למונח "מיקרוסקופ" יש שורשים יווניים. הוא מורכב משתי מילים, שמשמעותן בתרגום היא "קטן" ו"מבט". תפקידו העיקרי של המיקרוסקופ הוא השימוש בו בעת בחינת עצמים קטנים מאוד. במקביל, מכשיר זה מאפשר לך לקבוע את הגודל והצורה, המבנה ומאפיינים אחרים של גופים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת.
היסטוריית הבריאה
אין מידע מדויק על מי היה ממציא המיקרוסקופ בהיסטוריה. לפי כמה מקורות, הוא תוכנן בשנת 1590 על ידי אביו ובנו של יאנסן, אמן בייצור משקפיים. מתחרה נוסף על התואר ממציא המיקרוסקופ הוא גלילאו גליליי. בשנת 1609, מדען זה הציג מכשיר עם עדשות קעורות וקמורות לצפייה ציבורית ב-Accademia dei Lincei.
עם השנים, המערכת לצפייה בחפצים מיקרוסקופיים התפתחה והשתפרה. צעד ענק בהיסטוריה שלה היה המצאת מכשיר פשוט בעל שתי עדשות המתכוונן אכרומטית. מערכת זו הוצגה על ידי ההולנדי כריסטיאן הויגנס בסוף המאה ה-16. עיניות של הממציא הזהנמצאים היום בייצור. החיסרון היחיד שלהם הוא רוחב שדה הראייה הלא מספיק. בנוסף, בהשוואה למכשירים מודרניים, לעיניות Huygens יש מיקום לא נוח לעיניים.
תרומה מיוחדת להיסטוריה של המיקרוסקופ ניתנה על ידי היצרן של מכשירים כאלה אנטון ואן ליוונהוק (1632-1723). הוא זה שהסב את תשומת לבם של הביולוגים למכשיר הזה. Leeuwenhoek ייצר מוצרים בגודל קטן מצוידים בעדשה אחת, אך חזקה מאוד. זה היה לא נוח להשתמש במכשירים כאלה, אבל הם לא הכפילו את פגמי התמונה שהיו קיימים במיקרוסקופים מורכבים. הממציאים הצליחו לתקן את החסר הזה רק לאחר 150 שנה. במקביל להתפתחות האופטיקה, השתפרה איכות התמונה במכשירים מרוכבים.
שיפור במיקרוסקופים נמשך היום. אז, בשנת 2006, מדענים גרמנים העובדים במכון לכימיה ביו-פיזיקלית, מריאנו בוסי וסטפן הל, פיתחו את המיקרוסקופ האופטי האחרון. בשל היכולת לצפות בעצמים במידות של 10 ננומטר ובתמונות תלת מימד באיכות גבוהה, המכשיר נקרא ננוסקופ.
סיווג מיקרוסקופים
כיום, יש מגוון רחב של מכשירים שנועדו לבחון חפצים קטנים. הקיבוץ שלהם מבוסס על פרמטרים שונים. ייתכן שזו מטרת המיקרוסקופ או שיטת ההארה שאומצה, המבנה המשמש לתכנון האופטי וכו'.
אבל, ככלל, הסוגים העיקריים של מיקרוסקופיםמסווגים לפי הרזולוציה של מיקרו-חלקיקים שניתן לראות באמצעות מערכת זו. לפי חלוקה זו, המיקרוסקופים הם:
- אופטי (אור);
-אלקטרוני;
-רנטגן;-בדיקה סורק.
המיקרוסקופים הנפוצים ביותר הם מסוג האור. המבחר הרחב שלהם זמין בחנויות אופטיקה. בעזרת מכשירים כאלה נפתרות המשימות העיקריות של לימוד אובייקט. כל סוגי המיקרוסקופים האחרים מסווגים כמומחים. השימוש בהם נעשה בדרך כלל במעבדה.
לכל אחד מסוגי המכשירים לעיל יש תת-מינים שלו, המשמשים באזור מסוים. בנוסף, כיום ניתן לקנות מיקרוסקופ בית ספרי (או חינוכי), שהוא מערכת התחלתית. מוצע לצרכנים ולמכשירים מקצועיים.
Application
בשביל מה מיקרוסקופ? לעין האנושית, בהיותה מערכת אופטית מסוג ביולוגי מיוחד, יש רמה מסוימת של רזולוציה. במילים אחרות, יש את המרחק הקטן ביותר בין עצמים שנצפו כאשר עדיין ניתן להבחין ביניהם. עבור עין רגילה, רזולוציה זו היא בטווח של 0.176 מ מ. אבל הממדים של רוב תאי החי והצומח, מיקרואורגניזמים, גבישים, מבנה המיקרו של סגסוגות, מתכות וכו' קטנים בהרבה מהערך הזה. איך ללמוד ולהתבונן בחפצים כאלה? זה המקום שבו סוגים שונים של מיקרוסקופים באים לעזרתם של אנשים. לדוגמה, מכשירים מסוג אופטי מאפשרים להבחין במבנים שבהם המרחקבין אלמנטים הוא מינימום של 0.20 מיקרומטר.
איך מיקרוסקופ עובד?
למכשיר, המאפשר לעין האנושית לבחון עצמים מיקרוסקופיים, יש שני אלמנטים עיקריים. הם העדשה והעינית. חלקים אלה של המיקרוסקופ מקובעים בצינור נע הממוקם על בסיס מתכת. יש לו גם טבלת נושאים.
סוגים מודרניים של מיקרוסקופים מצוידים בדרך כלל במערכת תאורה. זה, במיוחד, מעבה בעל דיאפרגמה של קשתית העין. סט חובה של התקני הגדלה הם ברגי מיקרו ומקרו, המשמשים לכוונון החדות. העיצוב של מיקרוסקופים מספק גם נוכחות של מערכת השולטת במיקום הקבל.
במיקרוסקופים מיוחדים ומורכבים יותר, נעשה שימוש לעתים קרובות במערכות והתקנים נוספים אחרים.
עדשות
אני רוצה להתחיל את תיאור המיקרוסקופ בסיפור על אחד מהחלקים העיקריים שלו, כלומר מהעדשה. הם מערכת אופטית מורכבת שמגדילה את גודל האובייקט המדובר במישור התמונה. עיצוב העדשות כולל מערכת שלמה של לא רק עדשות בודדות, אלא גם מודבקות של שתיים או שלוש עדשות.
המורכבות של עיצוב אופטי-מכני כזה תלויה במגוון המשימות שחייבים להיפתר על ידי מכשיר כזה או אחר. לדוגמה, למיקרוסקופ המורכב ביותר יש עד ארבע עשרה עדשות.
כלול בעדשההם החלק הקדמי והמערכות שאחריו. מה הבסיס לבניית תדמית באיכות הרצויה, כמו גם לקביעת מצב הפעולה? זוהי עדשה קדמית או המערכת שלהם. חלקים הבאים של העדשה נדרשים לספק את ההגדלה הנדרשת, אורך המוקד ואיכות התמונה. עם זאת, יישום פונקציות כאלה אפשרי רק בשילוב עם עדשה קדמית. ראוי להזכיר שעיצוב החלק הבא משפיע על אורך הצינור וגובה עדשת המכשיר.
Eyepieces
חלקים אלה של המיקרוסקופ הם מערכת אופטית שנועדה לבנות את התמונה המיקרוסקופית הדרושה על פני הרשתית של עיני המתבונן. העיניות מכילות שתי קבוצות של עדשות. הקרוב ביותר לעין של החוקר נקרא עין, והרחוק נקרא שדה (בעזרתו העדשה בונה תמונה של האובייקט הנחקר).
מערכת תאורה
למיקרוסקופ עיצוב מורכב של דיאפרגמות, מראות ועדשות. בעזרתו, מובטחת תאורה אחידה של האובייקט הנחקר. במיקרוסקופים המוקדמים ביותר, פונקציה זו בוצעה על ידי מקורות אור טבעיים. ככל שהמכשירים האופטיים השתפרו, הם החלו להשתמש תחילה במראות שטוחות ואחר כך קעורות.
בעזרת פרטים פשוטים כאלה, קרני השמש או המנורה הופנו אל מושא המחקר. במיקרוסקופים מודרניים, מערכת התאורה מושלמת יותר. הוא מורכב מעבה וקולטן.
טבלת נושא
הכנות מיקרוסקופיות הדורשות מחקר,מונחים על משטח שטוח. זו טבלת הנושאים. סוגים שונים של מיקרוסקופים יכולים לעצב את המשטח הזה בצורה כזו שאובייקט המחקר יסתובב בשדה הראייה של הצופה אופקית, אנכית או בזווית מסוימת.
עקרון הפעולה
במכשיר האופטי הראשון, מערכת העדשות סיפקה תמונה הפוכה של מיקרו-אובייקטים. זה איפשר לראות את מבנה החומר ואת הפרטים הקטנים ביותר שהיו אמורים להיחקר. עקרון הפעולה של מיקרוסקופ אור כיום דומה לעבודה שמבצע טלסקופ רפרקטור. במכשיר זה, האור נשבר כשהוא עובר דרך חלק הזכוכית.
איך מיקרוסקופי אור מודרניים מגדילים? לאחר שקרן של קרני אור נכנסת למכשיר, הן מומרות לזרם מקביל. רק אז מתגברת שבירה של האור בעינית, שבגללה גדלה התמונה של עצמים מיקרוסקופיים. יתר על כן, מידע זה נכנס בצורה הנחוצה למתבונן במנתח החזותי שלו.
תת-מינים של מיקרוסקופי אור
מכשירים אופטיים מודרניים מסווגים:
1. לפי שיעור המורכבות למחקר, עבודה ובית ספר מיקרוסקופ.
2. לפי תחום יישום עבור כירורגי, ביולוגי וטכני.
3. לפי סוגי מיקרוסקופיה למכשירים של אור מוחזר ומשודר, מגע פאזה, מאיר ומקוטב.4. בכיוון שטף האור להפוך וישיר.
מיקרוסקופים אלקטרוניים
עם הזמן, מכשיר שנועד לבחון חפצים מיקרוסקופיים הפך ליותר ויותר מושלם. הופיעו סוגים כאלה של מיקרוסקופים שבהם נעשה שימוש בעיקרון פעולה שונה לחלוטין, ללא תלות בשבירה של האור. בתהליך השימוש בסוגי המכשירים העדכניים ביותר, היו מעורבים אלקטרונים. מערכות כאלה מאפשרות לראות חלקים בודדים של חומר כה קטנים עד שקרני האור פשוט זורמות סביבם.
למה מיועד מיקרוסקופ מסוג אלקטרוני? הוא משמש לחקר מבנה התאים ברמה המולקולרית והתת-תאית. כמו כן, משתמשים במכשירים דומים לחקר וירוסים.
עיצוב מיקרוסקופים אלקטרונים
מה עומד בבסיס פעולתם של המכשירים העדכניים ביותר לצפייה בחפצים מיקרוסקופיים? במה שונה מיקרוסקופ אלקטרוני ממיקרוסקופ אור? האם יש קווי דמיון ביניהם?
עקרון הפעולה של מיקרוסקופ אלקטרונים מבוסס על התכונות שיש לשדות חשמליים ומגנטיים. הסימטריה הסיבובית שלהם מסוגלת להשפיע על קרני אלקטרונים. בהתבסס על זה, אנו יכולים לענות על השאלה: "במה נבדל מיקרוסקופ אלקטרונים ממיקרוסקופ אור?" בה, בניגוד למכשיר אופטי, אין עדשות. את תפקידם ממלאים שדות מגנטיים וחשמליים המחושבים כראוי. הם נוצרים על ידי סיבובים של סלילים שדרכם עובר זרם. במקרה זה, שדות כאלה פועלים כמו עדשה מתכנסת. כאשר הזרם עולה או יורד, אורך המוקד משתנה.מרחק כלי נגינה.
באשר לתרשים המעגל, למיקרוסקופ האלקטרונים זה דומה לתרשים המעגל של מכשיר אור. ההבדל היחיד הוא שהאלמנטים האופטיים מוחלפים באלמנטים חשמליים הדומים להם.
הגדלה של עצם במיקרוסקופים אלקטרונים מתרחשת עקב תהליך השבירה של קרן אור העוברת דרך האובייקט הנחקר. בזוויות שונות, הקרניים נכנסות למישור עדשת האובייקטיב, שם מתרחשת ההגדלה הראשונה של הדגימה. ואז האלקטרונים עוברים את הדרך לעדשת הביניים. יש בו שינוי חלק בגידול בגודל האובייקט. התמונה הסופית של החומר הנלמד ניתנת על ידי עדשת ההקרנה. ממנו, התמונה נופלת על מסך הפלורסנט.
סוגי מיקרוסקופים אלקטרונים
סוגים מודרניים של זכוכית מגדלת כוללים:
1. TEM, או מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת. במערך זה, תמונה של עצם דק מאוד, בעובי של עד 0.1 מיקרומטר, נוצרת על ידי אינטראקציה של אלומת אלקטרונים עם החומר הנחקר וההגדלה שלאחר מכן באמצעות עדשות מגנטיות באובייקטיב.
2. SEM, או מיקרוסקופ אלקטרוני סורק. מכשיר כזה מאפשר לקבל תמונה של פני השטח של עצם ברזולוציה גבוהה בסדר גודל של מספר ננומטרים. כאשר משתמשים בשיטות נוספות, מיקרוסקופ כזה מספק מידע שעוזר לקבוע את ההרכב הכימי של שכבות קרובות לפני השטח.3. מיקרוסקופ סריקת מנהור אלקטרוני, או STM. באמצעות מכשיר זה, הקלה של משטחים מוליכים עם מרחב גבוהרְשׁוּת. בתהליך העבודה עם STM מובאת מחט מתכת חדה לאובייקט הנבדק. במקביל, נשמר מרחק של כמה אנגסטרמים בלבד. לאחר מכן, פוטנציאל קטן מופעל על המחט, שבגללו מתעורר זרם מנהרה. במקרה זה, הצופה מקבל תמונה תלת מימדית של האובייקט הנחקר.
מיקרוסקופים לוונהוק
בשנת 2002 הופיעה באמריקה חברה חדשה לייצור מכשירים אופטיים. מגוון המוצרים שלה כולל מיקרוסקופים, טלסקופים ומשקפות. כל המכשירים הללו מובחנים באיכות תמונה גבוהה.
המשרד הראשי ומחלקת הפיתוח של החברה ממוקמים בארה ב, בעיר פרמונד (קליפורניה). אבל באשר למתקני הייצור, הם ממוקמים בסין. הודות לכל אלו, החברה מספקת לשוק מוצרים מתקדמים ואיכותיים במחיר משתלם.
האם אתה צריך מיקרוסקופ? לבנהוק יציע את האפשרות הנדרשת. מגוון הציוד האופטי של החברה כולל מכשירים דיגיטליים וביולוגיים להגדלת האובייקט הנחקר. בנוסף, מוצעים לרוכש דגמי מעצבים, המבוצעים במגוון צבעים.
למיקרוסקופ Levenhuk יש פונקציונליות נרחבת. לדוגמה, מכשיר אימון ברמת התחלה יכול להיות מחובר למחשב והוא מסוגל גם לצלם וידאו של מחקר מתמשך. דגם Levenhuk D2L מצויד בפונקציונליות זו.
החברה מציעה מיקרוסקופים ביולוגיים ברמות שונות. אלה דגמים פשוטים יותר, וחידושים,מתאים למקצוענים.
