מבוא לסיווג ושימוש במיקרוסקופים אופטיים שונים
ישנן שיטות סיווג רבות של מיקרוסקופים אופטיים: לפי מספר העיניות בהן נעשה שימוש, ניתן לחלק אותה למיקרוסקופים דו-עיניים ומונוקולריים; לפי אם לתמונה יש אפקט סטריאו, ניתן לחלק אותה למיקרוסקופים סטריאו ולמיקרוסקופים שאינם סטריאו; על פי אובייקט התצפית, ניתן לחלק אותו למיקרוסקופים ביולוגיים ולמיקרוסקופים זהב. מִיקרוֹסקוֹפּ. מיקרוסקופ פאזה וכו'; על פי העיקרון האופטי, ניתן לחלק אותו למיקרוסקופ אור מקוטב, מיקרוסקופ ניגודיות פאזה ומיקרוסקופ הפרעות דיפרנציאלי וכו'; על פי סוג מקור האור, ניתן לחלק אותו לאור רגיל, פלואורסצנטי, אור אולטרה סגול, אור אינפרא אדום ומיקרוסקופ לייזר וכו'; לפי סוג המקלט, ניתן לחלק אותו ל-Vision, מיקרוסקופ דיגיטלי (מצלמה) וכו'. המיקרוסקופים הנפוצים כוללים מיקרוסקופ סטריאו דו-עיני, מיקרוסקופ מטאלוגרפי, מיקרוסקופ אור מקוטב, מיקרוסקופ פלואורסצנטי וכו'.
1. מיקרוסקופ סטריאו משקפת
מיקרוסקופ סטריאו משקפת, המכונה גם "מיקרוסקופ מוצק" או "מראה מנתח", הוא מכשיר חזותי בעל חוש סטריאוסקופי חיובי. הוא נמצא בשימוש נרחב בניתוחי פרוסות ומיקרוכירורגיה בתחום הביו-רפואי; בתעשייה, הוא משמש לתצפית, הרכבה ובדיקה של חלקים זעירים ומעגלים משולבים. יש לו את המאפיינים הבאים:
(1) באמצעות נתיב אופטי דו-ערוצי, האלומות השמאלית והימנית בצינור המשקפת אינן מקבילות, אלא בעלות זווית מסוימת - זווית הצפייה בנפח (בדרך כלל 12 מעלות -15 מעלות), כלומר, קורות שמאל וימין. שתי העיניים מספקות תמונה תלת מימדית. זה בעצם שני מיקרוסקופים חד-צינוריים המוצבים זה לצד זה. זווית הצפייה הנוצרת על ידי הצירים האופטיים של שתי חביות העדשות מקבילה לזווית הצפייה הנוצרת כאשר אדם מתבונן באובייקט בשתי העיניים, ובכך יוצר תמונה חזותית תלת מימדית במרחב תלת מימדי.
(2) התמונה ישרה, קלה לתפעול ולנתח, מכיוון שהפריזמה מתחת לעינית הופכת את התמונה הפוכה.
(3) למרות שההגדלה אינה טובה כמו של מיקרוסקופ מסורתי, יש לה מרחק עבודה ארוך.
(4) עומק המוקד גדול, מה שנוח להתבוננות בכל השכבה של האובייקט הנבדק.
(5) קוטר שדה הראייה גדול.
המבנה האופטי של הסטריאוסקופ הנוכחי הוא: דרך עדשת אובייקטיבית ראשית רגילה, שתי אלומות האור לאחר הדמיה של האובייקט מופרדות על ידי שתי קבוצות של עדשות אובייקטיביות ביניים- עדשות זום ליצירת זווית צפייה כוללת ולאחר מכן מצולמות דרך העיניות המתאימות. , על ידי שינוי ביניים המרחק בין קבוצות המראה כדי לקבל את שינוי ההגדלה שלו, ולכן הוא נקרא גם "זום-סטריאומיקרוסקופ". על פי דרישות היישום, הסטריאוסקופ הנוכחי יכול להיות מצויד בשפע של אביזרים אופציונליים, כגון פלואורסצנטי, צילום, וידאו, מקור אור קר וכו'.
2. מיקרוסקופ מטאלוגרפי
מיקרוסקופ מטאלוגרפי הוא מיקרוסקופ המשמש במיוחד כדי לצפות במבנה המטאלוגרפי של עצמים אטומים כגון מתכות ומינרלים. לא ניתן לצפות בחפצים אטומים אלה במיקרוסקופים של אור משודר רגיל, ולכן ההבדל העיקרי בין מטאלוגרפיה למיקרוסקופים רגילים הוא שהראשון משתמש באור מוחזר, בעוד שהאחרון משתמש באור משודר להארה. במיקרוסקופ המטאלוגרפי, אלומת ההארה נפלטת מכיוון עדשת האובייקטיב אל פני האובייקט הנצפה, משתקפת על ידי פני האובייקט, ולאחר מכן מוחזרת לעדשת האובייקטיבית לצורך הדמיה. שיטת תאורה רפלקטיבית זו נמצאת בשימוש נרחב גם בבדיקה של פרוסות סיליקון במעגל משולב.
3. מיקרוסקופ מקטב
מיקרוסקופים מקטבים הם מיקרוסקופים המשמשים לחקר חומרים אנזוטרופיים שקופים ואטומים. ניתן להבחין בבירור בין כל החומרים עם שבירה דו-פעמית תחת מיקרוסקופ מקטב. כמובן שניתן לצפות בחומרים אלו גם בצביעה, אך חלקם אינם אפשריים ויש להשתמש במיקרוסקופים מקטבים.
(1) תכונות של מיקרוסקופים מקטבים
שיטה להפיכת אור רגיל לאור מקוטב לצורך מיקרוסקופיה כדי לזהות אם חומר הוא חד-שבירה (לכל הכיוונים) או דו-שבירה (אניזוטרופי). שבירה דו-פעמית היא תכונה בסיסית של גבישים. לכן, מיקרוסקופי אור מקוטב נמצאים בשימוש נרחב במינרלים, כימיה ותחומים אחרים, ויש להם גם יישומים בביולוגיה, בוטניקה ותחומים אחרים.
(2) העיקרון הבסיסי של מיקרוסקופ אור מקוטב
העיקרון של מיקרוסקופיה של אור מקוטב הוא מסובך יותר, אז לא אציג אותו יותר מדי כאן. המיקרוסקופ המקטב חייב לכלול את האביזרים הבאים: מקטב, מנתח, מפצה או לוחית פאזה, עדשת אובייקטיבית מיוחדת ללא מתח, שלב מסתובב.
(3) שיטת מיקרוסקופ מקטב
סוג של. אורתוסקופ: ידוע גם כמיקרוסקופ נטול עיוותים, הוא מאופיין בשימוש בעדשת אובייקטיבית בהגדלה נמוכה במקום בעדשת ברטרנד כדי לחקור את הנושא. לימוד ישיר עם אור מקוטב. במקביל, על מנת להקטין את צמצם ההארה, העדשה העליונה של המעבה נדחפת. מיקרוסקופ פאזה נורמלית משמש לבחינת השבירה הדו-פעמית של עצם.
ב. קונוסקופ: ידוע גם בתור מיקרוסקופ התאבכות, הוא חוקר את דפוסי ההפרעות שנוצרו כאשר אור מקוטב מפריע. שיטה זו משמשת כדי לצפות בחד-ציריות או דו-ציריות של אובייקט. בשיטה זו, קרן אור מקוטבת מתכנסת חזק משמשת להארה.
(4) דרישות למיקרוסקופים מקטבים
סוג של. מקור אור: עדיף להשתמש באור מונוכרומטי, מכיוון שמהירות האור, מקדם השבירה ותופעות ההפרעות משתנות עם אורכי הגל. מיקרוסקופים כלליים יכולים להשתמש באור רגיל.
ב. עיניות: עיניות עם צלבות.
ג. מעבה: על מנת לקבל אור מקוטב מקביל, יש להשתמש במעבה מתנדנד שיכול לדחוף החוצה את העדשה העליונה.
ד. עדשת ברטרנד: אלמנט עזר בנתיב האופטי של המעבה, שהיא עדשת עזר המגבירה את הפאזה הראשונית שגורם האובייקט אל השלב המשני. זה מבטיח תצפית עם עינית של תבנית הפרעות מישורית שנוצרה במישור המוקד האחורי של המטרה.
(5) דרישות למיקרוסקופים מקטבים
סוג של. מרכז הבמה קואקסיאלי עם הציר האופטי.
ב. המקטב והנתח צריכים להיות במיקומי ריבוע.
ג. הירי לא צריך להיות דק מדי.
4. מיקרוסקופ פלואורסצנטי
מיקרוסקופ פלואורסצנטי משתמש באור באורך גל קצר כדי להקרין אובייקט מוכתם בפלואורסצנטי כדי לעורר וליצור פלואורסצנטיות באורך גל ארוך, ולאחר מכן לצפות. מיקרוסקופ פלואורסצנטי נמצא בשימוש נרחב בביולוגיה, רפואה ותחומים אחרים.
(1) מיקרוסקופי פלואורסצנטי מחולקים בדרך כלל לשני סוגים: סוג שידור וסוג הארה אפי.
סוג של. סוג שידור: אור העירור נפלט מהמשטח התחתון של האובייקט הנבדק, והמעבה הוא מעבה שדה כהה, כך שאור העירור לא חודר לעדשת האובייקט, והפלורסצנטיות חודרת לעדשת האובייקט. זה בהיר בהגדלה נמוכה וחשוך בהגדלה גבוהה. פעולות טבילה וניטרול שמן קשות, במיוחד קשה לקבוע את טווח התאורה בהגדלה נמוכה, אך ניתן לקבל רקעים כהים מאוד. הסוג הטרנסמיססיבי אינו משמש עבור חפצי בדיקה אטומים.
סוג ההילוכים כמעט בוטל כרגע. רוב מיקרוסקופי הקרינה החדשים הם אפיטקסיאליים. מקור האור מגיע מלמעלה מעצם הבדיקה, ובנתיב האופטי קיים מפצל אלומה, המתאים לחפצי בדיקה שקופים ואטומים. מכיוון שעדשת האובייקטים פועלת כמעבה, היא לא רק קלה לתפעול, אלא גם יכולה להשיג הארה אחידה של כל שדה הראייה מהגדלה נמוכה ועד להגדלה גבוהה.
(2) אמצעי זהירות עבור מיקרוסקופ פלואורסצנטי
סוג של. חשיפה ארוכת טווח לאור עירור תגרום לדעיכה ולכיבוי הקרינה, ולכן יש לקצר ככל האפשר את זמן התצפית. .
ב. לצפייה בשמן, השתמש ב"שמן שאינו ניאון".
ג. הקרינה כמעט תמיד חלשה ויש לבצע אותה בחדר חשוך יותר.
ד. עדיף להתקין מייצב מתח באספקת החשמל, אחרת אי יציבות המתח לא רק תפחית את חיי מנורת הכספית, אלא גם תשפיע על השפעת המיקרוסקופ.
כיום, תחומי מחקר ביולוגיים רבים המתעוררים מיושמים בטכניקות של מיקרוסקופ פלואורסצנטי, כגון הכלאה של גנים במקום (FISH).
5. מיקרוסקופ ניגודיות פאזה
בפיתוח המיקרוסקופ האופטי, ההמצאה המוצלחת של מיקרוסקופ ניגודיות פאזה היא הישג חשוב של טכנולוגיית המיקרוסקופ המודרנית. אנו יודעים שהעין האנושית יכולה להבחין רק באורך הגל (צבע) ובמשרעת (בהירות) של גלי האור. עבור דגימות ביולוגיות חסרות צבע ושקופות, כאשר האור עובר דרכן, אורך הגל והמשרעת אינם משתנים הרבה, ולכן קשה לצפות בדגימה בשדה בהיר. .
מיקרוסקופ ניגודיות פאזה נועד להשתמש בהפרש הנתיב האופטי של האובייקט הנבדק כדי לבצע זיהוי מיקרוסקופי, כלומר, להשתמש ביעילות בתופעת ההפרעות של האור כדי לשנות את הפרש הפאזות שלא ניתן להבחין בעין האנושית להפרש משרעת מובחן, אפילו אם הוא חסר צבע ושקוף. החומר יכול גם להיות גלוי בבירור. זה מקל מאוד על התצפית של תאים חיים, ולכן מיקרוסקופ ניגודיות פאזה נמצא בשימוש נרחב עבור מיקרוסקופים הפוכים.
מיקרוסקופ ניגודיות הפאזות שונה משדה בהיר בציוד ויש לו כמה דרישות מיוחדות:
א. מותקן מתחת למעבה ובשילוב עם המעבה - מעבה ניגודיות פאזה. הוא מורכב מדיאפרגמות טבעתיות בגדלים שונים המותקנות על גבי דיסק, עם המילים 10X, 20X, 40X, 100X וכו' בחוץ, המשמשות יחד עם עדשות אובייקטיביות עם כפולות מתאימות.
b.Phaseplate: מותקן במישור המוקד האחורי של עדשת האובייקטיב, הוא מחולק לשני חלקים, האחד הוא החלק שדרכו עובר האור הישיר, שהוא טבעת שקופה הנקראת המישור המצומד; השני הוא החלק שדרכו "מפצה" האור המפוזר. אובייקטים עם לוחות פאזה נקראים "מטרות ניגודיות פאזה", והמילה "Ph" כתובה לעתים קרובות על המעטפת.
מיקרוסקופ ניגודיות פאזה היא שיטת מיקרוסקופיה מורכבת יחסית. על מנת להשיג אפקט תצפית טוב, איתור הבאגים של המיקרוסקופ חשוב מאוד. בנוסף, יש לשים לב להיבטים הבאים:
סוג של. מקור האור צריך להיות חזק וכל דיאפרגמות הצמצם צריכות להיות פתוחות;
ב. השתמש במסנני צבע כדי להפוך גלי אור כמעט מונוכרומטיים.
6. מיקרוסקופ ניגודיות הפרעות דיפרנציאליות (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
מיקרוסקופ ניגוד הפרעות דיפרנציאלי הופיע בשנות ה-60. הוא יכול לא רק לצפות בחפצים חסרי צבע ושקופים, אלא גם להציג תמונות סטריאוסקופיות חזקות, ויש לו כמה יתרונות שמיקרוסקופ ניגודיות פאזה לא יכול להשיג. , אפקט התצפית מציאותי יותר.
(1) עקרונות
מיקרוסקופיה ניגודיות הפרעות דיפרנציאלית משתמשת במנסרות מיוחדות של וולסטון כדי לשבור את הקרן. כיווני הרטט של הקורות המפוצלות מאונכים זו לזו והעוצמה שווה. שתי הנקודות של האלומה העוברות דרך האובייקט המיועד לבדיקה קרובות מאוד זו לזו, והשלבים מעט שונים. מכיוון שמרחק ההפרדה בין שתי אלומות האור קטן ביותר, אין תופעת רפאים, מה שגורם לתמונה להיראות תלת מימדית.
(2) חלקים מיוחדים הנדרשים למיקרוסקופ ניגודיות הפרעות דיפרנציאליות:
א. מַקטֵב
ב. מנתח
C. 2 מנסרות וולסטון
(3) אמצעי זהירות במיקרוסקופ ניגודיות הפרעות דיפרנציאליות
סוג של. בשל הרגישות הגבוהה של הפרעות דיפרנציאליות, לא אמורים להיות לכלוך ואבק על פני הצלחת.
ב. חומרים עם שבירה דו-פעמית לא יכולים להשיג את ההשפעה של מיקרוסקופ ניגודיות הפרעות דיפרנציאליות.
ג. לא ניתן להשתמש בצלחות פטרי מפלסטיק בעת הפעלת הפרעות דיפרנציאליות על מיקרוסקופ הפוך.
7. מיקרוסקופ הפוך (מיקרוסקופ הפוך)
המיקרוסקופ ההפוך מתאים לתצפית מיקרוסקופית בתרבית רקמה, תרבית תאים חוץ גופית, פלנקטון, איכות הסביבה, בדיקת מזון ועוד בתחום הביו-רפואי.
בשל המגבלות של מאפייני המדגם הנ"ל, הנחת החפץ לבדיקה בצלחת פטרי (או בקבוק תרבית) מצריכה מרחק עבודה ארוך של אובייקט המיקרוסקופ ההפוך והמעבה, ושל החפץ הנבדק בצלחת הפטרי. להיבדק ישירות. תצפית ומחקר מיקרוסקופיים. לכן, המיקומים של עדשת האובייקטיב, עדשת המעבה ומקור האור כולם הפוכים, ולכן זה נקרא "מיקרוסקופ הפוך".
בשל מגבלות מרחק עבודה, למטרות מיקרוסקופ הפוך יש הגדלה מקסימלית של פי 60. בדרך כלל, מיקרוסקופים הפוכים למחקר מצוידים במטרות ניגודיות פאזה של 4X, 10X, 20X ו-40X, מכיוון שמיקרוסקופים הפוכים משמשים בעיקר לתצפית אינוויו חסרת צבע ושקופה. אם למשתמש יש צרכים מיוחדים, ניתן לבחור גם אביזרים אחרים כדי להשלים את התצפית על הפרעות דיפרנציאליות, פלואורסצנטיות ואור מקוטב פשוט.
מיקרוסקופים הפוכים נמצאים בשימוש נרחב בהדק תיקון, ICSI מהונדס ובתחומים אחרים.
8. מיקרוסקופ דיגיטלי
מיקרוסקופ דיגיטלי הוא מיקרוסקופ המשתמש במצלמה (כלומר, מטרת מצלמת טלוויזיה או מכשיר מצמד מטען) כאלמנט המקבל. מצלמה מותקנת על משטח התמונה האמיתי של המיקרוסקופ כדי להחליף את העין האנושית כמקלט. ההתקן האופטו-אלקטרוני ממיר את התמונה האופטית לתמונת אות חשמלי, ולאחר מכן מבצע זיהוי גודל וספירת חלקיקים. מיקרוסקופ מסוג זה יכול לשמש יחד עם מחשב כדי להקל על אוטומציה של זיהוי ועיבוד מידע, והוא משמש בעיקר במקרים הדורשים עבודת גילוי מייגעת.
2. שימוש במיקרוסקופים אופטיים שונים
מיקרוסקופ פלואורסצנטי משתמש בקרינה הנפלטת מהדגימה כדי לצפות באובייקטים;
ניתן להשתמש במיקרוסקופים סטריאו כדי לצפות בתמונות תלת מימדיות של עצמים;
מיקרוסקופ ההקרנה יכול להקרין את תמונת האובייקט על מסך ההקרנה כדי שמספר אנשים יוכלו להתבונן בו זמנית;
מיקרוסקופים הפוכים לתרבית תאים, תרבית רקמות ומחקר חיידקים;
מיקרוסקופ ניגודיות פאזה משמש לצפייה בדגימות חסרות צבע ושקופות;
לדוגמה, מיקרוסקופ אפל משמש כדי לצפות בחיידקים ובספירוצ'טים. ספּוֹרטִיבִי.
