Pojem „mikroskop“má řecké kořeny. Skládá se ze dvou slov, která v překladu znamenají „malý“a „pohled“. Hlavní úlohou mikroskopu je jeho použití při zkoumání velmi malých předmětů. Toto zařízení zároveň umožňuje určit velikost a tvar, strukturu a další vlastnosti těl neviditelných pouhým okem.
Historie stvoření
Neexistují žádné přesné informace o tom, kdo byl v historii vynálezcem mikroskopu. Podle některých zdrojů jej v roce 1590 navrhli otec a syn Janssena, mistr ve výrobě brýlí. Dalším uchazečem o titul vynálezce mikroskopu je Galileo Galilei. V roce 1609 tento vědec představil zařízení s konkávními a konvexními čočkami pro veřejné prohlížení v Accademia dei Lincei.
V průběhu let se systém pro prohlížení mikroskopických objektů vyvíjel a zlepšoval. Obrovským krokem v jeho historii byl vynález jednoduchého achromaticky nastavitelného dvoučočkového zařízení. Tento systém zavedl Holanďan Christian Huygens koncem 17. století. Okuláry tohoto vynálezcejsou dnes ve výrobě. Jejich jedinou nevýhodou je nedostatečná šířka zorného pole. Navíc ve srovnání s moderními přístroji mají okuláry Huygens nepohodlnou polohu pro oči.
Zvláštní příspěvek do historie mikroskopu učinil výrobce takových přístrojů Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Právě on na toto zařízení upozornil biology. Leeuwenhoek vyráběl malé výrobky vybavené jednou, ale velmi silnou čočkou. Použití takových zařízení bylo nepohodlné, ale nezdvojnásobily obrazové vady, které byly přítomny ve složených mikroskopech. Tento nedostatek se vynálezcům podařilo napravit až po 150 letech. Spolu s rozvojem optiky se zlepšila kvalita obrazu u kompozitních zařízení.
Vylepšování mikroskopů pokračuje i dnes. V roce 2006 tedy němečtí vědci pracující v Ústavu biofyzikální chemie Mariano Bossi a Stefan Hell vyvinuli nejnovější optický mikroskop. Díky schopnosti pozorovat objekty o rozměrech 10 nm a trojrozměrným vysoce kvalitním 3D obrazům bylo zařízení nazváno nanoskop.
Klasifikace mikroskopů
V současnosti existuje široká škála přístrojů určených ke zkoumání malých předmětů. Jejich seskupení je založeno na různých parametrech. Může to být účel mikroskopu nebo použitá metoda osvětlení, struktura použitá pro optický design atd.
Ale zpravidla hlavní typy mikroskopůjsou klasifikovány podle rozlišení mikročástic, které lze pomocí tohoto systému vidět. Podle tohoto rozdělení jsou mikroskopy:
- optické (světelné);
-elektronické;
-rentgenové;-skenovací sonda.
Nejpoužívanější mikroskopy jsou světelného typu. Jejich široký výběr je k dostání v prodejnách optiky. S pomocí takových zařízení jsou vyřešeny hlavní úkoly studia objektu. Všechny ostatní typy mikroskopů jsou klasifikovány jako specializované. Jejich použití se obvykle provádí v laboratoři.
Každý z výše uvedených typů zařízení má své poddruhy, které se používají v určité oblasti. Dnes je navíc možné zakoupit školní mikroskop (nebo výukový), což je vstupní systém. Nabízeno spotřebitelům a profesionálním zařízením.
Aplikace
K čemu je mikroskop? Lidské oko, které je speciálním optickým systémem biologického typu, má určitou úroveň rozlišení. Jinými slovy, mezi pozorovanými objekty je nejmenší vzdálenost, když je lze ještě rozlišit. Pro normální oko je toto rozlišení do 0,176 mm. Ale rozměry většiny živočišných a rostlinných buněk, mikroorganismů, krystalů, mikrostruktura slitin, kovů atd. jsou mnohem menší než tato hodnota. Jak takové objekty studovat a pozorovat? Zde lidem pomáhají různé druhy mikroskopů. Například zařízení optického typu umožňují rozlišit struktury, ve kterých je vzdálenostmezi prvky je minimálně 0,20 µm.
Jak funguje mikroskop?
Zařízení, které umožňuje lidskému oku zkoumat mikroskopické předměty, má dva hlavní prvky. Jsou to čočka a okulár. Tyto části mikroskopu jsou upevněny v pohyblivé trubici umístěné na kovové základně. Má také tabulku předmětů.
Moderní typy mikroskopů jsou obvykle vybaveny osvětlovacím systémem. Jedná se zejména o kondenzátor s irisovou clonou. Povinnou sadou zvětšovacích zařízení jsou mikro a makro šrouby, které slouží k nastavení ostrosti. Konstrukce mikroskopů také počítá s přítomností systému, který řídí polohu kondenzoru.
Ve specializovaných, složitějších mikroskopech se často používají další doplňkové systémy a zařízení.
Čočky
Popis mikroskopu bych rád začal příběhem o jedné z jeho hlavních částí, tedy o čočce. Jsou komplexním optickým systémem, který zvětšuje velikost předmětného objektu v rovině obrazu. Konstrukce čoček zahrnuje celý systém nejen jednoduchých, ale i lepených dvou nebo tří čoček.
Složitost takového opticko-mechanického návrhu závisí na rozsahu úloh, které musí jedno nebo druhé zařízení vyřešit. Například nejsložitější mikroskop má až čtrnáct čoček.
Součástí objektivujsou přední část a systémy na ni navazující. Co je základem pro budování image požadované kvality a také pro určení provozního stavu? Jedná se o přední čočku nebo jejich systém. K zajištění požadovaného zvětšení, ohniskové vzdálenosti a kvality obrazu jsou zapotřebí následné části čočky. Implementace takových funkcí je však možná pouze v kombinaci s přední čočkou. Za zmínku stojí, že design dalšího dílu ovlivňuje délku tubusu a výšku čočky zařízení.
Okuláry
Tyto části mikroskopu jsou optickým systémem navrženým k vytvoření potřebného mikroskopického obrazu na povrchu sítnice očí pozorovatele. Okuláry obsahují dvě skupiny čoček. Nejblíže k oku výzkumníka se nazývá oko a vzdálenější se nazývá pole (s jeho pomocí čočka vytváří obraz studovaného předmětu).
Systém osvětlení
Mikroskop má komplexní konstrukci clon, zrcadel a čoček. S jeho pomocí je zajištěno rovnoměrné osvětlení studovaného objektu. V nejstarších mikroskopech tuto funkci plnily přirozené světelné zdroje. Jak se optická zařízení zdokonalovala, začala používat nejprve plochá a poté konkávní zrcadla.
Pomocí těchto jednoduchých detailů byly paprsky slunce nebo lampy nasměrovány na předmět studia. V moderních mikroskopech je systém osvětlení dokonalejší. Skládá se z kondenzátoru a kolektoru.
Tabulka předmětů
Mikroskopické preparáty vyžadující studium,jsou umístěny na rovném povrchu. Toto je předmětová tabulka. Různé typy mikroskopů mohou mít tento povrch navržený tak, aby se studovaný předmět otáčel v zorném poli pozorovatele horizontálně, vertikálně nebo pod určitým úhlem.
Princip fungování
V prvním optickém zařízení poskytoval systém čoček inverzní obraz mikroobjektů. To umožnilo vidět strukturu hmoty a nejmenší detaily, které měly být studovány. Princip činnosti světelného mikroskopu je dnes podobný práci prováděné refraktorovým dalekohledem. V tomto zařízení se světlo při průchodu skleněnou částí láme.
Jak zvětšují moderní světelné mikroskopy? Poté, co paprsek světelných paprsků vstoupí do zařízení, jsou převedeny na paralelní proud. Teprve poté dochází k lomu světla v okuláru, díky kterému se zvětšuje obraz mikroskopických předmětů. Dále tyto informace vstoupí do podoby potřebné pro pozorovatele v jeho vizuálním analyzátoru.
Poddruh světelných mikroskopů
Moderní optické přístroje jsou klasifikovány:
1. Podle třídy složitosti pro výzkum, práci a školní mikroskop.
2. Podle oblasti použití pro chirurgické, biologické a technické.
3. Podle typů mikroskopie pro zařízení odraženého a procházejícího světla, fázový kontakt, luminiscenční a polarizační.4. Ve směru světelného toku k obrácenému a přímému.
Elektronové mikroskopy
Zařízení určené ke zkoumání mikroskopických objektů je postupem času stále dokonalejší. Objevily se takové typy mikroskopů, u kterých byl použit zcela jiný princip činnosti, nezávislý na lomu světla. V procesu používání nejnovějších typů zařízení byly zapojeny elektrony. Takové systémy umožňují vidět jednotlivé části hmoty tak malé, že kolem nich jednoduše proudí světelné paprsky.
K čemu je elektronový mikroskop? Používá se ke studiu struktury buněk na molekulární a subcelulární úrovni. Podobná zařízení se také používají ke studiu virů.
Design elektronových mikroskopů
Co je základem fungování nejnovějších přístrojů pro pozorování mikroskopických objektů? Jak se liší elektronový mikroskop od světelného mikroskopu? Jsou mezi nimi nějaké podobnosti?
Princip činnosti elektronového mikroskopu je založen na vlastnostech elektrických a magnetických polí. Jejich rotační symetrie je schopna mít zaostřovací účinek na elektronové paprsky. Na základě toho můžeme odpovědět na otázku: "Jak se liší elektronový mikroskop od světelného mikroskopu?" Na rozdíl od optického zařízení v něm nejsou žádné čočky. Jejich roli hrají vhodně vypočítaná magnetická a elektrická pole. Vznikají závity cívek, kterými prochází proud. V tomto případě taková pole fungují jako spojná čočka. Když se proud zvyšuje nebo snižuje, ohnisková vzdálenost se mění.přístrojová vzdálenost.
Pokud jde o schéma zapojení, elektronový mikroskop to má podobné schématu zapojení světelného zařízení. Jediný rozdíl je v tom, že optické prvky jsou nahrazeny elektrickými, které jsou jim podobné.
Zvětšení objektu v elektronových mikroskopech nastává v důsledku procesu lomu paprsku světla procházejícího studovaným objektem. Pod různými úhly vstupují paprsky do roviny čočky objektivu, kde dochází k prvnímu zvětšení vzorku. Poté elektrony projdou cestou k mezičočce. V něm dochází k plynulé změně nárůstu velikosti objektu. Výsledný obraz studovaného materiálu je dán projekční čočkou. Z toho obraz dopadá na fluorescenční stínítko.
Typy elektronových mikroskopů
Mezi moderní typy lup patří:
1. TEM neboli transmisní elektronový mikroskop. V tomto nastavení vzniká obraz velmi tenkého předmětu o tloušťce až 0,1 µm interakcí elektronového paprsku se studovanou látkou a jeho následným zvětšením magnetickými čočkami v objektivu.
2. SEM neboli rastrovací elektronový mikroskop. Takové zařízení umožňuje získat obraz povrchu předmětu s vysokým rozlišením v řádu několika nanometrů. Při použití dalších metod poskytuje takový mikroskop informace, které pomáhají určit chemické složení vrstev blízkého povrchu.3. Tunelový rastrovací elektronový mikroskop nebo STM. Pomocí tohoto zařízení se reliéf vodivých povrchů s vysokou prostorovoupovolení. V procesu práce s STM je ke studovanému objektu přivedena ostrá kovová jehla. Zároveň je zachována vzdálenost pouze několika angstromů. Dále je na jehlu aplikován malý potenciál, díky kterému vzniká tunelový proud. V tomto případě pozorovatel obdrží trojrozměrný obraz studovaného objektu.
Leuwenhoekovy mikroskopy
V roce 2002 se v Americe objevila nová společnost vyrábějící optické přístroje. Její sortiment zahrnuje mikroskopy, dalekohledy a dalekohledy. Všechna tato zařízení se vyznačují vysokou kvalitou obrazu.
Ústředí a vývojové oddělení společnosti se nachází v USA, ve městě Fremond (Kalifornie). Ale co se týče výrobních zařízení, ty se nacházejí v Číně. Díky tomu všemu společnost dodává na trh pokročilé a vysoce kvalitní produkty za dostupnou cenu.
Potřebujete mikroskop? Společnost Levenhuk navrhne požadovanou možnost. Sortiment optického vybavení společnosti zahrnuje digitální a biologické přístroje pro zvětšování zkoumaného objektu. Kromě toho jsou kupujícímu nabízeny designové modely v různých barvách.
Mikroskop Levenhuk má rozsáhlé funkce. Například základní tréninkové zařízení může být připojeno k počítači a je také schopné zachytit video probíhajícího výzkumu. Model Levenhuk D2L je vybaven touto funkcí.
Společnost nabízí biologické mikroskopy různých úrovní. Jedná se o jednodušší modely a novinky,vhodné pro profesionály.
