Μικροσκόπιο(από τα ελληνικά μικρος- μικρό και skopeo- Κοιτάζω) - μια οπτική συσκευή για τη λήψη μιας μεγεθυσμένης εικόνας μικρών αντικειμένων και των λεπτομερειών τους αόρατες με γυμνό μάτι.
Το πρώτο γνωστό μικροσκόπιο δημιουργήθηκε το 1590 στην Ολλανδία από κληρονομικούς οπτικούς ΖαχαρίαςΚαι Χανς Γιάνσεν , ο οποίος τοποθέτησε δύο κυρτούς φακούς μέσα σε έναν σωλήνα. Αργότερα Ντεκάρτ στο βιβλίο του "Dioptrics" (1637), περιέγραψε ένα πιο περίπλοκο μικροσκόπιο, που αποτελείται από δύο φακούς - έναν επίπεδο κοίλο (προσοφθάλμιο) και έναν αμφίκυρτο (αντικειμενικό). Η περαιτέρω βελτίωση των οπτικών το κατέστησε δυνατή Anthony van Leeuwenhoek το 1674, κατασκεύασε φακούς με μεγέθυνση επαρκή για να πραγματοποιήσει απλές επιστημονικές παρατηρήσεις και, για πρώτη φορά το 1683, περιέγραψε μικροοργανισμούς.
Ένα σύγχρονο μικροσκόπιο (Εικόνα 1) αποτελείται από τρία κύρια μέρη: οπτικό, φωτιστικό και μηχανικό.
Βασικές λεπτομέρειες οπτικό μέρος Το μικροσκόπιο αποτελείται από δύο συστήματα μεγεθυντικών φακών: έναν προσοφθάλμιο φακό που βλέπει στο μάτι του ερευνητή και έναν φακό που βλέπει το δείγμα. Προσοφθάλμιοι Έχουν δύο φακούς, ο επάνω ονομάζεται κύριος και ο κάτω ονομάζεται συλλογικός φακός. Τα πλαίσια του προσοφθάλμιου φακού δείχνουν τι παράγουν. αυξάνουν(×5, ×7, ×10, ×15). Ο αριθμός των προσοφθάλμιων φακών σε ένα μικροσκόπιο μπορεί να ποικίλλει και επομένως μονόφθαλμος Και διοπτρικός μικροσκόπια (σχεδιασμένα για να παρατηρούν ένα αντικείμενο με ένα ή δύο μάτια), καθώς και τριόφθαλμα , επιτρέποντάς σας να συνδέσετε συστήματα τεκμηρίωσης (κάμερες φωτογραφιών και βίντεο) στο μικροσκόπιο.
Φακοί είναι ένα σύστημα φακών που περικλείεται σε μεταλλικό σκελετό, του οποίου ο μπροστινός (μπροστινός) φακός παράγει μεγέθυνση και οι διορθωτικοί φακοί πίσω από αυτόν εξαλείφουν ελαττώματα στην οπτική εικόνα. Οι αριθμοί στο πλαίσιο του φακού δείχνουν επίσης τι παράγουν. αυξάνουν (×8, ×10, ×40, ×100). Τα περισσότερα μοντέλα που έχουν σχεδιαστεί για μικροβιολογική έρευνα, συνοδεύονται από πολλούς φακούς με διαφορετικούς βαθμούςμεγέθυνση και έναν περιστρεφόμενο μηχανισμό σχεδιασμένο για τη γρήγορη αλλαγή τους - πυργίσκος , συχνά καλείται " πυργίσκος ».
Μέρος φωτισμούσχεδιασμένο να δημιουργεί φωτεινή ροή, που σας επιτρέπει να φωτίσετε ένα αντικείμενο με τέτοιο τρόπο ώστε οπτικό μέροςΤο μικροσκόπιο εκτελούσε τις λειτουργίες του με εξαιρετική ακρίβεια. Το φωτιστικό τμήμα ενός μικροσκοπίου απευθείας μεταδιδόμενου φωτός βρίσκεται πίσω από το αντικείμενο κάτω από τον φακό και περιλαμβάνει Πηγή φωτός (λάμπα και παροχή ηλεκτρικού ρεύματος) και οπτικο-μηχανολογικό σύστημα (συμπυκνωτής, ρυθμιζόμενο διάφραγμα πεδίου και διαφράγματος). Συμπυκνωτής αποτελείται από ένα σύστημα φακών που έχουν σχεδιαστεί για να συλλέγουν ακτίνες που προέρχονται από μια πηγή φωτός σε ένα σημείο - Συγκεντρώνω , το οποίο πρέπει να βρίσκεται στο επίπεδο του υπό εξέταση αντικειμένου. Με τη σειρά του ρε διάφραγμα βρίσκεται κάτω από τον συμπυκνωτή και έχει σχεδιαστεί για να ρυθμίζει (να αυξάνει ή να μειώνει) τη ροή των ακτίνων που διέρχονται από την πηγή φωτός.
Μηχανικό μέρος Το μικροσκόπιο περιέχει εξαρτήματα που συνδυάζουν τα οπτικά και φωτιστικά μέρη που περιγράφονται παραπάνω και επίσης επιτρέπουν την τοποθέτηση και την κίνηση του υπό μελέτη δείγματος. Κατά συνέπεια, το μηχανικό μέρος αποτελείται από λόγους μικροσκόπιο και κάτοχος , στην κορυφή του οποίου επισυνάπτονται σωλήνας - ένας κοίλος σωλήνας που έχει σχεδιαστεί για να φιλοξενεί τον φακό, καθώς και τον προαναφερθέντα πυργίσκο. Παρακάτω είναι στάδιο , στις οποίες τοποθετούνται διαφάνειες με τα υπό μελέτη δείγματα. Η σκηνή μπορεί να μετακινηθεί οριζόντια χρησιμοποιώντας μια κατάλληλη συσκευή, καθώς και πάνω και κάτω, η οποία επιτρέπει τη ρύθμιση της ευκρίνειας της εικόνας χρησιμοποιώντας μεικτό (μακρομετρικό) Και βίδες ακριβείας (μικρομετρικές).
Αυξάνουν,που παράγει το μικροσκόπιο καθορίζεται από το γινόμενο της μεγέθυνσης του αντικειμενικού φακού και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού. Εκτός από τη μικροσκοπία φωτεινού πεδίου, χρησιμοποιείται ευρέως σε ειδικές μεθόδουςΟι μελέτες πραγματοποιήθηκαν: σκοτεινού πεδίου, αντίθεσης φάσης, φωταύγειας (φθορισμού) και ηλεκτρονική μικροσκοπία.
Πρωταρχικός(τα δικά) φθορισμός εμφανίζεται χωρίς ειδική θεραπεία φαρμάκων και είναι εγγενές σε μια σειρά από βιολογικά δραστικές ουσίες, όπως αρωματικά αμινοξέα, πορφυρίνες, χλωροφύλλη, βιταμίνες A, B2, B1, ορισμένα αντιβιοτικά (τετρακυκλίνη) και χημειοθεραπευτικές ουσίες (akrikhin, rivanol). Δευτερεύων (προκλήθηκε) φθορισμός εμφανίζεται ως αποτέλεσμα επεξεργασίας μικροσκοπικών αντικειμένων με φθορίζουσες βαφές - φθοροχρωμικά. Ορισμένες από αυτές τις βαφές κατανέμονται διάχυτα στα κύτταρα, άλλες δεσμεύονται επιλεκτικά σε ορισμένες κυτταρικές δομές ή ακόμη και σε ορισμένες χημικές ουσίες.
Για τη διεξαγωγή αυτού του τύπου μικροσκοπίας, ειδική μικροσκόπια φωταύγειας (φθορισμού). , διαφορετικό από τα συνηθισμένα μικροσκόπιο φωτόςη παρουσία ενός ισχυρού πηγή φωτός (λαμπτήρας υπερυψηλής πίεσης υδραργύρου-χαλαζία ή λαμπτήρας πυρακτώσεως χαλαζία αλογόνου), που εκπέμπει κυρίως στην περιοχή υπεριώδους μήκους ή βραχέων κυμάτων (μπλε-ιώδες) του ορατού φάσματος.
Αυτή η πηγή χρησιμοποιείται για να διεγείρει τον φθορισμό πριν το φως που εκπέμπει περάσει μέσα από ένα ειδικό συναρπαστικός (μπλε βιολετί) φίλτρο φωτός και αντανακλάται παρέμβαση διαχωριστής δέσμης Ρεκόρ , αποκόπτοντας σχεδόν εντελώς την ακτινοβολία μεγαλύτερου μήκους κύματος και μεταδίδοντας μόνο εκείνο το τμήμα του φάσματος που διεγείρει τον φθορισμό. Ταυτόχρονα, στα σύγχρονα μοντέλα μικροσκοπίων φθορισμού, η συναρπαστική ακτινοβολία χτυπά το δείγμα μέσω του φακού (!) Μετά τη διέγερση του φθορισμού, το προκύπτον φως εισέρχεται ξανά στο φακό, μετά από το οποίο περνά μέσα από αυτό που βρίσκεται μπροστά από το προσοφθάλμιο κλείδωμα (κίτρινος) φίλτρο φωτός , διακόπτοντας τη συναρπαστική ακτινοβολία βραχέων κυμάτων και μεταδίδοντας φως φωταύγειας από το φάρμακο στο μάτι του παρατηρητή.
Λόγω της χρήσης ενός τέτοιου συστήματος φίλτρων φωτός, η ένταση λάμψης του παρατηρούμενου αντικειμένου είναι συνήθως χαμηλή και επομένως η μικροσκοπία φθορισμού θα πρέπει να πραγματοποιείται σε ειδικές σκοτεινά δωμάτια .
Μια σημαντική απαίτηση κατά την εκτέλεση αυτού του τύπου μικροσκοπίας είναι επίσης η χρήση μη φθορίζουσα εμβάπτιση Και μέσα που περικλείουν . Συγκεκριμένα, για να σβήσει τον εγγενή φθορισμό του κέδρου ή άλλου ελαίου εμβάπτισης, προστίθενται μικρές ποσότητες νιτροβενζολίου (από 2 έως 10 σταγόνες ανά 1 g). Με τη σειρά του, ένα ρυθμιστικό διάλυμα γλυκερόλης, καθώς και μη φθορίζοντα πολυμερή (πολυστυρένιο, πολυβινυλική αλκοόλη) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέσα που περιέχει φάρμακα. Διαφορετικά, κατά την εκτέλεση μικροσκοπίας φωταύγειας, χρησιμοποιούνται συνηθισμένες γυάλινες πλάκες και καλυπτρίδες, οι οποίες μεταδίδουν ακτινοβολία στο χρησιμοποιούμενο τμήμα του φάσματος και δεν έχουν τη δική τους φωταύγεια.
Συνεπώς, σημαντικά πλεονεκτήματα της μικροσκοπίας φθορισμού είναι:
1) έγχρωμη εικόνα.
2) υψηλός βαθμόςαντίθεση αυτοφωτεινών αντικειμένων σε μαύρο φόντο.
3) η δυνατότητα μελέτης κυτταρικών δομών που απορροφούν επιλεκτικά διάφορα φθοριόχρωμα, τα οποία είναι ειδικοί κυτταροχημικοί δείκτες.
4) η ικανότητα προσδιορισμού λειτουργικών και μορφολογικών αλλαγών στα κύτταρα στη δυναμική της ανάπτυξής τους.
5) η δυνατότητα ειδικής χρώσης μικροοργανισμών (με χρήση ανοσοφθορισμού).
Ηλεκτρονική μικροσκοπία
Τέθηκαν οι θεωρητικές βάσεις για τη χρήση ηλεκτρονίων για την παρατήρηση μικροσκοπικών αντικειμένων W. Hamilton , ο οποίος καθιέρωσε μια αναλογία μεταξύ της διέλευσης των ακτίνων φωτός σε οπτικά ανομοιογενή μέσα και των τροχιών των σωματιδίων σε πεδία δύναμης, καθώς και de Broglie , οι οποίοι διατύπωσαν την υπόθεση ότι το ηλεκτρόνιο έχει και σωματικές και κυματικές ιδιότητες.
Επιπλέον, λόγω του εξαιρετικά μικρού μήκους κύματος των ηλεκτρονίων, το οποίο μειώνεται σε ευθεία αναλογία με την εφαρμοζόμενη τάση επιτάχυνσης, η θεωρητικά υπολογισμένη όριο ανάλυσης , το οποίο χαρακτηρίζει την ικανότητα της συσκευής να εμφανίζει χωριστά μικρές, στο μέγιστο εντοπισμένες λεπτομέρειες ενός αντικειμένου, για ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι 2-3 Å ( Angstrom , όπου 1Å=10 -10 m), που είναι αρκετές χιλιάδες φορές υψηλότερο από αυτό ενός οπτικού μικροσκοπίου. Η πρώτη εικόνα ενός αντικειμένου που σχηματίστηκε από δέσμες ηλεκτρονίων ελήφθη το 1931. Γερμανοί επιστήμονες M. Knollem Και Ε. Ρούσκα .
Στα σχέδια των σύγχρονων ηλεκτρονικών μικροσκοπίων, η πηγή των ηλεκτρονίων είναι μέταλλο (συνήθως βολφράμιο), από το οποίο, μετά τη θέρμανση στους 2500 ºС, το αποτέλεσμα είναι θερμιονική εκπομπή εκπέμπονται ηλεκτρόνια. Με τη βοήθεια ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων σχηματίστηκε ροή ηλεκτρονίων Μπορείτε να επιταχύνετε και να επιβραδύνετε, καθώς και να εκτρέψετε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και εστίαση. Έτσι, ο ρόλος των φακών σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παίζεται από ένα σύνολο κατάλληλα σχεδιασμένων μαγνητικών, ηλεκτροστατικών και συνδυασμένων συσκευών που ονομάζονται « ηλεκτρονικοί φακοί" .
Απαραίτητη προϋπόθεση για την κίνηση των ηλεκτρονίων με τη μορφή δέσμης σε μεγάλη απόσταση είναι επίσης η δημιουργία του κενό , αφού σε αυτή την περίπτωση η μέση ελεύθερη διαδρομή των ηλεκτρονίων μεταξύ των συγκρούσεων με μόρια αερίου θα υπερβεί σημαντικά την απόσταση στην οποία πρέπει να κινηθούν. Για τους σκοπούς αυτούς, αρκεί να διατηρείται στον θάλαμο εργασίας αρνητική πίεσηπερίπου 10 -4 Pa.
Ανάλογα με τη φύση των αντικειμένων μελέτης, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια χωρίζονται σε ημιδιαφανές, αντανακλαστικό, εκπεμπόμενο, ράστερ, σκιά Και καθρέφτης , μεταξύ των οποίων τα δύο πρώτα είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα.
Οπτικός σχεδιασμός μετάδοση (μετάδοση) ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι εξ ολοκλήρου ισοδύναμο με το αντίστοιχο σχέδιο οπτικού μικροσκοπίου στο οποίο η δέσμη φωτός αντικαθίσταται από μια δέσμη ηλεκτρονίων και τα συστήματα γυάλινων φακών αντικαθίστανται από συστήματα ηλεκτρονικών φακών. Κατά συνέπεια, ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία: σύστημα φωτισμού, κάμερα αντικειμένων, σύστημα εστίασης Και τελικό μπλοκ εγγραφής εικόνας , που αποτελείται από μια κάμερα και μια οθόνη φθορισμού.
Όλοι αυτοί οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια λεγόμενη «κολώνα μικροσκοπίου», μέσα στην οποία διατηρείται ένα κενό. Μια άλλη σημαντική απαίτηση για το αντικείμενο υπό μελέτη είναι το πάχος του μικρότερο από 0,1 microns. Η τελική εικόνα του αντικειμένου σχηματίζεται μετά από κατάλληλη εστίαση της δέσμης ηλεκτρονίων που διέρχεται από αυτό φωτογραφικό φιλμ ή οθόνη φθορισμού , επικαλυμμένο με ειδική ουσία - φώσφορο (παρόμοιο με την οθόνη σε σωλήνες εικόνας τηλεόρασης) και μετατρέποντας την ηλεκτρονική εικόνα σε ορατή.
Σε αυτή την περίπτωση, ο σχηματισμός μιας εικόνας σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης σχετίζεται κυρίως με ποικίλους βαθμούςσκέδαση ηλεκτρονίων διαφορετικές περιοχέςτου υπό μελέτη δείγματος και, σε μικρότερο βαθμό, με τη διαφορά στην απορρόφηση ηλεκτρονίων από αυτές τις περιοχές. Η αντίθεση ενισχύεται επίσης με τη χρήση " ηλεκτρονικές βαφές (τετροξείδιο του οσμίου, ουρανύλιο κ.λπ.), δεσμεύεται επιλεκτικά σε ορισμένες περιοχές του αντικειμένου. Τα σύγχρονα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης, σχεδιασμένα με παρόμοιο τρόπο, παρέχουν μέγιστη χρήσιμη μεγέθυνση έως και 400.000 φορές, που αντιστοιχεί σε ανάλυση σε 5,0 Å. Ανιχνεύσιμο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης λεπτή δομήτα βακτηριακά κύτταρα ονομάζονται υπερδομή .
ΣΕ ανακλαστικό (σαρωτικό) ηλεκτρονικό μικροσκόπιο η εικόνα δημιουργείται χρησιμοποιώντας ηλεκτρόνια που αντανακλώνται (διασπορά) από το επιφανειακό στρώμα ενός αντικειμένου όταν αυτό ακτινοβολείται σε μικρή γωνία (περίπου μερικές μοίρες) προς την επιφάνεια. Κατά συνέπεια, ο σχηματισμός μιας εικόνας οφείλεται στη διαφορά στη σκέδαση ηλεκτρονίων σε διαφορετικά σημεία ενός αντικειμένου ανάλογα με το μικροανάγλυφο της επιφάνειας του και το ίδιο το αποτέλεσμα μιας τέτοιας μικροσκοπίας εμφανίζεται με τη μορφή της δομής της επιφάνειας του παρατηρούμενου αντικειμένου. Η αντίθεση μπορεί να βελτιωθεί με την εκτόξευση μεταλλικών σωματιδίων στην επιφάνεια του αντικειμένου. Η επιτυγχανόμενη ανάλυση μικροσκοπίων αυτού του τύπου είναι περίπου 100 Å.
Ένα μικροσκόπιο έχει μηχανικά και οπτικά μέρη. Το μηχανικό μέρος αντιπροσωπεύεται από ένα τρίποδο (αποτελούμενο από μια βάση και ένα στήριγμα σωλήνα) και έναν σωλήνα τοποθετημένο σε αυτό με ένα περίστροφο για την προσάρτηση και την αλλαγή φακών. Το μηχανικό μέρος περιλαμβάνει επίσης: ένα στάδιο για την προετοιμασία, συσκευές για τη στερέωση του συμπυκνωτή και φίλτρα φωτός, μηχανισμούς ενσωματωμένους στο τρίποδο για χονδροειδή (μακρο-μηχανισμός, μακρο-βίδα) και λεπτή (μικρο-μηχανισμός, μικροβίδα) κίνηση του τη βάση ή τη θήκη σωλήνα.
Το οπτικό μέρος αντιπροσωπεύεται από φακούς, προσοφθάλμιους φακούς και ένα σύστημα φωτισμού, το οποίο με τη σειρά του αποτελείται από έναν συμπυκνωτή Abbe που βρίσκεται κάτω από το στάδιο του αντικειμένου και έναν ενσωματωμένο φωτισμό με λαμπτήρα πυρακτώσεως χαμηλής τάσης και μετασχηματιστή. Οι φακοί βιδώνονται στο περίστροφο και ο αντίστοιχος προσοφθάλμιος φακός, μέσω του οποίου παρατηρείται η εικόνα, τοποθετείται στην αντίθετη πλευρά του σωλήνα.
Εικόνα 1. Δομή μικροσκοπίου
Το μηχανικό μέρος περιλαμβάνει ένα τρίποδο, που αποτελείται από βάση και στήριγμα σωλήνα. Η βάση χρησιμεύει ως στήριγμα για το μικροσκόπιο και φέρει ολόκληρη τη δομή του τρίποδου. Η βάση περιέχει επίσης υποδοχή για καθρέφτη ή ενσωματωμένο φως.
- ένα τραπέζι αντικειμένων που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση παρασκευασμάτων και την οριζόντια μετακίνησή τους·
- συναρμολόγηση για τοποθέτηση και κάθετα φίλτρα φωτός.
Στα περισσότερα σύγχρονα μικροσκόπια, η εστίαση πραγματοποιείται με κατακόρυφη μετακίνηση της βαθμίδας του αντικειμένου χρησιμοποιώντας έναν μακρο- και μικρομηχανισμό με σταθερό στήριγμα σωλήνα. Αυτό σας επιτρέπει να εγκαταστήσετε διάφορα εξαρτήματα (μικροφωτογραφία, κ.λπ.) στη βάση του σωλήνα. Σε ορισμένα σχέδια μικροσκοπίων που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με μικροχειριστή, η εστίαση πραγματοποιείται με κατακόρυφη κίνηση του συγκρατητήρα σωλήνα με μια σταθερή βάση.
Σωλήνας μικροσκοπίου- μια μονάδα που χρησιμοποιείται για την εγκατάσταση φακών και προσοφθάλμιων φακών σε συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ τους. Είναι ένας σωλήνας, στο πάνω μέρος του οποίου υπάρχει προσοφθάλμιος ή προσοφθάλμιοι προσοφθάλμιοι και στο κάτω μέρος υπάρχει συσκευή για την προσάρτηση και την αλλαγή φακών. Συνήθως πρόκειται για ένα περίστροφο με πολλές υποδοχές για γρήγορη αλλαγή φακών διαφορετικής μεγέθυνσης. Σε κάθε υποδοχή του περιστρόφου, ο φακός στερεώνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να παραμένει πάντα κεντραρισμένος ως προς τον οπτικό άξονα του μικροσκοπίου. Επί του παρόντος, ο σχεδιασμός του σωλήνα διαφέρει σημαντικά από τα προηγούμενα μικροσκόπια στο ότι τα μέρη του σωλήνα που φέρουν τους προσοφθάλμιους φακούς και το περίστροφο με τους φακούς δεν είναι δομικά συνδεδεμένα. Ο ρόλος του μεσαίου τμήματος του σωλήνα μπορεί να εκτελεστεί από ένα τρίποδο.
Το μηχανικό μήκος του σωλήνα των βιολογικών μικροσκοπίων είναι συνήθως 160mm. Στο σωλήνα μεταξύ του φακού και του προσοφθάλμιου φακού μπορεί να υπάρχουν πρίσματα που αλλάζουν την κατεύθυνση των ακτίνων και ενδιάμεσοι φακοί που αλλάζουν την οφθαλμική μεγέθυνση και το οπτικό μήκος του σωλήνα.
Υπάρχουν διάφορα εναλλάξιμα σχέδια του τμήματος του σωλήνα που φέρει τους προσοφθάλμιους φακούς (ίσια και κεκλιμένα) και διαφέρουν ως προς τον αριθμό των προσοφθαλμίων (οφθαλμικά προσαρτήματα):
- μονόφθαλμος- με ένα προσοφθάλμιο, για παρατήρηση με ένα μάτι.
- διοπτρικός- με δύο προσοφθάλμιους φακούς, για ταυτόχρονη παρατήρηση με δύο μάτια, τα οποία ενδέχεται να διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό ανάλογα με το μοντέλο μικροσκοπίου.
- τριόφθαλμος- με δύο προσοφθάλμιους φακούς και μια έξοδο προβολής, που επιτρέπει, ταυτόχρονα με οπτική παρατήρηση με δύο μάτια, την προβολή της εικόνας του φαρμάκου χρησιμοποιώντας κατάλληλα οπτικά σε οθόνη υπολογιστή ή άλλο δέκτη εικόνας.
Εκτός από τη θήκη σωλήνα με σωλήνα, το μηχανικό μέρος του μικροσκοπίου περιλαμβάνει:
- βραχίονας για την προσάρτηση του πίνακα αντικειμένων.
- ένα στάδιο που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση παρασκευασμάτων και οριζόντια κίνηση σε δύο κάθετες κατευθύνσεις σε σχέση με τον άξονα του μικροσκοπίου. Ο σχεδιασμός ορισμένων τραπεζιών επιτρέπει την εναλλαγή της προετοιμασίας. Η κάθετη κίνηση του σταδίου του αντικειμένου πραγματοποιείται με μακρο- και μικρομηχανισμό.
- συσκευές στερέωσης και κάθετης κίνησης του συμπυκνωτή και του κεντραρίσματος του, καθώς και για την τοποθέτηση φίλτρων φωτός.
Θέμα 1. ΚΥΤΤΑΡΟ
§6. ΔΟΜΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ
Εξοικειωθείς μεδομή μικροσκόπιο και μάθετε πώς να υπολογίζετε τη μεγέθυνσή του.
Θα δουλέψουμε με μικροσκόπιο;
Τι μπορείτε να δείτε με ένα μικροσκόπιο εκτός από βακτήρια;
Το μικροσκόπιο (από το ελληνικό "micros" - μικρό και "skopeo" - κοιτάξτε, εξετάστε) - είναι μια μεγεθυντική συσκευή που σας επιτρέπει να εξετάσετε ένα αντικείμενο πολύ μικρού μεγέθους. Η σχεδίαση του σχολικού μικροσκοπίου είναι σχεδόν ίδια με τα καλύτερα ερευνητικά μικροσκόπια του πρώτου εξαμήνου XX αιώνας. (Jr. 6). Με τις σωστές ρυθμίσεις, ένα σχολικό μικροσκόπιο σάς επιτρέπει να βλέπετε όχι μόνο το κύτταρο, αλλά και τις επιμέρους εσωτερικές του δομές. Και αν έχετε κάποια εμπειρία, μπορείτε ακόμη και να εκτελέσετε μερικά ενδιαφέροντα πειράματα.
Ένα μικροσκόπιο αποτελείται από ένα σώμα και στοιχεία του οπτικού συστήματος από το οποίο περνά το φως.
Τα μέρη του σώματος είναι:
✓ βάση.
Ρύζι. V. Εμφάνισηκαι τα κύρια στοιχεία ενός σχολικού μικροσκοπίου
✓ το στάδιο του αντικειμένου στο οποίο τοποθετείται το πρωτότυπο στερεώνεται στο τραπέζι χρησιμοποιώντας δύο εύκαμπτες βάσεις.
Σε τρίποδο με μεταβλητή γωνία κλίσης, πάνω στο οποίο υπάρχει μια μεγάλη βίδα για ρύθμιση χονδρικής διαύγειας (macro screw) και μια μικρότερη βίδα για λεπτή ρύθμιση της διαύγειας (micro screw).
✓ σωλήνα, στο κάτω μέρος του οποίου είναι στερεωμένο ένα περιστρεφόμενο εξάρτημα με φακούς, και μέσα πάνω μέροςτο προσοφθάλμιο είναι τοποθετημένο.
Τα στοιχεία του οπτικού συστήματος του μικροσκοπίου περιλαμβάνουν:
✓ κοίλος καθρέφτης που μπορεί να περιστραφεί.
Στο διάφραγμα, το οποίο βρίσκεται κάτω από τη σκηνή.
✓ Περιστρεφόμενο εξάρτημα με φακούς διαφορετικής μεγέθυνσης.
✓ προσοφθάλμιο μέσω του οποίου παρατηρείται το αντικείμενο μελέτης.
Ένας καθρέφτης χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του καλύτερου φωτισμού του παρασκευάσματος. Το διάφραγμα ρυθμίζει την αντίθεση και τη φωτεινότητα της εικόνας: εάν το διάφραγμα είναι κλειστό, η εικόνα είναι πολύ αντίθετη, αλλά σκοτεινή. εάν το διάφραγμα είναι πλήρως ανοιχτό, τότε η αντίθεση είναι χαμηλή και υπάρχει πολύ φως, οπότε η εικόνα είναι υπερβολικά φωτεινή.
Ρύζι. 7. Στόχοι (α), προσοφθάλμιο (β) σχολικού μικροσκοπίου και τα σημάδια τους
Αντικείμενα. Το μικροσκόπιο του σχολείου έχει τρεις φακούς: πολύ χαμηλή (4x), χαμηλή (10x) και υψηλή (40x) μεγέθυνση. Για εύκολη αλλαγή τους, βιδώνονται στο περιστρεφόμενο εξάρτημα. Ένας φακός που είναι τοποθετημένος κάθετα προς τα κάτω προς το αντικείμενο μελέτης, που περιλαμβάνεται στο οπτικό σύστημα, άλλα είναι απενεργοποιημένα. Περιστρέφοντας τον πυργίσκο, μπορείτε να αλλάξετε τον φακό εργασίας και έτσι να μετακινηθείτε από τη μια μεγέθυνση στην άλλη. Όταν συνδέετε έναν άλλο φακό στο οπτικό σύστημα, ακούγεται ένα ελαφρύ κλικ - αυτό είναι το κλείδωμα του ελατηρίου του περιστρεφόμενου προσαρτήματος.
Ο φακός είναι το κύριο στοιχείο του οπτικού συστήματος του μικροσκοπίου. Οι αριθμοί στον φακό υποδεικνύουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά του.
Στην επάνω γραμμή, ο πρώτος αριθμός υποδεικνύει τη μεγέθυνση του φακού (θέση 7).
Το γινόμενο της αντικειμενικής μεγέθυνσης και της μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού δείχνει τη συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου. Για παράδειγμα, με ενεργοποιημένο τον αντικειμενικό φακό 4x και το προσοφθάλμιο 10x, η συνολική μεγέθυνση του μικροσκοπίου είναι: 4 ∙ 10 = 40 (φορές).
Όταν εργάζεστε με μικροσκόπιο, τοποθετείται ένα πρωτότυπο στη σκηνή, ασφαλίζεται με υποδοχές και ενεργοποιείται ένας φακός χαμηλής μεγέθυνσης (10x). Περιστρέφοντας τον καθρέφτη, το φως κατευθύνεται πάνω στο παρασκεύασμα καιμακροκεντ προσαρμόστε τη σαφήνεια. Στη συνέχεια, αν χρειάζεται, ενεργοποιήστε τον φακό υψηλής μεγέθυνσης, ρυθμίστε τη διαύγεια με μια μικροβίδα και κάντε αντίθεση της εικόνας με το διάφραγμα.
Όταν εργάζεστε με μικροσκόπιο, τηρείτε τους ακόλουθους κανόνες:
1. Οι προσοφθάλμιοι και οι αντικειμενικοί φακοί πρέπει να προστατεύονται από μόλυνση και μηχανική βλάβη: μην τους αγγίζετε με δάχτυλα ή σκληρά αντικείμενα, μην αφήνετε νερό ή άλλες ουσίες να έρθουν σε επαφή μαζί τους.
2. Απαγορεύεται το ξεβίδωμα των πλαισίων του προσοφθάλμιου φακού και των φακών ή η αποσυναρμολόγηση των μηχανικών μερών του μικροσκοπίου - επισκευάζονται μόνο σε ειδικά συνεργεία.
3. Πρέπει να μεταφέρετε το μικροσκόπιο και με τα δύο χέρια κατακόρυφη θέση, κρατώντας τη συσκευή με το ένα χέρι στο τρίποδο και το άλλο στη βάση της.
ΟΡΟΙ ΚΑΙ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΟΥ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΜΑΘΕΤΕ
Αντικειμενική, γενική μεγέθυνση μικροσκοπίου.
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
1. Από ποια στοιχεία αποτελείται το οπτικό σύστημα ενός μικροσκοπίου;
2. Τα στοιχεία του οπτικού συστήματος του μικροσκοπίου παρέχουν συνολική μεγέθυνση;
3. Σε τι χρησιμεύει ο κοίλος καθρέφτης;
4. Ποιος είναι ο σκοπός ενός διαφράγματος;
5. Είναι ενεργοποιημένος ο φακός στην αρχή της εργασίας με το μικροσκόπιο;
6. Ποια είναι η μέγιστη μεγέθυνση που μπορεί να επιτευχθεί κατά τη χρήση των φακών και του προσοφθάλμιου φακού που φαίνονται στο Σχήμα 7;
7. Ποιους κανόνες πρέπει να ακολουθείτε όταν εργάζεστε με μικροσκόπιο;
ΚΑΘΗΚΟΝΤΑ
Εξετάστε προσεκτικά το μικροσκόπιο του σχολείου σας και βρείτε όλα τα εξαρτήματά του. Καταγράψτε τον προσοφθάλμιο και τις αντικειμενικές μεγεθύνσεις. Υπολογίστε τη μεγέθυνση του μικροσκοπίου για κάθε αντικείμενο.Γράψτε τα αποτελέσματα σε πίνακα στο τετράδιό σας.
ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΠΕΡΙΕΡΓΟΥΣ
Πώς προσδιορίζετε το μέγεθος των μικρότερων αντικειμένων που μπορούν να φανούν με ένα οπτικό μικροσκόπιο;
Το μέγεθος του μικρότερου αντικειμένου που μπορεί να δει κανείς με το μάτι ή τη μεγεθυντική συσκευή καθορίζεται από την ανάλυσή του.
Η ανάλυση είναι η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων στα οποία οι εικόνες τους εξακολουθούν να χωρίζονται και δεν συγχωνεύονται σε ένα. Η ανάλυση του ανθρώπινου ματιού είναι 200 μm (0,2 mm), ενός οπτικού μικροσκοπίου - 0,2 μm (0,0002 mm), ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου - 0,0002 μm (0,0000002 mm). Εάν το μέγεθος ενός αντικειμένου είναι μικρότερο από την ανάλυση, τότε αυτό το αντικείμενο δεν μπορεί πλέον να ληφθεί υπόψη και το αντίστροφο. Έτσι, η ανάλυση είναι αυτή που καθορίζει τι μπορεί να δει κανείς στο μικροσκόπιο και τι όχι.
Η τιμή του δείκτη με τον οποίο υπολογίζεται η ανάλυση του φακού τυπώνεται στο σώμα του αμέσως μετά την ένδειξη μεγέθυνσης του φακού. Ονομάζεται διάφραγμα φακού.
Πίσω από το διάφραγμα, η ανάλυση του φακού υπολογίζεται:
Ανάλυση (σε μικρά) = 0,3355 /διάφραγμα φακού.
Η τιμή που προκύπτει στρογγυλοποιείται στα δέκατα.
Παράδειγμα: σε φακό με κόκκινο δακτύλιο (Εικ. 7), η επάνω γραμμή σημειώνεται: "4 / 0,10". Ο αριθμός "4" υποδεικνύει τη μεγέθυνση του φακού - τέσσερις φορές και "0,10" - το διάφραγμα. Ανάλυση αυτού του φακού
θα είναι έτσι:
0,3355 / 0,10 = 3,355 « 3,4 (μm).
Υλικά και εξοπλισμός. Μικροσκόπια: MBR-1, BIOLAM, MIKMED-1, MBS-1; σύνολο μόνιμων μικροσλάιντ
Μικροσκόπιοείναι μια οπτική συσκευή που σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια αντίστροφη εικόνα του αντικειμένου που μελετάτε και να εξετάσετε μικρές λεπτομέρειες της δομής του, οι διαστάσεις των οποίων βρίσκονται πέρα από την ανάλυση του ματιού.
Τι είναι η ανάλυση;
Φανταστείτε ότι με γυμνό μάτι ένα άτομο μπορεί να διακρίνει δύο πολύ κοντινές γραμμές ή σημεία μόνο εάν η απόσταση μεταξύ τους είναι τουλάχιστον 0,10 mm (100 μικρά). Εάν αυτή η απόσταση είναι μικρότερη, τότε οι δύο γραμμές ή σημεία θα συγχωνευθούν σε μία. Έτσι, το ψήφισμα ανθρώπινο μάτιίσο με 100 μm. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση του φακού, τόσο περισσότερες λεπτομέρειες της δομής του παρατηρούμενου αντικειμένου μπορούν να αποκαλυφθούν. Για τον φακό (x8) η ανάλυση είναι 1,68 μικρά, για τον φακό (x40) - 0,52 μικρά.
Το καλύτερο μικροσκόπιο φωτός βελτιώνει την ικανότητα του ανθρώπινου ματιού κατά περίπου 500 φορές, δηλαδή η ικανότητα διάλυσής του είναι περίπου 0,2 μm ή 200 nm.
Η ανάλυση και η μεγέθυνση δεν είναι το ίδιο πράγμα. Εάν χρησιμοποιείτε ένα μικροσκόπιο φωτός για να τραβήξετε φωτογραφίες δύο γραμμών που βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη από 0,2 μικρά, τότε ανεξάρτητα από το πώς μεγεθύνετε την εικόνα, οι γραμμές θα συγχωνευθούν σε μία. Μπορείτε να έχετε υψηλή μεγέθυνση, αλλά όχι να βελτιώσετε την ανάλυσή της.
Διακρίνω χρήσιμοςΚαι άχρηστη αύξηση. Με τον όρο χρήσιμο εννοούμε μια τέτοια αύξηση στο παρατηρούμενο αντικείμενο που είναι δυνατό να αποκαλυφθούν νέες λεπτομέρειες της δομής του. Άχρηστη είναι μια μεγέθυνση στην οποία, μεγεθύνοντας ένα αντικείμενο εκατοντάδες ή περισσότερες φορές, είναι αδύνατο να ανιχνευθούν νέες δομικές λεπτομέρειες. Για παράδειγμα, εάν μια εικόνα που λαμβάνεται με μικροσκόπιο (χρήσιμο!) μεγεθύνεται πολλές φορές προβάλλοντάς την σε μια οθόνη, τότε δεν θα αποκαλυφθούν νέες, λεπτότερες λεπτομέρειες της δομής, αλλά μόνο το μέγεθος των υπαρχουσών δομών θα αυξηθεί ανάλογα.
Συνήθως χρησιμοποιείται σε εργαστήρια διδασκαλίας μικροσκόπια φωτός, στις οποίες εξετάζονται οι μικροδιαφάνειες με χρήση φυσικού ή τεχνητού φωτός. Το συνηθέστερο ελαφριά βιολογικά μικροσκόπια: BIOLAM, MIKMED, MBR (βιολογικό μικροσκόπιο εργασίας), MBI (μικροσκόπιο βιολογικής έρευνας) και MBS (βιολογικό στερεοσκοπικό μικροσκόπιο). Παρέχουν μεγέθυνση που κυμαίνεται από 56 έως 1350 φορές. Στερεομικροσκόπιο(MBS) παρέχει μια πραγματικά τρισδιάστατη αντίληψη ενός μικροαντικειμένου και μεγεθύνει από 3,5 έως 88 φορές.
Υπάρχουν δύο συστήματα σε ένα μικροσκόπιο: οπτικόςΚαι μηχανικός(Εικ. 1). ΠΡΟΣ ΤΗΝ οπτικό σύστημαπεριλαμβάνουν φακούς, προσοφθάλμιους φακούς και μια συσκευή φωτισμού (συμπυκνωτή με διάφραγμα και φίλτρο φωτός, καθρέφτη ή ηλεκτρικό φως).
Εικόνα 1. Εμφάνιση των μικροσκοπίων Biomed 1 και Biomed 2
Φακός -ένα από τα πιο σημαντικά μέρη ενός μικροσκοπίου, αφού καθορίζει χρήσιμη μεγέθυνση του αντικειμένου.Ο φακός αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο με ενσωματωμένους φακούς, ο αριθμός των οποίων μπορεί να ποικίλλει. Η μεγέθυνση του φακού υποδεικνύεται με αριθμούς πάνω του. Για εκπαιδευτικούς σκοπούς, χρησιμοποιούνται συνήθως φακοί x8 και x40. Η ποιότητα ενός φακού καθορίζεται από την ανάλυσή του.
Ο φακός απαιτεί πολύ προσεκτικό χειρισμό, ειδικά για φακούς με μεγάλη μεγέθυνση, γιατί έχουν απόσταση εργασίας, δηλ. η απόσταση από το γυαλί του καλύμματος μέχρι τον μπροστινό φακό μετριέται σε δέκατα του χιλιοστού. Για παράδειγμα, η απόσταση εργασίας για έναν φακό (x40) είναι 0,6 mm.
Προσοφθάλμιοπολύ πιο απλό από έναν φακό. Αποτελείται από 2-3 φακούς τοποθετημένους σε μεταλλικό κύλινδρο. Ανάμεσα στους φακούς υπάρχει ένα σταθερό διάφραγμα που ορίζει τα όρια του οπτικού πεδίου. Ο κάτω φακός εστιάζει την εικόνα του αντικειμένου που κατασκευάζεται από τον φακό στο επίπεδο του διαφράγματος και ο επάνω χρησιμεύει άμεσα για παρατήρηση. Η μεγέθυνση των προσοφθάλμιων φακών υποδεικνύεται πάνω τους με αριθμούς: x7, x10, x15. Τα προσοφθάλμια δεν αποκαλύπτουν νέες δομικές λεπτομέρειες, και από αυτή την άποψη την αύξησή τους άχρηστος. Έτσι, το προσοφθάλμιο, σαν μεγεθυντικός φακός, δίνει μια άμεση, εικονική, μεγεθυμένη εικόνα του παρατηρούμενου αντικειμένου, που κατασκευάζεται από τον φακό.
Για τον καθορισμό γενική μεγέθυνση μικροσκοπίουθα πρέπει να αυξήσει τη μεγέθυνση φακός για μεγέθυνση του προσοφθάλμιου φακού. Για παράδειγμα, εάν ο προσοφθάλμιος προσοφθάλμιος παρέχει μεγέθυνση 10x και ο αντικειμενικός φακός παρέχει μεγέθυνση 20x, τότε η συνολική μεγέθυνση είναι 10x20 = 200x.
Συσκευή φωτισμούαποτελείται από έναν καθρέφτη ή έναν ηλεκτρικό φωτισμό, έναν συμπυκνωτή με διάφραγμα ίριδας και ένα φίλτρο φωτός, που βρίσκεται κάτω από το στάδιο του αντικειμένου. Έχουν σχεδιαστεί για να φωτίζουν ένα αντικείμενο με μια δέσμη φωτός.
Καθρέφτηςχρησιμεύει για να κατευθύνει το φως μέσω του συμπυκνωτή και του ανοίγματος της σκηνής στο αντικείμενο. Έχει δύο επιφάνειες: επίπεδη και κοίλη. Στα εργαστήρια διάχυτου φωτός χρησιμοποιείται κοίλος καθρέφτης.
Ηλεκτρικός φωτισμόςείναι εγκατεστημένο κάτω από τον συμπυκνωτή στην υποδοχή βάσης.
Συμπυκνωτήςαποτελείται από 2-3 φακούς που εισάγονται σε μεταλλικό κύλινδρο. Όταν ανυψώνεται ή χαμηλώνει χρησιμοποιώντας μια ειδική βίδα, το φως που πέφτει από τον καθρέφτη πάνω στο αντικείμενο συμπυκνώνεται ή διασκορπίζεται, αντίστοιχα.
Διάφραγμα ίριδαςβρίσκεται μεταξύ του καθρέφτη και του συμπυκνωτή. Χρησιμεύει στην αλλαγή της διαμέτρου της ροής φωτός που κατευθύνεται από τον καθρέφτη μέσω του συμπυκνωτή προς το αντικείμενο, σύμφωνα με τη διάμετρο του μπροστινού φακού του φακού και αποτελείται από λεπτές μεταλλικές πλάκες. Χρησιμοποιώντας ένα μοχλό, μπορείτε είτε να τα συνδέσετε, καλύπτοντας πλήρως τον κάτω φακό του συμπυκνωτή, είτε να τα χωρίσετε, αυξάνοντας τη ροή του φωτός.
Δαχτυλίδι με παγωμένο γυαλίή φίλτρο φωτόςμειώνει τον φωτισμό του αντικειμένου. Βρίσκεται κάτω από το διάφραγμα και κινείται σε οριζόντιο επίπεδο.
Μηχανικό σύστημαΤο μικροσκόπιο αποτελείται από μια βάση, ένα κουτί με μικρομετρικό μηχανισμό και μια μικρομετρική βίδα, ένα σωλήνα, μια θήκη σωλήνα, μια χονδροειδή βίδα σκόπευσης, ένα βραχίονα συμπυκνωτή, μια βίδα κίνησης συμπυκνωτή, ένα περίστροφο και μια βαθμίδα δείγματος.
Στάση- Αυτή είναι η βάση του μικροσκοπίου.
Κουτί με μικρομετρικό μηχανισμό, κατασκευασμένο με βάση την αρχή των αλληλεπιδρώντων γραναζιών, είναι σταθερά συνδεδεμένο με τη βάση. Η μικρομετρική βίδα χρησιμεύει για να μετακινεί ελαφρά τη θήκη του σωλήνα και, κατά συνέπεια, τον φακό σε αποστάσεις που μετρώνται σε μικρόμετρα. Μια πλήρης περιστροφή της μικρομετρικής βίδας μετακινεί τη βάση στήριξης σωλήνα κατά 100 μικρά και μια περιστροφή μιας διαίρεσης χαμηλώνει ή ανυψώνει τη βάση στήριξης σωλήνα κατά 2 μικρά. Για να αποφευχθεί η ζημιά στον μικρομετρικό μηχανισμό, επιτρέπεται η περιστροφή της βίδας του μικρομέτρου προς μία κατεύθυνση όχι περισσότερο από μισή στροφή.
Σωλήναςή ένας σωλήνας- ένας κύλινδρος στον οποίο εισάγονται οι προσοφθάλμιοι από πάνω. Ο σωλήνας συνδέεται με δυνατότητα κίνησης με την κεφαλή του συγκρατητήρα σωλήνα και στερεώνεται με μια βίδα ασφάλισης σε μια συγκεκριμένη θέση. Χαλαρώνοντας τη βίδα ασφάλισης, ο σωλήνας μπορεί να αφαιρεθεί.
Περίστροφοσχεδιασμένο για γρήγορη αλλαγή φακών που είναι βιδωμένοι στις υποδοχές του. Η κεντρική θέση του φακού εξασφαλίζεται από ένα μάνδαλο που βρίσκεται μέσα στο περίστροφο.
Χοντρή βίδαχρησιμοποιείται για τη σημαντική μετακίνηση του συγκρατητήρα του σωλήνα και, κατά συνέπεια, του φακού για την εστίαση του αντικειμένου σε χαμηλή μεγέθυνση.
Πίνακας θεμάτωνπροορίζεται για την τοποθέτηση του φαρμάκου σε αυτό. Στη μέση του τραπεζιού υπάρχει μια στρογγυλή τρύπα στην οποία χωράει ο μπροστινός φακός του συμπυκνωτή. Υπάρχουν δύο ελαστικοί ακροδέκτες στο τραπέζι - σφιγκτήρες που ασφαλίζουν το φάρμακο.
Στήριγμα συμπυκνωτήκινητά συνδεδεμένο με το κιβώτιο μικρομετρικού μηχανισμού. Μπορεί να ανυψωθεί ή να χαμηλώσει με μια βίδα που περιστρέφει ένα γρανάζι που ταιριάζει στις αυλακώσεις μιας σχάρας με χτένα.
Το μικροσκόπιο (από το ελληνικό mikros - μικρό και skopeo - κοιτάζοντας) είναι μια οπτική συσκευή σχεδιασμένη για οπτική εξέταση μικρών αντικειμένων που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι. Στη μικροβιολογία χρησιμοποιείται μεγάλη ποικιλία μικροσκοπίων, που έχουν διαφορετικό σχέδιοκαι συσκευές, αλλά παρόμοια μεταξύ τους στα βασικά τους στοιχεία.
Ρύζι. 33. Δομή μικροσκοπίου
1 - τρίποδο? 2 - σωλήνας? 3 - κεφάλι? 4 - πίνακας αντικειμένων. 5 - μακροβίδα. 6 - μικροβίδα.
7 - συμπυκνωτής; 8 - συσκευή φωτισμού. 9 - φακός? 10 - προσοφθάλμιο.
Το μικροσκόπιο αποτελείται από δύο κύρια μέρη: μηχανικόςΚαι οπτικός(Εικ. 33). Το μηχανικό μέρος του μικροσκοπίου περιλαμβάνει ένα τρίποδο (1), το οποίο αποτελείται από μια τεράστια βάση και ένα στήριγμα σωλήνα.
Ένας μονόφθαλμος ή διόφθαλμος σωλήνας (2) και μια κεφαλή με οδηγό χελιδονοουράς (3) είναι προσαρτημένα στο επάνω μέρος της θήκης του σωλήνα. Το περίστροφο τοποθετείται σε αυτόν τον οδηγό. Το περίστροφο έχει τέσσερις οπές με σπείρωμα για το βίδωμα των φακών και μια κλειδαριά για το κεντράρισμα τους. Το σφαιρικό τμήμα του περιστρόφου περιστρέφεται πάνω σε μπάλες (για γρήγορες αλλαγές φακών) και είναι εξοπλισμένο με κλειδαριά με μπάλα.
Στο μεσαίο τμήμα της θήκης σωλήνα υπάρχει μια βαθμίδα (4), η οποία έχει σφιγκτήρες για τη στερέωση της ολίσθησης και πλευρικές βίδες για διαμήκη και εγκάρσια κίνηση. Αυτό διευκολύνει πολύ την εργασία με την προετοιμασία και σας επιτρέπει να εξετάσετε το αντικείμενο στα διάφορα σημεία του. Υπάρχει μια τρύπα στο κέντρο της σκηνής για να περνάει φως. Ορισμένα ερευνητικά μικροσκόπια είναι εξοπλισμένα με πρόσθετο μικροσκόπιο για μικροκίνηση του αντικειμένου.
Το στήριγμα σωλήνα στο κάτω μέρος φέρει έναν οδηγό με μεγάλες λαβές (5) για αδρή εστίαση του μικροσκοπίου (μακρομετρική βίδα ή καστάνια) και μικρές λαβές (6) ή δίσκο για λεπτή εστίαση του μικροσκοπίου (μικρομετρική βίδα). Περιστρέφοντας την καστάνια, είναι ορατή στο μάτι μια αδρή κατακόρυφη κίνηση του αντικειμένου του τραπεζιού ή του σωλήνα. Χρησιμοποιώντας μια μικρομετρική βίδα, η σκηνή ή ο σωλήνας μετακινείται πάνω και κάτω σε πολύ μικρή απόσταση, αισθητή μόνο στο μικροσκόπιο. Μια στροφή της βίδας μικρομέτρου δίνει κίνηση 0,1 mm. Αυτό είναι αρκετό για να εστιάσετε με ακρίβεια το θέμα. Για να αποφύγετε το σπάσιμο της μικρομετρικής βίδας, μην την περιστρέφετε περισσότερο από 1-1,5 στροφές.
Οπτικό μέροςΤο μικροσκόπιο περιλαμβάνει ένα σύστημα φωτισμού και ένα σύστημα φακών.
Φωτισμόςτο σύστημα βρίσκεται κάτω από το στάδιο του αντικειμένου και αποτελείται από έναν συμπυκνωτή (7) και μια συσκευή φωτισμού (8). Ο συμπυκνωτής είναι το πιο σημαντικό μέρος του μικροσκοπίου, από το οποίο εξαρτάται η επιτυχία της μικροβιολογικής έρευνας. Έχει σχεδιαστεί για να συλλέγει διάσπαρτες ακτίνες φωτός, οι οποίες, περνώντας μέσα από τους φακούς συμπυκνωτή, συγκεντρώνονται με εστίαση στο επίπεδο του εν λόγω δείγματος.
Ο συμπυκνωτής στερεώνεται με έναν δακτύλιο σε ένα πλαίσιο που βρίσκεται στο στήριγμα και συγκρατείται στη θέση του με ένα μικρό μπουλόνι. Επιπλέον, υπάρχει μια ειδική πλευρική βίδα που σας επιτρέπει να μετακινήσετε τον συμπυκνωτή πάνω-κάτω κατά 20 mm για να αλλάξετε τον φωτισμό του οπτικού πεδίου. Υπάρχει ένα διάφραγμα ίριδας στο κάτω μέρος του συμπυκνωτή. Η οπή του ανοίγματος ρυθμίζεται με ειδικό μοχλό, ο οποίος καθιστά δυνατή την αλλαγή της φωτεινότητας του φωτισμού του αντικειμένου. Στο κάτω μέρος του συμπυκνωτή υπάρχει ένα κινητό πλαίσιο (πλαίσιο), στο οποίο τοποθετούνται φίλτρα φωτός από παγωμένο ή μπλε γυαλί. Τα φίλτρα φωτός χρησιμοποιούνται για τη μείωση του βαθμού φωτισμού και τη βελτίωση της ευκρίνειας της εικόνας.
Οι ακτίνες φωτός κατευθύνονται στον συμπυκνωτή χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτη ή μια ειδική ηλεκτρική συσκευή φωτισμού, η οποία έχει τα δικά της χαρακτηριστικά σχεδιασμού για διαφορετικά μικροσκόπια.
Το πιο σημαντικό μέρος ενός μικροσκοπίου είναι επίσης Σύστημαφακούς, που δημιουργεί μια μεγεθυμένη αντίστροφη και εικονική εικόνα ενός αντικειμένου. Αποτελείται από έναν φακό (9) που βρίσκεται στο κάτω μέρος του σωλήνα και στοχεύει στο υπό μελέτη αντικείμενο, και ένα προσοφθάλμιο προσοφθάλμιο (10) τοποθετημένο στο πάνω μέρος του σωλήνα.
ΦακόςΕίναι ένας μεταλλικός κύλινδρος στον οποίο στερεώνονται οι φακοί. Ο κύριος (μπροστινός) φακός κατευθύνεται προς το παρασκεύασμα. Μόνο αυτή παρέχει απαραίτητη αύξησητου απεικονιζόμενου αντικειμένου, όλα τα άλλα διορθώνουν την εικόνα και ονομάζονται διόρθωση. Η ανάλυση του μικροσκοπίου εξαρτάται από τον μπροστινό φακό, δηλ. η μικρότερη απόσταση στην οποία μπορούν να διακριθούν χωριστά δύο στενά απέχοντα σημεία. Στο σύγχρονο οπτικά μικροσκόπιαΗ ανάλυση των φακών είναι 0,2 microns. Όσο μεγαλύτερη είναι η καμπυλότητα του μπροστινού φακού, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός μεγέθυνσης.
Ωστόσο, ο μπροστινός φακός προκαλεί και αρνητικά φαινόμενα που παρεμβαίνουν στην έρευνα, τα κυριότερα από τα οποία είναι η σφαιρική εκτροπή και η χρωματική εκτροπή.
Η σφαιρική εκτροπή οφείλεται στο γεγονός ότι οι πλευρικές ακτίνες που προσπίπτουν στις άκρες του μπροστινού φακού διαθλώνται πιο έντονα από άλλες και κάνουν την εικόνα του αντικειμένου θολή και δυσδιάκριτη. Επομένως, κάθε σημείο του αντικειμένου μοιάζει με κύκλο. Για τη διόρθωση των ελλείψεων του μπροστινού φακού, οι φακοί achromat διαθέτουν σύστημα διορθωτικών φακών (από 3-4 έως 10-12).
Όντας το πιο απλό, τα αχρωματικά υποφέρουν από χρωματική εκτροπή. Η χρωματική εκτροπή προκαλείται από την αποσύνθεση της δέσμης λευκό φωςπερνώντας από τον μπροστινό φακό στα συστατικά μέρη του φάσματος. Η εικόνα του αντικειμένου φαίνεται σαν να περιβάλλεται από ένα ουράνιο τόξο. Οι γυάλινοι φακοί διαθλούν τις μπλε-βιολετί ακτίνες περισσότερο και τις κόκκινες ακτίνες λιγότερο.
Η εξάλειψη της σφαιρικής και χρωματικής εκτροπής επιτυγχάνεται πλήρως όταν χρησιμοποιούνται αποχρωματικά. Αποτελούνται από ένα σετ φακών με διαφορετικές καμπυλότητες και κατασκευασμένους από διαφορετικούς τύπους γυαλιού. Αυτό δημιουργεί συνθήκες για τη διασφάλιση της ευκρίνειας της εικόνας και για τη σωστή μεταφορά του χρώματος των έγχρωμων αντικειμένων.
Στην αρχή χρησιμοποιήθηκαν αχρωματικά,που κατέστησε δυνατή την εξάλειψη της χρωματικής εκτροπής σε σχέση με τις δύο περισσότερες φωτεινα χρωματαφάσμα Επομένως, η εικόνα του αντικειμένου δεν είχε χρώμα. Στη συνέχεια, ελήφθησαν ειδικοί τύποι γυαλιού, φακοί από τους οποίους όχι μόνο εξαλείφουν το χρώμα του αντικειμένου, αλλά έδιναν και μια καθαρή εικόνα από τις ακτίνες διαφορετικό χρώμα. Αυτοί οι φακοί ονομάζονται αποχρωμάτων.
Παναχρωματικάέχουν ακόμη πιο περίπλοκο σχεδιασμό και σας επιτρέπουν να δημιουργείτε πιο καθαρά περιγράμματα αντικειμένων σε ολόκληρο το οπτικό πεδίο
Για την επιλογή φακών, οι παρακάτω ονομασίες είναι χαραγμένες στο σώμα τους: ahr. - αχρώματ, από. - αποχρωμικό? τηγάνι. - παγχρωματικό
Υπάρχουν ξηροί και εμβαπτιζόμενοι φακοί. Όταν χρησιμοποιείτε ξηρό φακό, υπάρχει ένα στρώμα αέρα μεταξύ του μπροστινού φακού του και του εν λόγω αντικειμένου. Οι ακτίνες φωτός από τον αέρα περνούν μέσα από το γυαλί του παρασκευάσματος και μετά πάλι μέσα από το στρώμα αέρα, με αποτέλεσμα να διαθλώνται και να διασκορπίζονται στα όρια ανόμοιων μέσων. Μετά από τέτοιες μεταβάσεις μέσω ετερογενών μέσων, μόνο ένα μέρος των ακτίνων φωτός διεισδύει στον φακό. Για να συλλάβει τον μέγιστο αριθμό ακτίνων φωτός, ο μπροστινός φακός των φακών πρέπει να έχει σχετικά μεγάλη διάμετρο, μεγάλη εστιακό μήκοςκαι μικρή καμπυλότητα. Επομένως, οι ξηροί φακοί έχουν μικρό βαθμό μεγέθυνσης (8 x, 10 x, 20 x, 40 x).
Για να επιτευχθεί μεγαλύτερη μεγέθυνση, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα ομοιογενές οπτικό περιβάλλον μεταξύ του μπροστινού αντικειμενικού φακού και του δείγματος. Αυτό γίνεται δυνατό με τη βύθιση του φακού σε μια σταγόνα ελαίου κέδρου, η οποία εφαρμόζεται στο παρασκεύασμα. Το λάδι κέδρου έχει δείκτη διάθλασης n = 1,515, κοντά στον δείκτη διάθλασης του γυαλιού φαρμάκου (n = 1,52). Να γιατί ακτίνες φωτός, περνώντας από το λάδι εμβάπτισης δεν διασκορπίζονται και, χωρίς να αλλάξουν την κατεύθυνσή τους, εισέρχονται στον φακό, παρέχοντας καθαρή ορατότητα του υπό μελέτη αντικειμένου. Ελλείψει ελαίου κέδρου, χρησιμοποιούνται υποκατάστατα: έλαιο ροδάκινου (n = 1,49). καστορέλαιο(1,48-1,49); γαρυφαλέλαιο (1,53); immersiol, που περιέχει έλαιο ροδάκινου (50 g), κολοφώνιο (10 g), ναφθαλίνη (10 g), σαλόλη (1 g). μείγμα ίσων όγκων καστορέλαιων (n = 1,47) και άνηθου (n - 1,52).
Οι φακοί εμβάπτισης λαδιού φέρουν την ένδειξη «MI», μια μαύρη λωρίδα στον κύλινδρο και ένας βυθισμένος μπροστινός φακός, που τον προστατεύει από ζημιά σε περίπτωση απρόσεκτης επαφής του φακού με το φάρμακο. Ο βαθμός μεγέθυνσης της εικόνας για τους φακούς εμβάπτισης λαδιού μπορεί να είναι 80 x, 90 x, 95 x, 100 x και 120 x.
Οι φακοί εμβάπτισης στο νερό έχουν μεγέθυνση εικόνας 40X. Σημειώνονται με τα γράμματα «VI» και μια λευκή λωρίδα στον κύλινδρο. Τέτοιοι φακοί είναι πολύ ευαίσθητοι σε αλλαγές στο πάχος του γυαλιού καλύμματος, καθώς ο δείκτης διάθλασης του νερού είναι διαφορετικός από τον δείκτη διάθλασης του γυαλιού. Η καλύτερη ποιότηταοι εικόνες παρατηρούνται όταν χρησιμοποιούνται καλύμματα με πάχος 0,17 mm.
Τα περισσότερα μικροσκόπια είναι εξοπλισμένα με τρεις τύπους αντικειμένων (10 x, 20 x, 40 x και 90 x), παρέχοντας χαμηλή, μεσαία και υψηλή μεγέθυνση αντίστοιχα. Ο μικρότερος συντελεστής μεγέθυνσης του φακού είναι 8 x. Όταν ο φακός υποβάλλεται σε επεξεργασία για μεγάλο χρονικό διάστημα με ασετόν ή βενζίνη για να αφαιρεθεί το λάδι εμβάπτισης, η κόλλα που συνδέει τους φακούς καταστρέφεται. Αυτό καθιστά το οπτικό σύστημα του φακού άχρηστο.
Προσοφθάλμιοβρίσκεται στο πάνω μέρος του σωλήνα και μεγεθύνει την εικόνα που δίνει ο φακός. Αποτελείται από δύο επίπεδους-κυρτούς φακούς: τον επάνω φακό (μάτι) και τον κάτω, στραμμένο προς το αντικείμενο, φακούς συλλογής. Το μάτι του ερευνητή, σαν να συνεχίζει το οπτικό σύστημα του μικροσκοπίου, διαθλά τις ακτίνες που αναδύονται από τον προσοφθάλμιο και χτίζει μια μεγεθυμένη εικόνα του αντικειμένου στον αμφιβληστροειδή.
Και οι δύο φακοί περικλείονται σε μεταλλικό σκελετό. Ένας αριθμός είναι χαραγμένος στο πλαίσιο του προσοφθάλμιου φακού που υποδεικνύει πόσες φορές το προσοφθάλμιο αυξάνει τη μεγέθυνση του φακού. Ένα μονόφθαλμο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί έναν φακό, ενώ ένα διόφθαλμο μικροσκόπιο χρησιμοποιεί δύο. Αντίστοιχα, η εικόνα του αντικειμένου είναι επίπεδη ή στερεοσκοπική. Ο διόφθαλμος σωλήνας μπορεί να ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε απόσταση μεταξύ της κόρης στην περιοχή από 55 έως 75 cm.
Ο συντελεστής μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού υποδεικνύεται στο μεταλλικό σκελετό φακός ματιών(7 x, 10 x ή 15 x). Η συνολική μεγέθυνση ενός μικροσκοπίου είναι ίση με το γινόμενο του αντικειμενικού παράγοντα μεγέθυνσης και του συντελεστή μεγέθυνσης του προσοφθάλμιου φακού. Έτσι, η μικρότερη μεγέθυνση των βιολογικών μικροσκοπίων είναι 56 φορές (8 είναι η αντικειμενική μεγέθυνση πολλαπλασιαζόμενη επί 7 - η μεγέθυνση του προσοφθάλμιου φακού) και η υψηλότερη - 1800 (120x15).
Ωστόσο, μια μεγεθυμένη εικόνα ενός αντικειμένου μπορεί να είναι ή να μην είναι καθαρή. Η ευκρίνεια της εικόνας καθορίζεται από την ανάλυση του μικροσκοπίου (χρήσιμη μεγέθυνση), δηλ. την ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων όταν δεν έχουν ακόμη συγχωνευθεί σε ένα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση του μικροσκοπίου, τόσο μικρότερο είναι το αντικείμενο που μπορεί να δει κανείς.
Η ανάλυση ενός μικροσκοπίου εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται και το άθροισμα των αριθμητικών ανοιγμάτων του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτή:
όπου α είναι η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων.
Ένα 1 - αριθμητικό διάφραγμα του φακού.
Το Α 2 είναι το αριθμητικό άνοιγμα του συμπυκνωτή.
λ είναι το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται.
Τα αριθμητικά ανοίγματα του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτή υποδεικνύονται στο σώμα τους. Μπορείτε να αυξήσετε την ανάλυση ενός μικροσκοπίου χρησιμοποιώντας υπεριώδη ακτινοβολία. Ωστόσο, τα υπεριώδη μικροσκόπια είναι πολύ ακριβά, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση τους. Τις περισσότερες φορές, ένα σύστημα εμβάπτισης χρησιμοποιείται για την αύξηση της ανάλυσης ενός μικροσκοπίου.