smere svetelného toku na obrátený a priamy.
Elektrónové mikroskopy
Postupom času bol prístroj určený na skúmanie mikroskopických predmetov čoraz dokonalejší. Objavili sa také typy mikroskopov, v ktorých sa používal úplne iný princíp činnosti, nezávislý od lomu svetla. Používa sa najnovšie typy zariadenia zahŕňajúce elektróny. Takéto systémy umožňujú vidieť jednotlivé časti hmoty tak malé, že svetelné lúče okolo nich jednoducho prúdia.
Na čo slúži mikroskop? elektronický typ? Používa sa na štúdium štruktúry buniek na molekulárnej a subcelulárnej úrovni. Podobné zariadenia sa tiež používajú na štúdium vírusov.
Zariadenie 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, ktoré elektrické a magnetické polia. 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 pôsobia podobne.Keď sa prúd zvyšuje alebo znižuje, ohnisková vzdialenosť zariadenia sa mení.
Pokiaľ ide o schému zapojenia, pre elektrónový mikroskop je podobná schéme svetelného zariadenia. Jediný rozdiel je v tom, že optické prvky sú nahradené podobnými elektrickými.
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 druhy patria:
1. TEM alebo transmisný elektrónový mikroskop. V tomto usporiadaní vzniká obraz veľmi tenkého objektu s hrúbkou do 0,1 µm interakciou elektrónového lúča so skúmanou látkou a jeho následným zväčšením magnetickými šošovkami umiestnenými v objektíve.
2. SEM alebo rastrovací elektrónový mikroskop. Takéto zariadenie umožňuje získať obraz povrchu objektu s vysokým rozlíšením rádovo niekoľkých nanometrov. Použitím dodatočné metódy takýto mikroskop poskytuje informácie, ktoré pomáhajú určiť chemické zloženie vrstiev v blízkosti povrchu.
3. Tunelový skenovací elektrónový mikroskop alebo STM. Pomocou tohto prístroja sa meria reliéf vodivých povrchov s vysokým priestorovým rozlíšením. 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.
Mikroskopy Leeuwenhoek
V roku 2002 sa objavila Amerika nová spoločnosť zaoberajúca sa výrobou optických prístrojov. Jej sortiment zahŕňa mikroskopy, teleskopy a ďalekohľady. Všetky tieto zariadenia sa vyznačujú vysokou kvalitou obrazu.
Hlavné sídlo a vývojové oddelenie spoločnosti sa nachádza v USA, v meste Fremond (Kalifornia). Ale čo sa týka výrobná kapacita potom sú v Číne. Vďaka tomu všetkému spoločnosť dodáva na trh pokrokové a kvalitné 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 a dizajnérske modely, vykonávané v rôznych farbách.
Mikroskop Levenhuk má rozsiahle funkčnosť. Napríklad školiace zariadenie základnej úrovne môže byť pripojené k počítaču a je tiež schopné zachytiť video z prebiehajúceho výskumu. Levenhuk D2L je vybavený touto funkciou.
Spoločnosť ponúka biologické mikroskopy rôzne úrovne. Toto a ešte viac jednoduché modely, a novinky, ktoré budú vyhovovať profesionálom.
Z histórie mikroskopu
V príbehu Vasilija Shukshina „Mikroskop“ si dedinský tesár Andrey Yerin kúpil svoj celoživotný sen – mikroskop – za plat svojej manželky a stanovil si za cieľ nájsť spôsob, ako vyhladiť všetky mikróby na Zemi, pretože úprimne veril, že bez nich by človek mohol žiť viac ako stopäťdesiat rokov. A len nešťastné nedorozumenie mu zabránilo v tejto ušľachtilej veci. Pre ľudí mnohých profesií je mikroskop nevyhnutným vybavením, bez ktorého je jednoducho nemožné vykonávať mnohé výskumné a technologické operácie. Nuž a v „domácich“ podmienkach toto optické zariadenie umožňuje každému rozširovať hranice svojich možností pohľadom do „mikrokozmu“ a skúmaním jeho obyvateľov.
Prvý mikroskop nenavrhol v žiadnom prípade profesionálny vedec, ale „amatér“, obchodník s manufaktúrou Anthony Van Leeuwenhoek, ktorý žil v Holandsku v 17. storočí. Práve tento zvedavý samouk si ako prvý prezrel zariadenie, ktoré vlastnoručne vyrobil pri kvapke vody, a uvidel tisíce najmenších tvorov, ktoré nazval latinským slovom animalculus („malé zvieratká“). Leeuwenhoek počas svojho života stihol opísať viac ako dvesto druhov „zvierat“ a štúdiom tenkých rezov mäsa, ovocia a zeleniny objavil bunkovú štruktúru živého tkaniva. Za zásluhy o vedu bol Leeuwenhoek v roku 1680 zvolený za riadneho člena Kráľovskej spoločnosti a o niečo neskôr sa stal akademikom Francúzskej akadémie vied.
Leeuwenhoekove mikroskopy, ktorých osobne za svoj život vyrobil viac ako tristo, boli malé sférické šošovky veľkosti hrášku vložené do rámu. Mikroskopy mali stolík na predmety, ktorého poloha voči šošovke sa dala nastavovať skrutkou, no tieto optické prístroje nemali stojan ani statív – bolo ich treba držať v rukách. Z pohľadu dnešnej optiky prístroj s názvom „Levenhoekov mikroskop“ nie je mikroskop, ale veľmi výkonná lupa, keďže jeho optickú časť tvorí len jedna šošovka.
V priebehu času sa zariadenie mikroskopu výrazne vyvinulo, objavili sa mikroskopy nového typu, zlepšili sa metódy výskumu. Práca s amatérskym mikroskopom však dodnes sľubuje veľa zaujímavých objavov pre dospelých aj deti.
Mikroskopické zariadenie
Mikroskop je optický prístroj určený na štúdium zväčšených obrázkov mikroobjektov, ktoré sú voľným okom neviditeľné.
Hlavnými časťami svetelného mikroskopu (obr. 1) sú objektív a okulár uzavretý vo valcovom tele - tubuse. Väčšina modelov určených na biologický výskum sa dodáva s tromi šošovkami s rôznou ohniskovou vzdialenosťou a otočným mechanizmom určeným na rýchlu výmenu – vežička, často nazývaná vežička. Rúrka je umiestnená na vrchu masívneho stojana, vrátane držiaka tubusu. Kúsok pod objektívom (alebo vežičkou s viacerými objektívmi) je stolík na predmety, na ktorý sú umiestnené sklíčka s testovacími vzorkami. Ostrosť sa nastavuje pomocou skrutky hrubého a jemného nastavenia, ktorá umožňuje meniť polohu stolíka vzhľadom na objektív.
Aby mala skúmaná vzorka dostatočnú svetelnosť pre pohodlné pozorovanie, sú mikroskopy vybavené ďalšími dvoma optickými jednotkami (obr. 2) - iluminátorom a kondenzorom. Iluminátor vytvára prúd svetla, ktorý osvetľuje testovací prípravok. V klasických svetelných mikroskopoch konštrukcia iluminátora (vstavaného alebo externého) zahŕňa nízkonapäťovú lampu s hrubým vláknom, zbiehajúcu sa šošovku a clonu, ktorá mení priemer svetelného bodu na vzorke. Kondenzátor, ktorý je zbiehavou šošovkou, je určený na zaostrenie lúčov iluminátora na vzorku. Kondenzor má tiež irisovú clonu (pole a clonu), ktorá riadi intenzitu osvetlenia.
Pri práci s predmetmi prepúšťajúcimi svetlo (tekutiny, tenké rezy rastlín a pod.) sú osvetlené prechádzajúcim svetlom - iluminátor a kondenzor sú umiestnené pod stolom predmetov. Nepriehľadné vzorky by mali byť osvetlené spredu. Na tento účel je iluminátor umiestnený nad stolíkom objektu a jeho lúče sú nasmerované na objekt cez šošovku pomocou priesvitného zrkadla.
Iluminátor môže byť pasívny, aktívny (lampa) alebo oboje. Najjednoduchšie mikroskopy nemajú lampy na osvetlenie vzoriek. Pod stolíkom majú obojstranné zrkadlo, v ktorom je jedna strana plochá a druhá konkávna. Za denného svetla, ak je mikroskop blízko okna, môžete získať celkom dobré osvetlenie pomocou konkávneho zrkadla. Ak je mikroskop v tmavej miestnosti, na osvetlenie sa používa ploché zrkadlo a externý iluminátor.
Zväčšenie mikroskopu sa rovná súčinu zväčšenia objektívu a okuláru. So zväčšením okuláru 10 a zväčšením objektívu 40 celkový koeficient zväčšenie je 400. Súprava výskumného mikroskopu zvyčajne obsahuje objektívy so zväčšením 4 až 100. Typická súprava objektívov mikroskopu pre amatérsky a vzdelávací výskum (x 4, x 10 a x 40) poskytuje zväčšenie od 40 do 400.
Rozlíšenie je ďalšou dôležitou charakteristikou mikroskopu, ktorá určuje jeho kvalitu a jasnosť obrazu, ktorý vytvára. Čím vyššie rozlíšenie, tým viac jemných detailov je možné vidieť pri veľkom zväčšení. V súvislosti s rozlíšením sa hovorí o „užitočnom“ a „zbytočnom“ zväčšení. „Užitočné“ je maximálne zväčšenie, pri ktorom sa poskytuje maximálny detail obrazu. Ďalšie zväčšenie („neužitočné“) rozlíšenie mikroskopu nepodporuje a neodhalí nové detaily, ale môže nepriaznivo ovplyvniť jasnosť a kontrast obrazu. Hranica užitočného zväčšenia svetelného mikroskopu teda nie je obmedzená celkovým faktorom zväčšenia objektívu a okuláru - na želanie môže byť ľubovoľne veľký - ale kvalitou optických komponentov mikroskopu, tj. uznesenie.
Mikroskop obsahuje tri hlavné funkčné časti:
1. Svetelná časť
Navrhnuté na vytvorenie svetelného toku, ktorý vám umožní osvetliť objekt takým spôsobom, aby nasledujúce časti mikroskopu vykonávali svoje funkcie s maximálnou presnosťou. Osvetľovacia časť mikroskopu v prechádzajúcom svetle je umiestnená za objektom pod objektívom v priamych mikroskopoch a pred objektom nad objektívom v inverzných.
Osvetľovacia časť obsahuje zdroj svetla (lampa a elektrický zdroj) a opticko-mechanický systém (kolektor, kondenzor, pole a apertúru nastaviteľné / irisové clony).
2. Prehrávacia časť
Navrhnuté tak, aby reprodukovali objekt v rovine obrazu s kvalitou obrazu a zväčšením potrebným na výskum (t. j. na vytvorenie takého obrazu, ktorý reprodukuje objekt čo najpresnejšie a vo všetkých detailoch s rozlíšením, zväčšením, kontrastom a reprodukciou farieb zodpovedajúcim optika mikroskopu).
Reprodukčná časť poskytuje prvý stupeň zväčšenia a je umiestnená za objektom do roviny obrazu mikroskopu. Reprodukčná časť obsahuje šošovku a medziľahlý optický systém.
Moderné mikroskopy najnovšej generácie sú založené na optických systémoch šošoviek korigovaných na nekonečno.
To si navyše vyžaduje použitie takzvaných trubicových systémov, ktoré „zbierajú“ paralelné lúče svetla vychádzajúce z objektívu v obrazovej rovine mikroskopu.
3. Vizualizačná časť
Navrhnuté na získanie skutočného obrazu objektu na sietnici, filme alebo doske, na obrazovke televízora alebo počítačového monitora s dodatočným zväčšením (druhý stupeň zväčšenia).
Zobrazovacia časť sa nachádza medzi obrazovou rovinou šošovky a očami pozorovateľa (fotoaparát, kamera).
Súčasťou zobrazovacej časti je monokulárny, binokulárny alebo trinokulárny vizuálny nástavec s pozorovacím systémom (okuláre, ktoré fungujú ako lupa).
Okrem toho táto časť obsahuje systémy dodatočného zväčšenia (systémy veľkoobchodníka / zmena zväčšenia); projekčné dýzy, vrátane diskusných dýz pre dvoch alebo viacerých pozorovateľov; kresliace zariadenia; systémy na analýzu obrazu a dokumentáciu s príslušnými zodpovedajúcimi prvkami (fotokanál).
Základné metódy práce s mikroskopom
Metóda jasného poľa v prechádzajúcom svetle. Vhodné na štúdium priehľadných predmetov s nehomogénnymi inklúziami (tenké rezy rastlinných a živočíšnych tkanív, prvoky v tekutinách, tenké leštené platne niektorých minerálov). Iluminátor a kondenzor sú umiestnené pod stolíkom. Obraz je tvorený svetlom prechádzajúcim priehľadným médiom a absorbovaným hustejšími inklúziami. Na zvýšenie kontrastu obrazu sa často používajú farbivá, ktorých koncentrácia je tým väčšia, čím väčšia je hustota plochy vzorky.
Metóda jasného poľa v odrazenom svetle. Používa sa na štúdium nepriehľadných predmetov (kovy, rudy, minerály), ako aj predmetov, z ktorých je nemožné alebo nežiaduce odoberať vzorky na prípravu priesvitných mikropreparátov (šperky, umelecké diela a pod.) Osvetlenie prichádza zhora, zvyčajne cez šošovku, ktorá v tomto prípade plní aj úlohu kondenzoru.
Metóda šikmého osvetlenia a metóda tmavého poľa Metódy na skúmanie vzoriek s veľmi nízkym kontrastom, napríklad prakticky priehľadných živých buniek. Prepustené svetlo sa na vzorku neaplikuje zdola, ale mierne zboku, vďaka čomu sú viditeľné tiene, ktoré tvoria husté inklúzie (metóda šikmého osvetlenia). Posunutím kondenzora tak, aby jeho priame svetlo vôbec nedopadalo na šošovku (vzorka je potom osvetlená len šikmými lúčmi do priesvitu), je možné v okulári mikroskopu pozorovať biely predmet na čiernom pozadie (metóda tmavého poľa). Obe metódy sú vhodné len pre mikroskopy, ktorých konštrukcia umožňuje pohyb kondenzora vzhľadom na optickú os mikroskopu.
Typy moderných mikroskopov
Okrem svetelných mikroskopov existujú aj elektrónové a atómové mikroskopy, ktoré sa využívajú najmä na vedecký výskum. Bežný transmisný elektrónový mikroskop je podobný svetelnému mikroskopu s tým rozdielom, že objekt nie je ožarovaný svetelným tokom, ale elektrónovým lúčom generovaným špeciálnym elektronickým projektorom. Výsledný obraz sa premieta na fluorescenčné plátno pomocou systému šošoviek. Zväčšenie transmisného elektrónového mikroskopu môže dosiahnuť milión, avšak pre mikroskopy s atómovou silou to nie je limit. Práve atómovým mikroskopom, ktoré sú schopné vykonávať výskum na molekulárnej a dokonca aj atómovej úrovni, vďačíme za mnohé z najnovších úspechov v oblasti genetického inžinierstva, medicíny a fyziky. pevné telo, biológia a iné vedy.
Svetelné mikroskopy sú tiež rôzne a možno ich klasifikovať podľa niekoľkých kritérií, napríklad podľa počtu optických jednotiek (monokulárne / binokulárne alebo stereo) alebo podľa typu osvetlenia (polarizačné a fluorescenčné, interferenčné a fázový kontrast). Pre amatérsku prax je vhodný jednoduchý monokulárny svetelný mikroskop s maximálnym zväčšením 400x. Zložitejšie zariadenia sa navzájom líšia dizajnom iluminátora a kondenzátora, sú špeciálne a používajú sa v úzkych oblastiach vedy. Špeciálnym typom vynikajú stereomikroskopy, ktoré sú nevyhnutné pre mikrochirurgické operácie a výrobu mikroelektronických komponentov a sú nepostrádateľné aj v genetickom inžinierstve.
|
I. P. Kulibin sa pred odchodom v roku 1769 do Petrohradu zaoberal výrobou optických prístrojov v Nižnom Novgorode. Tam bol v rokoch 1764-1766. nezávisle navrhol Gregoryho zrkadlový ďalekohľad, mikroskop a elektrický stroj na základe vzoriek anglických nástrojov prinesených do Nižný Novgorod obchodníka Izvolského. Sám Kulibin o tomto diele napísal takto: "Potom začal hľadať rôzne pokusy, ako vyleštiť sklá ďalekohľadov, s ktorými vyrobil špeciálny kolos a cez to našiel leštenie. Podľa tohto vynálezu vyrobil dva teleskopy dlhé tri arshiny a jeden priemerný päť okuliarov, mikroskop ... Pri tejto príležitosti som dostal na preskúmanie ďalekohľad s kovovými zrkadlami anglickej práce, ktorý sa po rozobraní v okuliaroch aj v zrkadlách začal pozerať pre zápalné body smerom k slnku a strieľať ďaleko od tých zrkadiel a skiel k zápalným bodom.miera , pomocou ktorej by sa dalo zistiť akú vydutinu a vydutie pre sklá a zrkadlá by bolo potrebné vyrobiť medené formy na otáčanie zrkadiel a okuliare na piesku a kreslil zo všetkého toho ďalekohľadu... Potom začal robiť experimenty, akoby komponoval proti nemu a kovu v pomere; a keď som začal vyzerať tvrdo a bielou podobne, potom z toho Nalial som zrkadlá podľa predlohy, začal som ich brúsiť na piesku na spomínaných a už vyrobených konvexných formách a nad tými vytesanými zrkadlami som začal robiť pokusy, akýmkoľvek spôsobom som našiel, mali rovnaké čisté leštenie, ktoré pokračovalo značnú dobu. Nakoniec som vyskúšal jedno vyleštené zrkadlo na medenej forme, potreté páleným cínom a olejom na drevo. A tak s touto skúsenosťou z mnohých vyrobených zrkadiel vyšlo v pomere jedno veľké zrkadlo a druhé škaredé malé zrkadlo ... “. |
Stroj na brúsenie a leštenie optických šošoviek. |
V "Názore na krivočiare zrkadlá" Kulibin porovnáva relatívnu zložitosť spracovania sférických a asférických zrkadiel. Podrobne zvažuje výrobný proces konkávneho zrkadla, od zaslepovania kotúča až po leštenie, vrátane. Kulibina zaujala formulácia zliatin na výrobu kovových zrkadiel, spôsoby tavenia a formulácia flintového skla. Vynálezca sa pri svojej práci opiera o skúsenosti a tradície nazbierané pracovníkmi najstaršej akademickej dielne (optická dielňa bola založená v roku 1726), kde sa od čias Lomonosova etablovala výroba mnohých optických prístrojov a kde sa najviac skúsení a šikovní optici-mechanici pracovali napríklad v rodine Beljajevovcov. Literatúra |
