میکروسکوپ ها و انواع آن

میکروسکوپ ها یکی از وسایلی کلیدی در آزمایشگاه های زیست شناسی و گیاه شناسی، دامپزشکی، پزشکی می باشد.این وسیله توسط آنتون ون لیوون هوک درسال ۱۶۰۰ میلادی ابداع شد.وی با استفاده از این ابزار توانست برای اولین بار ساختارباکتری‌‌ها و سلول‌‌های خونی در گردش را کشف کند. میکروسکوپ‌‌ها را می‌توان بر اساس ساختار، کاربرد، شیوه   تولید تصویر، دسته بندی کرد.

ویژگی های شاخص یک میکروسکوپ با درجه کیفی بالا :

• داشتن وضوح بالا
• قدرت تفکیک پذیری
• داشتن ویژگی کنتراست بالا
• بزرگنمایی بالا

انواع میکروسکوپ ها :

میکروسکوپ ها دارای انواع مختلفی می باشند که تک به تک به صورت ذیل شرح داده شده است.

1. میکروسکوپ ساده :

این وسیله اولین میکروسکوپ ساخته شده است. این دستگاه توسط آنتونی ون لیوون هوک در قرن هفدهم اختراع شد.این دستگاه دارای یک عدسی به شکل محدب با یک نگهدارنده برای گذاشتن نمونه‌‌هامی باشد. این ابزار قابلیت قدرت بزرگنمایی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ مرتبه را دارا بود. در زمان حال به دلیل عدم وجود عدسی دوم در این میکروسکوپ که وجود آن منجر به تولید میکروسکوپ مرکب شده است باعث شده استفاده از این دستگاه بسیار کاهش پیدا کند.

2. میکروسکوپ مرکب :

نام دیگر آن میکروسکوپ بیولوژیکی می باشد. این دستگاه دارای دو لنز یا دو عدسی می باشد . به همین دلیل این میکروسکوپ قدرت بزرگنمایی بالاتری نسبت به یک میکروسکوپ ساده دارد. وجود لنز دوم در این ابزار باعث می شود که تصویر حاصل از لنز اول را بزرگ بشود. میکروسکوپ‌‌های مرکب دارای زمینه روشن هستند.به این صورت که به وسیله نور زمینه نمونه روشن می‌شود .این میکروسکوپ ها به دو صورت تک چشمی و دو چشمی هستند. در این نوع وسیله بزرگنمایی خوبی از نمونه ها به اندازه 1000 مرتبه صورت می گیرد. با این حال در این میکروسکوپ ها وضوح تصویر نسبت به بقیه میکروسکوپ‌‌های جدید کمتراست. اما  در کل استفاده از این ابزار منجر می شود تا افراد بتوانند تا چیزهای بسیار ریزی را که قابلیت دید با چشم غیر مسلح را ندارند را به راحتی و ازنزدیک مشاهده کنند. میکروسکوپ‌‌های مرکب دارای قیمت تقریبا ارزان می باشند.

این میکروسکوپ در آزمایشگاه‌‌ها، مدارس، تصفیه خانه‌‌های فاضلاب، مطب‌‌ها و برای بافت شناسی و آسیب شناسی استفاده می‌شود. باید استفاده از این وسیله باید نمونه‌‌ها روی اسلاید میکروسکوپ با استفاده از یک پوشش مسطح قرار بگیرند.

نمونه هایی مختلفی که میتوان با این میکروسکوپ مشاهده کرد شامل سلول‌‌های خونی، سلول‌‌های پوست، سلول انگلی، باکتری، جلبک، بافت و بخش‌‌های نازک اندام‌‌ها می باشند.

3. میکروسکوپ اپتیکی :

این نوع میکروسکوپ ها از رایج ‌ترین وسایل آزمایشگاهی به حساب می آیند که با استفاده از نور بزرگنمایی اجسام صورت می گیرد. با استفاده از این وسیله ی میتوان اجزای موجود زنده را به صورت همزمان با بزرگنمایی ۱۰۰ تا ۱۵۰ برابر دید. این وسیله دارای دو نوع عدسی بوده برای جزئیات بیشتر سلولی استفاده ‌می‌شود. شیوه کارکرد این عدسی ها به گونه ای است که قابلیت بزرگنمایی ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ را دارا می باشد. 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.

4. میکروسکوپ فلورسنت :

منبع  نور این ابزار نور ماورا بنفش می باشد. به همین دلیل در این میکروسکوپ تصویر کاملی از نمونه نمایش داده نمی‌شود. با استفاده از این میکروسکوپ و خاصیت فلورسانت مواد می‌توان اجزای داخلی سلولها و یا مواد مختلف را بطور مجزا مشاهده کرد.

این میکروسکوپ دارای سه فیلتر فلورسنت برای طول موج های UV 365nm،UV 480nm،UV 535nmاست.

رودامین و فلورسئین دو نوع از رنگ های معمول فلورسانت هستند که به ترتیب نور قرمز و سبز از خود تابش می کنند.

اجزای میکروسکوپ

5. میکروسکوپ استریو :

ای ابزار به اسم میکروسکوپ تشریح نیز شناخته می شود.این میکروسکوپ قابلیت بزرگنمایی تصاویر اجسام تا ۳۰۰ مرتبه را فراهم می‌کند. این میکروسکوپ ها به حالت دو چشمی بوده .از این وسیله میتوان ‌‌برای دیدن اجسام کدر یا اجسامی بزرگی که قابل مشاهده با میکروسکوپ مرکب نیستند مورد استفاده قرار داد.این ابزار قابلیت نشان دادن اجسام از نمای نزدیک و ۳ بعدی از بافت سطح اشیا را می دهد .میکروسکوپ‌‌های استریو در برنامه‌‌های کاربردی علوم بیولوژیکی و پزشکی اصتفده می شود. همچنین میتوان در صنایع الکترونیک مانند کسانی که تخته مدار یا ساعت درست می‌کنند از این میکروسکوپ استفاده کرد.

6. میکروسکوپ کانفوکال :

این میکروسکوپ برخلاف میکروسکوپ‌‌های استریو و مرکب ، با استفاده از یک نور لیزر نمونه‌‌های رنگی را نشان می دهد. این نمونه‌‌ها روی اسلاید‌ها تهیه شده و درج می‌شوند. بعد از آن ،این دستگاه به وسیله یک آینه دو رنگ، یک تصویر بزرگنمایی را روی صفحه کامپیوتر ایجاد می‌کند. اپراتور‌ها با جمع آوری اسکن‌‌های مختلف دریافت شده از نمونه مورد  بررسی می‌توانند ، تصاویر 3 بعدی تولید کنند. این دستگاه مانند میکروسکوپ رکب از قابلیت بزرگنمایی بالایی برخوردار بوده با این تفاوت که وضوح آن بسیار بالاتر می باشد. این میکروسکوپ ها اغلب در علم زیست شناسی سلولی و کاربرد‌های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

7. میکروسکوپ متالورژی :

این دستگاه از توان بالایی برخوردار بوده .از این ابزار میتوان برای نمونه ها و اجسامی که قابلیت عبور نور از آن ها وجود ندارد، استفاده کرد. این میکروسکوپ قابلیت بزرگنمایی نمونه ها تا x۵۰، x۱۰۰، x۲۰۰ و x۵۰۰ را دارا می باشد. این میکروسکوپ ها برای بررسی ترک‌‌هایی در حد میکرون در فلزات، لایه‌‌های بسیار نازک پوشش‌‌ها مانند رنگ و اندازه دانه‌‌ها مورد استفاده قرار می گیرند.

از این دستگاه در صنایع هوافضا، صنعت تولید خودرو و همچنین در ساختار‌های فلزی، کامپوزیت‌‌ها، شیشه، چوب، سرامیک‌‌ها، پلیمر‌ها و بلور‌های مایع را تجزیه و تحلیل می‌کنند، استفاده می شوند.

8. 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 ورد استفاده قرار می گیرند.

این میکروسکوپ ها دارای دوبخش پلایزر و آنالیزرمی باشند. 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. به طور کلی پلایزر طول موج‌‌های متفااوت نور را بر روی یک صفحه متمرکز می‌کند. این سیستم منجر به مناسب شدن این دستگاه برای دیدن اجسام پودر شونده birefringent می شود.

9. میکروسکوپ الکترونی :

این وسیله توسط ارنست روسکا در سال ۱۹۳۱ اختراع شده است .

در این سیستم از پرتو الکترون ها به عنوان منبع انرژی استفاده می شود. پرتو الکترون ها حاوی طول موج کوتاه می باشد. این دستگاه موجب افزایش وضوح تصاویر بدست آمده از اجسام نسبت به  میکروسکوپ نوری می شود. اجزای این میکروسکوپ‌ها به صورتی طراحی شده که با لایه‌ای از طلا یا پالادیوم پوشانده شده .این اقدام موجب انحراف پرتوی الکترون می شوند و ایجاد تصاویر 3 بعدی به صورت ناحیه های تیره و روشن می شود. با استفاده ار این میکروسکوپ جزئیاتی مانند پوسته های سیلیس پیچیده دیاتوم های دریایی و جزئیات سطح ویروس ها را می توان ضبط کرد. این میکروسکوپ ها به 2 دسته تقسیم می شوند: میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM).

از ویژگی‌های کلی دو نوع میکروسکوپ الکترون می توان موارد زیر را نام برد:

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای بررسی ساختار داخلی اجسام به کار می‌رود، وضوح تصویر در آن تا ۰٫۵تا نانومتر است و تصویری در نمای دو بعدی ارائه می دهد.

میکروسکوپ الکترونی روبشی جدیدتر (SEM) برای بررسی سطوح اجسام به کار می‌رود .وضوح تصویر آن ۷ نانومتر است و تصویر در نمای سه بعدی ایجاد می‌کند.

الف) الکترونی روبشی (SEM) :

میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM از الکترون برای ایجاد تصویر استفاده می‌کند. نمونه‌‌ها در شرایط خلا یا نزدیک به خلا اسکن می‌شوند، بنابراین باید به طور خاص در ابتدا نمونه‌ها برای آماده سازی باید خشک و دهیدراته شوند و سپس با یک لایه نازک از یک ماده رسانا مانند طلا پوشانده شوند. پس از تهیه و قرار دادن نمونه در محفظه مخصوص، SEM یک تصویر ۳ بعدی، سیاه و سفید روی صفحه رایانه تولید می‌کند. محققان علوم فیزیکی، پزشکی و بیولوژیکی برای بررسی طیف وسیعی از نمونه‌‌ها از حشرات تا استخوان‌‌ها، SEMها را با کنترل کافی بر میزان بزرگنمایی، استفاده می‌کنند.

ب)  الکترونی عبوری (TEM) :

مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از الکترون‌ها در ایجاد یک تصویر بزرگنمایی شده استفاده می‌کند و نمونه‌‌ها در خلا اسکن می‌شوند بنابراین باید به طور ویژه تهیه شوند. برخلاف SEM، میکروسکوپ TEM از یک اسلاید برای تهیه نمای دو بعدی از نمونه‌‌ها استفاده می‌کند، بنابراین بیشتر برای مشاهده اشیا با درجه‌ای از شفافیت مناسب است. TEM درجه بالایی از بزرگنمایی و تفکیک پذیری را ارائه می‌دهد و همین ویژگی آن را در علوم فیزیکی و بیولوژیکی، متالورژی، فناوری نانو و تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی مفید می‌کند.

برای آشنایی با دیگر محصولات آزمایشگاهی به این صفحه مراجعه کنید.