همه چیز درباره میکروسکوپ

میکروسکوپ چیست؟
میکروسکوپ وسیله ای ست که برای رویت اجسامی که با چشم دیده نمی شوند، کاربرد دارد. گاهی جسم با چشم دیده می شود اما جزئیات آن به دلیل کوچک بودن نمونه قابل تشخیص نیست مانند یک قطره خون که قابل مشاهده بوده اما سلول گلبول قرمز موجود درون آن با چشم قابل تشخیص نیست، اینجاست که به میکروسکوپ نیاز پیدا خواهید نمود. در واقع میکروسکوپ ابزاری ست که چیزهایی را به شما نشان می دهد که تا بحال با چشم غیر مسلح ندیده اید از اینرو همیشه شما را شگفت زده خواهد کرد.

میکروسکوپ چگونه اختراع شد؟
حدود 500 سال قبل اولین میکروسکوپ با یک ایده و به طور تصادفی اختراع شد و آن فکر این بود که "اگر تصویر بزرگنمایی شده یک ذره بین را دوباره با عدسی دیگری بزرگنمایی کنیم حاصل آن چه خواهد شد" و اینگونه بود که اولین میکروسکوپ توسط آنتونی هوک هلندی که یک لنز ساز بود با در یک راستا قرار دادن دو عدد ذره بین (عدسی) اختراع شد.

میکروسکوپ های اولیه بسیار ساده بود و از یک لوله و ترکیب دو عدد عدسی (ذره بین) به وجود آمدند که عدسی پایینی که مقابل نمونه بود را شیئی و عدسی یی که مقابل چشم قرار میگرفت را عدسی چشمی نامیدند و در طی سده های قبل که تکنولوژی های متنوعی برای صیغل دادن به عدسی و کوتینگ ابداع شد، لنز ها (عدسی ها) هم بهتر و بهتر شدند و ایرادات کج بینی و پرش نور در آنها بسیار رفع شد و هم اکنون نیز هر روز بر کیفیت عدسی میکروسکوپ های نوری اپتیکی افزوده می شود و علت اصلی گرانی و یا ارزانی یک میکروسکوپ اپتیکی را می توان در تکنولوژی های بکار رفته در عدسی های آن جویا شد.

میکروسکوپ های نوری دارای محدودیت دقت و بزرگنمایی هستند از اینرو نیاز به میکروسکوپی با بزرگنمایی بالاتر و دقت تفکیک بیشتر باعث شد تا در سال 1930 اولین میکروسکوپ الکترونی جهان توسط "لیو زیلارد" فیزیک دان مجارستانی اختراع شود و روز به روز تکمیل تر شده و با ایده آن میکروسکوپ های دیگری مانند میکروسکوپ صوتی نیز اختراع شوند.

همچنان میکروسکوپ های اپتیکی امروزی نیز با همان ساختار قدیم کار می کنند منتها ادوات دیگری بدان اضافه شده مانند منشور (در میکروسکوپ های تک چشمی و دو چشمی برای چرخش هد میکروسکوپ)، سیستم تابش نور ( آئینه یا لامپ)، سیستم فوکوس نور (کندانسور) و سیستم جابجا کننده لام (لامگردان) و … همچنان میکروسکوپ های اپتیکی رایج ترین و پر مصرف ترین میکروسکوپ ها هستند که برای مشاهده نمونه های زیستی و تحقیقاتی کاربرد دارند.

انواع میکروسکوپ از لحاظ تعداد چشمی؟
میکروسکوپ های اپتیکی دارای سه مدل هستند

1- میکروسکوپ های تک چشمی

دارای یک عدسی چشمی بوده و هنگام کار بایستی با یک چشم به تصویر نگاه نمود و چشم دیگر را بایست بسته نگاه داشت که استفاده طولانی و مستمر باعث خستگی چشم کاربر می شود.

2- میکروسکوپ های دو چشمی

دارای دو عدد عدسی چشمی بوده و معمولا یکی از عدسی ها دارای پیچ دیوپتر (سیستم فوکوس مجزای چشمی) بوده و می توان با هر دو چشم نمونه را ملاحظه نمود (تنظیم نمودن هر دو چشم کمی به مهارت نیاز دارد اما چشم را کمتر خسته می کند)

3- میکروسکوپ های سه چشمی

مانند میکروسکوپ های دو چشمی بوده فقط یک شکاف یا چشمی سومی هم بروی هد میکروسکوپ افزوده شده که کار آن انتقال تصویر به دوربین میکروسکوپ می باشد. ( اگر بخواهید تصویر را علاوه بر چشم بروی کامپیوتر ملاحظه نمائید به ابزاری دیگر نیاز است که به آن دوربین میکروسکوپ میگویند و کار آن تبدیل تصویر اپتیکی به تصویر دیجیتالی و انتقال تصویر به یک کامپیوتر می باشد.)

انواع میکروسکوپ از لحاظ آشکار ساز:
به طور عمده می توان میکروسکوپ ها را به سه نوع زیر تقسیم نمود و هر نوع خود دارای زیر دسته های دیگری می باشند.

1- میکروسکوپ های نوری
میکروسکوپ نوری عبوری
میکروسکوپ نوری بازتابی
2- میکروسکوپ های الکترونی
میکروسکوپ الکترونی روبشی
میکروسکوپ الکترونی عبوری
3- میکروسکوپ های پرآب پویشی
میکروسکوپ نیروی جانبی
میکروسکوپ نیروی اتمی
میکروسکوپ نیروی مغناطیسی
میکروسکوپ تونلی پویشی
میکروسکوپ میدان نزدیک نوری
میکروسکوپ ولتاژ پویشی
(منبع این دسته بندی - وبسایت ویکی پدیا می باشد.)
دسته بندی های دیگری نیز می توان برای میکروسکوپ ها قائل شد. مانند میکروسکوپ دیجیتال یا غیر دیجیتال که پر واضح است میکروسکوپ های دیجیتالی تصاویر را به یک مانیتور یا تلوزیون و یا یک کامپیوتر منتقل می کنند که می توان از این تصاویر، عکس یا ویدئو نیز تهیه نمود.

نوع دیگری هم میکروسکوپ های اینورت یا معکوس هستند که همانطور که از نامش پیداست نمونه در بالاترین قسمت میکروسکوپ قرار می گیرد و عدسی های شیئی از پایین به سمت بالا (نمونه) نشانه روی می کند وبیشتر در متالوژی و رویت فلزات کاربرد دارند.

میکروسکوپ نوری چیست؟
میکروسکوپ نوری را میکروسکوپ اپتیکی نیز مینامند. اساس کار میکروسکوپ های نوری بر اساس رویت طیف نور مرعی بوده که با چشم انسان قابل تشخیص باشد. برای رویت نمونه در میکروسکوپ های نوری یا ( اپتیکی) کافیست نمونه در زیر عدسی شیئی قرار بگیرد و کاربر با چشم از عدسی چشمی به نمونه نگاه نماید، در واقع تصویر با برخورد نور به نمونه و عبور نور از عدسی ها به چشم می رسد که به این ساختار که بر پایه عبور نور از عدسی استوار است میکروسکوپ نوری یا اپتیکی گفته می شود.

قابل ذکر است که عبور نور از عدسی ها تابع قوانین فیزیک بوده که منجر به پراش نور و تغییر ماهیت رنگی آن می شود. در میکروسکوپ های نوری میزان بزرگنمایی از ضرب نمودن میزان بزرگنمایی درج شده بروی عدسی چشمی و شیئی به دست می آید مثلا عدسی چشمی 10X و شئی 4X بزرگنمایی 40 برابری را حاصل می کند.

اما همانطور که گفته شد عبور نور از لنز و ایجاد تصویری واضح و قابل تشخیص، دارای محدودیت هایی ست که باعث می شود بزرگنمایی کاربردی این نوع میکروسکوپ ها از حدی فراتر نرود در عمل بزرگنمایی قابل دسترس در میکروسکوپ های نوری حداکثر 1800 برابر می باشد.

میکروسکوپ های بیولوژی از نوع نوری عبوری می باشند( مانند رویت یک قطره خون که بروی لام قرار داشته باشد که نور از درون لام و نمونه عبور مینماید و در عدسی چشمی قابل مشاهده باشد)

استریو میکروسکوپ ها از نوع نوری بازتابی می باشند و برای رویت اجسامی که نور از آنها عبور نمی کند، کاربرد دارند در واقع نوع نوری بازتابی را بایست انعکاسی نامید چون نور از بالا به سطح نمونه برخورد می کند و مانند نوری عبوری ها نیست که نور از زیر به نمونه تابیده و از آن عبور کرده و سپس به عدسی چشمی برسد. (به طور عمومی این نوع میکروسکوپها را لوپ یا بینوکولار (بینکلار) و استریو میکروسکوپ مینامند.

میکروسکوپ الکترونی چیست؟
میکروسکوپ های نوری فقط طیف کوچکی از نور (نور مرعی) را به کاربر نشان داده (پس دقت و قدرت کمتری هم دارند) و همچنین دارای محدودیت حداکثر بزرگنمایی 1800برابر می باشند همین محدودیت ها منجر به تولد میکروسکوپ الکترونی شد که از لحاظ ساختار با میکروسکوپ های نوری کمی متفاوت می باشد.

در میکروسکوپ های الکترونی به جای نور مرعی از تابش الکترون بر نمونه و تفسیر بازتابش الکترون برای مشاهده استفاده می شود و از آنجائیکه تابش الکترون به چشم خطرناک بوده به جای رویت مستقیم بازتابش از صفحه ای (فلورسنت) استفاده می شود که هنگام برخورد بازتابش الکترون به صفحه مذکور رنگ سفید و نقاطی که بازتابشی بدان نخورده مشکی رنگ باقی میمانند که با مشاهده این صفحه، نمونه را مشاهده میکنیم.

تفاوت میکروسکوپ نوری و الکترونی در چیست؟
تفاوت اصلی میکروسکوپ الکترونی و نوری در سیستم تابش و بازتابش جهت ایجاد تصویر می باشد. در میکروسکوپ های نوری از نور مرئی برای تابش و باز تابش استفاده می شود که دارای محدودیت هایست با اینحال این نوع میکروسکوپ رایج ترین و پر مصرف ترین نوع میکروسکوپ در آزمایشگاه هاست.

در میکروسکوپ الکترونی از تابش یک پرتو الکترون به نمونه استفاده می شود بدین شکل که بار منفی الکترون که از طریق قرار گیری در یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده توسط یک تفنگ مخصوص به سرعت بر سطح نمونه تابیده و باز تابش (برگشت) الکترون به یک سطح حساس به الکترون که معمولا به صفحه نمایش فلورسنت معروف است برخورد می کند و ما تصویر ایجاد شده بر این سطح را مشاهده میکنیم

چون ساختار داخلی میکروسکوپ الکترونی خلاء می باشد نمی توان فرآیندهای زیستی مانند تقسیم سلولی را به طور زنده مشاهده نمود چرا که قرار گیری میکروسکوپ الکترونی خارج از خلاء باعث جذب الکترونها توسط هوا شده وعملا چیزی را مشاهده نخواهید نمود، در صورتی که به راحتی می توان در میکروسکوپ های نوری شاهد این تیپ فرآیند ها بود.

موارد استفاده از میکروسکوپ:
- در آزمایشگاههای پاتوبیولوژی و طبی برای مشاهد نمونه خون و ….

- جهت تحقیقات زیستی برای مشاهده سلول های گیاهی، جانوری، قارچ ها و آغازیان و شناسایی و تحقیق بروی ویروس ها

- جهت زمین شناسی: رویت انواع کانی و فسیل و سنگ

- مطالعه فلزات و تأثیر مواد بر آنها (متالوژی)

- جهت امور الکترونیک: مشاهده بورد های الکترونیک و مدارات چاپی

اجزای میکروسکوپ نوری چیست؟
الف- عدسی ها و اجزای آن
عدسی چشمی: تصویر را از این عدسی میبینند.

عدسی شیئی: نمونه زیر این عدسی قرار می گیرد.

تغییر دهنده فاصله چشمی ها: در دو چشمی ها فاصله دو عدد چشمی توسط این بخش که بروی هد میکروسکوپ است، بر اساس فاصله دو چشم کاربر تنظیم می شود.

چرخاننده عدسی شیئی: با چرخش این بخش عدسی شیئی مناسب بروی نمونه قرار می گیرد.

کندانسور: وظیفه فوکوس (تمرکز) نور بروی نمونه بر عهده دارد (که در میکروسکوپ های 1000 برابر به بالا و در رویت عدسی شیئی 100 برابر کاربرد دارد)

ب) اجزای بخش نمونه (اسلاید)
استیج: بخشی که نمونه یا لام روی آن قرار می گیرد.

لام گردان: که وظیفه جابجا نمودن لام بروی استیج را بر عهده داشته و در میکروسکوپ های دانش آموزی و استریو میکروسکوپ ها به جای لام گردان دو عدد گیره وظیفه نگهداری اسلاید را بر عهده دارند.

پیچ فوکوس سریع: که باعث حرکت سریع استیج ( و نمونه روی آن) به سمت عدسی شیئی و فوکوس سریع می باشد.

پیچ فوکوس آهسته: که باعث حرکت آهسته تر استیج به سمت عدسی شیئی و فوکوس آرام می باشد که در میکروسکوپ هایی با بزرگنمایی بیش از 800 برابر برای حرکت ریز تر، مورد استفاده قرار می گیرد.

ج) منبع نور و اجزای مرتبط با آن
آئینه: جهت تابش نور بروی نمونه ( معمولا میکروسکوپ های دانش آموزی بیشتر دارای منبع نور محیطی هستند و کار تابش نور را یک آینه بر عهده دارد)

لامپ: که نمونه را روشن مینماید (برخی هالوژن و برخی نور ال ایی دی دارند)

کلید روشن/خاموش: وظیفه خاموش و روشن نمودن لامپ را دارد.

تنظیم کننده شدت نور: پیچی است که میزان شدت تابش نور را بر عهده دارد (میکروسکوپ های حرفه ای تر این بخش را دارا هستند).

دیافراگم: بخشی است که میزان پهنای نوری که بر روی نمونه میتابد را تنظیم می کند.

فیلتر رنگی: جهت تغییر رنگ نور لامپ برای تابش بر نمونه کاربرد دارد.

د) سایر اجزای موجود در برخی میکروسکوپ های دانش آموزی
کاور میکروسکوپ - روغن ایمرسیون - لام خام - لام های آماده جانوری گیاهی - نمونه های آماده پودری (نمک دریایی - فلفل و …) - تیغ برش - پنس