Za razliku od povećala, mikroskop ima najmanje dva nivoa uvećanja. Funkcionalni i strukturni i tehnološki delovi mikroskopa su dizajnirani da obezbede rad mikroskopa i dobiju stabilnu, najtačniju, uvećanu sliku objekta. Ovdje ćemo pogledati strukturu mikroskopa i pokušati opisati glavne dijelove mikroskopa.
Funkcionalno, mikroskopski uređaj je podijeljen na 3 dijela:
1. Rasvjetni dio
Rasvjetni dio dizajna mikroskopa uključuje izvor svjetlosti (lampa i električno napajanje) i optičko-mehanički sistem (kolektor, kondenzator, polje i otvor podesive/iris dijafragme).
2. Reproducirajući dio
Dizajniran da reproducira objekat u ravnini slike sa kvalitetom slike i uvećanjem potrebnim za istraživanje (tj. da se konstruiše slika koja bi reproducirala objekat što preciznije i sa svim detaljima sa rezolucijom, uvećanjem, kontrastom i prikazom boja koji odgovaraju mikroskopska optika).
Dio za reprodukciju pruža prvu fazu uvećanja i nalazi se iza objekta na ravni slike mikroskopa.
Dio za reprodukciju uključuje sočivo i srednji optički sistem.
Moderni mikroskopi najnovije generacije zasnovani su na optičkim sistemima sočiva ispravljenih beskonačno. Ovo dodatno zahteva upotrebu takozvanih sistema cevi, koji „prikupljaju” paralelne snopove svetlosti koje izlaze iz sočiva u ravni slike mikroskopa.
3. Vizualizacijski dio
Dizajniran za dobijanje stvarne slike objekta na mrežnjači oka, fotografskom filmu ili ploči, na ekranu televizora ili kompjuterskog monitora sa dodatnim uvećanjem (druga faza uvećanja).
Dio za snimanje se nalazi između ravni slike sočiva i očiju posmatrača (digitalna kamera).
Dio za snimanje uključuje monokularni, binokularni ili trinokularni vizuelni dodatak sa sistemom za posmatranje (okulari koji rade kao lupa).
Osim toga, ovaj dio uključuje dodatne sisteme za uvećanje (sistemi za veleprodaju/promjenu uvećanja); prilozi za projekcije, uključujući priloge za diskusiju za dva ili više posmatrača; Aparati za crtanje; sistemi za analizu slike i dokumentaciju sa odgovarajućim adapterima za digitalne kamere.
Raspored glavnih elemenata optičkog mikroskopa
Sa dizajnerske i tehnološke tačke gledišta, mikroskop se sastoji od sljedećih dijelova:
- mehanički;
- optički;
- električni.
1. Mehanički dio mikroskopa
Mikroskopski uređaj okreće se na sebe stativ, koji je glavni strukturni i mehanički blok mikroskopa. Stativ uključuje sljedeće glavne blokove: baza I držač cijevi.
Baza je blok na koji je montiran cijeli mikroskop i jedan je od glavnih dijelova mikroskopa. U jednostavnim mikroskopima, ogledala za osvetljenje ili nadzemni iluminatori su instalirani na osnovu. Kod složenijih modela, sistem rasvjete je ugrađen u bazu bez ili sa napajanjem.
Vrste baza za mikroskope:
- postolje sa ogledalom za osvjetljenje;
- takozvano "kritično" ili pojednostavljeno osvjetljenje;
- Köhler rasvjeta.
- jedinica za mijenjanje sočiva, koja ima sljedeće mogućnosti dizajna - rotirajući uređaj, navojni uređaj za uvrtanje sočiva, „sanke“ za montažu sočiva bez navoja pomoću posebnih vodilica;
- mehanizam za fokusiranje za grubo i fino podešavanje oštrine mikroskopa - mehanizam za fokusiranje kretanja sočiva ili pozornica;
- tačka pričvršćivanja za stolove za zamjenjive predmete;
- montažna jedinica za fokusiranje i centriranje kretanja kondenzatora;
- priključak za zamjenjive priključke (vizuelni, fotografski, televizijski, razni uređaji za prijenos).
Mikroskopi mogu koristiti stalke za postavljanje komponenti (na primjer, mehanizam za fokusiranje u stereo mikroskopima ili nosač iluminatora u nekim modelima invertiranih mikroskopa).
Čisto mehanička komponenta mikroskopa je pozornici, namenjen za pričvršćivanje ili fiksiranje objekta za posmatranje u određenom položaju. Tablice mogu biti fiksne, koordinirane i rotirajuće (centrirane i necentrirane).
2. Optika mikroskopa (optički dio)
Optičke komponente i pribor pružaju glavnu funkciju mikroskopa - stvaranje uvećane slike objekta s dovoljnim stupnjem pouzdanosti u obliku, omjeru veličina sastavnih elemenata i boje. Osim toga, optika mora osigurati kvalitet slike koji zadovoljava ciljeve studije i zahtjeve metoda analize.
Glavni optički elementi mikroskopa su optički elementi koji formiraju sisteme za osvetljenje (uključujući kondenzator), posmatranje (okulari) i reprodukciju (uključujući sočiva) mikroskopa.
Ciljevi mikroskopa
— optički sistemi dizajnirani da konstruišu mikroskopsku sliku u ravni slike sa odgovarajućim uvećanjem, rezolucijom elementa i preciznošću reprodukcije oblika i boje predmeta proučavanja. Objektivi su jedan od glavnih dijelova mikroskopa. Imaju složen optičko-mehanički dizajn, koji uključuje nekoliko pojedinačnih sočiva i komponente zalijepljene zajedno od 2 ili 3 sočiva.
Broj sočiva određen je nizom zadataka koje objektiv rješava. Što je kvalitet slike veći, to je njegov optički dizajn složeniji. Ukupan broj U složenom sočivu može biti do 14 sočiva (na primjer, ovo se može primijeniti na planokromatsko sočivo sa uvećanjem od 100x i numeričkim otvorom blende od 1,40).
Objektiv se sastoji od prednjeg i stražnjeg dijela. Prednje sočivo (ili sistem sočiva) okrenuto je prema uzorku i glavno je u izgradnji slike odgovarajućeg kvaliteta, određuje radnu udaljenost i numerički otvor sočiva. Sljedeći dio, u kombinaciji sa prednjim dijelom, daje potrebno uvećanje, žižnu daljinu i kvalitet slike, a također određuje visinu sočiva i dužinu cijevi mikroskopa.
Klasifikacija sočiva
Klasifikacija sočiva je značajna teže klasifikovati mikroskopi. Objektivi se dijele prema principu izračunate kvalitete slike, parametarskim i dizajnersko-tehnološkim karakteristikama, kao i prema istraživačkim i kontrastnim metodama.
Po principu izračunatog kvaliteta slike sočiva mogu biti:
- akromatski;
- apokromatski;
- ravno polje sočiva (plan).
Ahromatska sočiva.
Ahromatska sočiva su dizajnirana za upotrebu u spektralnom opsegu 486-656 nm. Korekcija bilo koje aberacije (akromatizacija) se vrši za dvije talasne dužine. Ova sočiva eliminišu sfernu aberaciju, hromatsku aberaciju položaja, komu, astigmatizam i delimično sferohromatsku aberaciju. Slika objekta ima blago plavičasto-crvenkastu nijansu.
Apohromatska sočiva.
Apohromatski objektivi imaju prošireno područje spektra i ahromatizacija se izvodi na tri talasne dužine. Istovremeno, pored pozicijskog hromatizma, sferne aberacije, kome i astigmatizma, dosta dobro se koriguju i sekundarni spektar i sferohromatska aberacija, zahvaljujući uvođenju kristalnih leća i specijalnih naočara u dizajn. U poređenju sa ahromatskim sočivima, ova sočiva obično imaju veće numeričke otvore blende, daju oštrije slike i precizno reprodukuju boju subjekta.
Poluapohromati ili mikrofluari.
Moderna sočiva srednjeg kvaliteta slike.
Planlenses.
Kod planskih sočiva korigovana je zakrivljenost slike preko polja, čime se obezbeđuje oštra slika objekta kroz celo polje posmatranja. Plan objektivi se obično koriste u fotografiji, a najefikasniji su planski apohromati.
Potreba za ovom vrstom sočiva je sve veća, ali su zbog toga prilično skupa optički dizajn, koji implementira ravno polje slike i optički medij koji se koristi. Stoga su rutinski i radni mikroskopi opremljeni takozvanim ekonomičnim sočivima. To uključuje sočiva sa poboljšanim kvalitetom slike u celom polju: ahromate (LEICA), CP ahromate i akroplane (CARL ZEISS), stigmahromate (LOMO).
Prema parametarskim karakteristikama sočiva se dijele na sljedeći način:
- objektivi sa konačnom dužinom cijevi (na primjer, 160 mm) i objektivi korigirani za "beskonačnost" dužine cijevi (na primjer, sa dodatnim sistemom cijevi koji ima žižnu daljinu mikroskopa od 160 mm);
- mala sočiva (do 10x); srednja (do 50x) i velika (više od 50x) uvećanja, kao i sočiva sa ultra-velikim uvećanjem (preko 100x);
- objektivi malih (do 0,25), srednjih (do 0,65) i velikih (više od 0,65) numeričkih otvora, kao i objektiva sa povećanim (u odnosu na konvencionalne) numeričke blende (na primjer, apokromatska korekcijska sočiva, kao i posebna leće za fluorescentne mikroskope);
- sočiva sa povećanim (u poređenju sa konvencionalnim) radnim rastojanjem, kao i sa velikim i ekstra velikim radnim daljinama (leće za rad u invertovanim mikroskopima). Radna udaljenost je slobodna udaljenost između predmeta (ravnine pokrivnog stakla) i donje ivice okvira (sočiva, ako strši) prednje komponente sočiva;
- sočiva koja omogućavaju posmatranje unutar normalnog linearnog polja (do 18 mm); sočiva širokog polja (do 22,5 mm); ultra-široko polje sočiva (preko 22,5 mm);
- sočiva su standardna (45 mm, 33 mm) i nestandardne visine.
Visina - udaljenost od referentne ravnine sočiva (ravnine kontakta uvrnute leće sa rotirajućim uređajem) do ravni objekta sa fokusiranim mikroskopom, je konstantna vrijednost i osigurava parfokalnost skupa sočiva slične visine različitih uvećanja ugrađena u rotirajući uređaj. Drugim riječima, ako koristite sočivo od jednog povećanja da biste dobili oštru sliku objekta, onda kada prelazite na naredna povećanja, slika objekta ostaje oštra unutar dubine polja objektiva.
Prema dizajnu i tehnološkim karakteristikama postoji sljedeća podjela:
- sočiva sa i bez opružnog okvira (počevši od numeričkog otvora 0,50);
- sočiva koja imaju dijafragmu irisa unutra za promjenu numeričkog otvora (na primjer, u objektivima sa povećanim numeričkim otvorom blende, u sočivima sa propuštenim svjetlom za implementaciju metode tamnog polja, u polariziranim sočivima reflektovanog svjetla);
- sočiva s korektivnim (kontrolnim) okvirom, koji osigurava pomicanje optičkih elemenata unutar sočiva (na primjer, za podešavanje kvaliteta slike sočiva pri radu s različitim debljinama pokrovnog stakla ili s različitim imerzionim tekućinama; kao i za promjenu uvećanje tokom glatke - pankratične - promene uvećanja) i bez nje.
Da pruži istraživačke i kontrastne metode sočiva se mogu podijeliti na sljedeći način:
- objektivi koji rade sa i bez pokrovnog stakla;
- sočiva propuštene i reflektirane svjetlosti (nerefleksna); luminiscentna sočiva (s minimalnom intrinzičnom luminiscencijom); polarizovana sočiva (bez staklene napetosti u optičkim elementima, tj. bez uvođenja sopstvene depolarizacije); fazna sočiva (sa faznim elementom - prozirnim prstenom unutar sočiva); DIC sočiva koja rade koristeći metodu kontrasta diferencijalne interferencije (polarizacija sa elementom prizme); epilenze (reflektovana svjetlosna sočiva, dizajnirana za pružanje metoda svjetlosnog i tamnog polja, imaju posebno dizajnirana osvjetljiva epi-ogledala u svom dizajnu);
- imersiona i neimersiona sočiva.
Uranjanje ( od lat. immersio - uranjanje) je tekućina koja ispunjava prostor između objekta promatranja i posebnog imerzionog objektiva (kondenzator i stakleni predmet). Uglavnom se koriste tri vrste imersionih tečnosti: uranjanje u ulje (MI/Oil), uranjanje u vodu (WI/W) i imerzijsko uranjanje u glicerol (GI/Glyc), pri čemu se potonje uglavnom koristi u ultraljubičastoj mikroskopiji.
Imerzija se koristi u slučajevima kada je potrebno povećati rezoluciju mikroskopa ili je potrebna njegova upotreba tehnološki proces mikroskopija. ovo se dešava:
- povećanje vidljivosti povećanjem razlike između indeksa prelamanja medija i objekta;
- povećanje dubine posmatranog sloja, što zavisi od indeksa prelamanja medija.
Osim toga, tečnost za uranjanje može smanjiti količinu zalutalog svjetla eliminirajući odsjaj subjekta. Ovo eliminiše neizbežni gubitak svetlosti kada ona uđe u sočivo.
Imersiona sočiva. Kvalitet slike, parametri i optički dizajn imersionih sočiva se izračunavaju i biraju uzimajući u obzir debljinu imerzionog sloja, koji se smatra dodatnim sočivom sa odgovarajućim indeksom prelamanja. Imerziona tečnost postavljena između objekta i prednje komponente sočiva povećava ugao pod kojim se objekat posmatra (ugao otvora blende). Numerički otvor blende (suvog) sočiva bez uranjanja ne prelazi 1,0 (rezolucija je oko 0,3 µm za glavnu talasnu dužinu); uranjanje - dostiže 1,40 ovisno o indeksu prelamanja imerzije i tehnološkim mogućnostima izrade prednjeg sočiva (rezolucija takvog sočiva je oko 0,12 mikrona).
Imerzioni objektivi sa velikim uvećanjem imaju kratku žižnu daljinu od 1,5-2,5 mm sa slobodnim radnim rastojanjem od 0,1-0,3 mm (udaljenost od ravni uzorka do okvira prednjeg sočiva sočiva).
Oznake sočiva.
Podaci o svakom sočivu označeni su na njegovom tijelu sa sljedećim parametrima:
- uvećanje (“x” puta, puta): 8x, 40x, 90x;
- NA: 0,20; 0,65, na primjer: 40/0,65 ili 40x/0,65;
- dodatno označavanje slova, ako se sočivo koristi za različite metode istraživanja i kontrasta: faza - F (Pn2 - broj odgovara oznaci na posebnom kondenzatoru ili umetku), polarizirajuća - P (Pol), luminiscentna - L (L), faza-luminiscentna - PL (PhL), EPI (Epi, HD) - epilen za rad u reflektovanoj svetlosti metodom tamnog polja, diferencijalni kontrast interferencije - DIC (DIC), primer: 40x/0.65 F ili Ph2 40x/0.65;
- oznaka tipa optička korekcija: apokromat - APO (APO), planhromat - PLAN (PL, Plan), planapohromat - PLAN-APO (Plan-Aro), poboljšani akromat, poluplan - CX - stigmahromat (Achrostigmat, CP-akhromat, Achroplan), mikrofluar ( poluplan- poluapohromat) - SF ili M-FLUAR (MICROFLUAR, NEOFLUAR, NPL, FLUOTAR).
Okulari
Optički sistemi dizajnirani da konstruišu mikroskopsku sliku na retini oka posmatrača. IN opšti pogled okulari se sastoje od dvije grupe sočiva: očne leće - najbliže oku posmatrača - i poljske leće - najbliže ravni u kojoj sočivo gradi sliku predmetnog objekta.
Okulari su klasifikovani prema istim grupama karakteristika kao i sočiva:
- okulari sa kompenzacijskim (K - kompenzacija hromatske razlike u uvećanju sočiva preko 0,8%) i nekompenzatornim djelovanjem;
- okulari običnih i ravnih polja;
- širokokutni okulari (s brojem okulara - proizvod povećanja okulara i njegovog linearnog polja - više od 180); ultraširokougaoni (sa okularnim brojem većim od 225);
- okulari sa proširenom zjenicom za rad sa ili bez naočala;
- Okulari za promatranje, projekcijski okulari, foto okulari, gamali;
- okulari sa unutrašnjim nišanjem (pomoću pokretnog elementa unutar okulara, prilagođava se oštroj slici konca ili ravni slike mikroskopa; kao i glatka, pankratična promjena povećanja okulara) i bez njega.
Sistem osvetljenja
Sistem rasvjete je važan dio dizajn mikroskopa i predstavlja sistem sočiva, dijafragme i ogledala (posljednji se koriste po potrebi), koji osiguravaju ujednačeno osvjetljenje objekta i potpuno popunjavanje otvora sočiva.
Sistem osvjetljenja mikroskopa sa propusnim svjetlom sastoji se od dva dijela: kolektora i kondenzatora.
Collector.
Sa ugrađenim sistemom osvjetljenja propusnog svjetla, dio kolektora se nalazi u blizini izvora svjetlosti na bazi mikroskopa i dizajniran je da poveća veličinu svjetlećeg tijela. Da bi se osiguralo podešavanje, kolektor se može učiniti pokretnim i pomicati duž optičke ose. Dijafragma polja mikroskopa nalazi se u blizini kolektora.
Kondenzator.
Optički sistem Kondenzator je dizajniran da poveća količinu svjetlosti koja ulazi u mikroskop. Kondenzator se nalazi između objekta (bine) i iluminatora (izvora svjetlosti).
Najčešće, u obrazovnim i jednostavnim mikroskopima, kondenzator se može učiniti nepomični i nepomičan. U drugim slučajevima, kondenzator je uklonjivi dio i, pri podešavanju osvjetljenja, ima kretanje fokusiranja duž optičke ose i centriranje okomito na optičku os.
Na kondenzatoru se uvijek nalazi iris dijafragma s otvorom za osvjetljenje.
Kondenzator je jedan od glavnih elemenata koji osigurava rad mikroskopa koristeći različite metode osvjetljenja i kontrasta:
- koso osvjetljenje (dijafragma od ruba do centra i pomicanje dijafragme svjetlosnog otvora u odnosu na optičku os mikroskopa);
- tamno polje (maksimalni otvor blende od centra do ivice otvora za osvetljenje);
- fazni kontrast (prstenasto osvetljenje objekta, dok se slika svetlosnog prstena uklapa u fazni prsten sočiva).
Klasifikacija kondenzatora blizak je po grupama karakteristika sočivima:
- Kondenzatori se prema kvaliteti slike i vrsti optičke korekcije dijele na neakromatske, akromatske, aplanatične i akromatsko-aplanatičke;
- kondenzatori malog numeričkog otvora (do 0,30), srednjeg numeričkog otvora (do 0,75), velikog numeričkog otvora (preko 0,75);
- kondenzatori sa redovnim, velikim i ekstra velikim radnim udaljenostima;
- obični i specijalni kondenzatori za razne metode istraživanje i kontrastiranje;
- Kondenzator je jednostruki, sa sklopivim elementom (prednja komponenta ili sočivo velikog polja), sa prednjim elementom koji se navija.
Abbe kondenzator- kondenzator koji nije korigovan za kvalitet slike, koji se sastoji od 2 neakromatska sočiva: jedna je bikonveksna, druga je plano-konveksna, okrenuta prema objektu posmatranja (ravna strana ovog sočiva je usmerena prema gore). Otvor kondenzatora, A = 1,20. Ima irisnu dijafragmu.
Aplanatični kondenzator- kondenzator koji se sastoji od tri sočiva raspoređena na sljedeći način: gornja sočiva je planokonveksna (ravna strana je usmjerena prema sočivu), a zatim slijede konkavno-konveksna i bikonveksna sočiva. Ispravljeno u pogledu sferne aberacije i kome. Otvor kondenzatora, A = 1,40. Ima irisnu dijafragmu.
Ahromatski kondenzator- kondenzator potpuno ispravljen za hromatsku i sfernu aberaciju.
Kondenzator tamnog polja- kondenzator dizajniran za postizanje efekta tamnog polja. Može biti poseban ili pretvoren iz običnog kondenzatora svijetlog polja postavljanjem neprozirnog diska određene veličine u ravninu iris dijafragme kondenzatora.
Označavanje kondenzatora.
Numerički otvor (osvetljenje) je označen na prednjoj strani kondenzatora.
3. Električni dio mikroskopa
Moderni mikroskopi, umjesto ogledala, koriste različite izvore svjetlosti napajane iz električne mreže. To mogu biti ili obične žarulje sa žarnom niti, ili halogene, ksenonske ili živine sijalice. LED rasvjeta također postaje sve popularnija. Imaju značajne prednosti u odnosu na konvencionalne lampe, kao što su izdržljivost, manja potrošnja energije itd. Za napajanje izvora rasvjete koriste se različita napajanja, jedinice za paljenje i drugi uređaji koji pretvaraju struju iz električne mreže u onu pogodnu za napajanje određenog izvor rasvjete. Moglo bi i biti punjive baterije, što omogućava upotrebu mikroskopa u terenski uslovi kada nema priključne tačke.
Šta god da kažete, mikroskop je jedno od najvažnijih alata naučnika, jedno od njihovih glavnih oružja u razumevanju sveta oko nas. Kako se pojavio prvi mikroskop, kakva je povijest mikroskopa od srednjeg vijeka do danas, kakva je struktura mikroskopa i pravila za rad s njim, odgovore na sva ova pitanja naći ćete u našem članku. Pa počnimo.
Istorija nastanka mikroskopa
Iako su prva povećala, na osnovu kojih svjetlosni mikroskop zapravo funkcionira, arheolozi pronašli tijekom iskopavanja starog Babilona, ipak su se prvi mikroskopi pojavili u srednjem vijeku. Zanimljivo je da među istoričarima nema saglasnosti o tome ko je prvi izumeo mikroskop. Kandidati za ovu vrijednu ulogu su poznati naučnici i pronalazači kao što su Galileo Galilei, Christiaan Huygens, Robert Hooke i Antoni van Leeuwenhoek.
Vrijedi spomenuti i italijanskog ljekara G. Fracostora, koji je davne 1538. godine prvi predložio kombinovanje više sočiva za postizanje većeg efekta uvećanja. To još nije bilo stvaranje mikroskopa, ali je postalo preteča njegove pojave.
A 1590. godine izvjesni Hans Yasen, holandski proizvođač naočara, rekao je da je njegov sin, Zachary Yasen, izumio prvi mikroskop; za ljude srednjeg vijeka takav izum je bio sličan malom čudu. Međutim, brojni istoričari sumnjaju da je Zachary Yasen pravi izumitelj mikroskopa. Činjenica je da u njegovoj biografiji ima mnogo toga tamne mrlje, uključujući mrlje na njegovoj reputaciji, pa su savremenici optuživali Zahariju za krivotvorenje i krađu tuđe intelektualne svojine. Bilo kako bilo, mi, nažalost, ne možemo sa sigurnošću saznati da li je Zakhary Yasen bio izumitelj mikroskopa ili ne.
Ali reputacija Galilea Galileija u tom pogledu je besprijekorna. Ovog čovjeka poznajemo, prije svega, kao velikog astronoma, naučnika, proganjanog katolička crkva zbog njegovih uvjerenja da se Zemlja okreće oko sebe, a ne obrnuto. Među Galilejevim važnim izumima je i prvi teleskop, uz pomoć kojeg je naučnik prodro svojim pogledom u kosmičke sfere. Ali njegova sfera interesovanja nije bila ograničena samo na zvijezde i planete, jer je mikroskop u suštini isti teleskop, ali samo obrnuto. A ako uz pomoć povećala možete promatrati udaljene planete, zašto onda ne biste okrenuli njihovu moć u drugom smjeru - da proučavate ono što nam je „pod nosom“. „Zašto ne“, verovatno je pomislio Galileo i tako je 1609. već predstavio svoj prvi složeni mikroskop, koji se sastojao od konveksnih i konkavnih povećala.
Antički mikroskopi.
Kasnije, 10 godina kasnije, holandski pronalazač Cornelius Drebbel poboljšao je Galileov mikroskop dodavanjem još jednog konveksnog sočiva. Ali pravu revoluciju u razvoju mikroskopa napravio je Christiaan Huygens, holandski fizičar, mehaničar i astronom. Tako je bio prvi koji je stvorio mikroskop sa sistemom okulara sa dva sočiva koji je bio ahromatski podešen. Vrijedi napomenuti da se Huygens okulari i danas koriste.
No, poznati engleski pronalazač i naučnik Robert Hooke zauvijek je ušao u povijest nauke, ne samo kao tvorac vlastitog originalnog mikroskopa, već i kao osoba koja je uz njegovu pomoć došla do velikog naučnog otkrića. On je prvi vidio kroz mikroskop organska ćelija, i sugerirao da se svi živi organizmi sastoje od ćelija, ovih najmanjih jedinica žive tvari. Robert Hooke je objavio rezultate svojih zapažanja u svom fundamentalnom djelu, Micrographia.
Objavljena 1665. od strane Kraljevskog društva iz Londona, ova knjiga je odmah postala naučni bestseler tog vremena i napravila pravu senzaciju u naučnoj zajednici. Naravno, sadržavao je gravure s prikazom buve, vaški, muve i biljne ćelije uvećane pod mikroskopom. U suštini, ovaj rad je bio nevjerovatan opis mogućnosti mikroskopa.
Zanimljiva činjenica: Robert Hooke je uzeo termin "ćelija" jer su ga biljne ćelije omeđene zidovima podsjećale na monaške ćelije.
Ovako je izgledao mikroskop Roberta Hookea, slika iz Micrographia.
A posljednji izvanredni naučnik koji je doprinio razvoju mikroskopa bio je Holanđanin Antonia van Leeuwenhoek. Inspiriran radom Roberta Hookea, Micrographia, Leeuwenhoek je kreirao vlastiti mikroskop. Leeuwenhoekov mikroskop, iako je imao samo jedno sočivo, bio je izuzetno jak, pa je nivo detalja i uvećanja njegovog mikroskopa bio najbolji u to vrijeme. Gledanje kroz mikroskop divlje životinje, Leeuwenhoek je učinio mnoge važne naučnim otkrićima u biologiji: prvi je vidio crvena krvna zrnca, opisao bakterije, kvasac, skicirao spermu i strukturu očiju insekata, otkrio cilijate i opisao mnoge njihove oblike. Leeuwenhoekov rad dao je ogroman poticaj razvoju biologije i pomogao da se privuče pažnja biologa na mikroskop, čineći ga sastavnim dijelom bioloških istraživanja, čak i danas. Ovo je opšta istorija otkrića mikroskopa.
Vrste mikroskopa
Dalje, sa razvojem nauke i tehnologije, sve naprednije svjetlosni mikroskopi, prvi svjetlosni mikroskop koji radi na bazi povećala zamijenjen je elektronskim mikroskopom, a potom laserskim mikroskopom, rendgenskim mikroskopom, koji je dao mnogo bolji efekat uvećanja i detalja. Kako ovi mikroskopi rade? Više o tome kasnije.
Elektronski mikroskop
Istorija razvoja elektronskog mikroskopa počela je 1931. godine, kada je izvesni R. Rudenberg dobio patent za prvi transmisioni elektronski mikroskop. Zatim, 40-ih godina prošlog veka, rasterski elektronski mikroskopi, koji su svoje tehničko savršenstvo dostigli već 60-ih godina prošlog veka. Oni su formirali sliku objekta uzastopnim pomeranjem elektronske sonde malog preseka preko objekta.
Kako radi elektronski mikroskop? Njegov rad se zasniva na usmjerenom snopu elektrona, ubrzanih u električnom polju i prikazivanju slike na posebnim magnetnim sočivima; ovaj snop elektrona je mnogo kraći od valne dužine vidljive svjetlosti. Sve to omogućava povećanje snage elektronskog mikroskopa i njegove rezolucije za 1000-10.000 puta u odnosu na tradicionalni svjetlosni mikroskop. Ovo je glavna prednost elektronskog mikroskopa.
Ovako izgleda savremeni elektronski mikroskop.
Laserski mikroskop
Laserski mikroskop je poboljšana verzija elektronskog mikroskopa; njegov rad se zasniva na laserskom snopu, koji omogućava naučniku da posmatra živo tkivo na još većoj dubini.
Rentgenski mikroskop
Rentgenski mikroskopi se koriste za proučavanje vrlo malih objekata s dimenzijama uporedivim s veličinom rendgenskog vala. Njihov rad se zasniva na elektromagnetnom zračenju sa talasnom dužinom od 0,01 do 1 nanometar.
Mikroskopski uređaj
Dizajn mikroskopa ovisi o njegovoj vrsti; naravno, elektronski mikroskop će se po svom dizajnu razlikovati od svjetlosnog optičkog mikroskopa ili od rendgenskog mikroskopa. U našem članku ćemo pogledati strukturu konvencionalnog modernog optičkog mikroskopa, koji je najpopularniji i među amaterima i profesionalcima, jer se mogu koristiti za rješavanje mnogih jednostavnih istraživačkih problema.
Dakle, prije svega, mikroskop se može podijeliti na optičke i mehaničke dijelove. Optički dio uključuje:
- Okular je dio mikroskopa koji je direktno povezan sa očima posmatrača. U samim prvim mikroskopima sastojao se od jednog sočiva; dizajn okulara u modernim mikroskopima, naravno, nešto je složeniji.
- Sočivo je praktično najvažniji dio mikroskopa, jer upravo sočivo daje glavno povećanje.
- Iluminator – odgovoran za protok svjetlosti na objekt koji se proučava.
- Dijafragma – reguliše snagu svjetlosni tok, dolazak na predmet koji se proučava.
Mehanički dio mikroskopa sastoji se od sljedećeg važne detalje Kako:
- Cijev, to je cijev u kojoj se nalazi okular. Cijev mora biti izdržljiva i ne deformirana, inače će optička svojstva mikroskopa patiti.
- Baza osigurava stabilnost mikroskopa tokom rada. Na njemu je pričvršćena cijev, držač kondenzatora, gumbi za fokusiranje i drugi dijelovi mikroskopa.
- Okretna glava - koristi se za brzo mijenjanje sočiva, nije dostupna u jeftinim modelima mikroskopa.
- Stol sa objektima je mjesto na kojem se postavljaju ispitivani predmet ili objekti.
A ovdje slika prikazuje detaljniju strukturu mikroskopa.
Pravila za rad sa mikroskopom
- Potrebno je raditi sa mikroskopom dok sedite;
- Prije upotrebe, mikroskop se mora provjeriti i obrisati od prašine mekom krpom;
- Postavite mikroskop ispred sebe malo lijevo;
- Vrijedi započeti rad s malim povećanjem;
- Postavite osvjetljenje u vidno polje mikroskopa pomoću električnog svjetla ili ogledala. Gledajući u okular jednim okom i pomoću ogledala sa konkavnom stranom, usmjerite svjetlost iz prozora u sočivo, a zatim osvijetlite vidno polje što je više moguće i ravnomjernije. Ako je mikroskop opremljen iluminatorom, spojite mikroskop na izvor napajanja, uključite lampu i postavite potrebnu svjetlinu;
- Postavite mikrouzorak na pozornicu tako da predmet koji se proučava bude ispod sočiva. Gledajući sa strane, spuštajte sočivo pomoću makro zavrtnja sve dok razmak između donjeg sočiva sočiva i mikrouzorka ne postane 4-5 mm;
- Ručnim pomicanjem uzorka pronađite željenu lokaciju i postavite je u središte vidnog polja mikroskopa;
- Da biste proučavali objekat pri velikom povećanju, prvo morate postaviti odabrano područje u centar vidnog polja mikroskopa pri malom uvećanju. Zatim promijenite sočivo na 40x, okrećući revolver tako da zauzme radni položaj. Koristeći mikrometarski šraf, napravite dobru sliku objekta. Na kutiji mikrometarskog mehanizma nalaze se dvije linije, a na zavrtnju mikrometra nalazi se tačka koja uvijek mora biti između linija. Ako pređe njihove granice, mora se vratiti u normalan položaj. Ako se ovo pravilo ne poštuje, mikrometarski vijak može prestati raditi;
- Po završetku rada sa velikim uvećanjem, podesite malo uvećanje, podignite sočivo, uklonite uzorak sa radnog stola, obrišite sve delove mikroskopa čistom salvetom, pokrijte plastičnom kesom i stavite u ormarić.
Mikroskopija svijetlog polja
Proučavanje mikrobnih ćelija nevidljivih golim okom, čije dimenzije ne prelaze desetine i stotine mikrometara (1 μm = 0,001 mm), moguće je samo uz pomoć mikroskopa (od grč. mikros - mali, skopeo - Gledam). Ovi uređaji omogućavaju da se dobiju stotine puta (svetlosni mikroskopi) i desetine do stotine hiljada puta (elektronski mikroskopi) uvećane slike objekata koji se proučavaju.
Uz pomoć mikroskopa proučavaju morfologiju ćelija mikroorganizama, njihov rast i razvoj, te vrše primarnu identifikaciju (od lat. IDENIFICARE- identifikacija) proučavanih organizama, praćenje prirode razvoja mikrobnih cenoza (zajednica) u tlu i drugim supstratima.
Mikroskop se sastoji iz dva dela: mehaničkog (pomoćnog) i optičkog (glavnog).
Mehanički dio mikroskopa. Sadrži tronožac, binu i cijev (cijev).
Stativ ima postolje u obliku potkovice i stub (držač cijevi) u obliku luka. Uz njega je kutija mehanizama i sistem zupčanika za regulaciju položaja cijevi. Sistem se pokreće rotacijom makrometrijskih i mikrometrijskih vijaka.
Mikrometarski vijak(rack, gear, macroscrew) služi za preliminarnu približnu ugradnju slike predmetnog objekta.
Mikrometarski vijak(mikrovijak) se koristi za naknadno jasno fokusiranje. Kada se mikrošraf potpuno okrene, cijev se pomiče za 0,1 mm (100 µm).
Kada se šrafovi okreću u smjeru kazaljke na satu, cijev se spušta prema preparatu, a kada se okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, diže se od preparata.
Tabela objekata služi za postavljanje preparata sa predmetom proučavanja na njega. Stupanj objekta se rotira i pomiče u međusobno okomitim ravninama pomoću vijaka. U sredini stola nalazi se okrugla rupa za osvjetljavanje uzorka odozdo zracima svjetlosti koje usmjerava ogledalo mikroskopa. Dvije stezaljke su ugrađene u sto (terminali)- opružne metalne ploče dizajnirane za pričvršćivanje lijeka.
Ako je potrebno ispitati površinu uzorka bez ostavljanja praznina (što je važno pri prebrojavanju), ili ako je tokom rada potrebno ponovo ispitati bilo koju specifičnu površinu na uzorku, tabela predmeta će se menadžer za droge Ima sistem ravnala - nonija, uz pomoć kojih možete dodijeliti koordinate bilo kojoj tački objekta koji se proučava. Da biste to učinili, prilikom ugradnje stakalca trebate poravnati centar rotacije postolja i optičku os mikroskopskog sistema sa centrirajućom pločom stakalca (zbog toga se postolje sa stakalcem ponekad naziva u obliku krsta).
cijev (cijev)- okvir koji obuhvata elemente optičkog sistema mikroskopa. Na dnu cijevi je pričvršćen revolver (držač za sočiva) sa utičnicama za sočiva. Moderni modeli mikroskopa imaju nagnutu cijev sa lučnim držačem cijevi, koji osigurava horizontalni položaj pozornice predmeta.
Optički dio mikroskopa sastoji se od glavne optičke jedinice (sočivo i okular) i pomoćnog sistema osvjetljenja (ogledalo i kondenzator). Svi dijelovi optičkog sistema su strogo centrirani jedan u odnosu na drugi. U mnogim modernim mikroskopima, ogledalo i kondenzator su zamijenjeni podesivim izvorom svjetlosti ugrađenim u uređaj.
Sistem osvetljenja nalazi ispod bine. Ogledalo odbija svjetlost koja pada na njega u kondenzator . Jedna strana ogledala je ravna , ostalo - Prilikom rada sa kondenzatorom, morate koristiti samo ravno ogledalo. Konkavno ogledalo se koristi kada se radi bez kondenzatora sa sočivima sa malim uvećanjem . Kondenzator(iz lat. . condenso- kompaktan, deblji), koji se sastoji od 2-3 kratkofokusna sočiva, prikuplja zrake koje dolaze iz ogledala , i usmjeriti ih prema objektu. Kondenzator je prije svega neophodan kada se radi sa sistemom za uranjanje. Leće kondenzatora su montirane u metalni okvir spojen na zupčasti mehanizam koji omogućava da se kondenzator pomera gore-dole pomoću posebnog zavrtnja. Za podešavanje intenziteta svjetlosti u kondenzatoru postoji iris(latica) dijafragma, koji se sastoji od čeličnih polumjesecnih ploča
Obojeni preparati se najbolje vide sa skoro potpuno otvorenom dijafragmom, neobojeni preparati se najbolje vide sa smanjenim otvorom dijafragme. .
Ispod se nalazi kondenzator držač prstena za svjetlosne filtere (obično su plavo-bijele mat stakla uključene uz mikroskop). Kada radite sa veštačkim izvorom svetlosti, filteri stvaraju utisak dnevne svetlosti , čineći da mikroskopija manje opterećuje oči.
Objektiv(od lat. objectum- objekt) je najvažniji dio mikroskopa. Ovo je sistem kratkog fokusa sa više sočiva, čiji kvalitet uglavnom određuje sliku objekta. Spoljašnje sočivo koje je ravnom stranom okrenuto prema preparatu naziva se frontalno sočivo. Ona je ta koja obezbeđuje povećanje . Preostala sočiva u sistemu objektiva obavljaju prvenstveno funkcije ispravljanja optičkih nedostataka koji nastaju prilikom proučavanja objekata. .
Jedan od ovih nedostataka je fenomen sferna aberacija. Povezan je sa svojstvom sočiva da neravnomjerno prelamaju periferne i centralne zrake. Prvi se obično prelamaju u većoj mjeri nego drugi, pa se stoga sijeku na bližoj udaljenosti od sočiva. Kao rezultat, slika tačke poprima izgled mutne mrlje.
Hromatska aberacija nastaje kada snop zraka različitih talasnih dužina prođe kroz sočivo . Različito se prelama , Zrake se seku u više od jedne tačke. Plavo-ljubičasti zraci kratke talasne dužine lome se jače od crvenih zraka veće talasne dužine. Kao rezultat, boja se pojavljuje u bezbojnom objektu.
Objektivi koji eliminiraju sferne i djelomično kromatske aberacije uključuju ahromati. Sadrže do 6 sočiva i koriguju primarni spektar (žuto-zeleni dio spektra) bez eliminacije sekundarnog spektra. Slika dobivena uz pomoć ahromata nije obojena, ali njeni rubovi imaju crveni ili plavkasti oreol. U modernim ahromatima ovaj nedostatak je gotovo neprimjetan. Najbolji materijal za akromat sočiva - kremeno staklo - stare vrste stakla sa visokim sadržajem olovnog oksida.
Zovu se sočiva koja eliminišu hromatsku aberaciju i za sekundarni spektar apohromati. Mogu sadržavati od 1 do 12 sočiva. Apohromat leće za bolja korekcija sekundarni spektar je napravljen od fluorita, kamene soli, stipse i drugih materijala. Apohromati omogućavaju da se eliminiše obojenost objekta i dobije jednako oštra slika zraci različite boje. Maksimalni efekat pri radu sa apohromatima može se postići samo kada se kombinuju sa kompenzacionim okularima koji kompenzuju optičke nedostatke sočiva. Kod kompenzacionih okulara, hromatska greška je suprotna hromatskoj grešci objektiva, i kao rezultat toga, hromatska aberacija mikroskopa je skoro potpuno kompenzovana.
Planahromati - vrsta apohromata sa ravnim vidnim poljem. Planakromat sočiva potpuno eliminišu zakrivljenost vidnog polja, što uzrokuje neravnomerno fokusiranje objekta (sa zakrivljenošću vidnog polja fokusira se samo deo polja). Planahromati i planapohromati se koriste u mikrofotografiji.
Objektivi mogu biti suhi ili potopljeni (uronjeni). Kada radite sa suvim Kod sočiva postoji zrak između prednjeg sočiva sočiva i predmeta proučavanja. Optički proračun uranjanje sočiva omogućavaju njihov rad kada je prednja leća sočiva uronjena u tečni homogeni medij. Prilikom rada sa suhim sočivom, zbog razlike između indeksa prelamanja stakla (1,52) i zraka (1,0), dio svjetlosnih zraka se odbija i ne ulazi u oko posmatrača (slika 1.).Kada radite sa imersionim objektivom, on se mora postaviti između pokrivnog stakla i sočiva objektiva. cedar
ulje,čiji je indeks loma blizak indeksu prelamanja stakla (tabela 1).
Zrake u optički homogenom homogenom mediju ne mijenjaju svoj smjer. Imerziona sočiva na okviru imaju crni kružni rez i oznake: I - imersion, HI - homogena imerzija, OI - uljna imerzija, MI - uljna imerzija. Objektivi se razlikuju po uvećanju.
Prirodno uvećanje sočiva (V) određena formulom
Gdje l- optička dužina cevi ili rastojanje između žižne ravni sočiva i ravni slike, koje iznosi 128-180 mm za različita sočiva; f- žižna daljina sočiva: što je duže, to je manje uvećanje sočiva.
Vrijednost uvećanja sočiva je naznačena na njihovom okviru (8x, 40x, 9x). Svako sočivo također karakterizira određena radna udaljenost u milimetrima.
Za sočiva sa malim uvećanjem, udaljenost od prednjeg sočiva objektiva do uzorka je veća nego za sočiva sa velikim uvećanjem. Dakle, sočiva sa uvećanjem od 8 x, 40 x i 90 x imaju radnu udaljenost od 13,8; 0,6 i 0,12 mm. Ovisno o tome s kojim objektivom radite, odabire se makrometrijski i mikrometrijski vijak za fokusiranje. Uljno imersiono sočivo ima radni razmak od 0,12 mm, pa se često naziva „kratkovidnim“.
1 Cedrovo ulje se dobija iz sjemenki kleke iz Virdžinije Juniperus virginiana ili Zeravshan archa Juniperus seravschana. Trenutno se sintetički proizvodi koji odgovaraju optičkim svojstvima kedrovog ulja češće koriste kao tekućine za uranjanje.
Prvi mikroskop je bio optički uređaj koji je omogućio da se dobije inverzna slika mikro-objekata i da se razaznaju vrlo fini detalji strukture supstance koja se proučava. Po svom dizajnu, optički mikroskop je uređaj sličan dizajnu refraktora, u kojem se svjetlost lomi dok prolazi.
Snop svjetlosnih zraka koji ulazi u mikroskop prvo se pretvara u paralelni tok, nakon čega se lomi u okularu. Zatim se šalju informacije o objektu istraživanja vizuelni analizator osoba.
Radi praktičnosti, predmet posmatranja je istaknut. Za tu svrhu je predviđeno ogledalo koje se nalazi na dnu mikroskopa. Svetlost se odbija od površine ogledala, prolazi kroz predmet i ulazi u sočivo. Paralelni tok svjetlosti ide gore prema okularu. Stepen uvećanja mikroskopa zavisi od parametara sočiva. To je obično naznačeno na tijelu uređaja.
Mikroskopski uređaj
Mikroskop ima dva glavna sistema: mehanički i optički. Prvi uključuje postolje, kutiju sa radnim mehanizmom, stalak, držač cijevi, grubo i fino nišanjenje, kao i sto za predmete. Optički sistem uključuje sočivo, okular i jedinicu pozadinskog osvjetljenja, koja uključuje kondenzator, filter, ogledalo i rasvjetni element.
Moderna optički mikroskopi imati ne jedno, već dva ili čak više sočiva. Ovo pomaže da se nosite sa izobličenjem slike koje se naziva hromatska aberacija.
Optički sistem mikroskopa je glavni element cjelokupne strukture. Objektiv određuje koliko će predmet biti uvećan. Sastoji se od sočiva, čiji broj ovisi o vrsti uređaja i njegovoj namjeni. Okular takođe koristi dva ili čak tri sočiva. Da biste odredili ukupno povećanje određenog mikroskopa, trebate pomnožiti povećanje njegovog okulara sa istom karakteristikom sočiva.
Vremenom se mikroskop poboljšao, a principi njegovog rada su se promenili. Pokazalo se da je prilikom promatranja mikrosvijeta moguće koristiti ne samo svojstvo prelamanja svjetlosti. Elektroni takođe mogu biti uključeni u rad mikroskopa. Moderni elektronski mikroskopi omogućavaju da se vide pojedinačno čestice materije koje su toliko male da svjetlost struji oko njih. Za prelamanje elektronskih zraka oni se ne koriste. lupe, i magnetnih elemenata.
PLANT CELL
Ćelija je funkcionalna i strukturna jedinicaživi organizam.
Mikroskopski uređaj
Mikroskop se koristi za povećanje i ispitivanje malih objekata koji nisu vidljivi golim okom. Neophodno je prilikom studiranja anatomska struktura biljke (slika 1). Mikroskop se može podijeliti na tri dijela:
1.Optički (sočivo, okular, dijafragma, kondenzator).
2. Mehanički (cijev, držač cijevi, pozornica, revolver, makro i mikrometrijski šrafovi, postolje).
3. Osvetljenje (ogledalo).
Fig.1. Struktura mikroskopa
Objektiv Najvažniji dio mikroskopa je sistem sočiva zatvorenih u metalni okvir. Mikroskop je opremljen sa nekoliko objektiva sa različitim uvećanjima (10X,40X,80X).
Ogledalo ima dvije površine, jednu ravnu, drugu konkavnu. Kada radite sa mikroskopom, koristite konkavno ogledalo.
Kondenzator sastoji se od dva ili tri sočiva u metalnom cilindru. Pomoću posebnog zavrtnja, kondenzator se može podići ili spustiti, čime se povećava ili smanjuje osvjetljenje. Između ogledala i kondenzatora nalazi se dijafragma, pomoću kojih se podešavaju osvetljenje i oštrina slike.
Makrometrijski vijak potrebno za grubo nišanjenje (fokusiranje) slike.
Mikrometarski vijak potrebno za pomicanje cijevi na kratke udaljenosti.
Tabela predmeta služi za postavljanje mikropreparata na njega. Na stolu se nalaze dvije stezaljke za pričvršćivanje lijeka.
Pravila za rad sa mikroskopom
1. Mikroskop treba uzeti za lučni dio držača epruvete.
2. Mikroskop se postavlja na sto tako da je držač za epruvetu u obliku luka okrenut prema vama, a ogledalo i podloga za predmet okrenuti od vas.
3. Mikroskop instaliran na početku rada ne može se pomerati sa mesta na mesto, jer su uslovi osvetljenja poremećeni.
4. Sveska i svi predmeti potrebni za rad nalaze se desno od mikroskopa.
5. Mikroskop je osvijetljen malim uvećanjem (8X) ogledalom sa konkavnom stranom. Gledajući u ogledalo sa strane, usmjeravamo ga prema izvoru svjetlosti. Zatim levim okom (desno oko je uvek otvoreno) gledamo u okular i postižemo maksimalno osvetljenje.
6. Postavite gotov mikroslajd na sto za predmete i pričvrstite ga stezaljkama.
7. Gledajući 8X sočivo sa strane, upotrijebite makrometrijski vijak da spustite sočivo na udaljenost manju od 1 cm od uzorka. Zatim, gledajući u okular, koristite isti makro vijak da ga okrenete prema sebi dok ne dobijete jasnu sliku (žižna daljina). Žižna daljina- Ovo je udaljenost od predmetnog objekta do sočiva objektiva. Pri malom uvećanju iznosi 1 cm.
8. Da biste pregledali lijek pri velikom povećanju (40X), potrebno je promijeniti sočivo pomoću revolvera, okrenuti ga dok ne klikne. Žižna daljina je podešena na isti način kao i pri malom uvećanju. Žižna daljina pri velikom uvećanju je 1 mm.
9. Nakon skiciranja lijeka pri velikom povećanju, okrenite revolver i podesite povećanje na malo. Zatim uklonite lijek. Spustite makrošraf prema dolje - to nije radno stanje mikroskopa.
10. Stavite mikroskop u ormarić koji ga štiti od mehaničkih oštećenja i prašine (slika 2).
Fig.2. Rad sa mikroskopom