Как развивалась микроскопия с момента изобретения первых линз. Какие основные типы микроскопов существуют сегодня. Как работают современные электронные и сканирующие зондовые микроскопы.
История развития микроскопии: от античности до наших дней
Микроскопия зародилась еще в античные времена, когда люди начали использовать простейшие увеличительные линзы из различных материалов — стеклянных шариков, кристаллов и даже капель воды. Однако настоящий прорыв произошел в конце 16 — начале 17 века с изобретением составных микроскопов.
Ключевые вехи в истории микроскопии:
- 1595 г. — Ханс и Захариас Янсены создают первый составной микроскоп
- 1660-е гг. — Роберт Гук конструирует усовершенствованные составные микроскопы
- 1670-е гг. — Антони ван Левенгук изготавливает простые однолинзовые микроскопы с увеличением до 300 раз
- 1830-е гг. — Появление ахроматических объективов значительно улучшает качество изображения
- 1930-е гг. — Разработка первых электронных микроскопов
- 1980-е гг. — Создание сканирующих зондовых микроскопов
Основные типы оптических микроскопов
Оптические микроскопы используют видимый свет и систему линз для получения увеличенного изображения образца. Основные типы:
Световой микроскоп
Самый распространенный тип. Использует систему линз для фокусировки света, проходящего через образец. Позволяет получать увеличение до 1000-2000 раз.
Поляризационный микроскоп
Использует поляризованный свет для исследования оптических свойств материалов. Широко применяется в минералогии, кристаллографии и материаловедении.
Микроскоп отраженного света
Освещает образец сверху, позволяя исследовать непрозрачные объекты. Применяется для изучения металлов, минералов, электронных компонентов.
Электронная микроскопия: новый уровень разрешения
Электронные микроскопы используют пучок электронов вместо света, что позволяет достичь гораздо большего увеличения и разрешения по сравнению с оптическими микроскопами.
Как работает электронный микроскоп?
В электронном микроскопе пучок электронов фокусируется на образце с помощью электромагнитных линз. Взаимодействие электронов с атомами образца позволяет получить его увеличенное изображение.
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)
Электроны проходят сквозь ультратонкий образец. Позволяет изучать внутреннюю структуру материалов с разрешением до 0.1 нм.
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)
Электронный луч сканирует поверхность образца. Дает трехмерное изображение поверхности с разрешением до 1 нм.
Сканирующая зондовая микроскопия: исследование на атомарном уровне
Сканирующие зондовые микроскопы используют сверхтонкий зонд для исследования поверхности образца с атомарным разрешением.
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ)
Основан на явлении туннелирования электронов между проводящим зондом и образцом. Позволяет получать трехмерные изображения поверхности проводящих материалов с разрешением до 0.1 нм.
Атомно-силовой микроскоп (АСМ)
Измеряет силы взаимодействия между зондом и поверхностью образца. Может исследовать как проводящие, так и непроводящие материалы, включая биологические объекты.
Применение современной микроскопии
Современные микроскопы находят широкое применение в различных областях науки и техники:
- Биология и медицина — исследование клеток, тканей, микроорганизмов
- Материаловедение — изучение структуры и свойств материалов
- Нанотехнологии — разработка и контроль наноструктур
- Криминалистика — анализ вещественных доказательств
- Микроэлектроника — контроль качества полупроводниковых устройств
Перспективы развития микроскопии
Современная микроскопия продолжает активно развиваться. Основные направления:
- Повышение разрешающей способности
- Разработка новых методов визуализации
- Создание специализированных микроскопов для конкретных задач
- Интеграция с другими аналитическими методами
- Применение методов искусственного интеллекта для обработки изображений
Развитие микроскопии открывает новые горизонты в изучении микромира и создании инновационных материалов и технологий.
Выбор микроскопа: на что обратить внимание
При выборе микроскопа для конкретных задач следует учитывать несколько ключевых параметров:
- Тип микроскопа (оптический, электронный, зондовый)
- Максимальное увеличение и разрешение
- Методы контрастирования
- Возможности цифровой обработки изображений
- Простота использования и обслуживания
- Стоимость оборудования и расходных материалов
Правильный выбор микроскопа позволит эффективно решать поставленные исследовательские или производственные задачи.
Микроскоп биологический исследовательский МБИ-1 — SCOPICA
Продать товар
У Вас есть товар: микроскоп, запчасти и комплектующие для него, или литература? Подайте объявление о продаже на торговой площадке market.scopica.ru
МИКРОСКОП МБИ-1
МБИ-1 (микроскоп биологический исследовательский) предназначен для исследования прозрачных объектов в проходящем свете в светлом поле. Может применяться в медицине, биологии, бактериологии, ботаники. Представляет собой среднюю модель биологического микроскопа.
Имеет характерный черный (глянцевый) цвет, что внешне выделяет его в линейке «единичек» (МБР-1, МБД-1). По своей конфигурации и внешнему виду микроскоп МБИ-1 очень близок к ранней версии микроскопа МБР-1, который тоже был исполнен в черном (но матовом) цвете. Отличительной особенностью МБИ-1, помимо соответствующей маркировки на микрометрическом узле и цвета, является размещение шкалы микрометрической настройки, которая находится не с права, а слева (при условии, что штатив микроскопа находится ближе к наблюдателю).
Микроскоп имеет съемный наклонный тубус.
Предметный столик микроскопа расположен горизонтально; барашки грубой подачи и микрофокусировки находятся в нижней части корпуса микроскопа.
Прилагаемый к микроскопу набор объективов и окуляров обеспечивает возможность визуального наблюдения объектов при увеличении микроскопа от 56 до 1350х.
Фотографирование объектов на микроскопе МБИ-1 может производиться с помощью микрофотонасадки МФН-1, которая в комплект микроскопа не входит, но может быть приобретена отдельно.
ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА МИКРОСКОПА
Схема оптики состоит из:
- осветительной системы, включающей в себя зеркало 18 и конденсор 8 с апертурной диафрагмой 19;
- тубуса микроскопа, в который входят объектив 9, призма 20 и окуляр 10.
Пучок лучей от естественного или искусственного источника света падает на зеркало 18, отражающее и направляющее этот пучок на апертурную диафрагму 19. Затем пучок лучей проходит через конденсор 8 и рассматриваемый объект, освещая его, и далее идет в объектив 9.
Конденсор 8 проектирует апертурную диафрагму 19 в зрачок объектива 9, благодаря чему и осуществляется наиболее интенсивное и равномерное освещение объекта.
Призма 20 изменяет ход лучей, направляя ось пучка под углом 45° к вертикали. Такое положение оси обеспечивает удобство при работе с микроскопом. Объектив 9 изображает объект в фокальной плоскости окуляра 10, который служит для рассматривания увеличенного изображения объекта.
Ход лучей в микроскопе показан на рис. 1. Пунктирной линией представлен ход лучей, дающих изображение центральной части препарата, сплошной линией — ход лучей, ограничивающих поле зрения микроскопа.
Длина тубуса (включая ход лучей в призме) равна 160 мм.
КОНСТРУКЦИЯ МИКРОСКОПА
На рис. 2 показан общий вид микроскопа, а на рис. 1 — его разрез и схема оптики. Основными частями микроскопа являются башмак 1, коробка с микромеханизмом 2, предметный столик 3, тубусодержатель 4, наклонный тубус 5, револьвер на салазках 6, кронштейн 7 конденсора, конденсор 8, объективы 9 и окуляр 10.
Основание штатива — башмак — представляет собой опору подковообразной формы с тремя опорными площадками снизу, что придает микроскопу устойчивое положение на столе.
Коробка микромеханизма представляет собой прямоугольный параллелепипед, привинченный винтами к башмаку. С одной стороны коробка микромеханизма несет направляющую для кронштейна конденсора, с другой — для тубусодержателя. Внутри коробки находится микромеханизм для точной фокусировки микроскопа.
Микромеханизм представляет собой систему зубчатых колес и рычага; устройство его показано на рис. 1.
Микромеханизм приводится в действие вращением барашков 11, расположенных с правой и левой стороны. Слева на оси барашков закреплен барабан со шкалой, разделенной на 50 частей. Каждое пятое деление обозначено цифрами от «0» до «9». Цена одного деления — 0,002 мм. По шкале можно определить величину подъема или опускания тубуса, а именно: цифра «1» означает, что тубус передвинулся на 0,01 мм, «2» — на 0,02 мм и т. д.
Один оборот барашка соответствует перемещению тубуса на 0,1 мм. Общая величина перемещения тубуса от упора до упора 2,24-2,4 мм. Крайние положения тубуса определяются рисками, нанесенными на коробке микромеханизма. На подвижной части нанесена одна риска, а на неподвижной — две риски, соответствующие двум крайним положениям тубуса. Микромеханизм перемещает тубус вместе с механизмом грубой подачи. При вращении барашков грубой и тонкой подачи по часовой стрелке (если смотреть на микроскоп справа) тубус микроскопа опускается, при вращении против часовой стрелки — поднимается.
Предметный столик укрепляется на специальном кронштейне; последний в свою очередь закреплен на коробке микромеханизма. Верхняя часть предметного столика может вращаться, для чего необходимо освободить винт 12, находящийся с правой стороны микроскопа, и вращать столик рукой за накатанную часть. Кроме того, при помощи двух винтов 13. находящихся справа и слева, и пружины в передней части столика, столик может перемещаться на 8 мм, что позволяет привести препарат в центр поля зрения.
На верхней поверхности столика имеются 7 отверстий: четыре средних—служат для установки пружинных клемм, прижимающих препарат, — три крайних — для крепления накладного препаратоводителя, который в комплект микроскопа не входит и приобретается отдельно.
Тубусодержатель, имеющий форму дуги, в нижней своей части несет направляющую и трибку с двумя барашками 14, служащими для грубой подачи тубуса. Поворотом одного барашка относительно другого можно регулировать легкость хода грубой подачи по желанию исследователя. В верхней части тубусодержатель несет головку 15 с клиновой направляющей для крепления револьвера и гнездом, предназначенным для крепления наклонной монокулярной, вертикальной и бинокулярной насадок (две последние в комплект микроскопа не входят и приобретаются отдельно). Форма тубусодержателя позволяет ставить на столик микроскопа предметы больших размеров.
Размеры направляющих тубусодержателя обеспечивают перемещение тубуса в пределах 50 мм.
Наклонная монокулярная насадка вставляется в гнездо головки тубусодержателя и крепится в нем винтом 16.
Наклонный тубус можно повернуть вокруг вертикальной оси в любое положение по выбору исследователя.
Револьвер для крепления и быстрой смены объективов имеет на сферической части четыре отверстия с резьбой для ввинчивания объективов. Правильное центричное положение объективов обеспечивается фиксатором, расположенным внутри револьвера. Револьвер и его отверстия для объективов центрированы относительно оси тубуса с такой точностью, что при переходе от слабого объектива к более сильному, точка препарата, установленная в центре поля зрения при слабом объективе, всегда останется в поле зрения и более сильного объектива.
В верхней части револьвера имеется направляющая типа «ласточкина хвоста», служащая для вдвигания его в головку тубусодержателя. Правильное положение револьвера относительно оси тубуса фиксируется винтом 17. Гайку и винт ни в коем случае нельзя отвинчивать, так как этим нарушается правильная центрировка револьвера.
Так как завод прикладывает к микроскопу только три объектива, то во избежание загрязнения револьвера в одно из четырех отверстий револьвера ввертывается специальная заглушка, которая может быть снята при наличии у заказчика дополнительных объективов.
Кронштейн 7 конденсора расположен на направляющей коробки микромеханизма и при помощи барашка трибки и рейки может перемещаться в пределах 20 мм.
Кронштейн несет цилиндрическую гильзу для конденсора. Конденсор 8 крепится в гильзе винтом, расположенным с передней стороны кольца кронштейна. С правой стороны ось трибки кронштейна несет гайку с двумя отверстиями. Поворачивая эту гайку специальным ключом, можно отрегулировать легкость хода кронштейна так, чтобы он самопроизвольно не опускался и ход его был бы достаточно легким. Эта возможность регулировки особенно важна при применении конденсора с фазовоконтрастным устройством КФ-1 или с панкратической системой ПК-1.
Конденсор микроскопа — двухлинзовый имеет апертуру 1,2 и снабжен ирисовой диафрагмой и откидной оправой светофильтра. Верхняя фронтальная линза конденсора может быть снята (при этом апертура конденсора снижается до 0,5) при работе с малыми увеличениями, например, с объективом 8х. Подъем конденсора с кронштейном ограничен упором так, что в его крайнем верхнем положении между плоскостью предметного столика и фронтальной линзой остается зазор в 0,1 мм.
При применении иммерсионного масла между фронтальной линзой и предметным стеклом апертура конденсора равна 1,2, без иммерсионного масла — приблизительно единице.
Зеркало микроскопа имеет две отражающие поверхности: плоскую и вогнутую. Вогнутое зеркало применяется редко и, как правило, при работе без конденсора с объективами малых увеличений.
ПРАВИЛА ПО УХОДУ ЗА МИКРОСКОПОМ
Микроскоп МБИ-1 отправляется с завода тщательно проверенным и может безотказно работать продолжительное время, но для этого необходимо содержать его всегда в чистоте и предохранять от механических повреждений. Заводская упаковка обеспечивает сохранность микроскопа при его перевозке: через дно футляра, при помощи винта, микроскоп скрепляется с футляром, а на ножку микроскопа под тубусодержатель помещается предохранительная деревянная колодка для выключения микромеханизма.
В нерабочее время микроскоп надо убирать в футляр или накрывать стеклянным колпаком.
Для сохранения внешнего вида микроскопа необходимо, время от времени, после тщательного удаления пыли, протирать его мягкой тряпочкой, пропитанной бескислотным вазелином, а затем обтирать сухой, мягкой, чистой тряпкой.
Микроскоп отправляется с завода смазанным особой смазкой. Если смазка в направляющих грубого движения микроскопа и его осветительного устройства или подвижной части столика сильно загрязнится и загустеет, то, смыв ее ксилолом или бензином и обтерев трущиеся поверхности чистой тряпочкой, нужно слегка смазать их бескислотным вазелином или специальной смазкой.
Сохраняя в порядке и чистоте металлические детали микроскопа, исключительное внимание необходимо обращать на чистоту его оптических частей, особенно объективов.
Чтобы предохранить призму от оседания пыли на ее поверхности, надо всегда оставлять один из окуляров в тубусе микроскопа.
Касаться пальцами поверхностей линз нельзя.
В случае, если на последнюю линзу объектива, глубоко сидящую в оправе, попала пыль, то ее поверхность протирается очень осторожно чистой батистовой тряпочкой, навернутой на деревянную палочку и слегка смоченной чистым бензином или эфиром.
Если пыль окажется на внутренних поверхностях объективов и окуляров, то для чистки рекомендуется их отослать в специальную мастерскую, так как развинчивать и разбирать объектив самим нельзя.
После работы иммерсионное масло должно быть удалено с объектива; для этой цели употребляют чистые батистовые тряпочки. Сначала снимают масло сухой тряпочкой и окончательно тряпочкой, смоченной бензином, наркозным эфиром или ксилолом.
Таким же образом удаляется иммерсионное масло с конденсора и препарата.
ПРИМЕЧАНИЕ. Недопустимо использование взамен иммерсионного масла суррогатов (касторки, минерального масла и т.п.).
ВЕС И ГАБАРИТЫ
- Вес в рабочем положении — 3,35 кг.
- Вес всего комплекта — 3,9 кг.
- Вес в футляре — 8,0 кг.
- Габариты в рабочем положении — 285х210х140 мм.
- Габариты футляра — 365х245х200 мм.
Микроскоп биологический Микромед 1 (2 LED inf.) отзывы, описание, характеристики
- Описание
- Характеристики
- Отзывы
Представляем Вам новое поколение медицинских микроскопов — серию Микромед 1 в комплектации 2 Led inf.
Данный оптический прибор был создан в ответ на многочисленные запросы профильных медицинских и образовательных учреждений. Пришедший на смену предыдущему поколению, он собрал в себя новейшие наработки в области качества оптики и эргономики использования. В отличие от многочисленных изделий малоизвестных китайских производителей, данная модель предназначена для эксплуатации в учреждениях, в том числе и в лабораториях, и имеет регистрационное удостоверение под номером ФСЗ 2007/00554.
Метод исследования — светлое поле. Микромед 1 (2 Led inf.) имеет стандартные объективы с посадкой «DIN», высота 4.5 см и рассчитан на длину тубуса » бесконечность». При этом Вы можете изучать как окрашенные образцы, так и не окрашенные. Исследуемый материал может быть как в форме срезов, так и мазков. Рассмотрим подробно новые изменения в оптике, механике, дизайне.
Предметный столик имеет размеры 156х138 миллиметров. Таким образом Вам будет удобнее перемещать предметное стекло, а диапазон смещения составляет 7.
6 на 5.4 см. При этом столик можно смещать по высоте на 8мм. Отдельно рассмотрим объективы. Изготовленные по ахроматической схеме они имеют увеличенную апертуру (на объективых 4, 10 и 40 крат). При этом револьверная насадка направлена в противоположную наблюдателю сторону. Это повышает удобство работы с микроскопом, ведь Вы видите объектив, который в данный момент используется, плюс становится больше свободного рабочего пространства над предметным столом.
Изменениям подвергся и узел насадки, при межзрачковом расстоянии 6.4 см насадка теперь позволяет увеличить и высоту, для этого можно развернуть ее тубусы выше горизонтального направления. Окуляры теперь снабжены увеличенной глазной линзой, что снижает усталость глаз наблюдателя. Конденсор Аббе в комплекте имеет крепление типа «ласточкин хвост», так что Вы сможете установить вместо него и темнопольный вариант (не входит в комплект поставки).
Переработан был и фокусировщик микроскопа, теперь цена деления шкалы фокуса 1 мкм! Перемещения препарата при полном повороте ручки плавной настройки резкости всего 1 десятая миллиметра.
В заботе о наблюдатели инженеры разработали и новую систему применения фильтров, теперь они ставятся на коллектор, что ускоряет их установку. Так же предусмотрено место и под установку комплекта поляризации (приобретается отдельно) Последним по списку, но не последним по значению находится новый дизайн. Эргономические просчеты, обнаруженные в ходи многолетней эксплуатации моделей старого поколения были полностью устранены, микроскоп дарит комфорт при эксплуатации и не требует сложного ухода.
| Объективы | 4x/0.13; 10x/0.3; 40x/0.7; 100x/1.25 (oil) |
| Окуляры | широкопольные 10х/18 мм |
| Насадка микроскопа | бинокулярная |
| Материал оптики | оптическое стекло |
| Подсветка | Светодиодная |
| Тип микроскопа | Оптический |
| Фокусировка | Грубая, плавная |
| Конденсор | съемный конденсор Аббе N. A. 1,25 с ирисовой диафрагмой и держателем светофильтров |
| Тип подсветки | Светодиод, 3 Вт |
| Метод исследования | Светлое поле |
| Светофильтры в комплекте | Есть |
| Цвет | Матовый белый |
| Вес | 3 кг |
| Увеличение, крат | 40 — 1000 |
| Питание | 220 В / 50 Гц |
| Фирма-производитель | Микромед |
Микроскопия — Обзор — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 332
Слово «микроскопия» происходит от греческих слов «маленький» и «смотреть».
Введение
Линза: Линза — это часть микроскопа, преломляющая пучок света и фокусирующая его на объекте или образце.
Пространственное разрешение
Разрешение микроскопа — это наименьшее расстояние между двумя объектами, при котором получаются два изображения, отличающиеся друг от друга. Например, разрешение наших глаз колеблется от 0,1 до 0,2 мм. Это означает, что наши глаза могут различать два объекта, расстояние между которыми составляет от 0,1 до 0,2 мм.
Световая микроскопия
Ранние световые микроскопы
- Имеются данные о том, что люди использовали различные материалы (шарики, кристаллы, капли воды) в качестве линз и использовали свет в качестве среды, чтобы видеть более мелкие объекты.
Однако не очень понятно, кто изобрел первый микроскоп и когда это произошло.
Однако не очень понятно, кто изобрел первый микроскоп и когда это произошло.- В 1595 году Ханс Янсен или его сын Захариас из Голландии изобрели первый составной микроскоп. Составной микроскоп — это микроскоп с двумя или более объективами.
- Человек по имени Роберт Гук (1635-1703) также любил делать и использовать составные микроскопы. Его микроскопы позволяли ему видеть маленькие объекты, такие как глаза насекомых и острие иголок.
- Около 1668 года Антони ван Левенгук (1632-1723), голландский торговец тканями, начал делать простые микроскопы (микроскопы с одиночными линзами). Он сделал более 500 однолинзовых микроскопов, некоторые из которых могли увеличивать до 300 раз.
Поляризационный микроскоп
Свет обладает как частицей, так и волной. Луч света можно поляризовать, выравнивая его колебания друг с другом. Таким образом, поляризационный микроскоп поляризует свет для увеличения изображения. Этот микроскоп также определяет свойства материалов, пропускающих свет, независимо от того, являются ли они кристаллическими или некристаллическими.
Оптические свойства прозрачного материала были обнаружены, когда Уильям Генри Фокс Талбот добавил в микроскоп две призмы Николя (призмы, способные поляризовать свет). Однако именно Генри Клифтон Сорби (1826-1919 гг.)08), который использовал микроскопию в поляризованном свете для изучения утоненных срезов прозрачных горных пород. Он показал, что благодаря своим оптическим свойствам эти тонкие срезы минералов можно анализировать.
Поляризационный микроскоп можно разделить на три основных набора компонентов:
- Стойка удерживает тубус корпуса и предметный столик
- Оптическая система состоит из источника света, обычно лампы
- Система для получения плоскополяризованного света Эти устройства состоят из поляризатора и анализатора и определяют разрешающую способность или разрешающую способность
Качество увеличения зависит от линзы объектива, и чем меньше диаметр крайней линзы, тем больше увеличение.
Микроскопия в отраженном свете
В 1740 году д-р Иоганн Н.
Либеркун аутентифицировал прибор для освещения непрозрачных материалов, который имел чашеобразное зеркало, окружающее линзу объектива микроскопа. Это зеркало называется рефлектором. Рефлектор имеет вогнутую отражающую поверхность и линзу в центре. Это равномерно освещает образец, когда образец закреплен на свету и световых лучах, отраженных от него и на образец.
Генри Клифтон Сорби использовал небольшой отражатель и прикрепил его к объективу своего микроскопа. Когда он использовал это для изучения стали, он смог увидеть остатки и отличить их от твердых компонентов стали. С тех пор несколько ученых, изучающих минералы, также использовали микроскопы отраженного света, и эта технология со временем совершенствовалась.
Сканирующий световой микроскоп ближнего поля
Профессор Майкл Исааксон из Корнельского университета изобрел этот тип микроскопа. Этот микроскоп также использует свет, но не линзы. Чтобы сфокусировать свет на образце, Исааксон пропустил свет через очень маленькое отверстие.
Отверстие и образец настолько сближены, что световой луч не рассеивается. Этот тип микроскопа позволил команде Исааксона разрешать до 40 нм при использовании желто-зеленого света. В этом типе микроскопа разрешение на самом деле ограничено не длиной волны света, а объемом образца, поскольку он очень мал.
Электронная микроскопия
Поскольку они имеют разрешение только в микрометровом диапазоне при использовании видимого света, световые микроскопы не могут использоваться для наблюдения в нанометровом диапазоне. Чтобы видеть в нанометровом диапазоне, нам нужно что-то с более высокой энергией, чем видимый свет. Физик де Бройль вывел уравнение, которое показывает, что чем короче длина волны, тем выше ее энергия. Из корпускулярно-волнового дуализма мы знаем, что материя, как и свет, может иметь как волновые, так и корпускулярные свойства. Это означает, что мы также можем использовать материю, например, электроны, вместо света. Электроны имеют более короткую длину волны, чем свет, и, следовательно, имеют более высокую энергию и лучшее разрешение.
Электронные микроскопы используют электроны для фокусировки на образце. В 1926-1927 годах Буш продемонстрировал, что магнитное поле соответствующей формы можно использовать в качестве линзы. Это открытие позволило использовать магнитные поля для фокусировки электронного луча в электронных микроскопах.
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)
После открытия Бушем электронных микроскопов компании в разных частях мира разработали и выпустили прототип электронного микроскопа под названием Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ). В ПЭМ пучок электронов проходит через образец, и их взаимодействия видны на той стороне образца, откуда выходит пучок. Затем изображение собирается на экране. TEM состоят из трех основных частей:
- Источник электронов (электронная пушка)
- Система производства изображений
- Система регистрации изображений
Типичное разрешение ТЭМ составляет примерно 2 нм. Однако образец должен быть достаточно тонким, чтобы пропускать электроны, чтобы его нельзя было использовать для наблюдения за живыми клетками.
Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)
В 1942 году Зворыкин, Хиллиер и Р.Л. Снайдер разработали другой тип электронного микроскопа, названный Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). SEM является еще одним примером электронного микроскопа и, возможно, наиболее широко используемым электронно-лучевым инструментом. В РЭМ электронный луч возбуждает образец, его излучение регистрируется и фотографируется. SEM — это картографическое устройство: пучок электронов, сканирующий поверхность образца, создает общее изображение. РЭМ также состоит из основных частей:
- Источник электронов (электронная пушка)
- Система линз
- Коллектор электронов
- Система производства изображений
Разрешение СЭМ составляет около 20 нм, а увеличение — около 200 000 крат. СЭМ нельзя использовать и для изучения живых клеток, так как образец для этого процесса должен быть очень сухим.
Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ)
Сканирующие зондовые микроскопы также способны увеличивать или создавать изображения образцов в нанометровом диапазоне.
Некоторые из них могут даже давать детали вплоть до атомарного уровня.
Примеры сканирующих зондовых микроскопов
Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)
Бриаб Джозефсон рассказал, когда объяснял туннелирование. Это явление в конечном итоге привело к разработке сканирующих туннельных микроскопов Генрихом Рорером и Гердом Биннигом примерно в 1979 году. Рорер и Бинниг получили Нобелевскую премию по физике в 1986 году. В СТМ используется игла с электронным проводником, состоящая из платино-родия или вольфрама. зонд для сканирования поверхности твердого тела, которое также проводит электричество. Кончик иглы обычно очень тонкий; это может быть даже один атом шириной 0,2 нм. Электроны туннелируют через пространство между кончиком иглы и поверхностью образца, когда кончик и поверхность находятся очень близко друг к другу. Туннельный ток очень чувствителен к расстоянию острия от поверхности. В результате игла перемещается вверх и вниз в зависимости от поверхности твердого тела — за этим движением следит пьезоэлектрический цилиндр.
Затем трехмерное изображение поверхности проецируется на экран компьютера.
СТМ имеет разрешение около 0,1 нм. Однако тот факт, что кончик иглы и образец должны быть электрическими проводниками, ограничивает количество материалов, которые можно исследовать с помощью этой технологии.
Атомно-силовой микроскоп (АСМ)
В 1986 году Бинниг, Бергер и Кэлвин Куэйт изобрели первую производную СТМ — атомно-силовой микроскоп. АСМ — это еще один тип сканирующего микроскопа, который сканирует поверхность образца. Он отличается от СТМ тем, что не измеряет ток между кончиком иглы и образцом. АСМ имеет иглу с острым концом, прикрепленную к концу длинного кантилевера. Когда игла сканирует образец, сила поверхности толкает или тянет его. В результате кантилевер отклоняется, и для измерения этого отклонения используется лазерный луч. Это отклонение затем преобразуется компьютером в трехмерное топографическое изображение.
С помощью АСМ достигается гораздо более высокое разрешение при меньшем повреждении образца.
АСМ можно использовать как на непроводящих образцах, так и на жидких образцах, поскольку на образец не подается ток. Таким образом, АСМ можно использовать для изучения биологических молекул, таких как клетки и белки.
Ссылки
- Аткинс, Питер и де Паула, Хулио. Физическая химия для наук о жизни. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WH Freeman Company, 2006 г. (344–345, 356–357).
- Крофт, Уильям Дж. Под микроскопом: краткая история микроскопии. Сингапур: Mainland Press, 2006. 9.0010
- Рохов, Теодор Джордж и Такер, Пол Артур. Введение в микроскопию с помощью света, электронов, рентгеновских лучей или акустики. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Plenum Press, 1994. (1–18) .
Микроскопия — обзор распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0, автором, ремиксом и/или куратором является Кристин Пареха.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Показать страницу TOC
- № на стр.
- Теги
- автор@Кристин Пареха
Что такое микроскоп? Функция и увеличение
Совместное использование означает заботу!
У нас есть серия постов, посвященных всем аспектам микроскопов.
I. Общие сведения и введение
Что такое микроскоп? – Функция и увеличение
Кто изобрел микроскоп? — История микроскопии
Микроскопы одинаковы? – Типы микроскопов
II. Компоненты микроскопа
III. Специализированные микроскопы
IV. Практические руководства по работе с вашими микроскопами
В этой статье рассматривается
Микроскопы открывают дверь в маленькую страну чудес!
Клетки являются строительными блоками для всех живых организмов, но они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
С помощью микроскопов мы можем усилить способность видеть эти крошечные клетки. Есть также много крошечных существ, которых мы не можем увидеть невооруженным глазом, таких как планктон и бактерии.
Ниже представлена шкала длины биологических объектов и типов микроскопов и подходов к их исследованию.
[На этом рисунке] Биологическая шкала от одного атома до тела человека.
Обзор микроскопов
Что такое микроскоп? Микроскоп — это инструмент, используемый для наблюдения за объектами, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Микроскопы обычно используются в научных лабораториях и классах для визуализации всевозможных крошечных объектов, таких как клетки, микроорганизмы, тканевые структуры, материалы и электроника. Микроскопы обеспечивают увеличение (увеличение изображения) и придают изображениям контраст (делят их на фоне). Для этого микроскопы состоят из нескольких линз для увеличения, каждая линза имеет свою собственную силу увеличения и силу фокусировки.
[На этом рисунке] Название «микроскоп» произошло от двух слов — «микро» и «скоп».
«Микро» означает маленький или крошечный. «Область» означает просмотр или наблюдение. Следовательно, микроскоп можно понимать как инструмент для наблюдения за крошечными предметами.
Что могут микроскопы?
Увеличение микроскопов может помочь нам увидеть многие вещи, которые слишком малы, чтобы наблюдать их невооруженным глазом. Основное применение микроскопов — научные исследования. На самом деле микроскопы могут больше. Вот несколько примеров:
Микробиология – Микроскопы позволяют нам видеть вещи, которые мы никогда раньше не видели. Это именно то, что Антони ван Левенгук сделал в конце 1600-х годов, чтобы сделать первые наблюдения бактерий и простейших. Микроскопия с использованием специальных методов окрашивания, таких как окрашивание по Граму, позволяет нам идентифицировать патогены, вызывающие заболевания.
Клеточная биология – Микроскопия является основным инструментом для изучения функционирования органелл и цитоскелета в клетках.
Многие исследования дают представление о механизме заболеваний.
Физиология и медицина человека – Гистологический анализ срезов тканей органов и мазка крови позволяет диагностировать многие заболевания.
Репродуктивная медицина – Без точной инъекции под микроскопом экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) невозможно.
[На этом рисунке] Применение микроскопов: (A) Окрашивание бактерий по Граму; (B) флуоресцентное изображение цитоскелета; (C) Гистология ткани головного мозга; (D) Мазок крови; (E) Микроинъекция для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).
Судебно-медицинская экспертиза . Микроскоп часто используется для обнаружения крошечных улик, таких как волоски.
Мониторинг окружающей среды – Для наблюдения за водной экосистемой несколько ключевых планктонов, таких как водоросли, эвглены и коловратки, являются важными индикаторами, которые можно наблюдать под полевым микроскопом.
Сельское хозяйство – Микроскоп полезен для нескольких аспектов сельского хозяйства, таких как проверка почвы и борьба с вредителями.
Оценка произведений искусства и ювелирных изделий — Портативные микроскопы являются важными инструментами для оценки стоимости произведений искусства.
[На этом рисунке] Применение микроскопов: (A) человеческие волосы; (B) проверка алмазов; (C) Металлография, показывающая микроструктуру металлических зерен.
Металлургия и производство – Металлографические микроскопы используются для выявления дефектов металлических поверхностей, определения качества металлических сплавов, а также для изучения горных пород, керамики и минералов. Авиакатастрофы из-за усталости металла зависят от микроскопии, чтобы найти крошечные доказательства.
Полупроводник — Производство микроэлектроники и полупроводников в значительной степени зависит от микроскопов для обеспечения контроля качества.
Нанотехнологии – Разработка наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки и графен, невозможна без электронных микроскопов.
[На этом рисунке] Применение микроскопов: (A) осмотр кремниевой пластины; (B) Лес углеродных нанотрубок под сканирующим электронным микроскопом (СЭМ)
Таким образом, микроскопы можно считать одним из важнейших инструментов современной техники, значение которого невозможно переоценить.
Наблюдение с увеличением и инструменты
Микроскоп представляет собой оптический прибор, используемый для наблюдения за небольшими объектами путем их увеличения с помощью выпуклых линз. В зависимости от конструкции световой микроскоп обычно имеет увеличение от 10 до 1000 крат. Более высокое увеличение требует использования электронных микроскопов.
0.1 mm)
Эта диаграмма относительного размера может дать вам представление о том, насколько малы вирусы. 
Линзы преломляют свет, что приводит к увеличению.
Нижняя часть изображения по-прежнему находится на главной оси.
Окончательное изображение (3) является виртуальным и перевернутым с комбинированным увеличением, вносимым как объективом, так и окуляром.
С другой стороны, современные микроскопы больше не состоят только из двух выпуклых линз. Фактически, для улучшения оптических характеристик добавляется больше линз, конденсоров и фильтров, чтобы улучшить качество изображения.
