میکروسکوپ چیست و چگونه کار میکند؟
میکروسکوپ آزمایشگاهی از وسیله های بسیار مهم تجهیزات آژمایشگاهی میباشد که امروزه برای مشاهده نمونه ها با بزرگنمایی بالا مورد از آن استفاده می شود. تمامی میکروسکوپ ها بر اساس نور و طول موج های متفاوتی کار مینمایند، نحوه ی تشخیص کیفیت این میکروسکوپ طبق تنظیم نور میباشد. معمولا عدسی به کار رفته در میکروسکوپ همگرا است، این دستگاه شامل پایه و لوله و عدسی های شی ای است. میکروسکوپ ها در آزمایشگاه های مدرن کاربردهای بسیاری دارند برای مثال در بخش های آسیب شناسی که معمولاً توسط پزشکان برای مشاهده نمونه های بیمار به عنوان مثال مورد استفاده قرار می گیرد.
نحوه عملکرد میکروسکوپ
در میکروسکوپ ها با عبور نور (با طول موج های مختلف) و سپس برخورد آن با عدسی های محدب واقع در این دستگاه، باعث می شود تا اجسام بزرگ تر دیده شوند. البته باید توجه شود که طول موج نور در کیفیت و جداکنندگی میکروسکوپ بسیار تاثیر گذار است به گونه ای که با کوتاه تر شدن طول موج، قدرت و کیفیت میکروسکوپ افزایش می یابد.
تفاوت میکروسکوپها با یکدیگر با دو مقیاس زیر سنجیده میشود:
- بزرگنمایی
- وضوح تصویر
در ادامه این دو مفهوم مهم را با هم بررسی میکنیم.
مفهوم بزرگنمایی میکروسکوپ
بزرگنمایی اندازهگیری میزان بزرگتر کردن میکروسکوپ (یا مجموعه ای از لنزهای درون میکروسکوپ) برای بزرگتر شدن تصویر یک شی است. به عنوان مثال، میکروسکوپهای نوری که به طور معمول در دبیرستانها و دانشگاهها استفاده میشوند، میتوانند تصویری تقریباً ۴۰۰ برابر اندازه واقعی بزرگ اجسام را ایجاد کنند. بنابراین، چیزی که در شرایط واقعی ۱ میلی متر عرض دارد، در تصویر میکروسکوپ به اندازه ۴۰۰ میلی متر مشاهده میشود.
جالب است بدانید که یک عدسی شیئی است که 4 برابر بزرگنمایی می کند ، کوتاهترین هدف است و برای تهیه یک نمای کلی از اسلاید مفید است. یک عدسی کم مصرف 10 برابر بزرگتر است ، اما به یاد داشته باشید که با یک عدسی چشمی همراه است ، بنابراین بزرگنمایی کل 10 برابر قدرت عدسی چشمی است. یک عدسی هدفمند با قدرت بالا ، 40 برابر بزرگ می کند ، اگر عدسی چشمی 10 برابر باشد ، بزرگنمایی آن 400 برابر است و برای مشاهده جزئیات بسیار ریز ، مانند سلول های عصبی در شبکیه یا رشته های عضله اسکلتی ، ایده آل است.
طولانی ترین عدسی های هدف یک عدسی غوطه وری روغن است ، که بزرگنمایی 100 برابر می کند. اگر عدسی چشمی 10 برابر باشد ، بزرگنمایی کل 1000 برابر است. عدسی غوطه وری روغن برای بررسی جزئیات سلولهای منفرد مانند گلبول های قرمز خون استفاده می شود. این عدسیها برای ایجاد پیوند بین لبه هدف و لغزش پوشش به روغن خاصی احتیاج دارند. قبل از استفاده از عدسی هدف غوطه وری روغن ، اطمینان حاصل کنید که نمونه در زیر لنز هدف با قدرت بالا متمرکز شده است. بعد از اینکه هدف پرقدرت را بردارید ، مقدار کمی روغن را روی لغزش درپوش بالای نمونه قرار دهید و سپس عدسی غوطه وری روغن را در موقعیت قرار دهید.
مفهوم کنتراست میکروسکوپ
در واقع مفهوم کنتراست تفاوت بین روشنایی جزئیات مختلف در تصویر و همچنین در مقایسه با روشنایی پسزمینه را بیان میکند. یکی از معیارهای اصلی برای بهبود کیفیت عملکرد میکروسکوپ نوری، یافتن تعادل مناسب بین کنتراست و رزولوشن است. متأسفانه، همیشه نمیتوان هر دو را در بهترین حالت داشت و همواره مبادلهای بین رزولوشن و کانتراست وجود دارد: افزایش یکی به ضرر دیگری تمام میشود. به همین دلیل روشهای مختلفی برای بهبود کنتراست در سیستمهای میکروسکوپی بوجود آمده است تا ضمن استفاده از بزرگنمایی زیاد و رزولوشن بالا، تصاویری با کنتراست مناسب نیز بدست آید.
انواع میکروسکوپ
میکروسکوپها بسته با کارکرد و استفادههایی که از آنها میشود در انواع مختلفی ساخته میشوند اما اگر بخواهیم میکروسکوپها را در دسته بندیهای کلی قرار دهیم به دو مورد خواهیم رسید.
میکروسکوپ ساده
به طور کلی میکروسکوپ ساده به عنوان اولین میکروسکوپ در نظر گرفته میشود. این میکروسکوپ در قرن هفدهم توسط آنتونی ون لیوون هوک ایجاد شد، وی یک عدسی محدب را با یک نگهدارنده برای نمونهها ترکیب کرد. این میکروسکوپ با بزرگنمایی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ بار، در اصل یک ذره بین بود. گرچه این میکروسکوپ ساده بود، اما همچنان به اندازه کافی قدرت داشت تا اطلاعات ون لیوون هوک را در مورد نمونههای بیولوژیکی، از جمله تفاوت اشکال بین گلبولهای قرمز، ارائه دهد. امروزه از میکروسکوپهای ساده اغلب استفاده نمیشود زیرا معرفی عدسی دوم منجر به تولید میکروسکوپ مرکب شده است که به مراتب قویتر از میکروسکوپهای ساده عمل میکند.
میکروسکوپ مرکب
با دو لنز یا دو عدسی، میکروسکوپ مرکب بزرگنمایی بهتری نسبت به یک میکروسکوپ ساده ارائه میدهد. لنز دوم تصویر حاصل از لنز اول را بزرگ میکند. میکروسکوپهای مرکب میکروسکوپهای زمینه روشن هستند، به این معنی که زمینه نمونه توسط نور روشن میشود و میتوانند دو چشمییا تک چشمیباشند. این دستگاهها بزرگنمایی ۱۰۰۰ برابری را ارائه میدهند که بزرگنمایی مناسبی است، اگرچه وضوح تصویر در این میکروسکوپها نسبت به سایر میکروسکوپهای جدید پایین است. با این وجود این بزرگنمایی زیاد، به کاربران امکان میدهد تا اشیا بسیار کوچکی را که با چشم غیر مسلح دیده نمیشوند، از جمله موجودات تک سلولی را از نزدیک مشاهده کنند.
میکروسکوپ نوری
میکروسکوپهای نوری یکی از متداولترین میکروسکوپهای مورد استفاده در آزمایشگاهها محسوب میشود که از نور برای بزرگنمایی یک جسم استفاده میکند. میکروسکوپهای نوری ساده امکان مشاهده یک ارگانیسم را به صورت همزمان با بزرگنمایی ۱۰۰ تا ۱۵۰ برابر فراهم میکند. میکروسکوپهای مرکب که برای جزئیات بیشتر سلولی استفاده میشوند، حاوی دو نوع عدسی هستند که عملکرد آنها برای بزرگنمایی موجودات تک سلولی ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ برابر است. میکروسکوپهای زمینه تاریک و فاز کنتراست که به عنوان میکروسکوپهای تخصصیتر محسوب میشوند، نور را پراکنده میکنند تا نه تنها سلولهای زنده، بلکه امکان مشاهده حتی قسمتهای داخلی سلول مانند میتوکندری را نیز فراهم کنند.
میکروسکوپ فلورسنت
میکروسکوپ فلورسنت یا کانفوکال از نور ماورا بنفش به عنوان منبع نور خود استفاده میکند. هنگامیکه نور ماورا بنفش به جسمیبرخورد میکند، الکترونهای جسم را برانگیخته و نوری در رنگهای مختلف منتشر میکند که میتواند به شناسایی باکتریهای موجود در ارگانیسم کمک کند. میکروسکوپهای فلورسنت برخلاف میکروسکوپهای مرکب و تشریح کننده، جسم را از طریق یک منفذ بسیار باریک کانفوکال نشان میدهند، بنابراین در این میکروسکوپ تصویر کاملی از نمونه نشان داده نمیشود. این امر با خاموش کردن نور فلورسنت خارجی و ساختن یک تصویر سه بعدی واضح از نمونه، وضوح تصویر را افزایش میدهد.
میکروسکوپ متالورژی
میکروسکوپهای متالورژی میکروسکوپهای پرتوان برای مشاهده نمونههایی هستند که اجازه عبور نور از آنها را نمیدهند. نور منعکس شده از طریق عدسیهای شئی به پایین میتابد و بزرگنمایی ۵۰x، ۱۰۰x، ۲۰۰x و گاهی اوقات ۵۰۰x را فراهم میکند. از میکروسکوپهای متالورژی برای بررسی ترکهایی در سطح میکرون در فلزات، لایههای بسیار نازک پوششها مانند رنگ و اندازه دانهها استفاده میشود. این میکسروسکوپ ها در حال حاضر بیشتر در صنایع هوافضا، صنعت تولید خودرو و توسط شرکتهایی که ساختارهای فلزی، کامپوزیتها، شیشه، چوب، سرامیکها، پلیمرها و بلورهای مایع را تجزیه و تحلیل میکنند، مورد استفاده قرار میگیرند.
میکروسکوپ کانفوکال
برخلاف میکروسکوپهای استریو و مرکب که از نور منظم برای تشکیل تصویر استفاده میکنند، میکروسکوپ کانفوکال از یک نور لیزر برای اسکن نمونههای رنگ شده استفاده میکند. این نمونهها روی اسلایدها تهیه شده و درج میشوند. سپس، با کمک یک آینه دو رنگ، دستگاه یک تصویر بزرگنمایی را روی صفحه رایانه تولید میکند. اپراتورها همچنین میتوانند با جمع آوری اسکنهای متعدد، تصاویر ۳ بعدی ایجاد کنند. مانند میکروسکوپ مرکب، این میکروسکوپها نیز از بزرگنمایی بالایی برخوردار هستند، اما وضوح آنها بسیار بهتر است. آنها معمولاً در زیست شناسی سلولی و کاربردهای پزشکی استفاده میشوند.
میکروسکوپ معکوس یا اینورت
میکروسکوپ معکوس به صورت میکروسکوپ معکوس بیولوژیکی یا میکروسکوپ معکوس متالورژی در دسترس است. میکروسکوپهای معکوس بیولوژیکی بزرگنمایی ۴۰x، ۱۰۰x و گاهی ۲۰۰x و ۴۰۰x را فراهم میکنند. از این میکروسکوپهای معکوس بیولوژیکی برای مشاهده نمونههای زنده موجود در پتری دیش استفاده میشود. میکروسکوپ معکوس به کاربر امکان میدهد پتری دیش نمونه را روی صفحه صاف نمونه قرار دهد، در حالی که لنزهای شئي در زیر این صفحه قرار دارند.
میکروسکوپ پلاریزه
میکروسکوپهای پلاریزه برای بررسی مواد شیمیایی، سنگها و مواد معدنی از نور قطبی همراه با نور منتقل شده یا منعکس شده استفاده میکنند. میکروسکوپهای پلاریزه به طور روزانه توسط زمین شناسان، پترولوژیستها، شیمیدانان و محققان صنایع دارویی استفاده میشود. همه میکروسکوپهای پلاریزه دارای دوبخش پلایزر و آنالیزر را دارند. پلایزر یا قطبشگر فقط به امواج نور خاصی اجازه میدهد تا از آن عبور کنند. آنالیز کننده میزان نور و جهت نوری که نمونه را روشن میکند را تعیین میکند. پلایزر اساساً طول موجهای مختلف نور را بر روی یک صفحه متمرکز میکند. این عملکرد باعث میشود تا میکروسکوپ برای مشاهده مواد پودر شونده birefringent مناسب باشد.
میکروسکوپ استریو
میکروسکوپ استریو که به آن میکروسکوپ تشریح نیز گفته میشود، بزرگنمایی تا ۳۰۰ برابر را فراهم میکند. از این میکروسکوپهای دو چشمی برای مشاهده اجسام کدر یا اجسامی استفاده میشود که برای دیدن با میکروسکوپ مرکب خیلی بزرگ هستند، زیرا نیازی به آماده سازی اسلاید ندارند. اگرچه بزرگنمایی آنها نسبتاً کم است، اما هنوز هم مفید هستند. آنها نمای نزدیک و ۳ بعدی از بافت سطح اشیا را ارائه میدهند و به اپراتورها امکان میدهد تا هنگام مشاهده شی را دستکاری کنند. میکروسکوپهای استریو در برنامههای کاربردی علوم بیولوژیکی و پزشکی و همچنین در صنایع الکترونیک مانند کسانی که تخته مدار یا ساعت درست میکنند مورد استفاده قرار میگیرد.
میکروسکوپ الکترونی
منبع انرژی مورد استفاده در میکروسکوپ الکترونی، پرتو الکترون است. پرتو الکترونی دارای طول موج استثنایی کوتاه است و وضوح تصویر را به طور قابل توجهی نسبت به میکروسکوپ نوری افزایش میدهد. در این میکروسکوپها اشیا کامل با لایهای از طلا یا پالادیوم پوشانده شدهاند که باعث انحراف پرتوی الکترون می شوند و مناطق تاریک و روشن را به عنوان تصاویر 3 بعدی که در مانیتور مشاهده می شوند ، ایجاد می کنند. جزئیاتی مانند پوسته های سیلیس پیچیده دیاتوم های دریایی و جزئیات سطح ویروس ها را می توان ضبط کرد. هر دو میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی جدیدتر (SEM) در این گروه تخصصی میکروسکوپ قرار می گیرند.
اصلی ترین کاربردهای میکروسکوپ
امروزه میکروسکوپ این وسیله آزمایشگاهی یک وسیله پرکاربرد برای استفاده در آزمایشگاه ها، بیمارستان ها، سازمان های تحقیقاتی و… می باشد. همچنین این دستگاه در موارد زیر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
- آزمایشگاه های پاتوبیولوژی (برای مشاهده کردن نمونه خون و…)
- زمین شناسی (برای مشاهده کردن انواع سنگ و فسیل و کانی ها)
- فلزات (برای مشاهده کردن تاثیر مواد بر روی فلزات)
- تحقیقات زیستی (برای مشاهده و تحقیق بر روی قارچ ها، سلول های گیاهی، ویروس ها و…)
- امور الکترونیک (برای مشاهده مدارات چاپی و بورد های الکترونیک)
سخن پایانی
میکروسکوپ از مهمترین تجهیزات محیط های آزمایشگاهی به شمار می رود که افراد بر حسب نوع استفاده خود میتوانند برای خرید مدل مد نظر خود اقدام کنند. شرکت تایسیز تجهیز مفتخر است که با بیش ازیک دهه فعالیت درزمینه های مختلف آزمایشگاهی، آمادگی خود را جهت ارائه خدمات به دانشگاهها،مراکزتحقیقاتی وآموزشی پژوهشی،کارخانه ها،صنایع داروسازی، صنایع غذایی وازمایشگاههای همکار اعلام می نماید.شما میتوانید برای آشنایی بیشتر با ویژگی های این میکروسکوپ ها از شماره تماس های درج شده در سایت استفاده کرده و با کارشناسان ما برای دریافت مشاوره رایگان در ارتباط باشید.
سوالات متداول
از پرکاربردترین مدل های میکروسکوپ آزمایشگاهی به چند مورد اشاره کنید؟
میکروسکوپ استریو، الکترونی، پلاریزه، نوری.
کدام نوع از میکروسکوپ ها به صورت یک چشمی و دوچشمی به بازار عرضه می شوند؟
میکروسکوپ مرکب.