Типове микроскопи: описание, основни характеристики, цел. Как се различава електронен микроскоп от светлинния микроскоп?

Терминът "микроскоп" има гръцки корени. Състои се от две думи, които в превод означават "малки" и "изглежда". Основната роля на микроскопа е да го използвате, когато разглеждате много малки обекти. В същото време това устройство ви позволява да определите размера и формата, структурата и други характеристики на тела, които не са видими с невъоръжено око.

История на творението

Точна информация за това кой е изобретателят на микроскопа, в историята там. Според някои източници, през 1590 г. той е построен от баща и син на Янсен, майстор на очила. Друг претендент за заглавието на изобретателя на микроскопа е "Галилео Галилей". През 1609 г. тези учени бяха представени с устройство с вдлъбнати и изпъкнали лещи за преглед на обществеността в Академията на Линей.

През годините системата за изследване на микроскопичните обекти се развива и подобрява. Огромна стъпка в историята му е изобретяването на просто ахроматично регулирано устройство с две лещи. Тази система е въведена от холандец Кристиан Хюйгенс в края на 1600-те. Окулярите на този изобретател все още се произвеждат днес. Единственият им недостатък е недостатъчната широчина на зрителното поле. В допълнение, в сравнение с устройството на съвременните инструменти, очила Huygens имат неприятно място за очите.

Специален принос към историята на микроскопа е направен от Антон Ван Льовенхок (1632-1723), производител на такива инструменти. Той беше този, който привлече вниманието на биолозите към това устройство. Levenguk направи продукти с малки размери, оборудвани с един, но много силен обектив. Неудобно беше да се използват такива устройства, но те не успяха да дублират недостатъците на изображението, които присъстваха в съставни микроскопи. Изобретателите са успели да коригират тази липса едва след 150 години. Заедно с развитието на оптиката качеството на изображението в композитните устройства се е подобрило.

Подобряването на микроскопите продължава и до днес. Така че през 2006 г. немски учени, работещи в Института по биофизикална химия, Мариано Боси и Стефан Хелъм, разработиха най-новия оптичен микроскоп. Поради способността да наблюдава обекти с размери 10 nm и триизмерни висококачествени 3D изображения, устройството се нарича наноскоп.

Класификация на микроскопи

В момента има голямо разнообразие от инструменти, предназначени да се занимават с малки обекти. Те се групират на базата на различни параметри. Това може да бъде назначаването на микроскоп или приетия метод на осветяване, структурата, използвана за оптичната схема и т.н.

Но, като правило, основните типове микроскопи се класифицират според разделителната способност на микрочастиците, които могат да се видят с помощта на тази система. Според това разделение микроскопите могат да бъдат:
- оптични (леки);
- Електронната;
- Рентгенова;
- сканиращи сонди.

Най-широко използваните микроскопи от светлинен тип. Техният богат избор се предлага в магазините за оптика. С помощта на такива устройства се решават основните задачи за изследване на обект. Всички останали видове микроскопи се класифицират като специализирани. Тяхното използване се прави по правило в лабораторията.

Всеки от горните видове инструменти има свой собствен подвид, който се използва в това или онова поле. Освен това днес има възможност да се закупи училищен микроскоп (или образователен), който е система на входно ниво. На потребителите се предлагат професионални устройства.

приложение

За какво е микроскопът? Човешкото око, като специална оптична система от биологичен тип, има известно ниво на резолюция. С други думи, има най-малкото разстояние между наблюдаваните обекти, когато те все още могат да бъдат разграничени. За нормално око, тази разделителна способност е в рамките на 0.176 мм. Но размерът на повечето животни и растителни клетки, микроорганизми, кристали, микроструктура на сплави, метали и т.н. е много по-малък от този размер. Как да учим и наблюдаваме подобни обекти? Тук, различни видове микроскопи идват да помагат на хората. Например инструментите от оптичен тип правят възможно разграничаването между структури, в които разстоянието между елементите е най-малко 0,20 μm.

Как е подреден микроскопът?

Инструментът, с който разглеждането на микроскопични обекти става достъпен за човешкото око, има два основни елемента. Те са лещата и окуляра. Данните на част от микроскопа в подвижна тръба, разположена върху метална основа, са фиксирани. На нея има и таблица с предметите.

Съвременните видове микроскопи обикновено са оборудвани със система за осветление. Това по-специално е кондензатор с ирисова диафрагма. Задължителното групиране на увеличителните устройства са микро- и макро-винтове, които служат за регулиране на остротата. Дизайнът на микроскопите осигурява наличието на система, която контролира позицията на кондензатора.

В специализирани, по-сложни микроскопи, често се използват други допълнителни системи и устройства.

лещи

Бих искал да започна да описвам микроскопа с история за една от основните му части, т.е. от обектива. Те са сложна оптична система, която увеличава размера на обекта в равнината на изображението. Дизайнът на лещите включва цяла система от не само единични, но и залепени две или три парчета лещи.

Сложността на такъв оптико-механичен дизайн зависи от обхвата на задачите, които трябва да бъдат решени от това или това устройство. Например, в най-сложния микроскоп се осигуряват до четиринадесет лещи.

Обективът се състои от предната част и системите, които следват нея. Каква е основата за изграждането на изображение с желаното качество, както и за определяне на работното състояние? Това е предният обектив или тяхната система. Следните части на обектива са необходими, за да осигурят необходимото увеличение, фокусно разстояние и качество на изображението. Прилагането на такива функции обаче е възможно само във връзка с предната леща. Струва си да се отбележи, че конструкцията на следващата част влияе върху дължината на тръбата и височината на лещата на устройството.

окуляра

Тези части на микроскопа са оптична система, проектирана да конструира необходимия микроскопски образ върху повърхността на очите на наблюдателя на ретината. В окулярите има две групи лещи. Най-близко до окото на изследователя се нарича окото, а далечното - полето (с помощта на лещата изгражда образа на изследваните обекти).

Осветителна система

Микроскопът осигурява сложна конструкция на диафрагми, огледала и лещи. С негова помощ е осигурено равномерно осветяване на обекта, обект на изследването. В най-ранните микроскопи тази функция е изпълнена естествени източници на светлина. С подобряването на оптичните инструменти, те първо започнаха да използват плоски и след това вдлъбнати огледала.

С помощта на такива прости подробности лъчите от слънцето или от лампата бяха насочени към обекта на разследването. В модерните микроскопи осветителната система е по-добра. Състои се от кондензатор и колектор.

Таблица на темите

Микроскопичните лекарства, които изискват изследване, се намират на равна повърхност. Това е таблицата с предметите. Различни типове микроскопи могат да имат тази повърхност, проектирана по такъв начин, че обектът на разследването да бъде завъртян зрително поле Наблюдател хоризонтално, вертикално или под определен ъгъл.

Принцип на действие

В първото оптично устройство системата на лещите произвежда обратно изображение на микрообекти. Това направи възможно разграничаването на структурата на материята и подробностите, които трябваше да бъдат проучени. Принципът на работа на светлинния микроскоп днес е подобен на този на рефракторен телескоп. В това устройство светлината се пречупва в момента на преминаване през стъклената част.

Как се увеличават съвременните светлинни микроскопи? След като лъч светлинни лъчи удари устройството, те се преобразуват в паралелен поток. Едва тогава има отражение на светлината в окуляра, поради което образът на микроскопичните обекти се увеличава. Освен това тази информация е във формата, необходима на наблюдателя в неговата визуален анализатор.

Подвидове на светлинни микроскопи

модерен оптични устройства класифицира:

1. В класа на сложността за изследователски, работен и училищен микроскоп.
2. В областта на приложение за хирургически, биологични и технически.
3. По видове микроскопия на устройства, отразени и предавани светлина, фазов контакт, луминесцентни и поляризиращи.
4. Посока на светлинния поток към обърната и права.

Електронни микроскопи

С течение на времето устройството, предназначено за изследване на микроскопични обекти, става все по-съвършено. Налице са такива видове микроскопи, при които е използван напълно различен принцип на работа, независимо от пречупването на светлината. В процеса на използване на най-новите видове инструменти се използват електрони. Такива системи позволяват да се видят толкова малки отделни части от дадено вещество, че те просто текат от светлинни лъчи.

Защо се нуждаете от електронен микроскоп? С негова помощ се изследва структурата на клетките на молекулярно и субцелекулно ниво. Също така, подобни устройства се използват за изучаване на вируси.

Електронно микроскопско устройство

Каква е основата на работата на най-новите устройства за изследване на микроскопични обекти? Как се различава електронен микроскоп от светлинния микроскоп? Има ли някакви прилики между тях?

Принципът на действие на електронния микроскоп се основава на свойствата, които притежава електрическото и магнитното поле. Тяхната ротационна симетрия може да има фокусиращ ефект върху електронните лъчи. Като се започне от това, можем да отговорим на въпроса: "Каква е разликата между електронен микроскоп и светлинен микроскоп?" В него, за разлика от оптичното устройство, няма лещи. Тяхната роля се играе от подходящо изчислени магнитни и електрически полета. Те се създават от намотки намотки, през които тече потокът. В този случай такива полета действат като събиране на лещи. Тъй като токът се увеличава или намалява, фокусното разстояние на устройството се променя.

Що се отнася до електрическата схема, в електронен микроскоп той е подобен на този на светлинно устройство. Единствената разлика е, че оптичните елементи са заменени от подобни електрически.

Увеличаването на обект в електронен микроскоп се дължи на процеса на пречупване на светлинен лъч, преминаващ през изследваните обекти. При различни ъгли лъчите падат в равнината на обективната леща, където се осъществява първото увеличение на пробата. Освен това, електроните преминават по пътя към междинната леща. Постепенно се променя размерът на обекта. Крайната картина на изследваните материали се осигурява от прожекционния обектив. От него образът се подава на флуоресцентния екран.

Видове електронни микроскопи

Модерни типове увеличителни устройства Те включват:

1. TEM или трансмисионен електронен микроскоп. В този апарат изображение на много тънък, до 0.1 микрона дебели, се формира на обекта във взаимодействието с електронен лъч с цел вещество и последващото увеличение на неговите магнитни лещи разположени в обектива.
2. SEM или сканиращ електронен микроскоп. Такова устройство прави възможно да се получи изображение на повърхността на обект с висока разделителна способност, която е от порядъка на няколко нанометра. Използвайки допълнителни методи, такъв микроскоп предоставя информация, която помага за определяне на химичния състав на близките повърхностни слоеве.
3. Тунелен сканиращ електронен микроскоп или STM. С помощта на това устройство се измерва релефът на проводящи повърхности с висока пространствена разделителна способност. В процеса на работа със СТМ се подава остра метална игла към обекта. В същото време разстоянието се поддържа само няколко angstroms. Освен това за иглата се прилага малък потенциал, поради който се поражда ток на тунела. Наблюдателят получава триизмерен образ на обекта, подложен на проучване.

Микроскоп "Levenguk"

През 2002 г. Америка въведе нова компания, която произвежда оптични инструменти. В списъка с асортименти на продуктите са включени микроскопи, телескопи и бинокли. Всички тези устройства се отличават с високо качество на изображението.

Централата и отдела за развитие на компанията се намират в САЩ в град Фримонд (Калифорния). Но що се отнася до производствените мощности, те се намират в Китай. Благодарение на всичко това, компанията доставя на пазара висококачествени и висококачествени продукти на достъпна цена.

Имате ли нужда от микроскоп? Levenhuk ще предложи желания вариант. В обхвата на оптичните технологии на компанията са цифрови и биологични инструменти за увеличаване на изучавания обект. В допълнение, купувачът се предлага и дизайн модели, изпълнени в различни цветове.

Микроскопът Levenhuk има богата функционалност. Например, учебно устройство на входно ниво може да бъде прикачено към компютър и също така е в състояние да извършва видеозапис на текущи изследвания. Тази функционалност е оборудвана с модела Levenhuk D2L.

Фирмата предлага биологични микроскопи на различни нива. Това са по-прости модели и новости, които ще задоволят професионалистите.