Віды мікраскопаў: апісанне, асноўныя характарыстыкі, прызначэнне. Чым электронны мікраскоп адрозніваецца ад светлавога?

Тэрмін «мікраскоп» мае грэцкія карані. Ён складаецца з двух слоў, якія ў перакладзе азначаюць «маленькі» і «гляджу». Асноўная роля мікраскопа заключаецца ў яго ўжыванні пры разглядзе вельмі малых аб'ектаў. Пры гэтым дадзены прыбор дазваляе вызначыць памеры і форму, будова і іншыя характарыстыкі нябачных няўзброеным вокам тэл.

Гісторыя стварэння

Дакладных зьвестак пра тое, хто з'яўляўся вынаходнікам мікраскопа, у гісторыі няма. Паводле адных звестак, яго ў 1590 г. сканструявалі бацька і сын Янсен, майстры па вырабе ачкоў. Яшчэ адзін прэтэндэнт на званне вынаходніка мікраскопа - Галілеа Галілей. У 1609 г. гэтым навукоўцам быў прадстаўлены прыбор з ўвагнутай і выпуклай лінзамі на агляд публікі ў Акадэміі дэі Лінча.

З гадамі сістэма для разгляду мікраскапічных аб'ектаў развівалася і ўдасканальвалася. Велізарным крокам у яе гісторыі стала вынаходства простага ахраматычныя рэгуляваць двухлинзового прылады. Прадставіў гэтую сістэму галандзец Крысціян Гюйгенс ў канцы 1600-х гадоў. Акуляры дадзенага вынаходніка знаходзяцца ў вытворчасці і сёння. Адзіным іх мінусам з'яўляецца недастатковая шырата поля агляду. Акрамя таго, у параўнанні з прыладай сучасных прыбораў акуляры Гюйгенса маюць няёмкае размяшчэнне для вачэй.

Асаблівы ўнёсак у гісторыю мікраскопа унёс вытворца падобных прыбораў Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг.). Менавіта ён прыцягнуў увагу біёлагаў да гэтай прылады. Левенгук вырабляў невялікія па памеры вырабы, абсталяваныя адной, але вельмі моцнай лінзай. Выкарыстоўваць такія прыборы было нязручна, але яны не падвойваюцца дэфекты малюнкаў, што прысутнічала ў састаўных мікраскопах. Выправіць гэты недахоп вынаходнікі змаглі толькі праз 150 гадоў. Разам з развіццём оптыкі палепшылася якасць выявы ў састаўных прыборах.

Удасканаленне мікраскопаў працягваецца і ў нашы дні. Так, у 2006 г. нямецкімі навукоўцамі, якія працуюць у інстытуце біяфізічныя хіміі, Марыяна боса і Штэфанам Хеллен, быў распрацаваны найноўшы аптычны мікраскоп. З-за магчымасці назіраць прадметы з памерамі ў 10 нм і трохмерныя высакаякасныя 3D-малюнкі прыбор назвалі наноскопом.

класіфікацыя мікраскопаў

У цяперашні час існуе вялікая разнастайнасць прыбораў, прызначаных для разгляду малых па велічыні аб'ектаў. Іх групаванне вырабляецца зыходзячы з розных параметраў. Гэта можа быць прызначэнне мікраскопа або прыняты спосаб асвятлення, будынак, выкарыстаная для аптычнай схемы і т. Д.

Але, як правіла, асноўныя віды мікраскопаў класіфікуюцца па велічыні дазволу мікрачасцін, якія можна ўбачыць пры дапамозе дадзенай сістэмы. Згодна з такога дзялення, мікраскопы бываюць:
- аптычнымі (светлавымі);
- электроннымі;
- рэнтгенаўскімі;
- сканіруючымі зондавага.

Найбольшае распаўсюджванне атрымалі мікраскопы светлавога тыпу. Іх багаты выбар маецца ў крамах оптыкі. Пры дапамозе падобных прыбораў вырашаюцца асноўныя задачы па даследаванні таго ці іншага аб'екта. Усе іншыя віды мікраскопаў адносяць да спецыялізаваных. Іх выкарыстанне вырабляецца, як правіла, ва ўмовах лабараторыі.

Кожны з вышэйпералічаных відаў прыбораў мае свае падвіды, якія прымяняюцца ў той ці іншай сферы. Акрамя таго, сёння ёсць магчымасць купіць школьны мікраскоп (або навучальны), які з'яўляецца сістэмай пачатковага ўзроўню. Прапануюцца спажыўцам і прафесійныя прыборы.

прымяненне

Для чаго патрэбен мікраскоп? Чалавечае вока, будучы асаблівай аптычнай сістэмай біялагічнай тыпу, мае пэўны ўзровень дазволу. Іншымі словамі, існуе найменшая адлегласць паміж назіранымі аб'ектамі, калі іх яшчэ можна адрозніць. Для нармальнага вочы такі дазвол знаходзіцца ў межах 0,176 мм. А вось памеры большасці жывёл і раслінных клетак, мікраарганізмаў, крышталяў, мікраструктуру сплаваў, металаў і т. П. Нашмат менш гэтай велічыні. Якім жа чынам вывучаць і назіраць падобныя аб'екты? Вось тут на дапамогу людзям і прыходзяць розныя віды мікраскопаў. Да прыкладу, прыборы аптычнага тыпу дазваляюць адрозніць структуры, у якіх адлегласць паміж элементамі складае мінімум 0,20 мкм.

Як уладкованы мікраскоп?

Прыбор, з дапамогай якога чалавечаму воку становіцца даступным разгляд мікраскапічных аб'ектаў, мае два асноўных элемента. Імі з'яўляюцца аб'ектыў і акуляр. Замацаваны дадзеныя часткі мікраскопа ў рухомым тубусе, які размяшчаўся на металічнай падставе. На ім жа маецца і прадметны столік.

Сучасныя віды мікраскопаў, як правіла, абсталяваныя асвятляльнай сістэмай. Гэта, у прыватнасці, кандэнсар, які мае ирисовую дыяфрагму. Абавязковай камплектацыяй павелічальных прыбораў з'яўляюцца мікра- і макровинты, якія служаць для налады рэзкасці. У канструкцыі мікраскопаў прадугледжваецца і наяўнасць сістэмы, якая кіруе становішчам кандэнсара.

У спецыялізаваных, больш складаных мікраскопах нярэдка выкарыстоўваюцца і іншыя дадатковыя сістэмы і прылады.

аб'ектывы

Пачаць апісанне мікраскопа хацелася б з аповяду пра адну з яго асноўных частак, гэта значыць з аб'ектыва. Яны з'яўляецца складанай аптычнай сістэмай, якая павялічвае памеры разгляданага прадмета ў плоскасці малюнка. Канструкцыя аб'ектываў ўключае ў сябе цэлую сістэму не толькі адзінкавых, але і злепленых па дзве ці тры штукі лінзаў.

Складанасць падобнай оптыка-механічнай канструкцыі залежыць ад круга тых задач, якія павінны быць вырашаны тым ці іншым прыборам. Напрыклад, у самым складаным мікраскопе прадугледжваецца да чатырнаццаці лінзаў.

У складзе аб'ектыва знаходзяцца франтальная частку і сістэмы, наступныя за ёй. Што з'яўляецца асновай для пабудовы малюнка патрэбнай якасці, а таксама вызначэння працоўнага стану? Гэта франтальная лінза або іх сістэма. Наступныя часткі аб'ектыва неабходныя для забеспячэння патрэбнага павелічэння, фокуснай адлегласці і якасці малюнка. Аднак ажыццяўленне такіх функцый магчыма толькі ў спалучэнні з франтальнай лінзай. Варта сказаць і пра тое, што канструкцыя наступнай частцы ўплывае на даўжыню тубусу і вышыню аб'ектыва прыбора.

акуляры

Гэтыя часткі мікраскопа ўяўляюць сабой аптычную сістэму, прызначаную для пабудовы неабходнага мікраскапічнага малюнка на паверхні сятчаткі вока назіральніка. У складзе акулярам знаходзяцца дзве групы лінзаў. Бліжэйшая да вока даследчыка называецца вочнай, а далёкая - палявой (з яе дапамогай аб'ектыў выбудоўвае малюнак вывучаемай аб'екта).

асвятляльны сістэма

У мікраскопе прадугледжана складаная канструкцыя з дыяфрагмаў, люстэркаў і лінзаў. З яе дапамогай забяспечваецца раўнамерная асветленасць доследнага аб'екта. У самых першых мікраскопах дадзеную функцыю ажыццяўлялі натуральныя крыніцы святла. Па меры ўдасканалення аптычных прыбораў у іх сталі ўжываць спачатку плоскія, а затым і ўвагнутыя люстэркі.

З дапамогай такіх няхітрых дэталяў прамяні ад сонца або лямпы накіроўваліся на аб'ект даследавання. У сучасных мікраскопах асвятляльны сістэма больш дасканалая. Яна складаецца з кандэнсара і калектара.

прадметны столік

Мікраскапічныя прэпараты, якія патрабуюць вывучэння, размяшчаюцца на плоскай паверхні. Гэта і ёсць прадметны столік. Розныя віды мікраскопаў могуць мець дадзеную паверхню, сканструяваную такім чынам, што аб'ект даследавання будзе паварочвацца ў поле зроку назіральніка па гарызанталі, па вертыкалі або пад пэўным вуглом.

прынцып дзеяння

У першым аптычным прыборы сістэма лінзаў давала зваротны малюнак микрообъектов. Гэта дазваляла разглядзець будова рэчыва і драбнюткія дэталі, якія падлягалі вывучэнню. Прынцып дзеяння светлавога мікраскопа сёння падобны з той працай, якую ажыццяўляе рефракторный тэлескоп. У гэтым прыборы святло праламляецца ў момант праходжання праз шкляныя частку.

Як жа павялічваюць сучасныя светлавыя мікраскопы? Пасля траплення ў прыбор пучка светлавых прамянёў адбываецца іх пераўтварэнне ў паралельны паток. Толькі затым ідзе праламленне святла у акуляры, дзякуючы чаму і павялічваецца малюнак мікраскапічных аб'ектаў. Далей гэтая інфармацыя паступае ў патрэбным для назіральніка выглядзе ў яго зрокавы аналізатар.

Падвіды светлавых мікраскопаў

Сучасныя аптычныя прыборы класіфікуюць:

1. Па класе складанасці на даследчы, працоўны і школьны мікраскоп.
2. Па вобласці прымянення на хірургічныя, біялагічныя і тэхнічныя.
3. Па відах мікраскапіі на прыборы адлюстраванага і які праходзіць святла, фазавага кантакту, люмінесцэнтныя і палярызацыйныя.
4. Па накіраванні светлавога патоку на інвертаваць і прамыя.

электронныя мікраскопы

З цягам часу прыбор, прызначаны для разгляду мікраскапічных аб'ектаў, станавіўся ўсё больш дасканалым. З'явіліся такія віды мікраскопаў, у якіх быў выкарыстаны цалкам іншы, які не залежыць ад праламлення святла прынцып працы. У працэсе выкарыстання найноўшых тыпаў прыбораў задзейнічалі электроны. Падобныя сістэмы дазваляюць убачыць настолькі малыя асобныя часткі рэчывы, што іх папросту абцякальныя светлавыя прамяні.

Для чаго патрэбен мікраскоп электроннага тыпу? З яго дапамогай вывучаюць структуру клетак на малекулярным і субклеточном узроўнях. Таксама падобныя прыборы ўжываюць для даследавання вірусаў.

Прылада электронных мікраскопаў

Што ляжыць у аснове працы найноўшых прыбораў для разгляду мікраскапічных аб'ектаў? Чым электронны мікраскоп адрозніваецца ад светлавога? Ці ёсць паміж імі якія-небудзь падабенства?

Прынцып працы электроннага мікраскопа заснаваны на тых уласцівасцях, якімі валодаюць электрычныя і магнітныя палі. Іх вярчальнага сіметрыя здольная аказваць факусуюць дзеянне на электронныя пучкі. Зыходзячы з гэтага, можна даць адказ на пытанне: «Чым электронны мікраскоп адрозніваецца ад светлавога?» У ім, у адрозненне ад аптычнага прыбора, няма лінзаў. Іх ролю гуляюць адпаведным чынам разлічаныя магнітныя і электрычныя поля. Ствараюцца яны віткамі шпулек, праз якія праходзіць ток. Пры гэтым такія поля дзейнічаюць падобна якая збірае лінзе. Пры павелічэнні або памяншэнні сілы току адбываецца змена фокуснай адлегласці прыбора.

Што тычыцца прынцыповай схемы, то ў электроннага мікраскопа яна аналагічная схеме светлавога прыбора. Адрозненне заключана толькі ў тым, што аптычныя элементы замешчаныя падобнымі ім электрычнымі.

Павелічэнне аб'екта ў электронных мікраскопах адбываецца за кошт працэсу праламлення пучка святла, які праходзіць скрозь доследны аб'ект. Пад рознымі кутамі прамяні трапляюць у плоскасць аб'ектыўнай лінзы, дзе і адбываецца першае павелічэнне ўзору. Далей электроны праходзяць шлях да прамежкавай лінзе. У ёй адбываецца плыўнае змена павелічэння памераў аб'екта. Канчатковую карцінку доследнага матэрыялу дае праекцыйная лінза. Ад яе малюнак трапляе на флуоресцентный экран.

Віды электронных мікраскопаў

Сучасныя віды павелічальных прыбораў ўключаюць у сябе:

1. ПЭМ, або прасвечвае электронны мікраскоп. У гэтай ўстаноўцы малюнак вельмі тонкага, таўшчынёй да 0,1 мкм, аб'екта фармуецца пры ўзаемадзеянні пучка электронаў з доследным рэчывам і з наступным яго павелічэннем якія знаходзяцца ў аб'ектыве магнітнымі лінзамі.
2. РЭМ, або растравы электронны мікраскоп. Такі прыбор дазваляе атрымаць малюнак паверхні аб'екта ў лепшым разрозненні, складнікам парадку некалькіх нанаметраў. Пры выкарыстанні дадатковых метадаў падобны мікраскоп выдае інфармацыю, якая дапамагае вызначыць хімічны склад прыпаверхневыя слаёў.
3. Тунэльны сканавальны электронны мікраскоп, або СТМ. Пры дапамозе дадзенага прыбора вымяраецца рэльеф якія праводзяць паверхняў, якія маюць высокае прасторавае дазвол. У працэсе працы з СТМ вострую металічную іголку падводзяць да вывучаемага аб'екта. Пры гэтым вытрымліваецца адлегласць усяго ў некалькі Ангстрэм. Далей на іголку падаюць невялікі патэнцыял, дзякуючы чаму ўзнікае тунэльны ток. Пры гэтым назіральнік атрымлівае трохмерны малюнак доследнага аб'екта.

Мікраскопы «Левенгук»

У 2002 годзе ў Амерыцы з'явілася новая кампанія, якая займаецца вытворчасцю аптычных прыбораў. У асартыментным пераліку яе прадукцыі знаходзяцца мікраскопы, тэлескопы і біноклі. Усе гэтыя прыборы адрознівае высокая якасць малюнка.

Галаўны офіс і аддзел распрацовак кампаніі размяшчаюцца ў ЗША, у горадзе Фримонде (Каліфорнія). А вось што тычыцца вытворчых магутнасцяў, то яны знаходзяцца ў Кітаі. Дзякуючы ўсяму гэтаму кампанія пастаўляе на рынак перадавую і якасную прадукцыю па прымальнай цане.

Вам патрэбен мікраскоп? Levenhuk прапануе неабходны варыянт. У асартыменце аптычнай тэхнікі кампаніі знаходзяцца лічбавыя і біялагічныя прыборы для павелічэння вывучаемай аб'екта. Акрамя таго, пакупніку прапануюцца і дызайнерскія мадэлі, выкананыя ў разнастайнай каляровай гаме.

Мікраскоп Levenhuk валодае шырокімі функцыянальнымі магчымасцямі. Напрыклад, навучальны прыбор пачатковага ўзроўню можа быць далучаны да кампутара, а таксама ён здольны выконваць відэаздымку праводзяцца даследаванняў. Такім функцыяналам абсталявана мадэль Levenhuk D2L.

Кампанія прапануе біялагічныя мікраскопы рознага ўзроўню. Гэта і больш простыя мадэлі, і навінкі, якія падыдуць прафесіяналам.