Tipuri de microscoape: descriere, caracteristici principale, scop. Cum diferă un microscop electronic de un microscop luminos?

Termenul "microscop" are rădăcini grecești. Se compune din două cuvinte, care în traducere înseamnă "mici" și "uite". Rolul principal al microscopului îl reprezintă utilizarea 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

Informații precise despre cine a inventat microscopul, în istoria de acolo. Potrivit unor surse, în 1590 a fost construit de tatăl și fiul lui Janssen, maestrul de ochelari. Un alt concurent pentru titlul de inventator al microscopului este Galileo Galilei. În 1609, acești oameni de știință au prezentat un dispozitiv cu lentile concave și convexe pentru o revizuire a publicului la Academia dei Lincei.

De-a lungul anilor, sistemul de examinare a obiectelor microscopice sa dezvoltat și îmbunătățit. Un pas uriaș în istoria sa a fost inventarea unui dispozitiv simplu cu două lentile reglate în mod achromatic. Acest sistem a fost introdus de olandezul Christian Huygens la sfârșitul anilor 1600. Octetele acestui inventator sunt inca in productie astazi. Singurul lor dezavantaj este lățimea insuficientă a câmpului vizual. În plus, în comparație cu dispozitivul de instrumente moderne, ochelarii Huygens au o locație incomodă pentru ochi.

O contribuție specială la istoria microscopului a fost realizată de Anton Van Leuwenhoek (1632-1723), producătorul acestor instrumente. El a atras atenția biologilor asupra acestui dispozitiv. Levenguk a făcut produse de dimensiuni mici echipate cu un singur obiectiv foarte puternic. A fost inconvenient să se utilizeze astfel de dispozitive, dar nu s-au repetat defectele de imagine care erau prezente în microscoape compuse. Inventatorii au reușit să remedieze această lipsă abia după 150 de ani. Odată cu dezvoltarea optică, calitatea imaginii în dispozitivele compozite sa îmbunătățit.

Îmbunătățirea microscoapelor continuă până în prezent. Deci, în 2006, oamenii de știință germani care lucrează la Institutul de Chimie Biofizică, Mariano Bossi și Ștefan Hella târziu a fost dezvoltat microscop optic. Datorită capacității de a observa obiecte cu dimensiuni de 10 nm și un tri-dimensională dispozitiv 3D-imagine de înaltă calitate numit Nanoscopie.

Clasificarea microscoapelor

În prezent, există o mare varietate de instrumente concepute pentru a face față obiectelor mici. Acestea sunt grupate în funcție de diverși parametri. Aceasta poate fi numirea unui microscop sau metoda adoptată de iluminare, structura utilizată pentru circuitul optic și așa mai departe.

Dar, de regulă, principalele tipuri de microscoape sunt clasificate în funcție de rezoluția microparticulelor, care poate fi văzută cu ajutorul acestui sistem. Potrivit acestei diviziuni, microscoapele pot fi:
- optice (ușoare);
- electronice;
- Cu raze X;
- sonde de scanare.

Cele mai utilizate microscoape de tipul luminii. Alegerea lor bogată este disponibilă în magazinele de optică. Cu ajutorul acestor dispozitive, sarcinile principale ale cercetării unui obiect sunt rezolvate. Toate celelalte tipuri de microscoape sunt clasificate ca fiind specializate. Utilizarea lor se face, de regulă, în laborator.

Fiecare dintre instrumentele de mai sus are propriile subspecii, care sunt utilizate în acest domeniu sau în acel domeniu. În plus, astăzi există posibilitatea de a cumpăra un microscop școlar (sau de învățământ), care este un sistem entry-level. Consumatorilor li se oferă dispozitive profesionale.

cerere

Pentru ce este microscopul? Ochiul uman, fiind un sistem optic special de tip biologic, are un anumit nivel de rezoluție. Cu alte cuvinte, există cea mai mică distanță între obiectele observate, atunci când acestea pot fi încă distingate. Pentru un ochi normal, această rezoluție este de 0,176 mm. Dimensiunile majorității animalelor și celulelor din plante, microorganismele, cristalele, microstructura aliajelor, metalelor etc. sunt mult mai mici decât această dimensiune. Cum să studiezi și să observi obiecte similare? Aici, diferite tipuri de microscoape ajung să-i ajute pe oameni. De exemplu, instrumentele de tip optic fac posibilă distincția între structurile în care distanța dintre elemente este de cel puțin 0,20 μm.

Cum este aranjat microscopul?

Instrumentul, cu care examinarea obiectelor microscopice devine accesibilă ochiului uman, are două elemente principale. Ele sunt lentilele și ocularul. Datele unei părți a microscopului dintr-un tub mobil amplasate pe o bază metalică sunt fixe. Pe el există, de asemenea, un tabel de subiect.

Tipurile moderne de microscoape, de regulă, sunt echipate cu un sistem de iluminare. Aceasta, în special, este un condensator cu diafragmă de iris. Cuplarea obligatorie a dispozitivelor de mărire este micro și macro-șuruburi, care servesc la reglarea clarității. Designul de microscoape asigură prezența unui sistem care controlează poziția condensatorului.

În microscoapele specializate, complexe, sunt adesea folosite alte sisteme și dispozitive suplimentare.

lentile

Aș dori să încep să descriu microscopul cu o poveste despre una dintre piesele sale principale, adică din lentilă. Ele sunt un sistem optic complex care mărește dimensiunea subiectului în planul imaginii. Designul lentilelor include un întreg sistem de lentile de două sau trei bucăți de lentile unice, dar și lipite.

Complexitatea unui astfel de design opto-mecanic depinde de gama de sarcini care trebuie rezolvate de acest sau acel dispozitiv. De exemplu, în microscopul cel mai complicat, sunt furnizate până la paisprezece lentile.

Obiectivul este alcătuit din partea din față și sistemele care o urmează. Care este baza pentru construirea unei imagini de calitate dorită, precum și determinarea stării de funcționare? Aceasta este lentila frontală sau sistemul lor. Următoarele părți ale lentilelor sunt necesare pentru a asigura mărirea necesară, distanța focală și calitatea imaginii. Cu toate acestea, implementarea unor astfel de funcții este posibilă numai împreună cu lentila frontală. Este de remarcat faptul că proiectarea părții următoare afectează lungimea tubului și înălțimea lentilei dispozitivului.

ocularele

Aceste părți ale microscopului sunt un sistem optic conceput pentru a construi imaginea microscopică necesară pe suprafața retinei a ochilor observatorului. În oculare există două grupe de lentile. Cea mai apropiată de ochiul cercetătorului este numită ochiul, iar cel îndepărtat - câmpul (cu ajutorul acestuia obiectivul construiește imaginea obiectului studiat).

Sistem de iluminat

Microscopul oferă o construcție complexă de diafragme, oglinzi și lentile. Cu ajutorul său, iluminarea uniformă a obiectului investigat este asigurată. În primele microscoape, această funcție a fost efectuată surse de lumină naturală. Odată cu îmbunătățirea instrumentelor optice, au început să folosească oglinzi plate și apoi oglinzi concave.

Cu ajutorul unor astfel de detalii simple, razele de la soare sau lampă erau îndreptate spre obiectul investigației. În microscoapele moderne, sistemul de iluminare este mai perfect. Se compune dintr-un condensator și un colector.

Tabelul de subiecte

Medicamentele microscopice care necesită studii sunt situate pe o suprafață plană. Acesta este tabela subiectului. Diferite tipuri de microscoape pot avea această suprafață, proiectate în așa fel încât să se rotească obiectul investigației câmpul de vedere Observer orizontal, vertical sau la un anumit unghi.

Principiul de funcționare

În primul dispozitiv optic, sistemul de lentile a produs o imagine inversă a microobiectelor. Acest lucru a făcut posibilă identificarea structurii materiei și a detaliilor minuțioase care urmau să fie studiate. Principiul funcționării unui microscop de lumină astăzi este similar cu cel al unui telescop refractar. În acest dispozitiv, lumina este refractată în momentul trecerii prin partea de sticlă.

Cum cresc microscoapele luminoase moderne? După ce o rază de raze de lumină lovește dispozitivul, acestea sunt transformate într-un flux paralel. Numai atunci există o refracție a luminii în ocular, datorită căreia crește imaginea obiectelor microscopice. Mai mult, această informație vine în forma necesară pentru observator în cadrul său analizor vizual.

Subspete de microscoape de lumină

modern dispozitive optice clasifica:

1. În clasa de complexitate pentru un microscop de cercetare, de lucru și de școală.
2. Pe domeniul de aplicare pentru chirurgicale, biologice și tehnice.
3. Prin tipuri de microscopie pe dispozitive reflectate și transmise de lumină, contact de fază, luminescente și polarizante.
4. Direcția fluxului luminos spre invers și drept.

Microscoape electronice

Odată cu trecerea timpului, dispozitivul destinat examinării obiectelor 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 muncă, independent de refracția luminii. În procesul de utilizare a celor mai noi tipuri de instrumente, s-au folosit electroni. Astfel de sisteme permit să se vadă atât de mici părți individuale ale unei substanțe că ele sunt pur și simplu curgate de raze de lumină.

De ce aveți nevoie de un microscop electronic? Cu ajutorul său, se studiază structura celulelor la nivel molecular și subcelular. De asemenea, dispozitive similare sunt utilizate pentru a studia viruși.

Dispozitiv de microscop electronic

Care este baza lucrării celor mai noi dispozitive pentru examinarea obiectelor microscopice? Cum diferă un microscop electronic de un microscop luminos? Există vreo asemănare între ele?

Principiul funcționării unui microscop electronic se bazează pe proprietățile pe care le posedă câmpurile electrice și magnetice. Simetria lor rotațională poate avea un efect de focalizare asupra fasciculelor de electroni. Pe această bază, este posibil să se răspundă la întrebarea: „Microscopul electronic este diferit de lumina?“ În ea, spre deosebire de dispozitivul optic, nu există nici o lentilă. Rolul lor este jucat de câmpurile magnetice și electrice calculate corespunzător. Ele sunt create prin rotiri de bobine, prin care curge curentul. În acest caz, asemenea câmpuri se comportă colectarea lentilelor. Pe măsură ce crește sau scade curentul, distanța focală a dispozitivului se schimbă.

În ceea ce privește schema de circuit, în microscopul electronic este similară cu cea a unui dispozitiv de lumină. Singura diferență este că elementele optice sunt înlocuite cu cele electrice similare.

Mărirea unui obiect în microscoape electronice se datorează procesului de refracție al unui fascicul de lumină care trece prin obiectul studiat. În unghiuri diferite, razele cad în planul obiectivului, unde are loc prima creștere a eșantionului. Mai departe, electronii trec calea spre obiectivul intermediar. Se schimbă treptat dimensiunea obiectului. Imaginea finală a materialului investigat este furnizată de lentilele de proiecție. Din aceasta, imaginea ajunge pe ecranul fluorescent.

Tipuri de microscoape electronice

Tipuri moderne dispozitive de mărire Acestea 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 investigată și mărirea ulterioară a lentilelor magnetice situate în lentilă.
2. SEM sau microscop electronic cu scanare. Un astfel de dispozitiv permite obținerea unei imagini a suprafeței unui obiect cu o rezoluție înaltă, care este de ordinul câtorva nanometri. Folosind metode suplimentare, un astfel de microscop oferă informații care ajută la determinarea compoziției chimice a straturilor de suprafață apropiate.
3. Tunsoare cu microscop electronic de scanare, sau STM. Cu ajutorul acestui dispozitiv, se măsoară relieful suprafețelor conductive cu o rezoluție spațială ridicată. În procesul de lucru cu STM, un ac metalic ascuțit este adus la obiectul studiat. În același timp, distanța este menținută doar la câțiva angstromi. Mai mult, un potențial mic se aplică acului, din cauza căruia apare un curent de tunel. Observatorul primește o imagine tridimensională a obiectului studiat.

Microscopul "Levenguk"

În 2002, America a introdus o nouă companie care produce instrumente optice. În lista sortimentului produselor sale se află microscoape, telescoape și binocluri. Toate aceste dispozitive se disting prin calitate ridicată a imaginii.

Biroul central al companiei și departamentul de dezvoltare sunt situate în SUA, în orașul Frimonde (California). Dar, în ceea ce privește instalațiile de producție, acestea se află în China. Datorită acestui fapt, compania oferă pe piață produse avansate și de înaltă calitate la un preț accesibil.

Ai nevoie de un microscop? Levenhuk va propune opțiunea necesară. În gama de tehnologie optică a companiei sunt instrumente digitale și biologice pentru creșterea obiectului studiat. În plus, cumpărătorul este oferit și modele de design, executate într-o varietate de culori.

Microscopul Levenhuk are o funcționalitate extinsă. De exemplu, un dispozitiv educațional la nivel de intrare poate fi atașat la un computer și, de asemenea, este capabil să efectueze filmări video ale cercetărilor în curs. Această funcție este echipată cu modelul Levenhuk D2L.

Compania oferă microscoape biologice de diferite nivele. Acestea sunt modele mai simple și noutăți care se potrivesc profesioniștilor.