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 "малък" и "вид". Основната роля на микроскопа е да го използвате, когато разглеждате много малки обекти. В този случай това устройство ви позволява да определите размера и формата, структурата и други характеристики на невидими с невъоръжено око тела.

История на творението

Точна информация за това кой е изобретателят на микроскопа, в историята там. Според някои източници, през 1590 г. неговият баща и син Янсен, майсторът на очила, проектирали очилата. 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 наблюдение на микроскопични обекти се развива и подобрява. Една огромна стъпка в историята му е изобретяването на просто ахроматично регулирано устройство с две лещи. Тази система е въведена от холандския християнски Хюгенс в края на 1600-те. Окулярите на този изобретател са все още в производство днес. Единственият им недостатък е недостатъчната ширина на зрителното поле. В допълнение, в сравнение с устройството на съвременните устройства, очила Huygens имат неприятно място за очите.

Специален принос за историята на микроскопа е направен от производителя на такива устройства Anton Van Leuvengook (1632-1723). Той беше този, който привлече вниманието на биолозите към това устройство. Levenguk направи продукти с малки размери, оборудвани с един, но много силен обектив. Не е удобно да се използват такива устройства, но те не дублират дефекти на изображението, които се срещат в композитни микроскопи. Да се коригира тази липса на изобретатели можеше само 150 години по-късно. Заедно с развитието на оптиката, качеството на изображенията в композитните устройства се е подобрило.

Подобряването на микроскопите продължава и в наши дни. Така че през 2006 г. немски учени, работещи в Института по биофизична 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 са групирани 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);
- електронни;
- рентгеново изследване;
- 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 други видове микроскопи се класифицират като специализирани. Тяхното използване се прави, като правило, в лабораторията.

Всеки от горните видове инструменти има свои собствени подвидове, които се използват в тази или тази сфера. Освен това днес има възможност да се купи училищен микроскоп (или образователен), който е система за входно ниво. Произведени потребителски и професионални устройства.

приложение

За какво е микроскопът? Човешкото око, като специална оптична система от биологичен тип, има определено ниво на разделителна способност. 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 размерите на повечето животни и растителни клетки, микроорганизми, кристали, микроструктура на сплави, метали и т.н. са много по-малки от този размер. Как да учим и наблюдаваме подобни обекти? Тук съществуват различни видове микроскопи, които помагат на хората. Например, оптичните устройства ни позволяват да правим разграничение между структури, в които разстоянието между елементите е най-малко 0.20 μm.

Как се подрежда микроскопът?

Устройството, с което разглеждането на микроскопични обекти става достъпно 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 е по-специално 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 не само на единични, но и на залепени две или три парчета лещи.

Сложността на такъв оптикомеханичен дизайн зависи от обхвата на задачите, които трябва да бъдат решени от един или друг инструмент. Например, в най-сложния микроскоп се осигуряват до четиринадесет лещи.

Обективът се състои от предната част и системите, които следват. Каква е основата за изграждане на образ на желаното качество, както и за определяне на работното състояние? Това е предна леща или тяхната система. Следващите части на обектива са необходими, за да осигурят необходимото увеличение, фокусно разстояние и качество на изображението. Прилагането на такива функции обаче е възможно само в комбинация с предните лещи. Трябва също така да се каже, че конструкцията на следващата част засяга дължината на тръбата и височината на лещата на инструмента.

окуляра

Тези части от микроскопа представляват оптична система, предназначена 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 е полето (с помощта на лещата изгражда образа на обекта, който се проучва).

Осветителна система

Микроскопът осигурява сложна конструкция на диафрагми, огледала и лещи. С негова помощ се осигурява еднакво осветяване на обекта. В първите микроскопи тази функция се изпълняваше от 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 лампата бяха насочени към обекта на разследването. В съвременните микроскопи осветителната система е по-добра. Състои се от кондензатор и колектор.

Таблица на темите

Микроскопичните лекарства, които трябва да бъдат изследвани, са разположени на равна повърхност. Това е таблицата с предметите. Различните видове микроскопи могат да имат дадена повърхност, проектирана по такъв начин, че обектът на изследване да бъде завъртян в областта на наблюдение на наблюдателя 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 най-малките детайли, които трябваше да бъдат проучени. Принципът на работа на светлинния микроскоп днес е подобен на този на рефрактиращия телескоп. В това устройство светлината се пречупва в момента на преминаване през стъклената част.

Как се увеличават съвременните светлинни микроскопи? След като светлинният лъч 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 се получава във вида, необходим на наблюдателя в неговия визуален анализатор.

Подвидове на светлинни микроскопи

Модерните оптични инструменти се класифицират като:

1. В класа на сложност 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 устройства се използват електрони. Такива системи позволяват да се видят толкова малки индивидуални 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 за 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 тези свойства, които притежават електрическото и магнитното поле. Тяхната ротационна симетрия може да има фокусиращ ефект върху електронните лъчи. Като се започне от това, е възможно да се отговори 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 чрез завои на намотки, през които протича токът. В този случай такива полета действат като събирателен обектив. 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 се крие във факта, 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 изследвания обект. При различни ъгли лъчите падат в равнината на обективната леща, където се осъществява първото увеличение на пробата. Тогава електроните преминават по пътя към междинния обектив. Постепенно се променя размерът на обекта. Крайната картина на тестовия материал се осигурява от проекционната леща. От него изображението става на флуоресцентния екран.

Видове електронни микроскопи

Съвременните видове уголеми устройства включват:

1 . ТЕМ или трансмисионен електронен микроскоп. При тази настройка образът на много тънък обект с дебелина до 0,1 μm се формира от взаимодействието на електронен сноп с изследваното вещество и последващо увеличаване на магнитните лещи 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. Тунелиране на сканиращ електронен микроскоп или STM. С помощта на този инструмент се измерва облекчението на проводящи повърхности с висока пространствена разделителна способност. В процеса на работа със СТМ, към обекта, който е обект на изследване, се подава остра метална игла. В същото време разстоянието се поддържа само няколко angstroms. По-нататък, малък потенциал се прилага върху иглата, поради което се поражда ток на тунела. Наблюдателят получава триизмерен образ на изследвания обект.

Микроскоп "Levenguk"

През 2002 г. Америка въведе нова компания, която произвежда оптични инструменти. В списъка с асортименти на продуктите са 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? Левенхук ще предложи необходимия вариант. В обхвата на оптичните технологии на компанията съществуват цифрови и биологични инструменти за увеличаване на изучавания обект. В допълнение, на купувача 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 записва видео на текущи изследвания. Тази функционалност е оборудвана с модела Levenhuk D2L.

Фирмата предлага биологични микроскопи на различни нива. Това е по-прост модел и нови продукти, които ще задоволят професионалистите.