میکروسکوپ چیست؟

میکروسکوپ

میکروسکوپ – ریز بین چیست ؟

میکروسکوپ از دو واژه میکرو ( ریز ) و سکوپ ( مشاهده ) تشکیل شده است، پس می توان از واژه ریزبین هم استفاده کرد.

همیشه دیدن اجسام با چشم امکان پذیر نیست، بعضی از اجسام هستند که برای دیدن آنها باید از وسیله ای خاص استفاده شود، برای از بین بردن این مشکل از وسیله ای به نام میکروسکوپ (microscope ) یا ریزبین استفاده می شود.

از ابتدای تاریخ انسان ها روش های زیادی برای دیدن اجسام ریز بکار بردند ولی هیچ کدام خیلی نتیجه بخش نبود. حدود سال ۱۵۰۰ میلادی توانستند بعضی از شیشه های دوربین را کشف کنند که به وسیله آن بتوانند تا حدودی در بزرگنمایی اجسام ریز به آنها کمک کند.

می توان از « Anton von »، « Lee von hook » و « Haber Johnson» سازنده شیشه عینک در استفاده از میکروسکوپ در اوایل قرن هفدهم اشاره کرد.

لی وان هوک جزء یکی از اولین مخترعینی بود که مشاهدات خود در زیر میکروسکوپ را ثبت کرد. میکروسکوپ لی وان هوک می توانست تصاویر را ۴۲ بار بزرگ کند.

میکروسکوپ های اولیه از نظر ساختاری بسیار ساده بودند در واقع ساختار میکروسکوپ های اولیه را دو عدسی و دو لوله متحرک تشکیل می دادند، این میکروسکوپ ها نمی توانستند اندازه های دقیق و تصاویر مطلوبی را ارائه دهند.

در اواخر سال ۱۶۰۰ یک صنعتگر ایتالیایی به نام « Com Panni  » یک نوع میکروسکوپ برای نمونه های شفاف ساخت که متاسفانه خیلی کارآمد نبود.

در سال ۱۷۰۰ افرادی مثل «John Marshall  »توانستند پیشرفت های زیادی در ساختار میکروسکوپ به وجود بیاورند ولی متاسفانه ساختار عدسی پیشرفت زیادی نکرد.

ساختار میکروسکوپ در سال ۱۸۰۰ تغییرات چشم گیری داشت، قبل از سال ۱۸۰۰ در ساختار میکروسکوپ لنز هایی که بتوانند نور را منعکس کنند وجود نداشت و این کمبود باعث میشد که همیشه رنگ و تصویر تار دیده شود و اگر یک رنگ در کانون بود رنگ های دیگر وجود نداشتند و متاسفانه سازندگان میکروسکوپ نتوانسته بودند این معظل را برطرف کنند.

در اوایل قرن نوزدهم شخصی به نام « Chester Moor » توانست عدسی های کاملی بسازد ولی تا سال ۱۸۳۰ که لنزهای کروماتیک تولید شدند از این عدسی ها استفاده ای نشد. یکی از ایرادات این عدسی ها اعوجاج نوری بود که باعث تار نشان دادن تصویر می شد.

در سال ۱۸۸۶ « Ernst Abbe» و « Carl Ziz » در آلمان توانستند با ساختن عدسی های معروف به اپوکروماتیک این مشکل را برطرف کنند( از اوایل سال ۱۸۰۰ میکروسکوپ ها به صورت میکروسکوپ های امروزی درآمدند.)

در سال ۱۸۹۳ « August Kohler » دستگاه نور افکن که امروزه به اسم لامپ معروف است را اختراع کرد.

در سال ۱۹۳۵ «Fritz Zryng» یک نوع میکروسکوپ اختراع کرد که می شد نمونه تاریک و نامشخص نمونه مورد آزمایش را با آن دید.

امروزه از میکروسکوپ در بیمارستان ها، دانشگاه ها، آزمایشگاه ها، سازمان های تحقیقاتی، کارخانجات و آموزش و پرورش استفاده می شود.

انواع میکروسکوپ

به طور کلی سه نوع اصلی میکروسکوپ وجود دارد:

میکروسکوپ ( ریزبین ) الکترونی

میکروسکوپ ( ریزبین ) نوری

میکروسکوپ ( ریزبین ) کاوشگر

میکروسکوپ الکترونی:

اولین میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۳۹ ساخته شد. تا قبل از سال ۱۹۳۹ افراد زیادی تلاش کردند که بزرگنمایی تصاویر را بیشتر کنند که نتیجه این تلاش ها منجر به ساخته شدن میکروسکوپ الکترونی شد.

در میکروسکوپ های الکترونی برای بزرگنمایی تصاویر از پرتو الکترونی استفاده می شود. قدرت بزرگنمایی این میکروسکوپ ها از میکروسکوپ های نوری بیشتر است. در میکروسکوپ های الکترونی تصاویر معمولا روی یک صفحه فلورسنت یا از طریق عکس برداری مشاهده می شود.

در تقسیم بندی میکروسکوپ های الکترونی می توان به میکروسکوپ های  SEM  یا میکروسکوپ های الکترونی روبشی( Scanning Electron Microscope)وTEMیا میکروسکوپ های الکترونی عبوری ( Transmisson Electron Microscope) اشاره کرد.

میکروسکوپ های SEM :

میکروسکوپ های الکترونی روبشی معمولا در خلاء کار می کنند، به این ترتیب که بعد از ایجاد خلاء، توسط پرتو الکترونی عملیات روبش بر روی سطح نمونه انجام می شود بنابراین از سطح نمونه تصویری بر روی صفحه نمایشگر قابل مشاهده است.

در این نوع میکروسکوپ ها بزرگنمایی تصاویر از ۱۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر است و همچنین قادر به تهیه تصویر سه بعدی با قدرت تفکیکی ۳ تا ۱۰۰ نانومتر است. میکروسکوپ های SEM  بیشتر برای اهداف پژوهشی و تحقیقاتی کاربرد دارند.

میکروسکوپ های TEM :

میکروسکوپ های TEM  شبیه میکروسکوپ های نوری است با این تفاوت که در میکروسکوپ های نوری از پرتو نور استفاده می شود ولی در میکروسکوپ های TEM از پرتو الکترون استفاده می شود.

این میکروسکوپ ها می توانند تصاویری با بزرگنمایی ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ برابر و قدرت تفکیکی کوچکتر از ۱ نانومتر را تهیه کند. تصاویر در میکروسکوپ های الکترونی عبوری شفاف و دو بعدی می باشد.

با ورود میکروسکوپ های الکترونی به عرصه فناوری امکان تصویر برداری در ابعاد نانومتری فراهم گردید. مشاهده  نمونه ها در ابعاد مولکولی افق های تازه ای بر روی محققین گشود و منجر به تولید محصولات متنوع و کاربردی در حوزه نانو گردید. نیاز به آماده سازی نمونه که موجب تغییر در آن می شود و همچنین قرارگیری نمونه در محیط خلاء از محدودیت های عمده تصویر برداری با میکروسکوپ های الکترونی می باشند.

با اختراع میکروسکوپ های پروب روبشی در اواخر قرن بیستم امکان تصویر برداری از نمونه بدون نیاز به خلاء فراهم گردید و نقطه عطفی در نانوسکوپی اتفاق افتاد. میکروسکوپ نیروی اتمی  (AFM ) دسته ای از میکروسکوپ های پروب روبشی می باشد که که علاوه بر مواد رسانا می تواند از نمونه های زیستی و و غیررسانا نیز تصویر برداری کرده و خواص مختلف نمونه ها را در مقیاس نانو تعیین و در اختیار محققین قرار دهد.

به طور کلی می توان عملکرد AFM  را تا به امروز به سه دسته تقسیم کرد:

۱-تصویر برداری از سطح نمونه با دقت نانومتری

۲-تعیین خواص مواد در مقیاس نانو

۳-نانولیتوگرافی و جابجایی

میکروسکوپ نوری

حدودا سال ۱۷۰۰ میلادی « Anton Lee Von Hook » دانشمند هلندی موفق به اختراع میکروسکوپ (ریزبین) نوری شد.

میکروسکوپ نوری اولین میکروسکوپی است که توسط بشر ساخته شد.

مراحل تکمیل میکروسکوپ نوری:

۱)میکروسکوپ لی وان هوک Lee von hook) ( 42 بار بزرگ می کند.

۲)میکروسکوپ رودلف ویرخف Rudolf Weirkhof)  (دارای قدرت بزرگنمایی تا ۵۰۰ برابر است.

۳)میکروسکوپ مولر Muller) (دارای قدرت بزرگنمایی ۱۰۰۰ برابر است.

به میکروسکوپ نوری میکروسکوپ مرکب نیز گفته می شود، چون بزرگنمایی میکروسکوپ، مجموع بزرگنمایی دو عدسی آن می باشد که یکی عدسی شیئی  (objective) و دیگری عدسی چشمی است (ocular) است.و همچنین به دلیل اینکه نور از قسمتی شفاف عبور می کند و زمینه اطراف نمونه مورد مطالعه را روشن می کند به میکروسکوپ های زمینه روشن (Bright field) نیز معروف اند. در این میکروسکوپ، منبع نوردهنده، نور مرئی است که معمولا از یک لامپ با تشعشع زیاد و یا یک آینه برای بازتاباندن نور به داخل میکروسکوپ استفاده می گردد.

میکروسکوپ دانش آموزی

میکروسکوپ دانش اموزی ابزار مناسبی جهت آموزش و یادگیری دانش آموزان در سطوح مختلف می باشد. میکروسکوپ دانش آموزی شامل میکروسکوپ های یک چشمی، دو چشمی، دو نفره، سه نفره و پنج نفره است.

میکروسکوپ بیولوژی

میکروسکوپ های بیولوژی برای تحقیق در زمینه های زیست شناختی یا علوم زیستی مورد استفاده قرار می گیرندو به دو گروه دو چشمی و سه چشمی و دیجیتال تقسیم می شوند.

*میکروسکوپ های بیولوژی دو چشمی و سه چشمی خود به انواع مختلف تقسیم می شوند که شامل گروه های زیر می باشد:

میکروسکوپ پلاریزان : میکروسکوپ پلاریزان خود شامل دو نوع میکروسکوپ اینورت و معمولی است

میکروسکوپ بیولوژی : میکروسکوپ بیولوژی شامل میکروسکوپ های اینورت، معمولی، فازکنتراست و دارکفیلد است.

میکروسکوپ متالوژی : شامل دو نوع میکروسکوپ اینورت و معمولی است.

میکروسکوپ فلورسنت

یکی از مهم ترین میکروسکوپ های مورد استفاده در علم بیولوژیک میکروسکوپ فلورسنت است. با استفاده از این میکروسکوپ ها می توان موادی که از خود نور تولید می کنند و فلورسانت هستند را مشاهده کرد. و همچنین با استفاده از این میکروسکوپ و خاصیت فلورسانتی مواد می توان اجزای داخلی سلول ها را نیز مشاهده کرد. میکروسکوپ فلورسنت به دو نوع اینورت و معمولی تقسیم می شود.

میکروسکوپ های دیجیتال

لازم به ذکر است که تمامی میکروسکوپ ها می توانند دیجیتال هم باشند. میکروسکوپ های دیجیتال شامل یک خروجی USB که قابل نصب به کامپیوتر می باشد است، و با نرم افزارهای متفاوتی کار می کنند. این برنامه ها شامل ترم افزار  Image Analyzer  است. با استفاده از این برنامه تصاویر گرفته شده را می توان آنالیز کرد.

استریو میکروسکوپ یا میکروسکوپ لوپ

استریو میکروسکوپ معمولا برای بزرگنمایی کم از یک نمونه جامد مورد استفاده قرار می گیرد.

میکروسکوپ های کاوشگر

در علوم زیست شناسی برای مطالعه بر روی نمونه های زنده از میکروسکوپ های کاوشگر استفاده می شود.

از میکروسکوپ های کاوشگر همچنین می توان در علوم مواد نیز استفاده کرد.

میکروسکوپ جواهر شناسی

اشتراک گذاری:

مطالب زیر را حتما بخوانید

پاسخی بگذارید