De term "microscoop" heeft Griekse wortels. Het bestaat uit twee woorden, die in vertaling "klein" en "kijk" betekenen. De belangrijkste rol van de microscoop is het gebruik ervan bij het onderzoeken van zeer kleine objecten. Tegelijkertijd kunt u met dit apparaat de grootte en vorm, structuur en andere kenmerken bepalen van lichamen die onzichtbaar zijn voor het blote oog.
Geschiedenis van de schepping
Er is geen exacte informatie over wie de uitvinder van de microscoop in de geschiedenis was. Volgens sommige bronnen werd het in 1590 ontworpen door de vader en zoon van Janssen, een meester in het vervaardigen van glazen. Een andere kanshebber voor de titel van uitvinder van de microscoop is Galileo Galilei. In 1609 presenteerde deze wetenschapper een apparaat met concave en convexe lenzen voor het publiek in de Accademia dei Lincei.
In de loop der jaren is het systeem voor het bekijken van microscopische objecten geëvolueerd en verbeterd. Een enorme stap in zijn geschiedenis was de uitvinding van een eenvoudig achromatisch verstelbaar apparaat met twee lenzen. Dit systeem werd eind 1600 geïntroduceerd door de Nederlander Christian Huygens. Oculairs van deze uitvinderzijn vandaag in productie. Hun enige nadeel is de onvoldoende breedte van het gezichtsveld. Bovendien hebben Huygens-oculairs, in vergelijking met moderne apparaten, een ongemakkelijke positie voor de ogen.
Een bijzondere bijdrage aan de geschiedenis van de microscoop werd geleverd door de fabrikant van dergelijke instrumenten Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Hij was het die de aandacht van biologen op dit apparaat vestigde. Leeuwenhoek maakte kleine producten uitgerust met één, maar zeer sterke lens. Het was onhandig om dergelijke apparaten te gebruiken, maar ze verdubbelden niet de beeldfouten die aanwezig waren in samengestelde microscopen. De uitvinders konden deze tekortkoming pas na 150 jaar corrigeren. Samen met de ontwikkeling van optica is de beeldkwaliteit in composietapparaten verbeterd.
De verbetering van microscopen gaat vandaag door. Dus in 2006 ontwikkelden Duitse wetenschappers van het Instituut voor Biofysische Chemie, Mariano Bossi en Stefan Hell, de nieuwste optische microscoop. Vanwege het vermogen om objecten met afmetingen van 10 nm en driedimensionale 3D-beelden van hoge kwaliteit te observeren, werd het apparaat een nanoscoop genoemd.
Classificatie van microscopen
Momenteel is er een grote verscheidenheid aan instrumenten die zijn ontworpen om kleine objecten te onderzoeken. Hun groepering is gebaseerd op verschillende parameters. Dit kan het doel zijn van de microscoop of de gebruikte verlichtingsmethode, de structuur die wordt gebruikt voor het optische ontwerp, enz.
Maar in de regel de belangrijkste soorten microscopenworden geclassificeerd volgens de resolutie van microdeeltjes die met dit systeem kunnen worden gezien. Volgens deze indeling zijn microscopen:
- optisch (licht);
-elektronisch;
-röntgen;-scansonde.
De meest gebruikte microscopen zijn van het lichte type. Hun brede selectie is verkrijgbaar in optiekwinkels. Met behulp van dergelijke apparaten worden de belangrijkste taken van het bestuderen van een object opgelost. Alle andere soorten microscopen worden geclassificeerd als gespecialiseerd. Het gebruik ervan vindt meestal plaats in een laboratorium.
Elk van de bovenstaande typen apparaten heeft zijn ondersoorten, die in een bepaald gebied worden gebruikt. Bovendien is het tegenwoordig mogelijk om een schoolmicroscoop (of educatief) te kopen, wat een instapsysteem is. Aangeboden aan consumenten en professionele apparaten.
Toepassing
Waar is een microscoop voor? Het menselijk oog, dat een speciaal biologisch type optisch systeem is, heeft een bepaald resolutieniveau. Met andere woorden, er is de kleinste afstand tussen waargenomen objecten als ze nog te onderscheiden zijn. Voor een normaal oog ligt deze resolutie binnen 0,176 mm. Maar de afmetingen van de meeste dierlijke en plantaardige cellen, micro-organismen, kristallen, de microstructuur van legeringen, metalen, enz. zijn veel kleiner dan deze waarde. Hoe dergelijke objecten te bestuderen en te observeren? Hier komen verschillende soorten microscopen mensen te hulp. Optische apparaten maken het bijvoorbeeld mogelijk om structuren te onderscheiden waarin de afstandtussen elementen is minimaal 0,20 µm.
Hoe werkt een microscoop?
Het apparaat, waarmee het menselijk oog microscopisch kleine objecten kan onderzoeken, heeft twee hoofdelementen. Zij zijn de lens en het oculair. Deze onderdelen van de microscoop zijn bevestigd in een beweegbare buis op een metalen voet. Het heeft ook een onderwerptabel.
Moderne soorten microscopen zijn meestal uitgerust met een verlichtingssysteem. Dit is in het bijzonder een condensor met een irisdiafragma. Een verplichte set vergrotingsapparaten zijn micro- en macroschroeven, die dienen om de scherpte aan te passen. Het ontwerp van microscopen zorgt ook voor de aanwezigheid van een systeem dat de positie van de condensor regelt.
In gespecialiseerde, complexere microscopen worden vaak andere aanvullende systemen en apparaten gebruikt.
Lenzen
Ik wil de beschrijving van de microscoop beginnen met een verhaal over een van de belangrijkste onderdelen, namelijk van de lens. Ze zijn een complex optisch systeem dat de grootte van het betreffende object in het beeldvlak vergroot. Het ontwerp van de lenzen omvat een heel systeem van niet alleen enkele, maar ook gelijmde twee of drie lenzen.
De complexiteit van een dergelijk optisch-mechanisch ontwerp hangt af van de reeks taken die door een of ander apparaat moeten worden opgelost. De meest complexe microscoop heeft bijvoorbeeld maximaal veertien lenzen.
Inbegrepen in de lenszijn het frontale deel en de systemen die erop volgen. Wat is de basis om een beeld van de gewenste kwaliteit op te bouwen en de bedrijfstoestand te bepalen? Dit is een frontlens of hun systeem. Daaropvolgende onderdelen van de lens zijn nodig om de benodigde vergroting, brandpuntsafstand en beeldkwaliteit te leveren. De implementatie van dergelijke functies is echter alleen mogelijk in combinatie met een frontlens. Het is vermeldenswaard dat het ontwerp van het volgende onderdeel van invloed is op de lengte van de buis en de hoogte van de lens van het apparaat.
Oculairs
Deze delen van de microscoop zijn een optisch systeem dat is ontworpen om het noodzakelijke microscopische beeld op het oppervlak van het netvlies van de ogen van de waarnemer te bouwen. De oculairs bevatten twee groepen lenzen. Het oog dat zich het dichtst bij het oog van de onderzoeker bevindt, wordt het oog genoemd, en het verre wordt het veld genoemd (met zijn hulp bouwt de lens een beeld op van het te bestuderen object).
Verlichtingssysteem
De microscoop heeft een complex ontwerp van diafragma's, spiegels en lenzen. Met zijn hulp wordt een gelijkmatige verlichting van het bestudeerde object gegarandeerd. In de vroegste microscopen werd deze functie uitgevoerd door natuurlijke lichtbronnen. Naarmate optische apparaten verbeterden, begonnen ze eerst platte en vervolgens holle spiegels te gebruiken.
Met behulp van zulke eenvoudige details werden de stralen van de zon of de lamp op het object van studie gericht. In moderne microscopen is het verlichtingssysteem perfecter. Het bestaat uit een condensor en een collector.
Onderwerp tabel
Microscopische preparaten die studie vereisen,worden op een vlakke ondergrond geplaatst. Dit is de onderwerptabel. Verschillende soorten microscopen kunnen dit oppervlak zo hebben ontworpen dat het te bestuderen object horizontaal, verticaal of onder een bepaalde hoek in het gezichtsveld van de waarnemer zal roteren.
Werkingsprincipe
In het eerste optische apparaat leverde het lenssysteem een omgekeerd beeld van micro-objecten. Dit maakte het mogelijk om de structuur van de materie en de kleinste details die bestudeerd moesten worden te zien. Het werkingsprincipe van een lichtmicroscoop is tegenwoordig vergelijkbaar met het werk dat wordt uitgevoerd door een refractortelescoop. In dit apparaat wordt het licht gebroken als het door het glazen gedeelte gaat.
Hoe vergroten moderne lichtmicroscopen? Nadat een bundel lichtstralen het apparaat binnenkomt, worden ze omgezet in een parallelle stroom. Alleen dan neemt de breking van het licht in het oculair toe, waardoor het beeld van microscopisch kleine objecten toeneemt. Verder komt deze informatie in de vorm die nodig is voor de waarnemer in zijn visuele analysator.
Ondersoorten van lichtmicroscopen
Moderne optische instrumenten zijn geclassificeerd:
1. Volgens de klasse van complexiteit voor onderzoek, werk en schoolmicroscoop.
2. Per toepassingsgebied voor chirurgisch, biologisch en technisch.
3. Op soorten microscopie voor apparaten van gereflecteerd en doorgelaten licht, fasecontact, luminescentie en polariserend.4. In de richting van de lichtstroom naar omgekeerd en direct.
Elektronenmicroscopen
In de loop van de tijd is een apparaat dat is ontworpen om microscopisch kleine objecten te onderzoeken, steeds perfecter geworden. Dergelijke soorten microscopen verschenen waarin een heel ander werkingsprincipe, onafhankelijk van de breking van licht, werd gebruikt. Bij het gebruik van de nieuwste soorten apparaten waren elektronen betrokken. Dergelijke systemen maken het mogelijk om afzonderlijke delen van de materie zo klein te zien dat er lichtstralen omheen stromen.
Waarvoor dient een elektronenmicroscoop? Het wordt gebruikt om de structuur van cellen op moleculair en subcellulair niveau te bestuderen. Ook worden vergelijkbare apparaten gebruikt om virussen te bestuderen.
Ontwerp van elektronenmicroscopen
Wat ligt ten grondslag aan de werking van de nieuwste instrumenten voor het bekijken van microscopische objecten? Waarin verschilt een elektronenmicroscoop van een lichtmicroscoop? Zijn er overeenkomsten tussen hen?
Het werkingsprincipe van een elektronenmicroscoop is gebaseerd op de eigenschappen die elektrische en magnetische velden bezitten. Hun rotatiesymmetrie kan een focusserend effect hebben op elektronenbundels. Op basis hiervan kunnen we de vraag beantwoorden: “Hoe verschilt een elektronenmicroscoop van een lichtmicroscoop?” Daarin zitten, in tegenstelling tot een optisch apparaat, geen lenzen. Hun rol wordt gespeeld door adequaat berekende magnetische en elektrische velden. Ze worden gemaakt door windingen van spoelen waardoor stroom gaat. In dit geval werken dergelijke velden als een convergerende lens. Wanneer de stroom toeneemt of afneemt, verandert de brandpuntsafstand.instrument afstand.
Wat betreft het schakelschema, de elektronenmicroscoop heeft het vergelijkbaar met het schakelschema van een lichtapparaat. Het enige verschil is dat de optische elementen worden vervangen door elektrische die er op lijken.
Vergroting van een object in elektronenmicroscopen vindt plaats als gevolg van het proces van breking van een lichtstraal die door het bestudeerde object gaat. Onder verschillende hoeken komen de stralen het vlak van de objectieflens binnen, waar de eerste vergroting van het monster plaatsvindt. Dan passeren de elektronen de weg naar de tussenlens. Daarin is er een vloeiende verandering in de toename van de grootte van het object. Het uiteindelijke beeld van het bestudeerde materiaal wordt gegeven door de projectielens. Van daaruit v alt het beeld op het fluorescerende scherm.
Soorten elektronenmicroscopen
Moderne soorten loepen zijn onder meer:
1. TEM of transmissie-elektronenmicroscoop. In deze opstelling wordt een beeld van een zeer dun object, tot 0,1 µm dik, gevormd door de interactie van een elektronenstraal met de onderzochte stof en de daaropvolgende vergroting door magnetische lenzen in het objectief.
2. SEM of scanning elektronenmicroscoop. Een dergelijk apparaat maakt het mogelijk om een beeld te krijgen van het oppervlak van een object met een hoge resolutie in de orde van enkele nanometers. Bij gebruik van aanvullende methoden levert zo'n microscoop informatie die helpt bij het bepalen van de chemische samenstelling van lagen nabij het oppervlak.3. Tunneling Scanning Electron Microscope, of STM. Met behulp van dit apparaat kan het reliëf van geleidende oppervlakken met een hoge ruimtelijketoestemming. Tijdens het werken met STM wordt een scherpe metalen naald naar het te bestuderen object gebracht. Tegelijkertijd wordt een afstand van slechts enkele angström aangehouden. Vervolgens wordt een kleine potentiaal op de naald aangelegd, waardoor een tunnelstroom ontstaat. In dit geval ontvangt de waarnemer een driedimensionaal beeld van het bestudeerde object.
Leuwenhoek microscopen
In 2002 verscheen in Amerika een nieuw bedrijf dat optische instrumenten produceerde. Het productassortiment omvat microscopen, telescopen en verrekijkers. Al deze apparaten onderscheiden zich door een hoge beeldkwaliteit.
Het hoofdkantoor en de ontwikkelingsafdeling van het bedrijf zijn gevestigd in de VS, in de stad Fremond (Californië). Maar wat de productiefaciliteiten betreft, deze bevinden zich in China. Dankzij dit alles levert het bedrijf geavanceerde en hoogwaardige producten op de markt tegen een betaalbare prijs.
Heb je een microscoop nodig? Levenhuk zal de gewenste optie voorstellen. Het assortiment optische apparatuur van het bedrijf omvat digitale en biologische apparaten voor het vergroten van het bestudeerde object. Daarnaast krijgt de koper designmodellen aangeboden, uitgevoerd in diverse kleuren.
De Levenhuk-microscoop heeft uitgebreide functionaliteit. Een trainingsapparaat op instapniveau kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een computer en is ook in staat om video van lopend onderzoek vast te leggen. Het Levenhuk D2L-model is uitgerust met deze functionaliteit.
Het bedrijf biedt biologische microscopen van verschillende niveaus. Dit zijn eenvoudigere modellen en nieuwigheden,geschikt voor professionals.
