Основные виды микроскопии: Основные виды микроскопов

Содержание

Основные виды микроскопов

В зависимости от механизмов увеличения, различают несколько типов микроскопов. Самыми первыми, созданными человеком, и остающимися наиболее распространенными, являются оптические микроскопы. В основе их «рабочего» материала используется обычный дневной свет. Это обстоятельство ставит предел, до которого возможно увеличение. Он составляет около 0,2 мкм. То есть данные микроскопы способны различать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, а максимальное увеличение составляет 2000 крат. В качестве источника света используют или отраженный естественный, или искусственный свет.

Более «молодыми» приборами являются существующие с 30-х годов прошлого века электронные микроскопы. В последнее время часто путают электронные микроскопы и цифровые микроскопы. Это не одно и то же. Первые построены по принципу электронной пушки и в качестве «рабочего» элемента в них используются волновые свойства электронов. Поэтому разрешающая способность в несколько раз выше, чем у световых микроскопов. Максимальная величина увеличения достигает 200 тысяч крат. То есть при помощи данных микроскопов можно разглядеть частицы менее 0,5 нм.

Примерно в тоже время были созданы рентгеновские микроскопы. Они построены на принципе использования X-лучей. При этом можно увидеть объекты величиной до 2 нм, что является средней величиной между оптическими и электронными микроскопами. Сканирующие зондовые микроскопы создают трехмерное изображение изучаемого объекта. При этом они способны различать частицы порядка 0,1 нм.

Данная классификация отображает основные характеристики микроскопов и в большей мере отражает этапы развития данных оптических приборов. Более удобно классифицировать микроскопы по областям применения. Так, эти приборы можно использовать как в школьных лабораториях, так и в различных научных учреждениях. Здесь все дело в разрешающей способности прибора и качестве получаемых данных. Какой смысл использовать электронный микроскоп при подсчете количества лейкоцитов в мазке крови?

С другой стороны, без этого прибора не обойтись в случае изучения ультраструктур клетки. При производстве некоторых деталей, где очень важна точность измерения не только по одному, но и по многим параметрам, очень большую роль играют сканирующие микроскопы. Все эти характеристики накладывают отпечаток на ценовой разнице между отдельными видами приборов. Прежде чем выбирать микроскоп, необходимо точно знать, для каких целей он будет использоваться. Это сразу может сузить круг предполагаемых моделей. Для большинства исследований в клинической практике вполне подходят приборы с увеличением в 100-200 раз. То есть оптические микроскопы. Но, здесь необходимо учитывать, какой набор красителей и реактивов имеется на оснащении лаборатории. Поэтому следует обратить внимание на револьвер прибора — здесь главное иметь несколько окуляров разной увеличивающей способности.

То же можно сказать и при выборе микроскопа для биохимических и гистологических лабораторий. А вот для близких к данным наукам отраслям необходимы более точные приборы. Так, для криминалистических лабораторий и бюро судмедэкспертизы лучше всего подходят рентгеновские микроскопы. В институтах, занимающимися исследованиями наночастиц и созданием на их основе различных приборов, незаменимыми будут зондовые микроскопы, как дающие возможность для изучения трехмерной структуры.

Специальные виды микроскопов

Кроме естественных областей знаний, широкое применение микроскопов имеет место при производстве в электронике, металлической промышленности и т. п. Здесь наиболее распространенными являются электронные и рентгеновские аппараты. В первую очередь это связанно с материалами, которые подвергаются исследованию: все они являются металлами или композиционными соединениями, а значит, не пропускают свет.

Не меньшее значение имеет режим и условия эксплуатации. Обычные школьные микроскопы используются в дневное время суток, что дает возможность пользоваться этими простыми оптическими приборами даже без подсветки. Опять же, все зависит от местности: не стоит забывать, что часть школ находятся за пределами средних широт.

Кожа под микроскопом

Кожа – наш важный орган, который необходим не только для защиты от внешних воздействий, но и для дыхания.

5 разных типов микроскопов и их применение

Как и многие другие технологические устройства, микроскопы имеют очень долгую историю. Самые ранние микроскопы содержали простое увеличительное стекло с малой мощностью (до 10 раз). Их использовали для наблюдения за маленькими насекомыми, такими как блохи.

Ранние версии оптических микроскопов были разработаны в конце 15 века. Хотя изобретатель неизвестен, за эти годы было сделано несколько заявлений. Использование микроскопов для исследования органических тканей появилось только в 1644 году.

Сегодня у нас есть микроскопы, которые могут обеспечить разрешение в 50 пикометров с увеличением до 50 миллионов раз, что достаточно для наблюдения ультраструктуры различных неорганических и биологических образцов.

Современные микроскопы можно классифицировать по-разному. Один из способов сгруппировать их — это способ их взаимодействия с образцами для создания изображений. Основываясь на том же факторе, мы перечислили 5 основных типов микроскопов и их использование.

1. Оптические микроскопы

Оптические микроскопы являются наиболее распространенными микроскопами, которые используют свет, чтобы пройти через образец для генерации изображений. Они могут иметь очень простую конструкцию, хотя сложные оптические микроскопы направлены на повышение разрешения и контрастности образца.

В дальнейшем их можно подразделить на два типа: простые и сложные микроскопы. Простой микроскоп использует одну линзу (например, увеличительное стекло) для увеличения, в то время как сложные микроскопы используют несколько линз для увеличения образца.

Они часто оснащены цифровой камерой, поэтому образец можно наблюдать с помощью компьютера. Это позволяет провести глубокий анализ микроскопического изображения.

Оптические микроскопы могут обеспечивать увеличение до 1250 раз с теоретическим пределом разрешения 0,250 микрометров. Тем не менее развитие сверхразрешенной флуоресцентной микроскопии в последнее десятилетие привело оптическую микроскопию в наноразмерность.

Варианты оптического микроскопа

  1. Стереомикроскоп: предназначен для наблюдения образцов в 3D при небольшом увеличении.
  2. Сравнительный микроскоп: используется для исследования бок о бок образцов.
  3. Поляризационный микроскоп: используется в оптической минералогии и петрологии для выявления минералов и горных пород в тонких срезах.
  4. Двухфотонный микроскоп: позволяет получать изображения живых тканей глубиной до 1 мм.
  5. Инвертированный микроскоп: исследует образец снизу; обычно используется для металлографии и клеточных культур в жидкости.
  6. Эпифлуоресцентный микроскоп: разработан для анализа образцов, содержащих флуорофоры.

Применение

Основные оптические микроскопы часто встречаются в классах и дома. Сложные широко используются в фармацевтических исследованиях, микробиологии, микроэлектронике, нанофизике и минералогии.

Они часто используются для исследования тканей с целью изучения проявлений заболеваний. В клинической медицине исследование биопсии или хирургического образца относится к гистопатологии.

2. Электронные микроскопы

Электронный микроскоп использует пучок ускоренных электронов для получения изображения образца. Точно так же, как оптические микроскопы используют стеклянные линзы, электронные микроскопы используют фасонные магнитные поля для создания систем электронно-оптических линз.

Поскольку длина волны электрона может быть намного короче, чем у фотонов, электронные микроскопы имеют более высокую разрешающую способность и увеличение, чем обычные оптические микроскопы. Они могут выявить структуры объектов размером с пикометр.

Первый электронный микроскоп, который превысил разрешение, достигнутое с помощью оптического микроскопа, был разработан немецким физиком Эрнстом Руской в ​​1933 году. С тех пор были сделаны многочисленные улучшения для дальнейшего улучшения увеличения и разрешения микроскопа.

Современные электронные микроскопы способны увеличивать образцы до 2000000 раз, однако они все еще полагаются на прототип Руска (разработанный в 1931 году) и его связь между разрешением и длиной волны.

Электронные микроскопы имеют некоторые ограничения: они дороги в изготовлении, обслуживании и должны быть размещены в стабильных средах, таких как системы подавления магнитного поля. Также объекты должны просматриваться в вакууме.

Современный просвечивающий электронный микроскоп | Предоставлено: Дэвид Морган из Кембриджа, Великобритания.

Два основных типа электронного микроскопа

1. Просвечивающий электронный микроскоп: используется для наблюдения за тонкими образцами, через которые могут проходить электроны, создавая проекционное изображение. Он может захватывать мелкие детали размером с колонку атомов.

В этом случае образец обычно представляет собой очень тонкий срез (<100 нанометров), и изображение создается в результате взаимодействия образца с электронами при прохождении пучка через образец.

Современные аппаратные корректоры могут помочь этому микроскопу достичь высокого разрешения в 50 пикометров с увеличением, превышающим 50 000 000 раз.

2. Сканирующий электронный микроскоп: генерирует изображения образца путем сканирования его поверхности сфокусированным пучком электронов. Электроны взаимодействуют с атомами в образце и генерируют сигналы, которые содержат данные о составе образца и топографии поверхности.

Поскольку этот тип микроскопии отображает только поверхность (не внутреннюю часть) образцов, он обеспечивает низкое разрешение изображения по сравнению с просвечивающей электронной микроскопией. Тем не менее он может генерировать хорошее качество трехмерных изображений поверхности образца.

Вещи, которые вы можете наблюдать с помощью сканирующего электронного микроскопа, включают элементы на головке булавки, волосковые клетки внутреннего уха человека и поверхность глаза мухи.

Применение

Электронные микроскопы широко используются для изучения ультраструктуры различных неорганических и биологических образцов, таких как металлы, кристаллы, образцы биопсии, крупные молекулы, клетки и микроорганизмы.

Современные электронные микроскопы оснащены специальными цифровыми камерами и фрейм-грабберами для записи структуры образца и создания электронных микрофотографий.

Они часто используются в промышленных целях (для помощи в процессе производства) и в криминалистике (для предоставления доказательств в преступных и юридических целях).

3. Сканирующий зондовый микроскоп

Сканирующая зондовая микроскопия была открыта в 1981 году для изображения поверхности образца на атомном уровне. Он использует физический зонд для сканирования образца и формирования сильно увеличенных изображений.

Исходя из цели исследования, в сканирующей зондовой микроскопии используются разные методы.

Например, прибор может быть установлен в «режим постукивания», при котором кантилевер колеблется так, что наконечник периодически касается поверхности образца. Это в основном используется для изучения образцов с мягкими поверхностями.

В другом способе микроскоп может быть установлен в «режим контакта», при котором между острием кантилевера и поверхностью образца прикладывается постоянная сила. Этот режим быстро создает изображения поверхности.

В отличие от методов электронной микроскопии, образцы не требуют помещения в определенную вакуумную среду. Вместо этого они могут отображаться на воздухе при комнатном давлении и температуре или внутри жидкого реакционного сосуда. Однако, они часто не полезны для анализировать жидкост-жидкостные или твердотельные интерфейсы.

Современный сканирующий зондовый микроскоп

Распространенные типы сканирующих зондовых микроскопов

А) Атомно-силовой микроскоп: имеет разрешение порядка долей нанометра, что позволяет получать изображения практически любого типа поверхности, включая стекло, полимеры и биологические образцы.

B) Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля: может достигать производительности пространственного разрешения сверх классического дифракционного предела. Он может быть использован для изучения всех проводящих, непроводящих и прозрачных образцов.

C) Сканирующие туннельные микроскопы: могут достигать бокового разрешения 0,1 нм и глубины 0,01 нм. Образцы могут быть отображены в экстремальных условиях, при температурах от почти абсолютного нуля до более 1000 ° C.

Кроме того, сканирующий туннельный микроскоп был первым микроскопом, который использовал квантовые концепции , которые проложили путь к развитию квантового микроскопа запутывания и фотоионизационного микроскопа.

Применение

Сканирующие зондовые микроскопы используются в широком спектре естественных наук, включая медицину, клеточную и молекулярную биологию, физику твердого тела, химию полимеров и полупроводниковую науку и технику.

Например, в молекулярной биологии этот метод микроскопии используется для анализа структуры и механических характеристик белковых комплексов и сборок. В клеточной биологии он используется для определения взаимодействия между определенными клетками и различения нормальных клеток и раковых клеток на основе твердости клеток.

В физике твердого тела он используется для изучения взаимодействия между соседними атомами и изменений в расположении атомов посредством атомных манипуляций.

4. Сканирующие акустические микроскопы

Сканирующий акустический микроскоп измеряет изменения акустического импеданса с помощью звуковых волн. Он в основном используется для неразрушающей оценки, анализа отказов и выявления дефектов в недрах материалов, в том числе обнаруженных в интегральных микросхемах.

Этот тип микроскопа был впервые разработан в 1974 году в микроволновой лаборатории Стэнфордского университета. С тех пор были сделаны многочисленные улучшения для повышения его точности и разрешения.

Микроскоп непосредственно фокусирует звук от датчика в маленькой точке на образце. Звук, падающий на объекты, либо поглощается, либо рассеивается под разными углами. Эти рассеянные импульсы, распространяющиеся в определенном направлении, дают полезную информацию об образце.

Разрешение образца изображения либо ограничено шириной звукового луча (зависит от частоты звука), либо физическим разрешением сканирования.

В отличие от обычных оптических микроскопов, которые позволяют наблюдать поверхность образца, акустические микроскопы фокусируются на определенной точке и получают изображения из более глубоких слоев. Кроме того, они обеспечивают более точные результаты и увеличивают объём данных, сохраняя при этом целостность образца.

Сканирующий акустический микроскоп Sonix HS 1000

Применение

Многие компании используют этот тип микроскопии в аналитических лабораториях для определения качества своих электронных компонентов. Производители также используют его для контроля качества, квалификации поставщиков, тестирования надежности продукции, а также для исследований и разработок.

В биологии эти микроскопы предоставляют полезные данные о физических силах, удерживающих структуры в определенных формах, таких как эластичность клеток и тканей. Это чрезвычайно полезно при изучении процесса подвижности клеток (способность организма самостоятельно передвигаться, используя метаболическую энергию).

5. Рентгеновский микроскоп

Рентгеновские микроскопы генерируют увеличенные изображения объектов, используя электромагнитное излучение в мягком луче. Они способны выдавать 3D-изображение компьютерной томографии относительно больших образцов с высоким разрешением.

Для идентификации рентгеновских лучей, проходящих через образец, используется детектор с зарядовой связью. Поскольку рентгеновские лучи легко проникают сквозь вещество, микроскопы этого типа могут отображать внутреннюю часть образцов, непрозрачных для видимого света.

Современные рентгеновские микроскопы позволяют наблюдать различные образцы, в том числе те, которые имеют низкий контраст поглощения и более плотный материал, например керамические композиты. Чтобы достичь этого, микроскоп изменяет длину волны рентгеновского излучения, что увеличивает контраст или проникновение.

Его разрешение лежит между оптической микроскопией и электронной микроскопией. В отличие от традиционных электронных микроскопов, рентгеновские микроскопы могут отображать толстые биологические материалы в их естественном состоянии.

Рентгеновский микроскоп ZEISS Xradia 510 Versa

Применение

Рентгеновская микроскопия оказалась чрезвычайно полезной в области медицины и материаловедения. Он был использован для анализа структуры различных тканей и образцов биопсии.

В области материаловедения рентгеновские микроскопы могут определять структуру кристалла вплоть до размещения отдельных атомов внутри его молекул. Он также обеспечивает неразрушающий, неинвазивный метод поиска дефектов в трех измерениях.

Основные виды микроскопов

В зависимости от механизмов увеличения, различают несколько типов микроскопов. Самыми первыми, созданными человеком, и остающимися наиболее распространенными, являются оптические микроскопы. В основе их «рабочего» материала используется обычный дневной свет. Это обстоятельство ставит предел, до которого возможно увеличение. Он составляет около 0,2 мкм. То есть данные микроскопы способны различать частицы, соизмеримые с длиной световой волны, а максимальное увеличение составляет 2000 крат. В качестве источника света используют или отраженный естественный, или искусственный свет.

Более «молодыми» приборами являются существующие с 30-х годов прошлого века электронные микроскопы. В последнее время часто путают электронные микроскопы и цифровые микроскопы. Это не одно и то же. Первые построены по принципу электронной пушки и в качестве «рабочего» элемента в них используются волновые свойства электронов. Поэтому разрешающая способность в несколько раз выше, чем у световых микроскопов. Максимальная величина увеличения достигает 200 тысяч крат. То есть при помощи данных микроскопов можно разглядеть частицы менее 0,5 нм.

Примерно в тоже время были созданы рентгеновские микроскопы. Они построены на принципе использования X-лучей. При этом можно увидеть объекты величиной до 2 нм, что является средней величиной между оптическими и электронными микроскопами. Сканирующие зондовые микроскопы создают трехмерное изображение изучаемого объекта. При этом они способны различать частицы порядка 0,1 нм.

Данная классификация отображает основные характеристики микроскопов и в большей мере отражает этапы развития данных оптических приборов. Более удобно классифицировать микроскопы по областям применения. Так, эти приборы можно использовать как в школьных лабораториях, так и в различных научных учреждениях. Здесь все дело в разрешающей способности прибора и качестве получаемых данных. Какой смысл использовать электронный микроскоп при подсчете количества лейкоцитов в мазке крови?

С другой стороны, без этого прибора не обойтись в случае изучения ультраструктур клетки. При производстве некоторых деталей, где очень важна точность измерения не только по одному, но и по многим параметрам, очень большую роль играют сканирующие микроскопы. Все эти характеристики накладывают отпечаток на ценовой разнице между отдельными видами приборов. Прежде чем выбирать микроскоп, необходимо точно знать, для каких целей он будет использоваться. Это сразу может сузить круг предполагаемых моделей. Для большинства исследований в клинической практике вполне подходят приборы с увеличением в 100-200 раз. То есть оптические микроскопы. Но, здесь необходимо учитывать, какой набор красителей и реактивов имеется на оснащении лаборатории. Поэтому следует обратить внимание на револьвер прибора — здесь главное иметь несколько окуляров разной увеличивающей способности.

То же можно сказать и при выборе микроскопа для биохимических и гистологических лабораторий. А вот для близких к данным наукам отраслям необходимы более точные приборы. Так, для криминалистических лабораторий и бюро судмедэкспертизы лучше всего подходят рентгеновские микроскопы. В институтах, занимающимися исследованиями наночастиц и созданием на их основе различных приборов, незаменимыми будут зондовые микроскопы, как дающие возможность для изучения трехмерной структуры.

Специальные виды микроскопов

Кроме естественных областей знаний, широкое применение микроскопов имеет место при производстве в электронике, металлической промышленности и т. п. Здесь наиболее распространенными являются электронные и рентгеновские аппараты. В первую очередь это связанно с материалами, которые подвергаются исследованию: все они являются металлами или композиционными соединениями, а значит, не пропускают свет.

Не меньшее значение имеет режим и условия эксплуатации. Обычные школьные микроскопы, используются в дневное время суток, что дает возможность пользоваться этими простыми оптическими приборами даже без подсветки. Опять же, все зависит от местности: не стоит забывать, что часть школ находятся за пределами средних широт.

Виды микроскопов и их роль 5 класс

На чтение 14 мин Просмотров 464 Опубликовано

В данной статье мы ознакомимся широко развитой методикой исследования разнообразных микроэлементов нашего мира – микроскопией. Здесь мы рассмотрим описание микроскопа, его предназначение, устройство, правила работы и исторические факты.

Ознакомление с приборами микроскопии

Микроскоп – это механизм, предназначение которого заключается в получении увеличенного изображения какого-либо объекта, а также в измерении структурных деталей, которых невозможно наблюдать невооруженным глазом.

Изобретение и создание разнообразных видов микроскопов позволило создать микроскопию – технологический метод практической эксплуатации этих приборов.

Исторические сведения

Кем был создан первый микроскоп в истории человечества, определить довольно проблематично. Впервые такой механизм был изобретен на рубеже шестнадцатого и семнадцатого веков. Вероятным изобретателем считают Захария Янсена, голландского ученого.

Будучи еще ребенком, Янсен используя дюймовую трубочку, установил на двух ее краях по одной выпуклой линзе. Увиденное заставило изобретателя создать нечто новое и улучшить его. Возможно, это обусловило изобретение первого в мире микроскопа, что произошло приблизительно в 1590 году.

Однако еще в 1538 г. итальянец Дж. Фракасторо, работая врачом, выдвинул предположение о комбинировании двух линз с целью создания еще большего увеличения изображений. Следовательно, его работа могла стать началом для появления первого микроскопа. Хотя термин был введен гораздо позже.

Другим первооткрывателем считается Галилео Галилей. Услышав приблизительно в 1609 г. о появлении такого увеличительного устройства и разобравшись в общей идее его механизма, уже в 1612 г. итальянский физик создал собственное массовое изготовление микроскопов. Название этому прибору дал академический друг Галилея, Джованни Фабер в 1613.

Уже в шестидесятых годах XVII века были получены данные о применении микроскопа в научной исследовательской деятельности. Первый это сделал Роберт Гук, занимавшийся наблюдением за устройством разнообразных растений. Именно он в работе «микрография» сделал зарисовки увиденного в микроскоп изображения. Он установил, что растительные организмы строятся из клеток.

Разрешающие способности

Одним из параметров микроскопа является его разрешающая способность. Различные виды микроскопов имеют, соответственно, разный показатель этой характеристики. Так что же это такое?

Разрешающая способность – это возможности прибора показывать четкое и качественное изображение, картинку двух расположенных рядом, фрагментов исследуемого объекта. Показатель степени углубления в микромир и общая возможность его исследования базируются именно на этой способности. Данную характеристику определяет длина волны излучения, которую используют в микроскопе. Главным ограничением является невозможность получения картинки объекта, размеры которого меньше размера длины излучения.

Ввиду написанного выше становится очевидно, что благодаря разрешающей способности мы можем получать четкое изображение деталей изучаемого объекта.

Основные параметры

К другим важным параметрам в строении микроскопа относятся его увеличение, насадки, размер предметного столика, возможности подсветки, оптическое покрытие и т. д.

Рассмотрим главный из перечисленных в этом пункте показателей – увеличение.

Увеличение – это общая способность микроскопа показывать изучаемые объекты в больших размерах, чем они есть на самом деле. Вычисление этого параметра можно произвести путем умножения объективного увеличения на окулярное. Данная возможность в оптических микроскопах доходит до 2000 крат, а электронный имеет увеличение в сотни раз больше, чем световой.

Основная характеристика микроскопа – это именно его разрешающая способность, а также увеличение. Поэтому при выборе такого прибора на эти показатели необходимо обратить особое внимание.

Составные элементы

Микроскоп, как и любой другой механизм, состоит из определенных деталей, среди которых выделяют:

  • предметный столик;
  • рукоятку переключения;
  • окуляр;
  • тубус;
  • держатель для тубуса;
  • микрометренный винт;
  • винт грубой наводки;
  • зеркальце;
  • подставку;
  • объектив;
  • стойку;
  • бинокулярную насадку;
  • оптическую головку;
  • конденсор;
  • светофильтр;
  • ирисовую диафрагму.

Ознакомимся с основными характеристиками образующих структур микроскопа.

Объектив – является средством определения полезного увеличения. Образуется из определенного количества линз. Увеличительные возможности указываются цифрами на его поверхности.

Окуляр – состоящий из двух-трех линз элемент микроскопа, увеличение которого обозначается на нем цифрам. Общий показатель увеличительных способностей прибора определяется путем перемножения показателя увеличения объектива на увеличение окуляра.

Осветительные устройства включают в себя зеркальце или электроосветитель, конденсор и диафрагмой, светофильтр и столик.

Механическая система образуется подставкой, коробочкой с микрометренным механизмом и винтом, тубусодержателем, винтом грубой наводки, конденсором, винтом перемещения конденсора, револьвером и предметным столиком.

Оптическая микроскопия

Среди существующих видов микроскопов выделяют несколько основных групп, характеризующихся определенными особенностями устройства и предназначения.

Глаз человека – это своего рода естественная оптическая система с определенными параметрами, например, разрешением. Разрешение, в свою очередь, характеризуется наименьшим показателем разности в расстоянии между составными компонентами объекта, за которым наблюдают. Важнейшим пунктом здесь является наличие визуального отличия между наблюдаемыми фрагментами. Ввиду того, человеческий глаз не в силах наблюдать естественным путем за микроорганизмами, как раз и были созданы подобные увеличительные приборы.

Оптические микроскопы позволяли работать с излучением, лежащем в диапазоне от 400 до 700 нм и с ближним ультрафиолетом. Это длилось до середины двадцатого века. Подобные приборы не позволяли получать разрешающую способность меньшую, чем полупериод волны излучения опорного типа. Вследствие этого микроскоп позволял наблюдать за структурами, расстояние между которыми было около 0.20 мкм, из чего следует, что максимальное увеличение могло достигать 2000 крат.

Микроскопы бинокулярного типа

Бинокулярный микроскоп – это устройство, при помощи которого можно получить объемное увеличенное изображение. Другое название таких приборов – стереомикроскопы. Они позволяют человеку четко различать детали исследуемых объемных объектов.

В бинокулярном микроскопе рассмотрение объекта происходит сквозь две линзы, независимые между собой. В настоящее время используются сразу 2 окуляра и 1 объектов. Отлично работают в условиях наличия проходящего и отраженного света.

Электронная микроскопия

Появление электронного микроскопа позволило использовать электроны, обладающие свойствами и частиц, и волн в микроскопии.

Электрон обладает длинной волны, которая зависит от его энергетического потенциала: E = Ve, где V – величина разности потенциалов, e – электронный заряд. Длина волны электрона при пролете разности в потенциалах равной 200000 В составит около 0,1 нм. Электрон легко фокусируется при помощи электромагнитных линз, что обуславливается его зарядом. После электронную версию изображения переводят в видимую.

Среди таких увеличительных устройств набрал широкую известность цифровой микроскоп. Он позволяет подключать адаптеры к аппарату с целью переноса изображения на компьютер и его сохранения. При работе с подобными устройствами камера регистрирует наблюдаемое изображение, далее переносит его на ПК при помощи USB-кабеля.

Цифровой микроскоп может классифицироваться в соответствии с его режимом работы, увеличительной кратности, числу подсветок и разрешению камеры. Их главными достоинствами считаются наличие возможности переносить изображение на ПК и сохранять его, возможность в пересылке полученной информации на большие расстояния, редактирование, детальный анализ и хранение результатов исследования, а также умение проецировать картинку при помощи проекторов.

Электронные микроскопы обладают разрешающей способностью превосходящей световые в 1000-10000 раз.

Сканирующие зонды

Другой вид микроскопа – это сканирующий зонд. Сравнительно новая ветвь в развитии таких приборов.

Сокращенно их называют – ЗСМ. Изображение воспроизводится благодаря регистрации взаимодействия зонда и поверхности, которую он исследует. В современном мире такие механизмы позволяют наблюдать за взаимодействием зонда с атомами. Разрешающая способность ЗСМ сопоставима с микроскопами электронного типа, а в некоторых параметрах даже лучше.

Рентгеновская микроскопия

Рентгеновский микроскоп был создан для наблюдением за чрезвычайно малыми объектами, величина которых сопоставима с рентгеновскими волнами. Базируется на эксплуатации излучения электромагнитного характера, в котором длина волны не превышает один нанометр.

Разрешающая способность таких микроскопов заняла промежуточное место между оптическими и электронными. Теоретическая р.с. такого устройства может достигать 2-20 нм, что гораздо больше возможностей оптических микроскопов.

Общие сведения для работы с микроскопом

Эксплуатируя данный прибор необходимо знать правила работы с микроскопом:

  1. Работу необходимо выполнять сидя.
  2. Следует осмотреть прибор и протереть от пыли мягкими салфетками зеркальце, объектив и окуляр.
  3. При работе с микроскопом нежелательно его передвигать, поставить слева от себя.
  4. Произвести открытие диафрагмы, привести конденсор к верхнему положению.
  5. Работу стоит начинать с малого увеличения.
  6. Объектив довести до одного сантиметра от стекла с наблюдаемым объектом.
  7. Равномерно распределить освещение поля зрения, используя окуляр, в который необходимо смотреть глазом, и вогнутое зеркало.
  8. Переместить микропрепарат на столик микроскопа. Наблюдая сбоку, опустить объектив до уровня 4-5 мм над исследуемым объектом, используя для этого макровинт.
  9. Глядя глазом в окуляр, производить вращательные движения грубого винта, для подведения объектива к положению, в котором будет четко видно изображение.
  10. Перемещая стекло с препаратом, найдите место, где исследуемый объект будет располагаться по центру вашего поля зрения в микроскопе.
  11. В случае отсутствия изображения, повторите с шестого по девятый пункты.
  12. Используя микрометренный винт, добейтесь необходимой четкости изображения. Обратит внимание на то, не выходит ли точка между рисками на микрометренном механизме, за пределы рисок. Если выходит, то верните ее в стандартное положение.
  13. Заключаем правила работы с микроскопом, уборкой рабочего места. Необходимо вернуть увеличение с большого на малое, произвести поднятие объектива, снять препарат и протереть микроскоп, далее накрыть полиэтиленом и вернуть в шкафчик.

Данные правила в большей мере относятся к оптическим микроскопам. Строение микроскопа, например, электронного или рентгеновского, отличается от светового, а потому основные правила работы могут также отличаться. Особенности работы с такими устройствами можно найти в инструкции к ним.

Сегодняшний мир сложно представить без такой казалось бы обычной вещи, как микроскоп. Микроскоп используется во всех сферах человеческой жизни. Благодаря микроскопу есть возможность развивать множество различных отраслей. Не один раз благодаря микроскопу спасались человеческие жизни, спаслись жизни животных. Современному человеку сложно представить мир без микроскопа, но ещё сложнее представить, что бы было если б микроскопа не существовало в нашем мире.

Что же такое микроскоп? Микроскоп – это специальное приспособление, прибор, при помощи которого можно изучать различные объекты в увеличении. Нельзя с точностью сказать кто придумал данное приспособление, первым кто предложил объединить 2 линзы для увеличения был врач из Италии Дж. Фракасторо это произошло в 1538 году. Но первое упоминание в истории именно о микроскопе было зафиксировано в 1590 году в Голландии, это упоминание связано с такими известными именами, как Иоганн (Ханс) Липперсгей, а также Захарий (Захариас) Янсен. В 1624 году Галилео Галилей представил миру оккиолино, а в 1625 году друг Галилео А. Дж. Фабер дал название его изобретению – «микроскоп».

5 главных элементов из которых состоит микроскоп: стойка на которую крепятся еще 4 элемента, объектив, окуляр, осветительная система, предметный столик. А также тубус, штатив, диафрагма, макровинт, микровинт, зажимы.

За несколько веков существования микроскопа, исследователями было создано кардинально отличающиеся виды этого прибора. А именно были изобретены оптические, электронные, сканирующие зондовые, рентгеновские.

Оптический микроскоп представляет собой самую простую структуру, а также является одним из самых недорогих вариантов, такое устройство способно увеличивать объект в 2000 раз. Именно такие устройства используются во время учебы. Для увеличения используется луч света.

Электронный – по сравнению с оптическим представляет собой усовершенствованное устройство, способность к увеличению объектов достигает минимум в 20000 раз. В отличии от оптических в данном устройстве для увеличения используется пучок электронов.

Сканирующие зондовые – благодаря данному устройству можно получить 3-х мерное изображение, с максимально точными хар-ми объектов.

Рентгеновский – изучает объекты размер, которых приравнивается к размеру рентгеновской волны. Данное устройство способно не только описывать структуру, но и рассказать о химическом составляющем исследуемого объекта.

Картинка к сообщению Микроскоп

Популярные сегодня темы

Кварц – это самый известный и добываемый природный кристалл, который находится в недрах Земли. Представляет собой прозрачный и очень твердый материал.

Кислород, или Oxygenium – это 8 элемент в 6 группе периодической системы химических элементов Менделеева с атомной массой 15,9994. Кислород представляет собой бесцветный и безвкусный газ

Многие современные люди и дня не могут прожить без Интернета. Социальные сети, форумы, магазины, почта, удалённая работа — всё это давно стало привычным и необходимым для комфортной жизни.

Малина-это многолетний полукустарник произрастающий во многих частях света. В России произрастает в европейской части, а также в гористых возвышенностях Башкирии, на Урале и западной Сибири

Лилия – очень красивое долголетние растение, имеющее в основании луковицу. Луковица объединена долголетними густыми частицами, на них содержатся полезные микроэлементы.

Бабочка капустница – привычный для нашего климата представитель семейства белянок. Но почему-то первое, с чем у нас она ассоциируется, это вредительство. Все мы знаем, что личинки бабочек кап

Наш мир очень богат, но зачастую всё богатство хранится в мелочах. Они настолько маленькие, что глазами их рассмотреть невозможно. Но ведь так хочется увидеть всю красоту, всё изящество. Именно поэтому изобрели микроскоп. Именные это чудное творение помогает нам изучать микроскопические предметы, анализировать их и делать какие-то выводы. Именно этот прибор стал началом развития разных сфер нашей жизни.

Сейчас микроскоп позволяет не только наслаждаться красотой, увлекаться разными мелкими деталями, но и даёт возможность делать научные открытия.

Кто де создал, кому в голову пришла такая идея, сделать необычайный прибор, который помог людям во всех сферах жизни? Сейчас мы это ,конечно же ,узнаем.

По одной из версий в 1590-1595 годах в Голландии Захариус Янсен и его отец Ханс Янсен , который был мастером очков, создали первый в мире микроскоп. По другой версии в 1609 году Галилео Галилей создал микроскоп, который назывался тогда «блошиное стекло», потому что в них рассматривали строение блох и комаров. тогда их увеличение составляла от 3 до 10 раз, что, конечно же, не сравниться с увеличением современных микроскопов. этим мы должны быть благодарны ученым, которые усовершенствовали предыдущие версии микроскопа.

Сейчас же существует огромное разнообразие видов микроскопов И огромное количество и фирм, изготавливающих приборы для увеличения предметов. Существуют световые, электронные и многие другие виды микроскопа. Некоторые из них применяются как в научной практике, так и на школьных занятиях. На уроках биологии рассматривают чешую лука, семечек, различные клетки, растения и многое другое.

В современном мире микроскоп может сделать такое увеличение, что даже представить сложно. С его помощью можно рассмотреть практически все, что захочется. Именно современные микроскопы помогли человечеству в развитии медицинской области, науки и техники. таким образом, приборы увеличения позволили сделать нашу жизнь увлекательней и интересней, а науку продвинутой.

Микроскопы стали началом многих открытий, разработок , исследований, а самое главное начало научно-технический прогресс.

Вариант №2

Микроскоп это специальный инструмент, с помощью которого можно изучать строение предметов, а именно увидеть то, что человеческий глаз увидеть, не способен. Микроскопы светового типа существуют двух типов, которые являются основными. Микроскопы лабораторныенаходят свое применение в лабораториях и медицине при исследовании различных образцов, в основном прозрачных. Данные приборы отличаются способность увеличивать в 1000 раз. Второй тип это стереоскопические микроскопы. С помощью них удаётся детально изучать непрозрачные предметы. Увеличивает микроскоп по равнению с медицинским микроскопом очень мало. Увеличение может быть до 200 раз. Но, ни это основная функция данного микроскопа, аппарат должен создавать объемное изображение. Это позволяет более тщательно изучать структуру того или иного материала.

Микроскоп можно разделить основные элементы, из которых он состоит. Первый это оптическая система. Сформирована данная система из набора объективов. Они формируют картинку на сетчатке глаза. Перед покупкой нужно обязательно удивиться, что оптика допустимого качества. Интересно то, что глядя в микроскоп можно увидеть изображение, но в перевернутом виде.

Механика микроскопа включает в себя тубус, штатив, револьверная головка, предметный столик. Так же есть специальный механизм, который обеспечивает фокус картинке. Если сравнивать профессиональный микроскоп и школьный, то можно сказать, что фокус в детском микроскопе очень грубый. Так же стоит отметить и разницу в строении, школьный микроскоп не имеет множество функций исходя из своего строения. Поэтому для лабораторной работы необходимо использовать только соответствующий микроскоп. Регулировка фокуса осуществляется по-разному на каждом микроскопе, это зависит от конструктивных особенностей инструмента.

Третья главная составляющая это осветительная система. Главные узлы этой системы это конденсатор и диафрагма, они отвечают за регулировку освещения. Освещение может осуществляться из вне или быть встроенным. Например, в микроскопах лабораторного типа подсветка имеется снизу. Например, в стереоскопических микроскопах освещение может осуществляться не только снизу, но и по бокам. Диафрагма способна изменять размер отверстия, через которое направляется освещение. Соответственно уровень освещения зависит от положения диафрагмы.

По физике 5 класс, 2, 3, 8 класс. По биологии

Микроскоп

Популярные темы сообщений

Чем стремительнее происходит технический прогресс и внедрение все большей численности технологий во все сферы жизни людей, тем современному человеку становится комфортнее жить. Автомобили и самолеты позволили нам путешествовать по миру в тысячи

Первый кому удалось совершить кругосветное плавание, был Магеллан, который родился в 1470 году и умер в возрасте 51 года. Этим самым он практически поставил точку в вопросе формы земли, а так же подтвердил факт, что земля имеет один общий океан.

Охота была важнейшим занятием для первобытных людей. Охотились они на диких лошадей, коз, оленей, пещерных медведей, мамонтов. Было и такое, что добычей становилась самка, в этом случае, люди забирали маленьких детенышей себе.

Контрольная работа — Основные виды микроскопии, используемые в бактериологической практике: световая, люминесцентная, темнопольная, фазовоконтрастная


Контрольная работа — Основные виды микроскопии, используемые в бактериологической практике: световая, люминесцентная, темнопольная, фазовоконтрастная
скачать (160 kb.)

Доступные файлы (1):


содержание

1.doc

Содержание

Введение 2

Глава 1. Основные виды микроскопии, используемые в бактериологической практике: световая, люминесцентная, темнопольная, фазовоконтрастная, электронная. Устройство светового микроскопа. 3

1.1. История создания микроскопа 3

1.2. Световая микроскопия 4

1.2.1 Люминесцентная микроскопия 6

1.2.2. Темнопольная микроскопия 7

1.2.3. Фазовоконтрастная микроскопия 7

1.2.4. Устройство светового микроскопа 9

1.3. Электронная микроскопия 13

1.3.1. История создания электронного микроскопа 17

Заключение 19

Литература 20

Введение


Размеры всех объектов, являющихся предметом изучения микробиологии и вирусологии, лежат далеко за пределами разрешающей способности человеческого глаза.

Считается, что голландский мастер очков Ханс Янссен и его сын Захария Янссен изобрели первый микроскоп в 1590, но это было заявление самого Захария Янссена в середине XVII века. Другим претендентом на звание изобретателя микроскопа был Галилео Галилей. Он разработал «occhiolino» («оккиолино»), или составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами в 1609 г. Галилей представил свой микроскоп публике в Академии деи Линчеи.

Кристиан Гюйгенс, другой голландец, изобрел простую двулинзовую систему окуляров в конце 1600-х, которая ахроматически регулировалась и, следовательно, стала огромным шагом вперед в истории развития микроскопа. Окуляры Гюйгенса производятся и по сей день, но им не хватает широты поля обзора, а расположение окуляров неудобно для глаз по сравнению с современными широкообзорными окулярами.

Антони Ван Левенгук (1632—1723) считается первым, кто сумел привлечь к микроскопу внимание биологов, несмотря на то, что простые увеличительные линзы уже производились с 1500-х годов.

В основе световой микроскопии лежат различные свойства света. Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2-3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Современные световые микроскопы представляют собой довольно сложные приборы, совершенствующиеся в течение 400 лет с момента создания первого прототипа микроскопа.

Освещение при микроскопии играет весьма существенную роль. Неправильное или недостаточное освещение не позволит использовать полностью все возможности микроскопа.

Хорошее освещение достигается при установке света по методу Келлера. Для этого устанавливают осветитель на расстоянии 30-40 см от микроскопа и, перемещая патрон с лампочкой или весь осветитель, добиваются четкого изображения нити накала лампы на закрытой полностью диафрагме конденсора так, чтобы это изображение полностью заполняло отверстие конденсора. Закрыв диафрагму осветителя, открывают диафрагму конденсора и, перемещая конденсор, добиваются резкого изображения диафрагмы осветителя в поле зрения микроскопа. Чтобы яркий свет не слепил глаза, предварительно уменьшают с помощью реостата накал нити лампы. И, наконец, с помощью зеркала изображение отверстия диафрагмы устанавливают в центре поля зрения, а диафрагму осветителя открывают так, чтобы было освещено все видимое поле зрения. Раскрывать больше диафрагму не нужно, так как это не усилит освещенности, а лишь уменьшит контрастность за счет рассеянного света.

Виды световой микроскопии:

1) Иммерсионная световая микроскопия. Иммерсионные объективы используются для изучения объектов невидимых или плохо видимых через сухие системы микроскопа.

2) Фазовоконтрастная микроскопия предназначена для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля.

3) Аноптральная микроскопия – разновидность фазовоконтрастной микроскопии, при которой применяют объективы со специальными пластинками, нанесенными на одну из линз в виде затемненного кольца.

4) Метод интерференционного контраста (интерференционная микроскопия) состоит в том, что каждый луч раздваивается, входя в микроскоп. Один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу, другой — мимо неё по той же или дополнительной оптической ветви микроскопа. В окулярной части микроскопа оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. Один из лучей, проходя через объект, запаздывает по фазе (приобретает разность хода по сравнению со вторым лучом).

5) Поляризационная микроскопия – это метод наблюдения в поляризованном свете для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов).

6) Темнопольная микроскопия. При микроскопии по методу темного поля препарат освещается сбоку косыми пучками лучей, не попадающими в объектив. В объектив попадают лишь лучи, которые отклоняются частицами препарата в результате отражения, преломления или дифракции. В силу этого микробные клетки и другие частицы представляются ярко светящимися на черном фоне (картина напоминает мерцающее звездное небо).

7) Люминесцентная микроскопия — метод наблюдения под микроскопом люминесцентного свечения микрообъектов при освещении их сине-фиолетовым светом или ультрафиолетовыми лучами

^

Метод основан на способности некоторых веществ светиться под действием коротковолновых лучей света. При этом длина волны излучаемого при люминесценции света всегда будет больше, чем длина волны света, возбуждаемого люминесценцию. Так, если освещать объект синим светом, он будет испускать лучи красного, оранжевого, желтого и зеленого цвета. Препараты для люминесцентной микроскопии окрашивают специальными светящимися люминесцентными красителями – флуохромами (акридиновый оранжевый, изотиоционат флуоресцеина и др.). Лучи света от сильного источника (обычно ртутной лампы сверхвысокого давления) пропускают через сине-фиолетовый светофильтр. Под действием этого коротковолнового излучения окрашенные флуохромом клетки или бактерии начинают светиться красным или зеленым светом. Для того, чтобы синий свет, вызвавший люминесценцию, не мешал наблюдению, над окуляром ставят запирающий желтый светофильтр, задерживающий синие, но пропускающий желтые, красные и зеленые лучи. В результате при наблюдении в люминесцентном микроскопе на темном фоне видны будут клетки или бактерии, светящиеся желтым, зеленым или красным цветом.

Обыкновенные окрашенные препараты поглощают часть проходящего через них света, в результате чего амплитуда световых волн снижается, и частицы препарата выглядят темнее фона. При прохождении света через неокрашенный препарат амплитуда световых волн не меняется, происходит лишь изменение фазы световых волн, прошедших через частицы препарата. Однако человеческий глаз улавливать это изменение фазы света не способен, поэтому неокрашенный препарат при правильной установке освещения в микроскопе будет невидим.

Фазовоконтрастное устройство позволяет превратить изменение фазы лучей, прошедших через частицы неокрашенного препарата, в изменения амплитуды, воспринимаемые человеческим глазом, и, таким образом, позволяет сделать неокрашенные препараты отчетливо видимыми.

Приспособление для фазовоконтрастной микроскопии включает в себя конденсор с набором кольцевых диафрагм, обеспечивающих освещение препарата полным конусом света, и фазовоконтрастные объективы, которые которые отличаются от обычных тем, что в их главном фокусе располагается полупрозрачная фазовая пластинка в виде кольца, вызывающая сдвиг фазы проходящего через нее света. Установку освещения проводят так, чтобы весь свет, прошедший через кольцевидную диафрагму конденсора, в дальнейшем прошел через расположенное в объективе фазовое кольцо.

При рассмотрении препарата весь свет, прошедший через участки препарата в которых нет каких-либо объектов, пройдет через фазовое кольцо и даст светлое изображение фона. Свет, прошедший через имеющиеся в препарате частицы, например, бактериальные клетки, получит некоторое изменение фазы и, кроме того, разделится на два луча – недифрагированный и дифрагированный. Недифрагированные лучи, пройдя в дальнейшем через кольцевидную фазовую пластинку в объективе, получат дополнительный сдвиг фазы. Дифрагированные лучи пройдут мимо фазовой пластинки, и их фаза не изменится. В плоскости полевой диафрагмы окуляра произойдет интерференция (наложение) дифрагированного и недифрагированного лучей, а так как эти лучи идут в разных фазах, произойдет их взаимное частичное гашение и уменьшение амплитуды. Благодаря этому микробные клетки будут выглядеть темными на светлом фоне.

Микроскоп — это оптический прибор, позволяющий получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.

Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.

Различают полезное и бесполезное увеличения. Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения. Бесполезное — это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения. Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа, увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур.

В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света. Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз. Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.

В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую.

1 — окуляр, 2 — тубус, 3 — тубусодержатель, 4 — винт грубой наводки, 5 — микрометренный винт, 6 — подставка, 7 — зеркало, 8 — конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9 — предметный столик, 10 — револьверное устройство, 11 — объектив, 12 — корпус коллекторной линзы, 13 — патрон с лампой, 14 — источник электропитания.

 

Объектив — одна из важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта. Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используют обычно объективы х8 и х40. Качество объектива определяет его разрешающая способность.

Окуляр устроен намного проще объектива. Он состоит из 2-3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объективом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: х7, х10, х15. Окуляры не выявляют новых деталей строения, и в этом отношении их увеличение бесполезно. Таким образом, окуляр, подобно лупе, дает прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом.

Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Осветительное устройство состоит из зеркала или электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они предназначены для освещения объекта пучком света.

Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.

Электроосветитель устанавливается под конденсором в гнездо подставки.

Конденсор состоит из 2-3 линз, вставленных в металлический цилиндр. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект.

Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света.

Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.

Подставка — это основание микроскопа.

Коробка с микрометренным механизмом, построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота.

Тубус или трубка — цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении. Ослабив стопорный винт, тубус можно снять.

Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Для изучения структуры клеток на субклеточном и молекулярном уровнях, а также для изучения вирусов используют электронную микроскопию. Ценность электронной микроскопии заключается в ее способности разрешать объекты, не разрешаемые оптическом микроскопом в видимом или ультрафиолетовом свете. Малая длина волны электронов, которая уменьшается в прямой зависимости от подаваемого ускоряющего напряжения, позволяет разрешать, т.е. различать как отдельные объекты, отстоящие друг от друга всего на 2А (0,2 нм или 0,0002 мкм) или даже меньше, в то время как предел разрешения световой оптики лежит вблизи 0,2 мкм (он зависит от длины волны используемого света).

Электронная микроскопия, при которой изображение получают благодаря прохождению (просвечиванию) электронов через образец, называется просвечивающей (трансмиссивной). При сканирующей (растровой), или туннельной электронной микроскопии пучок электронов быстро сканирует поверхность образца, вызывая излучение, которое посредством катодно-лучевой трубки формирует изображение на светящемся экране микроскопа по аналогии с формированием телевизионного изображения.

Принципиальная оптическая схема электронного микроскопа аналогична схеме светового, в котором все оптическое элементы заменены соответствующими электрическими: источник света – источником электронов, стеклянные линзы – линзами электромагнитными. В электронных микроскопах просвечивающего типа различают три системы: электронно-оптическую, вакуумную и электропитания.

Источником электронов является электронная пушка, состоящая из V-образного вольфрамового термокатода, который при нагревании до 2900°С при подаче постоянного напряжения до 100 кВ в результате термоэмиссии испускает свободные электроны, ускоряемые затем электростатическим полем, создаваемым между фокусирующим электродом и анодом. Электронный пучок затем формируется с помощью конденсорных линз и направляется на исследуемый объект. Электроны, проходя сквозь объект, за счет его разной толщины и электроплотности отклоняются под различными углами и попадают в объективную линзу, которая формирует первое увеличение объекта.

После объективной линзы электроны попадают в промежуточную линзу, которая предназначена для плавного изменения увеличения микроскопа и получения дифракции с участков исследуемого образца. Проекционная линза создает конечное увеличенное изображение объекта, которое направляется на флуоресцентный экран. Благодаря взаимодействию быстрых электронов с люминофором экрана на нем возникает видимое изображение объекта. После наведения резкости сразу проводят фотографирование. Увеличение конечного изображения на экране определяется как произведение увеличений, даваемых объективной, промежуточной и проекционной линзами.

Электронномикроскопическому исследованию могут быть подвергнуты как ультратонкие срезы различных тканей, клеток, микроорганизмов, так и целые бактериальные клетки, вирусы, фаги, а также субклеточные культуры, выделяемые при разрушении клеток различными способами.

Виды электронных микроскопов:

1) Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) — это установка, в которой изображение от ультратонкого объекта (толщиной порядка 0,1 мкм) формируется в результате взаимодействия пучка электронов с веществом образца с последующим увеличением магнитными линзами (объектив) и регистрацией на флуоресцентном экране. Для регистрации изображения возможно использование сенсоров, например, ПЗС-матрицы. Первый практический просвечивающий электронный микроскоп был построен Альбертом Пребусом и Дж. Хиллиером в университете Торонто (Канада) в 1938 году с использованием концепции, предложенной ранее Максом Кноллом и Эрнстом Руска.

2) Растровый электронный микроскоп (РЭМ, англ. Scanning Electron Microscope, SEM) — прибор, позволяющий получать изображения поверхности образца с большим разрешением (несколько нанометров). Ряд дополнительных методов позволяет получать информацию о химическом составе приповерхностных слоёв;

3) Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — прибор, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких ангстрем. При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает туннельный ток. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Типичные значения 1-1000 пА при расстояниях около 1 Å.

Современные модели электронных микроскопов устроены так, что сочетают в себе возможности как просвечивающего, так и сканирующего микроскопов, и их легко можно переоборудовать с одного типа на другой.

Просвечивающая электронная микроскопия применяется для изучения ультратонких срезов микробов, тканей, а также строения мелких объектов (вирусов, жгутиков и др.), контрастированных фосфорно-вольфрамовой кислотой, уранилацетатом, напылением металлов в вакууме. Сканирующая электронная микроскопия применяется для изучения поверхности объектов. При просвечивающей электронной микроскопии получают плоскостные изображения объекта, а при сканирующей – удается получить трехмерное объемное изображение. В бактериологии сканирование наиболее эффективно для выявления отростков и других поверхностных структур, для определения формы и топографических отношений как в колониях, так и на поверхности инфицированных тканей.

При сканирующей микроскопии образец фиксируют, высушивают на холоде и напыляют в вакууме золотом или другими тяжелыми металлами.

Появление электронного микроскопа стало возможным после ряда физических открытий конца XIX — начала XX века. Это открытие в 1897 году электрона (Дж. Томсон) и экспериментальное обнаружение в 1926 году волновых свойств электрона (К. Дэвиссон, Л. Гермер), подтверждающее выдвинутую в 1924 году де Бройлем гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме всех видов материи. В 1926 году немецкий физик X. Буш создал магнитную линзу, позволяющую фокусировать электронные лучи, что послужило предпосылкой для создания в 1930-х годах первого электронного микроскопа.

В 1931 году Р. Руденберг получил патент на просвечивающий электронный микроскоп, а в 1932 году М. Кнолль и Э. Руска построили первый прототип современного прибора. Эта работа Э. Руски в 1986 году была отмечена Нобелевской премией по физике. Использование просвечивающего электронного микроскопа для научных исследований было начато в конце 1930-ых годов и тогда же появился первый коммерческий прибор, построенный фирмой Siemens.

В конце 1930-ых — начале 1940-ых годов появились первые растровые электронные микроскопы, формирующие изображение объекта при последовательном перемещении электронного зонда малого сечения по объекту. Массовое применение этих приборов в научных исследованиях началось в 1960-ых годах, когда они достигли значительного технического совершенства.

Заключение


Современная диагностика сканирования капли крови на темнопольном микроскопе позволяет определить состояние эритроцитов, их подвижность в плазме, агрегация и сладж. Анализируя состояние тромбоцитов, лимфоцитов и лейкоцитов, можно определить активность иммунной системы и способность организма к самовосстановлению, а также патологические изменения состава крови, приводящие к развитию многих заболеваний.

На основе такого анализа клеток крови и плазмы, определяются различные, уже существующие отклонения здоровья и предрасположенность к возникновению новых. Спектр диагностики заболеваний очень широкий.

Анализ капли крови на темнопольном микроскопе позволяет выявить наличие кристаллов холестерина, сахара, мочевой кислоты и др., включая дрожжевую и бактериальную инфекцию.

На основании сканирования крови на темнопольном микроскопе составляется индивидуальная программа оздоровления. Сканирование крови на темнопольном микроскопе является альтернативным и эксклюзивным методом диагностики здоровья.

Современные электронные микроскопы, выпускаемые в промышленности, имеют достаточно большие размеры (примерно размером с рабочий стол), но уже некоторые компании выпускают портативные электронные микроскопы, которые устанавливаются на рабочем столе.

Литература


1. Воробьев А.А., Быков А.С. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии – М.: Медицинское информационное агентство, 2003. — 236 с.

2. Воробьев А.А. Медицинская и санитарная микробиология – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 464 с.

3. Королюк А.М., Сбойчаков В.Б. Медицинская микробиология. Часть первая. – СПб., 1999. – 272 с.

4. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология – СПб.: «Специальная литература», 1998. – 592 с.

5. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология – М.: Агропромиздат, 1987. – 368 с.


Скачать файл (160 kb.)


Биологический микроскоп | Микроскопия — Микросистемы

В биологии используются различные микроскопы с эндоскопическим (проходящим) освещением. Есть работы, подразумевающие пользование ртутных ламп, LED, лазеров, иного источника возбуждающего света для флуоресценции окрашенных образцов. Крайне редко применяются микроскопы с эпископическим (отражённым/падающим) освещением, потому что круг их применения ограничивается изучением поверхности, непрозрачных, пористых объектов, например, чешуи, костной, зубной ткани, раковин мелких моллюсков, ракообразных, некоторых водорослей. Исследовательское оборудование всегда сочетает в себе несколько видов освещения, между ними должно быть удобно переключаться. 



Прямой лабораторный микроскоп CX43

Доступно: светлое поле (BF), тёмное поле (DF), флуоресценция (FL), поляризация (POL), фазовый контраст (PH)

Прямой исследовательский микроскоп BX63

Доступно: светлое поле (BF), тёмное поле (DF), флуоресценция (FL), поляризация (POL), ДИК (DIC), фазовый контраст (PH)

Инвертированный микроскоп IX73

Доступно: светлое поле (BF), флуоресценция (FL), контраст Хоффмана (RC), ДИК (DIC) фазовый контраст (PH)

      В биологии используются различные микроскопы с эндоскопическим (проходящим) освещением. Есть работы, подразумевающие пользование ртутных ламп, LED, лазеров, иного источника возбуждающего света для флуоресценции окрашенных образцов. Крайне редко применяются микроскопы с эпископическим (отражённым/падающим) освещением, потому что круг их применения ограничивается изучением поверхности, непрозрачных, пористых объектов, например, чешуи, костной, зубной ткани, раковин мелких моллюсков, ракообразных, некоторых водорослей. Исследовательское оборудование всегда сочетает в себе несколько видов освещения, между ними должно быть удобно переключаться. 

Отличительные особенности биологического микроскопа:

  • эндоскопическое освещение, для изучения прозрачных, полупрозрачных объектов

  • флуоресцентная лампа, для дифференциальной визуализации окрашенных клеток

  • большинство наблюдений в светлом поле, тёмном, с иммерсией

  • зажимы для лабораторной посуды или предметных стёкол

  • инкубационные камеры и работа с культурами in-vitro

  • микроманипуляторы для ЭКО и других исследований

  • множество светофильтров

  • конденсор с различными вставками и режимами освещения

  • инкубационные камеры для роста клеток

 

У таких приборов есть два основных вида компоновки: прямые и инвертированные

В первом случае, Вы сможете легко смотреть препараты на предметных стёклах в максимальном, доступном оптике, увеличении. Этот микроскоп применяют в школах, университетах, училищах, дома, поэтому каждому человеку интуитивно понятна логика перемещения образца и необходимая подготовка стёкол. Используя инвертированную компоновку можно просматривать живые культуры, колбы, чашки, флаконы, планшеты с лунками, микробиологические матрацы, не опасаясь касания биоматериала, не нужно думать о загрязнении, повреждении чечевиц.

 

Ранее применялись государственные стандарты для подбора микроскопа под определённые задачи

 

ГОСТ 8284-78 – «Микроскопы световые биологические. типы, основные параметры и размеры» – недействителен.

ГОСТ 8211-56 – «Микроскопы биологические. Столики предметные. Размеры и расположение отверстий под приспособления» – недействителен.

ГОСТ 8284-67 – «Микроскопы биологические. Типы. Основные параметры и размеры» (Указатель 1980 «Государственные стандарты СССР. Том 3») – недействителен.

В настоящее время, руководствуются отраслевыми стандартами, написанными научно-исследовательскими центрами, предприятиями, подразделениями академии наук и её членами. Требования к оборудованию не содержат информации о моделях, производителях, материалах изготовления, характеристиках оптических систем. В общих чертах, указываются только методы контрастирования, кратность увеличения и вид микроскопа. Этого недостаточно, для точного подбора оборудования, в виду невозможности определить: 

  • наблюдаемое линейное увеличение, не зная кратности окуляров
  • разрешение оптической системы
  • типа коррекции оптической системы
  • спектральный диапазон пропускания фильтров
  • тип и характеристики лампы.

Даже зная всё вышеперечисленное, остаётся набор строго индивидуальных требований, которые предъявляют пользователи к своему рабочему месту.

Какой микроскоп нужен для биологии?


Начнём с самых простых задач, для которых понадобится лабораторный прямой микроскоп, например, Olympus CX43. Используется для исследований: анализа спермы (клеточных элементов эякулята), неклеточных элементов, осадка мочи, нативных препаратов крови, активного ила, поперечных срезов филаментов, микрофлоры в мазках, планктона и список можно продолжать до бесконечности.


Рисунок 1. Примеры снимков на LC30 с микроскопа CX43

Область применения микроскопа в биологии зависит от коррекции объективов. Обратите внимание на снимки снизу. На фотографиях ниже запечатлены водоросли. Съёмка проводилась через планахромат PLAN C.


Рисунок 2. Сравнение объективов с коррекцией планахромат и ахромат

А что будет, если установить биологические объективы PLAN C в микроскоп классом выше, например, BX43? Посмотрите на рисунок снизу, сразу станет понятно, что для большей детализации, нет необходимости сильно закрывать диафрагму и терять в освещённости.


Рисунок 3. Olympus PLAN 20x NA=0.40 в BX43

 

Для серьёзных биологических исследований, флуоресценции и ДИК используйте исследовательские микроскопы

 

Прямую компоновку предпочтительно применять биологам, занимающимися флуоресцентными наблюдениями. Разберём по порядку. Флуоресценция применяется для анализа, меченных флуорофором, участков молекул, наблюдения и регистрация сегментов хромосом. Преимуществ много, специфичность высокая и для пропускания УФ излучения требуется низкодисперсное стекло или кристаллы. Раньше использовали кристаллы флюорита, из-за чего класс оптики получил своё наименование – Fluorite. Сложная оптика дополняется непростой системой фильтров, позволяющих рассматривать образцы, окрашенные несколькими красителями одновременно. Для достоверных результатов необходимо равномерное освещение образца, обеспечивающее одинаковую резкость по всему полю зрения. Такую равномерность обеспечивают линзы структурно похожие на пчелиные соты.

 

Дифференциально интерференционный контраст (ДИК) в биологии

Это интересная современная разработка, передающая псевдорельеф изображения. Если Вы никогда раньше не использовали этот контраст, то представьте совмещение поляризации и фазового контраста. Получаемые окрашенные изображения, дают ценную информацию при исследовании живой материи. Из-за поляризационной картины напряжений не стоит применять пластиковую посуду, искажающую его, гораздо лучше подойдёт стекло. Дополнительные компенсаторы, λ-пластинки, могут усиливать, либо ослаблять рельефность изображения.

 

Поляризационные биологические исследования

Поляризацию используют во множестве прикладных наук, в том числе – биологии. Основные приёмы работы нужно почерпнуть из пособий по кристаллографии. Применяется для поиска оптических неоднородностей, определения стороны поляризации, диагностики кристаллов. Конкретика: для анализа подагры применяют поворотный поляризатор, λ пластинку и поворотный анализатор. Диагностируется болезнь по наличию кристаллов урата, с характерным негативным двулучепреломлением и свечением в скрещенных николях (поляризаторе/анализаторе). Есть специальные анализаторы для CX43 с U-GAN, где не требуется дополнительная λ пластина и вам необходимо вращать только поляризатор. Это значительно экономит время и снижает требования к специалисту. Это частный пример определения концентрации оптически активных веществ в биологических растворах, не менее распространено определение минералов примесей в растительном сырье. Для сложных почвенных экспертиз пользуются BX53P, это биологический современный поляризационный микроскоп с ортоскопией и коноскопией. Коноскопия – поляризационные наблюдения в сходящемся свете, прекрасно подойдёт, если необходимо диагностировать минералы в почве, потому что при скрещивании анализатора и поляризатора, лучи, прошедшие через линзу Бертрана, не дают картинку минерала, а представляет интерференционные эффекты, коноскопические фигуры, по которым определяют количество осей, оптический знак, относительную величину угла между оптическими осями.

По необходимым компенсаторам и поляризаторам Вы можете получить бесплатную консультацию у наших специалистов.


Тёмное поле, используемое биологами

Недорогой и эффективный способ выявления оптически активных объектов. Основан на освещении образца полым конусом света, не отражающимся в объектив. Наблюдатель видит только рассеянное от образца картинку. Таким образом можно заметить прозрачные объекты. Одной из разновидностей методик применяющей такое контрастирование, является ультрамикроскопия, при которой препарат освещается мощным потоком фотонов сбоку. Главное преимущества этого освещения: выявление частиц, размером меньше длины волны видимого спектра. Биологи, в частности ветеринары, применяют его для диагностики лептоспироза.


Рисунок 4. Treponema pallidum в тёмном поле

 

Фазовый контраст – нестареющая классика

С момента своего появления, самый распространённый метод контрастирования среди биологов. Бактериологи без окраски видят контуры прокариотов, работники санитарных экспертиз легко находят и диагностируют простейших, в КДЛ давно используют PH для оценки качества спермы. Тысяча применений, но настройкой этого контраста хотят заниматься не многие, и для них Olympus сделал прецентрированный фазовый контраст, реализованный в CKX53.

 

Инфракрасная микроскопия (ИК)

Перспективна для гематологических исследований. Сейчас тестируются ИК определение заболеваний кишечника, содержание многих метаболитов, образованных патологическими изменениями в организме, определение ангины по капле сыворотки крови пациента. Это один из спектрометрических методов исследований основанный на оценке соотношения поглощения-испускания-рассеяния инфракрасного спектра веществами. На макроуровне, с применением MVX10 или SZX16, можно оценивать особенности формирования семян, содержания различных веществ в тканях растений без необходимости их химического анализа.


Как сейчас выбрать биологический лабораторный микроскоп

Сначала определите какой штатив Вам подходит больше. Если Вы будете просматривать объекты прямо в лабораторной посуде (чашках Петри, планшетах, колбах, флаконах), то приобретайте инвертированные микроскопы, если же Вам необходимо большое увеличение и контроль морфологии мелких биологических структур, то выбирайте прямой микроскоп. Обозначьте необходимые методы исследований: дифференциальное окрашивание, ДИК, поляризация (простая или количественная, ортоскопия или коноскопия), dark field (нужна ли ультрамикроскопия с кардиоидным конденсором, либо достаточно NA=0,6). Подберите подходящую оптику, которая должна соответствовать не только предполагаемому контрастированию, но и качеству изображения, которым Вы будете довольны. Приведём классификацию ниже:

Монохроматы – объективы, с исправленными аберрациями для одной длины волны или очень узкой спектральной области, исправлены сферические искажения, кома и астигматизм. Ахроматы исправлены по двум длин волн (узких спектральных диапазонов), скорректированы по: сферические искажения, коме, астигматизму, хроматичезмы положения и, частично, сферохроматические ошибки. Предназначены для работы в спектральной области от линии F (λ=486нм) до C (λ=656нм). У апохроматов коррекция расширена и распространяется на три длины волны, исправлены: вторичный спектр и сферохроматические отклонения, благодаря наличию особых линз и кристаллов с особым ходом частных относительных дисперсий. Распространены половинные решения, такие как полуапохроматы, полуахроматы, которые могут называться иначе: планфлуориты, план С.

Качественно оценивают получаемую картину по волновым аберрациям. У ахроматов для точки на оси волновые отклонения основного цвета, как правило не превышает 0,25λ, а для всей спектральной области, на которую они рассчитаны, не более 0,5λ. Сферическое искажение в апохроматических объективах не превышает 0,1-0,15λ. Для спектральных линий C и F – не более 0,25λ. У самых высоко апертурных объективов (NA>0,95), по краям величины могут быть выше 0,5λ, из-за отклонений высшего порядка, но образ всё равно контрастное и качественное.

План делятся на планахроматы (PLN), планполуапохроматы (UPLFLN) и планапохроматы (PLAPON). они аналогичны соответствующим ахроматами и прочим, но в них существенно лучше исправлены кривизна поверхности и астигматизм, а волновые аберрации в пределах всего поля не превышают 0,5λ.

Выбор конденсора очень важен для биологического микроскопа, потому что от этого также зависит разрешающая способность всего микроскопа

Конденсоры, как и остальная оптика, подразделяются по степени коррекции аберраций, рабочему расстоянию, числовой апертуре и дополнительным вставкам для контраста. Это очень важный модуль микроскопа, от этого зависит равномерность освещения образца. Этот компонент недооценивается многими потому, что в школьных микроскопах на уроках биологии он отсутствует, есть лишь зеркало и отверстие в столике, но для себя, необходимо сравнить картины, получаемое без конденсора, и с ним. Дело в том, что некогерентный и ненаправленный свет от лампы, распространяется во всех направлениях, частично отражаясь и рассеиваясь, а значит на предметное стекло, попадает, не более 15-20%. Именно электромагнитные волны формируют картинку, и от их количества зависит разрешающая способность всей системы. Апертура – это угол, под которым линза собирает или испускает лучи, если у конденсора она выше, чем у объектива, то лучи, проходящие мимо детектора просто засоряют рисунок. Когда происходит обратное, у чечевиц NA выше, они не раскроют весь свой потенциал.

Заключение

Значимость микроскопии в биологических лабораториях трудно переоценить. Основные направления развития: новые способы контрастирования, селективные флюорофоры, спектрометрические методы, линзы сверхвысокого разрешения, съёмка на камеры с высокими выдержкой или фреймрейтом. Вплотную к оптическому пределу подошли конфокальные системы, а атомно-силовые микроскопы (АСМ) даже преодолели его.

По вопросам консультации и поставки — свяжитесь с нами любым удобным способом:

+7 (495) 234-23-32 

[email protected]

Форма обратной связи


Виды микроскопии. Виды микроскопии и их основные характеристики

Важность науки в жизни всего общества отрицать очень сложно. Учёные и их разработки дали обществу всё то, чем оно теперь пользуется с радостью и наслаждается. Разработки учёных в разных областях позволяют побеждать смертельные болезни, бороться с психическими расстройствами, создавать уникальную «умную» технику и даже роботов. Возможности науки поистине безграничны. Новые лица всегда приносят с собой новые идеи, которые становятся основой для будущих разработок. Однако множество разработок базируется на простых и проверенных методах.

Многие мудрецы прошлого говорили о том, что существует макро-, микромир. На том этапе развития люди не могли осознать всю глубину этих слов. Ведь макро- и микромир действительно существуют и очень тесно взаимодействуют. Крохотные изменения в структуре клетки могут быть вызваны глобальными изменениями в Солнечной системе. На сегодняшний день доказать или опровергнуть такую взаимосвязь очень сложно, но исследования мира бактерий и клеток говорят о том, что клетка — это маленькая Вселенная.

Микроскопия

Микроскопия — это научное при помощи микроскопа. В переводе с греческого это слово означает «маленький, небольшой». Микроскопия может подразделяться на несколько подвидов: оптическую, многофотонную, рентгеновскую, лазерную и электронную. Цель этого способа исследования заключается в увеличенном наблюдении за объектом и регистрацией замеченных изменений.

История микроскопа

В начале своего исторического развития микроскопы представляли собой которые использовали лучи видимого света. Такие приборы были очень слабы для наблюдения и подходили только для простейших операций. Идея возникновения электронного микроскопа возникла в тот момент, когда учёные задумались о замене электромагнитного излучения на электронный пучок. Это событие стало для развития электронного микроскопа, который значительно расширил возможности наблюдения за объектом.

Методы микроскопии

Для того чтобы правильно и тщательно обследовать какой-либо объект, необходимо работать по определённому алгоритму. Подобные алгоритмы вырабатываются один раз и применяются годами. Для того чтобы изучать окружающий мир при помощи специальной техники, необходимо владеть особыми методами. Методы микроскопии — это совокупность различных алгоритмов, следуя которым, можно основательно и системно изучить конкретный объект микромира. Прохождение пучка света через микроскоп сопровождается некоторыми изменениями первоначальных характеристик, которые могут быть вызваны структурным строением предмета. Этот процесс может сопровождаться рядов оптических эффектов, таких как отражение, поглощение, преломление, дисперсия и т.д.

Методы световой микроскопии

Световая микроскопия — это система методов, которые используют различные оптические эффекты для достоверного отображения результатов. Видимые элементы и характер полученного изображения будут во многом зависеть от освещения. Всего насчитывается большое количество методов микроскопии: светлого поля, косого освещения, интерференционного контраста, тёмного поля, поляризационный метод, фазово-контрастная, ультрафиолетовая, люминесцентная, инфракрасная микроскопия, конфокальный микроскоп.

Все эти методы имеют определённые достоинства и недостатки. При работе с образцом выбирать тот или иной метод следует исходя из его адекватности в данной ситуации. Сильные и слабые стороны каждого метода не важны в целом, главное, чтобы метод был применим в заданных условиях.

Микроскопия и медицина

Применение микроскопии в медицине имеет огромный потенциал. На сегодняшний день благодаря микроскопам можно исследовать различные клетки организма человека для того, чтобы точно определять состояние здоровья. Клетки организма дают наиболее точный и достоверный результат, который до недавнего времени было невозможно получить, так как микроскопы не могли дать исчерпывающей информации.

Использование таких приборов очень перспективно, ведь методы лечения и диагностики могут разительно преобразиться и вовсе перейти на новый уровень. Исследование с помощью микроскопов известно и применяется длительное время, однако наука стоит на пороге того, чтобы лечить человека клетками. Это уникальная возможность, которая позволит отойти от привычных методов лечения и забыть о лекарствах. Клетка — самый мощный элемент организма. Говорить о том, какую пользу может принести пересадка больному человеку здоровых клеток, просто бессмысленно, ведь это очевидно.

Исследование мочи

Общий анализ мочи — это комплекс мероприятий, которые направлены на исследование свойств мочи и её физико-химического состава. Важными показателями при этом являются цвет, запах, реакция, прозрачность, плотность, а также содержание в моче различных веществ. Микроскопия осадка мочи позволяет определить наличие солей, клеточных элементов и цилиндров. Следует понимать, что моча — это конечный продукт деятельности почек, который может очень точно отображать состояние обменных процессов и крови в организме.

Анализ осадка мочи

Микроскопия мочи позволяет создать более полную картину при полном обследовании организма. Также мазок часто используют для обычной и дифференциальной диагностики болезней мочевыводящих путей и почек. Во время лечения микроскопию мочи могут назначать для того, чтобы получить оценку эффективности докторского вмешательства. Исследование мочи позволяет выявить конкретные или потенциальные проблемы в водно-электролитном балансе организма, также в процессе обмена веществ. Анализ мочи весьма эффективен при диагностике на болезни желудочно-кишечного тракта, а также при инфекционных и воспалительных процессах в организме. Иногда микроскопию мочи используются для того, чтобы следить за состоянием пациента в период терапевтического или хирургического лечения.

Исследование крови под микроскопом

Кровяные тельца формируются в красном костном мозге, а затем выбрасываются в кровоток. Каждая выполняет свою определённую функцию. Лейкоциты нужны для борьбы с инфекционными клетками, эритроциты способствуют обогащению клеток кислородов и удалению из них углекислого газа, тромбоциты очень важны для гемостаза. В нормальных условиях тело человека вырабатывает нормативное значение всех клеток, которое не выходит за определённые рамки. При возникновении каких-либо осложнений или при болезни клетки крови могут менять свои размеры, форму, цвет и количество. Только благодаря точному микроскопическому исследованию можно определить состояние клеток и сделать соответствующие выводы.

Кровь — это живительная жидкость организма, которая обеспечивает обмен полезными веществами между всеми клетками. Микроскопия мазка крови — это исследование, которое производится под микроскопом. Исследуется препарат, приготовленный из одной капли крови. Эта процедура входит в общий анализ крови или лейкоцитарную формулу и отдельно не совершается.

Микроскопия мазка

Для чего нужен Микроскопия мазка крови даёт специалисту очень важные знания о состоянии здоровья человека. При помощи этого анализа можно определить количественное соотношение эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов, а также их формы и размер. Кроме того, позволяет определять количественное выражение незрелых лейкоцитов, что является очень важным моментом в ряде заболеваний. Также мазок крови позволяет качественно диагностировать заболевания, которые могут быть связаны с нарушениями функций крови, её образования, свёртываемостью, а также разрушением Очень важной задачей микроскопического мазка на кровь является регулярное отслеживание состояния клеток крови, их зрелость после лучевой и химиотерапии, при проблемах с гемоглобином, а также при лейкозах.

Назначается мазок на кровь в том случае, если общий анализ крови показал, что увеличено количественное выражение лейкоцитов, незрелых или атипичных клеток. Для мазка можно использовать биоматериал из крови или капилляров.

Биология и микроскопы

Биология значительно расширяет возможности использования микроскопов. Как уже говорилось раньше, цитология во многом опирается на современные и мощные микроскопы. Микроскопия в биологии открывает для учёных невиданные просторы для опытов и исследований. Современные разработки позволяют уже сейчас говорить о том, какое будущее нас ждёт.

Микроскопия в биологии имеет очень широкое применение. Приборы позволяют исследовать организмы, которые недоступны глазу человека, но очень важны для научных экспериментов. В биологии чаще всего используют метод электронной микроскопии, который даёт изображение за счёт направленного потока электронов. При этом даже световой микроскоп позволяет исследовать живые биологические объекты.

Метод микроскопии в биологии применяется очень активно, так как практически все разновидности применимы для биологических исследований. Интерференционная микроскопия позволяет исследовать прозрачные жидкости и объекты, а также давать их качественный анализ. Это возможно благодаря тому, что луч света, проходя через прибор, раздваивается: одна его часть проходит через объект, а другая — мимо. Таким образом, два луча интерферируют и соединяются, давая полноценное изображение.

Микроскопия в разных областях применения

Область применения микроскопии очень широка. Несмотря на то что изначально микроскопы были предназначены для исследований в области биологии, на сегодняшний день сфера их влияния значительно расширилась. Микроскопия — это комплекс методов, который нашёл своё применение при анализе твёрдых и кристаллических тел, структуре и строений поверхностей. Также микроскопы активно используются в медицине не только для диагностики, но и при выполнении микрохирургических операций. Более того, известно, что учёными был разработан подводный лазерный микроскоп, цель которого состоит в поиске внеземной жизни на Европе.

Также не следует забывать о бурном развитии нанотехнологий, которые немыслимы без микроскопов. Развитие этой отрасли приводит к тому, что разновидности микроприборов постоянно совершенствуются. Более того, появляются новые которые предназначены для исследования определённой среды.

Подводя некоторые итоги, следует сказать о том, что микроскопия — это перспективная область, которая с каждым годом развивается всё более активно. Интерес к стволовым клеткам человека, а также развитие нанотехнологий ведёт к тому, что микроскопы становятся неотъемлемой частью любой исследовательской работы.

Цель занятия: Познакомиться с принципами работы и использования приборов специальной микроскопии в исследовательских целях. Закрепить навык микроскопирования гистологического препарата.

¨ Задание:

1. Заполните таблицу 2, отметив основные виды микроскопии, их разновидности, кратко сформулируйте цели использования каждой разновидности.

Таблица 2

Методы и техника микроскопирования

1. Световая микроскопия. Применяются обычные световые микроскопы и их разновидности, в которых используются источники света с различными длинами волн. В световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки размером от 4 до 150 мкм, но и их внутриклеточные структуры – органеллы и включения. Для усиления контрастности микрообъектов применяют их окрашивание.

а) Ультрафиолетовая микроскопия. Используются более короткие ультрафиолетовые лучи с длинной волны около 0,2 мкм. Полученное невидимое глазом изображение преобразуется в видимое с помощью регистрации на фотопластинке или путем применения специальных устройств (люминесцентный экран, электронно-оптический преобразователь).

б) Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. Суть метода заключается в том, что атомы и молекулы ряда веществ, поглощая коротковолновые лучи, переходят в возбужденное состояние. Обратный переход из возбужденного состояния в нормальное происходит с испусканием света, но с большей длиной волны. Применяются ртутные и ксеоновые лампы сверхвысокого давления, обладающие высокой яркостью в области ближних ультрафиолетовых и сине-фиолетовых лучей. Любая клетка живого организма обладает собственной флюоросценцией (часто довольно слабой).

Различают:

Первичная флюоресценция – обладают серотонин, катехоламины (адреналин и норадреналин), содержащиеся в нервных, тучных и других клетках, после фиксации тканей в парах формальдегида (метод Фалька).

Вторичная флюоресценция возникает при обработке препаратов специальными красителями – флюорохромами .

в) Фазово-контрастная микроскопия. Этот методслужит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных живых объектов, невидимых при обычных методах микроскопирования. Для этого неокрашенные структуры помещают в кольцевую диафрагму, помещаемую в конденсоре, и фазовой пластинки, находящейся в объективе. Такая конструкция оптики дает возможность преобразовать не воспринимаемы глазом фазовые изменения прошедшего через неокрашенный препарат света в изменение его амплитуды, т.е. яркости получаемого изображения.

г) Микроскопия в темном поле. Достигает объективатолько свет, который дает дифракцию структур в препарате. В микроскопе есть специальный конденсор, который освещает препарат строго косым светом. Таким образом, поле выглядит темным, а мелкие частицы в препарате отражают свет, который далее попадает в объектив. Этот метод используется для изучения живых объектов, например зерен серебра, которые выглядят светлыми на темном поле. В клинике его применяют для изучения кристаллов в моче (мочевая кислота, оксалаты), для демонстрации спирохет и т.д.

д) Интерференционная микроскопия. Используется дифференциальный интерференционный микроскоп (с оптикой Номарского), который используют для изучения рельефа поверхности клеток и других биологических объектов.

В этом микроскопе пучок света от осветителя разделяется на два потока: один проходит через объект и изменяет по фазе колебания, второй идет, минуя объект. В призмах объектива оба пучка соединяются и интерферируют между собой. В результате строится изображение, в котором участки микрообъекта разной толщины и плотности различаются по степени контрастности. Проведя количественную оценку изменений, определяют концентрацию и массу сухого вещества.

Преимущество такой микроскопии является возможность наблюдать клетки в процессе движения и митоза. При этом регистрация движения клеток может производиться с помощью покадровой микрокиносъемки.

е) Темнопольный микроскоп применяется для получения изображений прозрачных живых объектов. Образец в нем рассматривается при столь «косом» освещении, что прямой свет не имеет возможности попасть в объектив. Изображение формируется светом, дифрагированным на объекте, и в результате объект выглядит очень светлым на темном фоне (с очень большим контрастом).

2. Поляризационная микроскопия. Поляризационный микроскоп является модификацией светового микроскопа, в котором установлены два поляризационных фильтра – первый (поляризатор) между пучком света и объективом, а второй (анализатор) между линзой объектива и глазом. Оба фильтра могут вращаться, изменяя направления пучка света. Структуры, содержащие продольно ориентированные молекулы (коллаген, микротрубочки, микрофиламенты), и кристаллические структуры (в Лейдига – гландулоциты яичка) при изменении оси вращения проявляются как светящиеся. Способность кристаллов или паракристаллических образований к раздвоению световой волны на обыкновенную и перпендикулярную к ней называется двойным лучепреломлением. Такой способностью обладают фибриллы поперечно-полосатых мышц.

3. Электронная микроскопия. Рассматривая характеристики светового микроскопа, можно убедиться, что единственным путем увеличения разрешения оптической системы будет использование источника освещения, испускающего волны с наименьшей длиной. Таким источником может быть раскаленная нить, которая в электрическом поле выбрасывает поток электронов, последний можно фокусировать, пропуская через магнитное поле. Это послужило основой для создания электронного микроскопа, в котором уже сейчас достигнуто разрешение в 0,1 нм. По принципу конструкции электронный микроскоп очень сходен с оптическим: в нем есть источник освещения (катод электронной пушки), конденсорная система (конденсорная магнитная линза), объектив (объективная магнитная линза), окуляр (проекционные магнитные линзы), только вместо сетчатки глаза электроны попадают на люминесцирующий экран или на фотопластинку. В электронном микроскопе используется поток электронов, с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн. Разрешаемое расстояние в 100 000 раз меньше, чем в световом микроскопе. В современных электронных микроскопах разрешаемое расстояние составляет около 0,1-0,7 нм.

В настоящее время используются трансмиссионные и сканирующие электронные микроскопы, которые имеют большую глубину резкости, широкий диапазон непрерывного изменения увеличения (от 10-ков до 10-ков тысяч раз) и высокая разрешающая способность.

2. Рассмотрите строение светового микроскопа. Повторите правила работы с ним.

Работа с микроскопом . Устройство типичного биологического микроскопа (рис.1). Штативная подставка выполняется в виде тяжелой отливки. К ней на шарнире прикреплен тубусодержатель, несущий все остальные части микроскопа.

С помощью тубуса, в который вмонтированы линзовые системы, можно перемещать их относительно образца для фокусировки. На нижнем конце тубуса расположен объектив.

Как правило, микроскоп снабжен несколькими объективами разного увеличения на револьверной головке, которая позволяет устанавливать их в рабочее положение на оптической оси. При исследовании образца оператор обычно начинает с объектива, который имеет наименьшее увеличение и наиболее широкое поле зрения, находит интересующие его детали, после чего рассматривает их, пользуясь объективом с большим увеличением.

Окуляр вмонтирован в конец выдвижного держателя, при помощи которого можно при необходимости изменять длину тубуса. Передвигая вверх и вниз весь тубус с объективом и окуляром, микроскоп наводится на резкость.

В качестве образца обычно берется очень тонкий прозрачный слой или срез, который кладут на стеклянную пластинку прямоугольной формы, называемую предметным стеклом, а сверху накрывают более тонкой стеклянной пластинкой меньших размеров, которая называется покровным стеклом. Чтобы увеличить контраст, образец часто окрашивают химическими веществами.

Предметное стекло кладут на предметный столик таким образом, чтобы образец находился над центральным отверстием столика. Столик, как правило, бывает снабжен механизмом для плавного и точного перемещения образца в поле зрения.

Третья система линз – конденсор – концентрирует свет на образце. Держатель конденсоров, которых может быть несколько, находится под предметным столиком. Здесь же расположена ирисовая диафрагма для регулировки апертуры. Еще ниже находится осветительное зеркало, устанавливаемое в универсальном шарнире. За счет того, что зеркало отбрасывает свет лампы на образец оптическая система микроскопа и создает видимое изображение.

Рис. 1. Микроскоп для биологических исследований.

А-общий вид: 1 — основание; 2 – тубусодержатель; 3 – тубус; 4 – коробка механизма микроподачи; 5 – револьверное устройство; 6 – предметный столик; 7 — макрометрический винт; 8 – микрометрический винт; 9 – винт конденсора; 10 – окуляр; 11 – объективы; 12 – конденсор с ирисовой диафрагмой; 13 – зеркало; Б – объективы малого (а), большого (б) и иммерсионного (в) увеличения.

3. Рассмотрите микропрепараты (Таблица 3), зарисуйте, подпишите. Укажите тип красителя и увеличение.

Таблица 3

Препараты тканей с разным окрашиванием

Световая микроскопия. В основе световой микроскопии лежат различные свойства света. Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2-3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Современные световые микроскопы представляют собой довольно сложные приборы, совершенствующиеся в течение 400 лет с момента создания первого прототипа микроскопа.

Освещение при микроскопии играет весьма существенную роль. Неправильное или недостаточное освещение не позволит использовать полностью все возможности микроскопа.

Хорошее освещение достигается при установке света по методу Келлера. Для этого устанавливают осветитель на расстоянии 30-40 см от микроскопа и, перемещая патрон с лампочкой или весь осветитель, добиваются четкого изображения нити накала лампы на закрытой полностью диафрагме конденсора так, чтобы это изображение полностью заполняло отверстие конденсора. Закрыв диафрагму осветителя, открывают диафрагму конденсора и, перемещая конденсор, добиваются резкого изображения диафрагмы осветителя в поле зрения микроскопа. Чтобы яркий свет не слепил глаза, предварительно уменьшают с помощью реостата накал нити лампы. И, наконец, с помощью зеркала изображение отверстия диафрагмы устанавливают в центре поля зрения, а диафрагму осветителя открывают так, чтобы было освещено все видимое поле зрения. Раскрывать больше диафрагму не нужно, так как это не усилит освещенности, а лишь уменьшит контрастность за счет рассеянного света.

Виды световой микроскопии:

1) Иммерсионная световая микроскопия. Иммерсионные объективы используются для изучения объектов невидимых или плохо видимых через сухие системы микроскопа.2) Фазовоконтрастная микроскопия предназначена для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля.3) Аноптральная микроскопия – разновидность фазовоконтрастной микроскопии, при которой применяют объективы со специальными пластинками, нанесенными на одну из линз в виде затемненного кольца.4) Метод интерференционного контраста (интерференционная микроскопия) состоит в том, что каждый луч раздваивается, входя в микроскоп. Один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу, другой — мимо неё по той же или дополнительной оптической ветви микроскопа. В окулярной части микроскопа оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой. Один из лучей, проходя через объект, запаздывает по фазе (приобретает разность хода по сравнению со вторым лучом).5) Поляризационная микроскопия – это метод наблюдения в поляризованном свете для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов).6) Темнопольная микроскопия. При микроскопии по методу темного поля препарат освещается сбоку косыми пучками лучей, не попадающими в объектив. В объектив попадают лишь лучи, которые отклоняются частицами препарата в результате отражения, преломления или дифракции. В силу этого микробные клетки и другие частицы представляются ярко светящимися на черном фоне (картина напоминает мерцающее звездное небо).7) Люминесцентная микроскопия — метод наблюдения под микроскопом люминесцентного свечения микрообъектов при освещении их сине-фиолетовым светом или ультрафиолетовыми лучамиЛюминесцентная микроскопия. Метод основан на способности некоторых веществ светиться под действием коротковолновых лучей света. При этом длина волны излучаемого при люминесценции света всегда будет больше, чем длина волны света, возбуждаемого люминесценцию. Так, если освещать объект синим светом, он будет испускать лучи красного, оранжевого, желтого и зеленого цвета. Препараты для люминесцентной микроскопии окрашивают специальными светящимися люминесцентными красителями – флуохромами (акридиновый оранжевый, изотиоционат флуоресцеина и др.). Лучи света от сильного источника (обычно ртутной лампы сверхвысокого давления) пропускают через сине-фиолетовый светофильтр. Под действием этого коротковолнового излучения окрашенные флуохромом клетки или бактерии начинают светиться красным или зеленым светом. Для того, чтобы синий свет, вызвавший люминесценцию, не мешал наблюдению, над окуляром ставят запирающий желтый светофильтр, задерживающий синие, но пропускающий желтые, красные и зеленые лучи. В результате при наблюдении в люминесцентном микроскопе на темном фоне видны будут клетки или бактерии, светящиеся желтым, зеленым или красным цветом. Например, при окраске акридиновым оранжевым ДНК клетки (ядерное вещество) будет светиться ярко-зеленым цветом. Метод люминесцентной микроскопии позволяет изучать живые нефиксированные бактерии, окрашенные сильно разведенными флуохромами, не причиняющими вреда миробным клеткам. По характеру свечения могут быть дифференцированы отдельные химические вещества, входящие в состав микробной клетки. Темнопольная микроскопия. При микроскопии по методу темного поля препарат освещается сбоку косыми пучками лучей, не попадающими в объектив. В обектив попадают лишь лучи, которые отклоняются частицами препарата в результате отражения, преломления или дифракции. В силу этого микробные клетки и другие частицы представляются ярко светящимися на черном фоне (картина напоминает мерцающее звездное небо).

Для микроскопии в темном поле используют специальный конденсор (параболоид-конденсор или кардиоид-конденсор) и обычные объективы. Так как аппаратура иммерсионного объектива больше, чем апертура конденсора темного поля, внутрь иммерсионного объектива вставляется специальная трубчатая диафрагма, снижающая его апертуру.

Этот метод микроскопии удобен при изучении живых бактерий, спирохет и их подвижности.

Фазово-контрастная микроскопия. Обыкновенные окрашенные препараты поглощают часть проходящего через них света, в результате чего амплитуда световых волн снижается, и частицы препарата выглядят темнее фона. При прохождении света через неокрашенный препарат амплитуда световых волн не меняется, происходит лишь изменение фазы световых волн, прошедших через частицы препарата. Однако человеческий глаз улавливать это изменение фазы света не способен, поэтому неокрашенный препарат при правильной установке освещения в микроскопе будет невидим.

Фазово-контрастное устройство позволяет превратить изменение фазы лучей, прошедших через частицы неокрашенного препарата, в изменения амплитуды, воспринимаемые человеческим глазом, и, таким образом, позволяет сделать неокрашенные препараты отчетливо видимыми.

Приспособление для фазово-контрастной микроскопии включает в себя конденсор с набором кольцевых диафрагм, обеспечивающих освещение препарата полным конусом света, и фазово-контрастные объективы, которые отличаются от обычных тем, что в их главном фокусе располагается полупрозрачная фазовая пластинка в виде кольца, вызывающая сдвиг фазы проходящего через нее света. Установку освещения проводят так, чтобы весь свет, прошедший через кольцевидную диафрагму конденсора, в дальнейшем прошел через расположенное в объективе фазовое кольцо.

При рассмотрении препарата весь свет, прошедший через участки препарата в которых нет каких-либо объектов, пройдет через фазовое кольцо и даст светлое изображение фона. Свет, прошедший через имеющиеся в препарате частицы, например, бактериальные клетки, получит некоторое изменение фазы и, кроме того, разделится на два луча – недифрагированный и дифрагированный. Недифрагированные лучи, пройдя в дальнейшем через кольцевидную фазовую пластинку в объективе, получат дополнительный сдвиг фазы. Дифрагированные лучи пройдут мимо фазовой пластинки, и их фаза не изменится. В плоскости полевой диафрагмы окуляра произойдет интерференция (наложение) дифрагированного и недифрагированного лучей, а так как эти лучи идут в разных фазах, произойдет их взаимное частичное гашение и уменьшение амплитуды. Благодаря этому микробные клетки будут выглядеть темными на светлом фоне.

Существенными недостатками фазово-контрастной микроскопии являются слабая контрастность получаемых изображений и наличие светящихся ореолов вокруг объектов. Фазово-контрастная микроскопия не увеличивает разрешающей способности микроскопа, но помогает выявить детали структуры живых бактерий, стадии их развития, изменения в них под действием различных агентов (антибиотики, химические вещества и т.д.).

Электронная микроскопия. Для изучения структуры клеток на субклеточном и молекулярном уровнях, а также для изучения вирусов используют электронную микроскопию. Ценность электронной микроскопии заключается в ее способности разрешать объекты, не разрешаемые оптическом микроскопом в видимом или ультрафиолетовом свете. Малая длина волны электронов, которая уменьшается в прямой зависимости от подаваемого ускоряющего напряжения, позволяет разрешать, т.е. различать как отдельные объекты, отстоящие друг от друга всего на 2А (0,2 нм или 0,0002 мкм) или даже меньше, в то время как предел разрешения световой оптики лежит вблизи 0,2 мкм (он зависит от длины волны используемого света).

Электронная микроскопия, при которой изображение получают благодаря прохождению (просвечиванию) электронов через образец, называется просвечивающей (трансмиссивной). При сканирующей (растровой), или туннельной электронной микроскопии пучок электронов быстро сканирует поверхность образца, вызывая излучение, которое посредством катодно-лучевой трубки формирует изображение на светящемся экране микроскопа по аналогии с формированием телевизионного изображения.

Принципиальная оптическая схема электронного микроскопа аналогична схеме светового, в котором все оптическое элементы заменены соответствующими электрическими: источник света – источником электронов, стеклянные линзы – линзами электромагнитными. В электронных микроскопах просвечивающего типа различают три системы: электронно-оптическую, вакуумную и электропитания.

Источником электронов является электронная пушка, состоящая из V-образного вольфрамового термокатода, который при нагревании до 2900°С при подаче постоянного напряжения до 100 кВ в результате термоэмиссии испускает свободные электроны, ускоряемые затем электростатическим полем, создаваемым между фокусирующим электродом и анодом. Электронный пучок затем формируется с помощью конденсорных линз и направляется на исследуемый объект. Электроны, проходя сквозь объект, за счет его разной толщины и электроплотности отклоняются под различными углами и попадают в объективную линзу, которая формирует первое увеличение объекта.

После объективной линзы электроны попадают в промежуточную линзу, которая предназначена для плавного изменения увеличения микроскопа и получения дифракции с участков исследуемого образца. Проекционная линза создает конечное увеличенное изображение объекта, которое направляется на флуоресцентный экран. Благодаря взаимодействию быстрых электронов с люминофором экрана на нем возникает видимое изображение объекта. После наведения резкости сразу проводят фотографирование. Увеличение конечного изображения на экране определяется как произведение увеличений, даваемых объективной, промежуточной и проекционной линзами.

Электронномикроскопическому исследованию могут быть подвергнуты как ультратонкие срезы различных тканей, клеток, микроорганизмов, так и целые бактериальные клетки, вирусы, фаги, а также субклеточные культуры, выделяемые при разрушении клеток различными способами.

Виды электронных микроскопов:

1) Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) — это установка, в которой изображение от ультратонкого объекта (толщиной порядка 0,1 мкм) формируется в результате взаимодействия пучка электронов с веществом образца с последующим увеличением магнитными линзами (объектив) и регистрацией на флуоресцентном экране. Для регистрации изображения возможно использование сенсоров, например, ПЗС-матрицы. Первый практический просвечивающий электронный микроскоп был построен Альбертом Пребусом и Дж. Хиллиером в университете Торонто (Канада) в 1938 году с использованием концепции, предложенной ранее Максом Кноллом и Эрнстом Руска.

2) Растровый электронный микроскоп (РЭМ, англ. Scanning Electron Microscope, SEM) — прибор, позволяющий получать изображения поверхности образца с большим разрешением (несколько нанометров). Ряд дополнительных методов позволяет получать информацию о химическом составе приповерхностных слоёв;

3) Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ, англ. STM — scanning tunneling microscope) — прибор, предназначенный для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением. В СТМ острая металлическая игла подводится к образцу на расстояние нескольких ангстрем. При подаче на иглу относительно образца небольшого потенциала возникает туннельный ток. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Типичные значения 1-1000 пА при расстояниях около 1 Å.

Современные модели электронных микроскопов устроены так, что сочетают в себе возможности как просвечивающего, так и сканирующего микроскопов, и их легко можно переоборудовать с одного типа на другой.

Просвечивающая электронная микроскопия применяется для изучения ультратонких срезов микробов, тканей, а также строения мелких объектов (вирусов, жгутиков и др.), контрастированных фосфорно-вольфрамовой кислотой, уранилацетатом, напылением металлов в вакууме. Сканирующая электронная микроскопия применяется для изучения поверхности объектов. При просвечивающей электронной микроскопии получают плоскостные изображения объекта, а при сканирующей – удается получить трехмерное объемное изображение. В бактериологии сканирование наиболее эффективно для выявления отростков и других поверхностных структур, для определения формы и топографических отношений как в колониях, так и на поверхности инфицированных тканей.

При сканирующей микроскопии образец фиксируют, высушивают на холоде и напыляют в вакууме золотом или другими тяжелыми металлами. Таким образом получают реплику (отпечаток), повторяющую контуры образца, впоследствии сканируемую.

Недостатки электронного микроскопа:

1) подготовленный к исследованию материал должен быть мертвым, так как в процессе наблюдения он находится в вакууме;

2) трудно быть уверенным, что объект воспроизводит живую клетку во всех ее деталях, поскольку фиксация и окрашивание исследуемого материала могут изменить или повредить ее структуру;

3) дорого стоит и сам электронный микроскоп и его обслуживание;

4) подготовка материала для работы с микроскопом отнимает много времени и требует высокой квалификации персонала;

Световая микроскопия

При использовании этого метода исследователь оперирует следующими понятиями:

Увеличение – физическое свойство линз объектива и окуляра. Увеличение микроскопа оценивают как произведение увеличения объектива и увеличения окуляра.

Минимальный размер наблюдаемого объекта (d) и разрешение микроскопа – значения, зависящие от характеристик линз объектива, длины волны и от коэффициента преломления среды, отделяющей изучаемый объект от линз объектива или конденсора. Увеличивают разрешение микроскопа применением жидких сред (иммерсионные среды), т.к. коэффициент их преломления больше коэффициента преломления воздуха. В микроскопии используют масляную, глицериновую и водную иммерсионные среды. Теоретически возможный предел разрешения светового микроскопа – 0,2 мкм (минимальное расстояние, на котором различимы два объекта).

Специальные виды микроскопии

Темнопольная. Используют специальный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры неокрашенного материала. Темнопольная микроскопия позволяет наблюдать живые объекты. Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на темном поле. При этом лучи от осветителя падают на объект сбоку, а в линзы микроскопа поступают только рассеянные лучи.

Фазово-контрастная микроскопия позволяет изучать живые и неокрашенные объекты. При прохождении света через окрашенные объекты изменяется амплитуда световой волны, а при прохождении света через неокрашенные – фаза световой волны, что и используют для получения высококонтрастного изображения в фазово-контрастной и интерференционной микроскопии.

Поляризационная микроскопия — формирование изображения неокрашенных анизотропных структур (например, коллагеновые волокна и миофибриллы).

Интерференционная микроскопия объединяет принципы фазово-контрастной и поляризационной микроскопии и применяется для получения контрастного изображения неокрашенных объектов.

Люминесцентная микроскопия применяется для наблюдения флюоресцирующих (люминесцирующих) объектов. В люминесцентном микроскопе свет от мощного источника проходит через два фильтра. Один фильтр задерживает свет перед образцом и пропускает свет длины волны, возбуждающей флюоресценцию образца. Другой фильтр пропускает свет длины волны, излучаемой флуоресцирующим объектом. Таким образом, флюоресцирующие объекты поглощают свет одной длины волны и излучают в другой области спектра.

Флюоресцирующие красители (флюоресцин, родамин и др.) избирательно связываются со специфическими макромолекулами.

Электронная микроскопия

Теоретическое разрешение просвечивающего ЭМ составляет 0,002 нм. Реальное разрешение современных микроскопов приближается к 0,1 нм. Для биологических объектов разрешение ЭМ на практике составляет 2 нм.

Просвечивающий ЭМ состоит из колонны, через которую в вакууме проходят электроны, излучаемые катодной нитью. Пучок электронов, фокусируемый кольцевыми магнитами, проходит через подготовленный образец. Характер рассеивания электронов зависит от плотности образца. Проходящие через образец электроны фокусируют, наблюдают на флюоресцирующем экране и регистрируют при помощи фотопластинки.

Сканирующий ЭМ применяют для получения трехмерного изображения поверхности исследуемого объекта.

Метод сколов (замораживания-скалывания) применяют для изучения внутреннего строения клеточных мембран. Клетки замораживают при температуре жидкого азота в присутствии криопротектора и используют для изготовления сколов. Плоскости скола проходят через гидрофобную середину двойного слоя липидов. Обнаженную внутреннюю поверхность мембран оттеняют платиной, полученные реплики изучают в сканирующем электронном микроскопе.



в микробиологии: устройство микроскопа и основные приемы микроскопирования живых микроорганизмов

1 Особенности разных видов микроскопии

2 Устройство светлопольного микроскопа

3 Правила работы с иммерсионным объективом

4 Приемы микроскопирования живых микроорганизмов

1 Особенности разных видов микроскопии

Основными задачами микроскопии являются следующие:

    Ориентировочная идентификация микроорганизмов в образце.

    Изучение некоторых морфологических признаков и структур микроорганизмов (например, капсул, жгутиков и т. д.).

    Изучение окрашенных мазков из колоний и чистых культур.

На сегодняшний день наиболее используемой является световая микроскопия.

Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2–3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Изображение в световом микроскопе формируется вследствие того, что объект и различные его структуры избирательно поглощают свет с различной длиной волны (абсорбционный контраст) или вследствие изменения фазы световой волны при прохождении света через объект (фазовый контраст).

Основными характеристиками любого микроскопа являются разрешающая способность и контраст. Разрешающая способность – это минимальное расстояние, на котором находятся две точки, демонстрируемые микроскопом раздельно. Разрешение человеческого глаза в режиме наилучшего видения равно 0,2 мм. Контраст изображения – это различие яркостей изображения и фона. Если это различие составляет менее 3–4 %, то его невозможно уловить ни глазом, ни фотопластинкой; тогда изображение останется невидимым, даже если микроскоп разрешает его детали. На контраст влияют как свойства объекта, изменяющие световой поток по сравнению с фоном, так и способности оптики уловить возникающие различия в свойствах луча. Возможности светового микроскопа ограничены волновой природой света. Физические свойства света – цвет (длина волны), яркость (амплитуда волны), фаза, плотность и направление распространения волны изменяются в зависимости от свойств объекта. Эти различия и используются в современных микроскопах для создания контраста.

Увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра. У типичных исследовательских микроскопов увеличение окуляра равно 10, а увеличение объективов – 10, 40 и 100. Соответственно, увеличение такого микроскопа составляет от 100 до 1 000. Некоторые из микроскопов имеют увеличение до 2 000. Еще более высокое увеличение не имеет смысла, так как при этом разрешающая способность не улучшается. Напротив, качество изображения ухудшается.

Числовая апертура используется для выражения разрешающей способности оптической системы. Числовая апертура – это оптический «охват» линзы, она является мерой количества света, попадающего в линзу. Числовая апертура объектива указана на его оправе. Апертура конденсора должна соответствовать числовой апертуре объектива. Числовая апертура любой линзы, граничащей с воздухом (т.е. «сухой системы»), не может превысить 1, так как показатель преломления воздуха равен 1. Числовую апертуру можно повысить, если увеличить показатель преломления среды между фронтальной линзой объектива и предметным стеклом, приблизив его к показателю преломления стекла (1,5). Для этого между фронтальной линзой объектива и исследуемым объектом помещают каплю жидкости с показателем преломления большим, чем показатель преломления воздуха, например, каплю воды (n = 1,3), глицерина (n = 1,4) или кедрового (иммерсионного) масла (n = 1,5). Для каждой из указанных выше жидкостей выпускаются специальные объективы, которые называются иммерсионными.

Световая микроскопия включает обычную просвечивающую микроскопию (светло-, темнопольную), фазово-контрастную, люминесцентную. В последнее время разработаны и другие способы микроскопии и микроскопы – инверсионная и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия.

Светлопольная микроскопия позволяет исследовать объекты в проходящем свете в светлом поле. Данный вид микроскопии предназначен для исследования морфологии, размеров клеток, их взаимного расположения, структурной организации клеток и других особенностей. У светового микроскопа максимальная разрешающая способность составляет 0,2 мкм, что обеспечивает высокоточное увеличение микроскопа до 1500х.

Фазово-контрастная микроскопия позволяет более четко наблюдать живые прозрачные объекты, которые имеют коэффициенты преломления, близкие к коэффициентам преломления среды. Действие фазово-контрастного микроскопа основано на интерференции света в плоскости изображения, обусловленной сдвигом по фазе (при использовании фазового кольца в апертурной диафрагме). При фазово-контрастной микроскопии часто применяют биологические микроскопы с обратным расположением оптики – инвертированные микроскопы. У таких микроскопов объективы расположены снизу, а конденсор – сверху.

С помощью фазово-контрастной микроскопии изучают форму, размеры, взаимное расположение клеток, их подвижность, размножение, прорастание спор микроорганизмов и т. д. Благодаря применению этого способа микроскопии контраст живых неокрашенных микроорганизмов резко увеличивается и они выглядят темными на светлом фоне (позитивный фазовый контраст) или светлыми на темном фоне (негативный фазовый контраст).

Темнопольная микроскопия основана на освещении объекта косыми лучами света. При таком освещении лучи не попадают в объектив, поэтому поле зрения выглядит темным. Такое освещение препарата достигается использованием специального темнопольного конденсора. Темнопольная микроскопия является очень простым, но эффективным методом и хорошо подходит для получения изображения живых и неокрашенных биологических образцов. Учитывая простоту установки, качество получаемых изображений весьма хорошее.

При микроскопировании в темном поле можно увидеть объекты, величина которых измеряется сотыми долями микрометра, что находится за пределами разрешающей способности обычного светлопольного микроскопа. Однако наблюдение за объектами в темном поле позволяет исследовать только контуры клеток и не дает возможности рассмотреть их внутреннюю структуру.

Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия основана на способности ряда веществ биологического происхождения или некоторых красителей светиться при их освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом. При использовании ультрафиолетового света разрешающая способность микроскопа может достигать 0,1 мкм.

Клетки микроорганизмов обрабатывают специальными красителями – флуорохромами (акридиновый оранжевый, примулин, родамин и др.) в виде сильно разбавленных водных растворов: 1:500–1:100 000. Такие растворы слабо токсичны, что дает возможность изучать неповрежденную клетку. В зависимости от химического состава, клеточные структуры в разной степени адсорбируют красители и люминесцируют различным образом. Кроме того, флуорохромы неодинаково адсорбируются живыми и мертвыми клетками. Это позволяет использовать данный вид микроскопии для цитологических и иммунологических исследований, определения жизнеспособности клеток и т. д.

Электронная микроскопия позволяет обнаружить объекты, которые не разрешаются при использовании световых или ультрафиолетовых лучей. Теоретически разрешение просвечивающего электронного микроскопа составляет 0,002 нм; реальное разрешение современных электронных микроскопов приближается к 0,1 нм. На практике разрешение для биологических объектов достигает 2 нм.

Короткая длина волны электронов позволяет различить объекты размером 0,5–1,0 нм. В современных электронных микроскопах на экране достигается увеличение 5000– 200 000. Благодаря столь высокому разрешению становится возможным выявление деталей бактериальных структур. Например, с помощью напыления солей тяжелых металлов, окружающих бактерию и проникающих в поверхностные неровности, получают контрастирование за счет дифференциальной задержки электронов. Этот эффект получил название негативного контрастирования .

Электронный микроскоп, в котором изображение формируется благодаря прохождению (просвечиванию) электронов через образец, называют просвечивающим (или трансмиссионным ).

В сканирующем электронном микроскопе (растровая электронная микроскопия (РЭМ) пучок электронов быстро сканирует поверхность образца, вызывая излучение, которое формирует изображение на светящемся экране. Для РЭМ характерны высокая разрешающая способность, большой диапазон увеличений (до 100 000 и выше), большая глубина фокусировки (~100 мкм), многообразие режимов работы. Сканирующий микроскоп дает картину поверхностей и позволяет получать трехмерное изображение.

Лазерная конфокальная микроскопия дает возможность получить отчетливое изображение и наблюдать объекты в фокусе по всему полю. Данный метод пригоден лишь для исследования самосветящихся (флуоресцентных) объектов. При сочетании с компъютерной техникой возможна пространственная реконструкция изучаемого объекта. В конфокальном лазерном сканирующем микроскопе изображения внутренних сечений формируются за счет сканирования сфокусированным лазерным пучком от разных (405, 488, 532, 635 нм) лазеров и пространственной фильтрации излучения. При использовании сканирующей микроскопии ближнего поля (СМБП) достигается высокая разрешающая способность. Наименьший размер элемента, полученного с помощью СМБП, составляет 20 нм при длине волны света 0,486 нм. В изображении контролируемого элемента отсутствуют дифракционные или интерференционные эффекты, затрудняющие определение его границ. Отличительной особенностью СМБП по сравнению с атомно-силовым микроскопом является чувствительность к оптическим характеристикам поверхности контролируемого образца, длине волны света, люминесценции и др.

Компьютерная интерференционная микроскопия позволяет получить высококонтрастное изображение при наблюдении субклеточных структур; во многих случаях применяется для изучения живых клеток. Принцип действия автоматизированного интерференционного микроскопа основан на интерференции световых пучков лазерного излучения, отраженного от опорного зеркала и зеркала, на котором помещен измеряемый фазовый объект. Теоретически предельно достижимая разрешающая способность может составить в среднем 0,2 нм, практически она составляет 0,4 мкм.

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ), позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) позволяют наблюдать объекты в обычных условиях.

Различные типы световой микроскопии


Различные типы световой микроскопии.

Световой микроскоп или оптический микроскоп — это микроскоп, использующий видимый свет и систему линз для увеличения изображений. В настоящее время существует много сложных конструкций, разработанных с целью улучшения разрешения и контраста образца.

Микроскопия в темном поле


Микроскопия темного поля и микроскопия светлого поля: микроскопия светлого поля использует самый простой и распространенный тип оптического микроскопа.Микроскопы светлого поля обычно состоят из множества компонентов, а в качестве источников света используются либо галогенные лампы, либо светодиоды. Этот тип микроскопа, как правило, имеет низкую контрастность из-за того, что биологические образцы пропускают большую часть света. Окрашивание, если часто требуется для решения этой проблемы, имеет тот недостаток, что визуализация в реальном времени затруднена из-за того, что окрашивание убивает клетки. Поэтому микроскопия в темном поле обычно предпочтительнее светлого поля. В микроскопе темного поля используется специальное отверстие для фокусировки падающего света, благодаря чему фон остается темным.Свет не проходит непосредственно через исследуемый образец. Вместо этого свет отражается от образца, создавая впечатление, что он излучает свет. Микроскопия в светлом поле показывает четкое увеличение, в то время как изображение в темном поле показывает мельчайшие детали.

Флуоресцентная микроскопия


Флуоресцентная микроскопия проводится с помощью оптического микроскопа, в котором в качестве источника УФ-излучения используется дуговая ртутная лампа. Микроскоп также будет включать фильтр возбуждения, дихроматическое зеркало и фильтр эмиссии.Флуоресценция, используемая для наблюдения за образцом, начинается там, где молекула поглощает свет высокой частоты и излучает свет более низкой частоты. Флуоресцентная микроскопия использует отраженный свет. В флуоресцентном микроскопе источник света движется по другой траектории, чем в обычном световом микроскопе. Преимущество флуоресцентной микроскопии заключается в том, что ее можно использовать для обнаружения и визуализации нескольких флуоресцентных молекул, например клетки светятся, когда они выполняют свою работу. iOLight продает микроскоп для мобильной цифровой флуоресцентной микроскопии, который также отлично подходит для полевой микроскопии.


Флуоресцентная микроскопия проводится с помощью оптического микроскопа, в котором в качестве источника УФ-излучения используется дуговая ртутная лампа. Микроскоп также будет включать фильтр возбуждения, дихроматическое зеркало и фильтр эмиссии. Флуоресценция, используемая для наблюдения за образцом, начинается там, где молекула поглощает свет высокой частоты и излучает свет более низкой частоты. Флуоресцентная микроскопия использует отраженный свет. В флуоресцентном микроскопе источник света движется по другой траектории, чем в обычном световом микроскопе.Преимущество флуоресцентной микроскопии заключается в том, что ее можно использовать для обнаружения и визуализации нескольких флуоресцентных молекул, например клетки светятся, когда они выполняют свою работу. iOLight продает микроскоп для мобильной цифровой флуоресцентной микроскопии, который также отлично подходит для полевой микроскопии.

Фазово-контрастная микроскопия


Фазово-контрастные микроскопы были изобретены для решения проблемы исследования живых клеток с помощью светлопольного микроскопа. Фазово-контрастная микроскопия — это метод оптической микроскопии, в котором фазовый сдвиг преобразуется в изменение амплитуды/интенсивности света.Фаза сдвигается, когда свет проходит через плотную среду и его скорость уменьшается, одновременно происходит сдвиг фазы. Когда две волны встречаются в определенной точке, это приводит к деструктивной интерференции, уменьшая амплитуду и, следовательно, плотность. Фазово-контрастная микроскопия полезна для изучения образцов, которые являются как бесцветными, так и прозрачными.

Дифференциально-интерференционная контрастная микроскопия


ДИК создает контраст в образце, создавая изображение с высоким разрешением тонкого оптического среза.При дифференциально-интерференционной контрастной микроскопии генерируются два близко расположенных параллельных луча, которые интерферируют после прохождения через неокрашенный образец. Фон становится темным, а интерференционная картина особенно четкой на границах. Образцы будут казаться очень яркими по сравнению с темным фоном.

Конфокальная микроскопия


Этот тип микроскопа был разработан в ответ на недостатки флуоресцентных микроскопов (главным образом то, что они используют УФ-свет высокой интенсивности, что означает, что образцы постоянно подвергаются его воздействию, вызывая обесцвечивание и размытие фотографий в некоторых образцах).Для устранения этого недостатка были внесены две основные модификации: использование лазерного излучения вместо ртутной арочной лампы и изображения, сделанные с помощью цифровой камеры с отверстием для булавки. Отверстие для булавки позволяет фокусировать свет только одной фокальной плоскости на цифровую камеру. Лазерный луч, сфокусированный и просканированный по образцу, создает на нем трехмерные и двумерные изображения.

Поляризованная микроскопия


Поляризационный микроскоп представляет собой оптический микроскоп, состоящий из детектора, линз и поляризационных фильтров.Его процесс включает освещение образца поляризованным светом и полезен для лучшей визуализации и понимания двулучепреломляющих материалов (материалов с двумя разными показателями преломления). Этот микроскоп работает за счет использования поляризованного фильтра, который можно поворачивать и фиксировать на пути света под образцом, обычно под предметным столиком. Это конкретное устройство известно своими антибликовыми свойствами, которые считаются необходимыми для глубокого анализа изотропных частиц, требующих высокой целостности пропускания света.

Какие типы микроскопии используются в микробиологической лаборатории?

Микроскоп является одним из важнейших инструментов микробиолога. Он был изобретен в 1600-х годах, когда Антон ван Левенгук построил простую модель трубки, увеличительной линзы и предметного столика, чтобы сделать первые визуальные открытия бактерий и циркулирующих клеток крови. В настоящее время микроскопия необходима в области медицины для новых клеточных открытий, и типы микроскопов можно классифицировать на основе физических принципов, которые они используют для создания изображения.

Световые микроскопы

Некоторые из наиболее распространенных в лабораториях микроскопов используют проецируемый видимый свет для освещения и увеличения объекта. Самый простой оптический прицел, препаровальный или стереомикроскоп, позволяет одновременно рассматривать весь организм, показывая детали, такие как усики бабочки, с увеличением в 100–150 раз. Составные эндоскопы, используемые для более детального изучения клеток, содержат линзы двух типов, которые позволяют увеличивать одноклеточные организмы в 1000–1500 раз. Более специализированными являются темнопольные и фазово-контрастные микроскопы, которые рассеивают свет для захвата не только живых клеток, но даже внутренних частей клеток, таких как митохондрии.

Флуоресцентные микроскопы

Флуоресцентный или конфокальный микроскоп использует ультрафиолетовый свет в качестве источника света. Когда ультрафиолетовый свет попадает на объект, он возбуждает электроны объекта, излучая свет разных цветов, что может помочь идентифицировать бактерии внутри организма. В отличие от составных и препаровальных эндоскопов, флуоресцентные микроскопы показывают объект через конфокальное отверстие, поэтому полное изображение образца не отображается. Это увеличивает разрешение за счет отключения внешнего флуоресцентного света и создания четкого трехмерного изображения образца.

Электронные микроскопы

Источником энергии, используемым в электронном микроскопе, является пучок электронов. Луч имеет исключительно короткую длину волны и значительно увеличивает разрешение изображения по сравнению со световой микроскопией. Целые объекты покрыты золотом или палладием, которые отклоняют электронный луч, создавая темные и светлые области в виде трехмерных изображений, просматриваемых на мониторе. Можно запечатлеть такие детали, как сложные кремнеземные оболочки морских диатомовых водорослей и детали поверхности вирусов.К этой специализированной категории микроскопии относятся как просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ), так и новейшие сканирующие электронные микроскопы (СЭМ).

Рентгеновские микроскопы

Как следует из названия, в этих микроскопах для создания изображения используется пучок рентгеновских лучей. В отличие от видимого света, рентгеновские лучи не отражают и не преломляют легко, и они невидимы для человеческого глаза. Разрешение изображения рентгеновского микроскопа находится между разрешением оптического микроскопа и электронного микроскопа и достаточно чувствительно, чтобы определить индивидуальное размещение атомов внутри молекул кристалла.В отличие от электронной микроскопии, при которой объект высушивается и фиксируется, эти узкоспециализированные микроскопы способны показывать живые клетки.

Какие существуют два основных типа микроскопов

  • Составные световые микроскопы. Используйте свет для увеличения. Может увеличивать до 2000 раз, но наши увеличивают до 500 раз. …
  • Стереоскопические микроскопы. Используйте свет для увеличения. Наш увеличивает до 50 раз. …
  • Трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ) Используйте электроны для увеличения.…
  • Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) Используйте электроны для увеличения.

Какие два вида микроскопов можно использовать для визуализации атомов?

Существует два основных типа электронных микроскопов – трансмиссионный ЭМ (ПЭМ) и сканирующий ЭМ (СЭМ) . Трансмиссионный электронный микроскоп используется для просмотра тонких образцов (срезов тканей, молекул и т. д.), через которые могут проходить электроны, создавая проекционное изображение.

Какая викторина о микроскопе чаще всего используется?

Наиболее часто используемым микроскопом является световой микроскоп .Простой световой микроскоп может иметь одну линзу. Составные микроскопы имеют набор из двух линз. Примером составного светового микроскопа является…

.

Какой тип микроскопа чаще всего используется в лаборатории?

Применение лабораторных микроскопов

Вертикальные микроскопы являются наиболее распространенным типом, с системой освещения под столиком и системой линз над ним; инвертированные микроскопы, особенно полезные для клеточных культур, меняют эту конфигурацию.

Какой тип микроскопа используется в микробиологии?

Составной микроскоп
Составной микроскоп Микроскопы — это оптические инструменты, которые позволяют нам наблюдать за микробным миром. Линзы производят увеличенные изображения, которые позволяют нам визуализировать форму и строение этих мельчайших живых существ.

Какие микроскопы используются в школах?

Наиболее распространенными типами микроскопов, используемых в обучении, являются монокулярные световые микроскопы (80%), за ними следуют бинокулярные оптические микроскопы (16%), цифровые микроскопы (3%) и стереомикроскопы (1%).В общей сложности 43 % учителей выполняют микроскопию демонстрационным методом, а 37 % учителей используют практическую работу.

Каким был первый микроскоп?

Неясно, кто изобрел первый микроскоп, но голландскому производителю очков Захариасу Янссену (р. 1585) приписывают создание одного из первых составных микроскопов (тех, которые использовали две линзы) около 1600 года. Самые ранние микроскопы могли увеличивать объект. в 20-30 раз больше обычного размера.

Сколько типов составных микроскопов существует?

Составной микроскоп может быть нескольких типов, таких как биологические микроскопы , поляризационные микроскопы, фазово-контрастные микроскопы или флуоресцентные микроскопы.

Какой тип микроскопа дает наибольшее увеличение?

Когда дело доходит до того, что мы называем «световыми» микроскопами, электронные микроскопы обеспечивают наибольшее увеличение.

Каковы основные области применения микроскопа?

Микроскоп — это инструмент, который используется для увеличения мелких объектов . Некоторые микроскопы можно использовать даже для наблюдения за объектом на клеточном уровне, что позволяет ученым увидеть форму клетки, ее ядро, митохондрии и другие органеллы.

Каково основное применение микроскопа?

Основное применение микроскопов научные исследования . Это позволяет нам видеть вещи, которые мы никогда не видели раньше. Мы используем их в биологии для изучения клеток с помощью оптических/световых микроскопов, разрабатываем нанотехнологии, такие как углеродные нанотрубки с электронным и сканирующим зондом, и в патологии, чтобы понять, как работают болезни.

Каково значение использования различных типов микроскопов?

Использование различных объективов микроскопа способствует увеличению без изменения качества получаемого изображения.Помимо увеличения объектива, также важно определить поле зрения микроскопа, чтобы точно измерить размер вашего образца.

Для чего используется инвертированный микроскоп?

Инвертированные микроскопы полезны для наблюдения живых клеток или организмов на дне большого контейнера (например, колбы для тканевых культур) в более естественных условиях, чем на предметном стекле, как в случае с обычным микроскопом.

Сколько типов микроскопов существует в микробиологии?

Существует два основных типа ЭМ : просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) и сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) (рис. 10).TEM несколько аналогичен световому микроскопу светлого поля с точки зрения того, как он работает.

Какие два метода микроскопии наиболее широко используются в клинических лабораториях?

Двумя наиболее распространенными методами визуализации живых клеток являются фазово-контрастная микроскопия и дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия (рис. 1.26).

Какие еще виды микроскопов используются в фармации?

5 различных типов микроскопов:

  • Стереомикроскоп.
  • Составной микроскоп.
  • Инвертированный микроскоп.
  • Металлургический микроскоп.
  • Поляризационный микроскоп.

Какой тип микроскопа из перечисленных ниже дает самый высокий уровень увеличения?

Это делает электронные микроскопы более мощными, чем световые микроскопы. Световой микроскоп может увеличивать объекты до 2000 раз, а электронный микроскоп может увеличить от 1 до 50 миллионов раз в зависимости от того, какой тип вы используете! Чтобы увидеть результаты, посмотрите на изображение ниже.

Какой из следующих микроскопов дает двумерное изображение наблюдаемого образца?

Составной световой микроскоп имеет две линзы, что дает двойное увеличение, и обычно используется в школах. Позволяет использовать 2D-изображения. Что такое составной световой микроскоп?

Какой тип микроскопа используется для создания изображений?

Первоначальная форма электронного микроскопа, , трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ) , использует электронный пучок высокого напряжения для освещения образца и создания изображения.Электронный пучок создается электронной пушкой, обычно снабженной катодом из вольфрамовой нити в качестве источника электронов.

Что такое монокулярный микроскоп?

Монокулярные микроскопы, микроскопы, оснащенные одним окуляром, могут увеличивать образцы до 1000 раз. Если вам нужен микроскоп с более высоким увеличением, вам подойдет бинокулярный микроскоп. Монокулярные микроскопы часто используются в классах и лабораториях для наблюдения за предметными стеклами.

ЧТО ТАКОЕ СВЕТОВЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ МИКРОСКОПЫ? – КАК ОНИ РАБОТАЮТ?

Микроскопия: увеличение, разрешение и типы микроскопов | Биология уровня А | OCR, AQA, Edexcel

Микроскопы и как пользоваться световым микроскопом

Типы микроскопов

Похожие запросы

типы микроскопов в микробиологии
8 типов микроскопов
типы микроскопов pdf
различные типы микроскопов и их принципы pdf
типы микроскопов и их функции ppt
использование микроскопа
10 различных типов микроскопов и их использование

Смотрите больше статей в категории: Часто задаваемые вопросы Кнопка «Вернуться к началу»

видов микроскопов | Свет против.Электронный микроскоп — видео и стенограмма урока

Типы микроскопов

Как упоминалось выше, существует множество способов, с помощью которых микроскопы увеличивают объекты, и это влияет на силу увеличения и разрешение микроскопа.

  • Тип увеличения, который работает лучше всего, зависит от объекта съемки. Увеличение микроскопов может варьироваться от 10 до 2 000 000 крат, но каждый тип микроскопа может видеть только часть этого диапазона.
  • Разрешение также является важным фактором при выборе типа микроскопа для проекта. Классные микроскопы имеют разрешение только 200 нм, но некоторые дорогие и мощные микроскопы могут работать с разрешением до 0,2 нм и выше.
  • Пример: ботанику, пытающемуся исследовать поверхностные ткани корня растения, понадобится совсем другой микроскоп, чем молекулярному биологу, пытающемуся определить, какие белки выполняют определенную функцию в клетках этой ткани.
    • Микроскоп ботаника сможет отодвинуться назад, чтобы рассмотреть структуру корня, и увеличить масштаб, чтобы рассмотреть особенности уровня ткани, но он не сможет получить хорошее разрешение для объектов меньшего размера.
    • Микроскоп молекулярного биолога сможет отойти назад, чтобы увидеть клеточную структуру, и увеличить, чтобы увидеть белки, но он не будет полезен для чего-то большего, чем клетки.

Разницу во внешнем виде листа Plagiomnium undulatum при разном увеличении и разрешении можно увидеть здесь

  • Различные типы микроскопов можно отличить по используемому методу.Многие типы микроскопов могут использовать свет, лучи частиц и даже сканирующие зонды для распознавания особенностей образца.
  • Изображения, которые могут быть получены с помощью различных типов микроскопов, также будут различаться: некоторые могут давать 3D-изображения объекта, другие предлагают 2D-просмотр внутренней части образцов, а некоторые могут видеть только внешнюю часть структур. .

Три типа микроскопов: световые микроскопы , флуоресцентные микроскопы и электронные микроскопы .Существуют и другие типы микроскопов, в том числе сканирующие зондовые микроскопы и стереомикроскопы. Однако вышеперечисленные три являются основными видами микроскопов, используемых исследователями, и многие другие микроскопы попадают в эти категории.

Световая микроскопия

L Световой микроскоп, также называемый «оптическим микроскопом», использует свет и оптические линзы для фокусировки на увеличивающих объектах. Это был первый вид микроскопа, который был разработан. Они были изобретены в 1500-х годах и могли увеличивать примерно до 40 раз.

  • Антони ван Левенгук разработал микроскоп с одной линзой и солнцем в качестве источника света в 1600-х годах. Он мог увеличивать объекты более чем в 200 раз и имел разрешение около 700 нм.
    • Он успешно использовал его, чтобы впервые увидеть одноклеточные организмы; он назвал их «очень маленькими живыми зверюшками».

Простые микроскопы сегодня поставляются со встроенным источником света, но имеют только одну линзу. Они не могут быть отрегулированы для различных увеличений, но могут быть сфокусированы на образце.

  • Источник света (или зеркало, как использовал Левенгук) находится под сценой. Субъект помещается на предметное стекло и центрируется над отверстием, через которое проходит свет.
  • Над образцом линза, а над ней окуляр для просмотра.

Составные микроскопы используют более одной линзы для еще большего увеличения увеличения и позволяют увеличивать уровни увеличения в одном и том же приборе. Первые микроскопы были составными, но далеко не такими сложными, как те, которые используются сейчас.На сегодняшний день это самый распространенный тип микроскопов.

  • Структура аналогична простым микроскопам, за исключением того, что они имеют две линзы, которые работают вместе для усиления увеличения.
    • Оптические линзы находятся на окуляре и обычно имеют увеличение около 10x.
    • Объективы различаются, и на большинстве составных микроскопов их несколько, и их можно заменить. Типичные составные микроскопы имеют объективы с увеличением 4x, 10x, 40x и 100x.
    • Чтобы найти общее увеличение, увеличение линзы окуляра умножается на линзу объектива, поэтому при использовании 100-кратного объектива увеличение равно {eq}10\text{x} \times 100\text{x} = 1000\text{x} {/экв}

Световой микроскоп чаще всего используется в лабораториях для изучения более крупных микроорганизмов и образцов

Типы световых микроскопов

Существует много типов составных световых микроскопов, в зависимости от изучаемого объекта.Самый обычный вид, как показано на рисунке выше, — это микроскопы светлого поля. Они направляют свет через образец на линзы и окуляр. Некоторые другие типы составных световых микроскопов перечислены ниже:

  • Микроскопы темного поля: они блокируют прямое прохождение света через образец, поэтому объектив достигает только косого света, преломленного образцом. Это оставляет темный фон с высокой контрастностью.
  • Фазово-контрастные микроскопы: они используют фазовые сдвиги в свете, чтобы сделать прозрачные образцы видимыми без окрашивания.
  • Конфокальные микроскопы: они используют лазерный свет через объектив для возбуждения образца и устранения фонового света, который находится не в фокусе.
  • Флуоресцентная микроскопия: обсуждается ниже.

Флуоресцентная микроскопия

Это специальный световой микроскоп, в котором используются флуоресцентные метки и красители для выделения целевых молекул, клеток или соединений в образце. Увеличение происходит с помощью того же метода, что и в обычном составном микроскопе, но эти микроскопы обладают дополнительной способностью фильтровать определенные меченые белки или структуры.

  • В образец добавляют флуорофор , а затем на него направляют специальный свет высокой интенсивности. Образец поглощается флуорофорами, которые, в свою очередь, излучают свет с меньшей интенсивностью.
  • Длина волны этого флуорофора известна, и ее можно использовать для фильтрации фонового излучения и получения изображения только меченых частей образца.

Флуоресцентные микроскопы работают иначе, чем световые микроскопы, они используют флуоресцентные красители и метки для освещения только тех клеток или соединений, которые они изучают

Электронная микроскопия

В этом микроскопе не используются световые волны, как в предыдущем, а используется пучок электронов для изображения образцов.Это полезно для визуализации крошечных объектов, потому что длина волны электрона намного короче, чем длина волны света. Это позволяет этим микроскопам достигать гораздо более высокого увеличения и разрешения.

  • Световые микроскопы могут достигать увеличения примерно в 1000 раз, а электронные микроскопы могут достигать увеличения в 2 000 000 раз.
  • Это делает электронную микроскопию жизненно важной для исследования клеточных компонентов, вирусов и других молекулярных комплексов, которые слишком малы для визуализации с помощью других микроскопов.
Два типа электронных микроскопов

Существует два типа электронных микроскопов, каждый из которых отличается своими компонентами и полученными изображениями.

Первым является трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ). Этот тип электронного микроскопа больше всего похож на составной микроскоп, но в перевернутом виде. Этот метод пропускает пучок электронов через тонкие образцы и позволяет получить изображение внутренней части клеток, структур белков, организации вирусов и т. д.

  • Источник электронов находится вверху, и пучок проецируется через конденсоры, затем образец, затем линзы, а затем изображение фиксируется на флуоресцентном экране внизу.

В электронных микроскопах для считывания и увеличения изображения используются электронные лучи, а не световые волны. Это ТЭМ со своими частями. Пример изображения в левом нижнем углу получен с помощью TEM, а изображение в правом нижнем углу — с SEM

.

Другим типом является сканирующий электронный микроскоп (SEM).Он использует электроны для сканирования поверхности образца, а не для передачи через нее. Датчики микроскопа записывают информацию о взаимодействии между электронами и образцом. Он создает изображение на основе этого. Это дает ценную информацию о трехмерной структуре поверхности и топологии образцов.

  • Толщина образца не является ограничением для этого типа электронной микроскопии, в отличие от ПЭМ.
  • Источник электронов расположен вверху, а луч проецируется через серию линз конденсора и объектива, за которыми следует образец.Обратнорассеянные электроны, вторичные электроны и рентгеновские лучи отражаются от образца, который обнаруживается датчиками. Они фиксируются и переводятся в изображение.

Световой и электронный микроскоп

Световой и электронный микроскопы имеют свои преимущества и недостатки. Области, в которых они различаются, указаны в таблице ниже:

Световые микроскопы Электронные микроскопы
Увеличение до ~1000x Увеличение до 2 000 000
Разрешение ~200 нм Разрешение до ~0.05нм
Может использоваться для визуализации живых образцов. Образцы должны быть мертвы, потому что электроны разрушают их.
Может создавать цветные изображения. Создавать только черно-белые изображения.
Может быть небольшим и относительно недорогим. Очень дорогой и большой.
В зависимости от типа требуется небольшая или умеренная подготовка для использования. Требуется обширное обучение для подготовки проб и работы с ними.
Образцы обычно не повреждаются в процессе. Электроны разрушают образец при визуализации.

Краткий обзор урока

Микроскопы — это инструменты, используемые для увеличения и изучения очень маленьких образцов. Их сила может быть измерена их увеличительной силой и достигнутым разрешением . Существует множество типов микроскопов, и в этом уроке основное внимание уделялось трем основным типам.

Световые микроскопы также называются оптическими микроскопами.Они используют свет и оптические линзы для увеличения образца. Простые микроскопы используют только одну линзу, в то время как составные микроскопы имеют окулярных линз на окуляре и объективов , которые можно использовать для регулировки увеличения.

Флуоресцентные микроскопы представляют собой специализированные типы оптических микроскопов, в которых используются красители и метки флуорофор для выделения определенных белков, клеток и органелл в образце.Они функционируют аналогично световым микроскопам, но также возбуждают флуорофоры для создания определенных длин волн, которые можно выделить для получения изображений только целевых структур.

Наконец, электронные микроскопы используют электронные лучи, а не световые волны, для получения еще более подробных изображений, чем могут дать световые микроскопы. Существует два типа: просвечивающие электронные микроскопы , которые показывают внутреннюю часть тонких образцов, подобно световым микроскопам, и сканирующие электронные микроскопы , которые обеспечивают трехмерные изображения поверхностей образцов.

Различные типы микроскопов | Microbehunter Микроскопия

Я попытался составить список различных типов, основанных на физическом принципе, используемом для создания изображения. Конечно, можно также классифицировать микроскопы по области их применения, стоимости, универсальности или любому другому аспекту. У этих систем классификации есть проблема: в этом случае один и тот же тип микроскопа может быть отнесен к нескольким группам, и система становится «беспорядочной».

>> Подробнее об электронных и оптических микроскопах

Оптические микроскопы: Эти микроскопы используют видимый свет (или УФ-свет в случае флуоресцентной микроскопии) для получения изображения.Свет преломляется оптическими линзами. Первые микроскопы, которые были изобретены, относятся к этой категории. Цена на оптические микроскопы варьируется от очень дешевой до почти недоступной (по крайней мере, для частного лица). Оптические микроскопы можно разделить на несколько категорий:

  • Составной микроскоп: Эти микроскопы состоят из двух систем линз, объектива и окуляра (окуляра). Максимальное полезное увеличение составного микроскопа составляет около 1000x.
  • Стереомикроскоп (препаровальный микроскоп): Эти микроскопы обеспечивают максимальное 100-кратное увеличение и обеспечивают трехмерное изображение образца. Они полезны для наблюдения за непрозрачными объектами.
  • Конфокальный лазерный сканирующий микроскоп: В отличие от составных и стереомикроскопов, эти устройства предназначены для исследовательских организаций. Они также могут сканировать образец в глубину. Затем компьютер может собрать данные для создания трехмерного изображения.

Рентгеновский микроскоп: Как следует из названия, в этих микроскопах для создания изображения используется пучок рентгеновских лучей.Из-за малой длины волны разрешение изображения выше, чем в оптических микроскопах. Следовательно, максимальное полезное увеличение также выше и находится между оптическими микроскопами и электронными микроскопами. Одним из преимуществ рентгеновских микроскопов перед электронными микроскопами является возможность наблюдения живых клеток.

Сканирующий акустический микроскоп (SAM): Эти устройства используют сфокусированные звуковые волны для создания изображения. Они используются в материаловедении для обнаружения небольших трещин или напряжений в материалах.SAM также можно использовать в биологии, где они помогают выявить напряженность, стресс и эластичность внутри биологической структуры.

Сканирующий гелиевый ионный микроскоп (SHIM или HeIM): Как следует из названия, эти устройства используют пучок ионов гелия для создания изображения. У электронных микроскопов есть несколько преимуществ, одно из которых заключается в том, что образец остается в основном неповрежденным (из-за низкого энергопотребления) и в том, что он обеспечивает высокое разрешение. Это относительно новая технология, и первые коммерческие системы были выпущены в 2007 году.

Нейтронный микроскоп: Эти микроскопы все еще находятся на экспериментальной стадии. Они имеют высокое разрешение и могут обеспечивать лучшую контрастность, чем другие формы микроскопии.

Электронные микроскопы: Современные электронные микроскопы могут увеличивать до 2 миллионов раз. Это возможно, потому что длина волны электронов высокой энергии очень мала. В то же время электроны высоких энергий довольно жестко действуют на наблюдаемый образец. Полное обезвоживание и подготовка образца может занять много времени.Некоторые биологические образцы также должны быть покрыты очень тонким слоем металла, прежде чем их можно будет наблюдать.

  • Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ): В этом случае электронный пучок проходит через образец. В результате получается двухмерное изображение.
  • Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ): Здесь электронный луч проецируется на образец. Электроны не проходят сквозь образец, а отскакивают от него. Таким образом можно визуализировать структуру поверхности образца.Изображение кажется трехмерным.

Сканирующие зондовые микроскопы: С помощью этих микроскопов можно визуализировать отдельные атомы. Однако изображение атома создается компьютером. Небольшой наконечник измеряет структуру поверхности образца путем растрирования поверхности. Если атом выступает из поверхности, то через наконечник будет протекать более высокий электрический ток. Величина тока пропорциональна высоте конструкции. Затем компьютер соберет данные о положении наконечника и токе для создания изображения.

Заключение: Микроскопы можно классифицировать на основе физического принципа, используемого для создания изображения. Различные микроскопы визуализируют различные физические характеристики образца (например, упругость можно визуализировать с помощью акустических микроскопов). Контрастность изображения, разрешение (которое определяет увеличение) и деструктивность образца являются другими важными параметрами.

5 типов микроскопов с определениями, принципами, применением, маркированными схемами

5 типов микроскопов

В основном существует 5 распространенных типов микроскопов:

  • Фазово-контрастный микроскоп
  • Флуоресцентный микроскоп
  • Электронный микроскоп
  • Хороший микроскоп должен обладать тремя свойствами:

    1. Хорошее разрешение: выделяются как две отдельные сущности.Разрешающая способность:
      • Человеческий глаз без посторонней помощи составляет около 0,2 мм (200 мкм)
      • Световой микроскоп около 0,2 мкм
      • Электронный микроскоп около 0,5 нм
        Разрешение зависит от показателя преломления. Масло имеет более высокий показатель преломления, чем воздух.
    2. Хороший контраст: Его можно дополнительно улучшить путем окрашивания образца.
    3. Хорошее увеличение: Это достигается за счет использования вогнутых линз.

    Светлопольный или световой микроскоп формирует темное изображение на ярком фоне.

    Принцип: В темнопольном микроскопе объект кажется ярким на темном фоне. Это стало возможным благодаря использованию специального конденсора темного поля.

    Применение: Используется для идентификации живых неокрашенных клеток и тонких бактерий, таких как спирохеты, которые не могут быть визуализированы с помощью световой микроскопии.

    Используется для визуализации живых клеток путем создания контраста между клетками и водой.Он преобразует небольшие различия в показателе преломления и плотности клеток в легко обнаруживаемые изменения интенсивности света.

    Полезен для изучения:

    • Микробной подвижности
    • Определение формы живых клеток
    • Обнаружение бактериальных компонентов, таких как эндоспоры и тельца включения.

    Принцип: Когда флуоресцентные красители подвергаются воздействию ультрафиолетовых (УФ) лучей, они возбуждаются и, как говорят, флуоресцируют, т.е.е. они преобразуют эти невидимые коротковолновые лучи в свет с большей длиной волны (видимый свет).

    Области применения: Эпифлуоресцентный микроскоп имеет следующие применения: Cyclospora

  • Микробы, покрытые флуоресцентным красителем, напр. Акридиновый оранжевый против малярийных паразитов (QBC) и фенол аурамина против M. tuberculosis .
  • Иммунофлуоресценция: используется антитело, помеченное флуоресцентным красителем, для обнаружения антигенов клеточной поверхности или антител, связанных с антигенами клеточной поверхности.Существует три типа: прямой IF, непрямой IF и проточная цитометрия.
  • Он был изобретен Эрнстом Руска в 1931 году. Он отличается от светового микроскопа различными характеристиками.

    Существует два типа ЭМ:

    • Пропускающий ЭМ (тип МС, исследование внутренней структуры, разрешение 0,5 нм, дает двухмерное изображение)
    • Сканирующий ЭМ (исследование поверхностей, разрешение 7 нм, дает трехмерное изображение)

    Принцип работы трансмиссионного электронного микроскопа (ПЭМ)

    Подготовка образцов: Клетки подвергаются следующим этапам для приготовления очень тонких образцов (толщиной от 20 до 100 нм)

      Фиксация: Клетки фиксируют с помощью глутарового альдегида или четырехокиси осмия для стабилизации.
    • Дегидратация: Затем образец обезвоживается органическими растворителями (например, ацетоном или этанолом).
    • Заливка: Образец заливается пластиковым полимером, а затем затвердевает, образуя твердый блок. Большинство пластиковых полимеров нерастворимы в воде; следовательно, полное обезвоживание образца является обязательным условием перед заливкой.
    • Нарезка: Затем образец разрезают на тонкие срезы ножом для ультрамикротома, и срезы помещают на предметное стекло из металла (медь).

    Метод замораживания: Альтернативный метод подготовки образцов для визуализации внутренних органелл внутри клеток.

    Клетки быстро замораживают, затем нагревают → ломают ножом, обнажая внутренние органеллы → подвергают сублимации → затеняют покрытием платиной и углеродом.

    Меры по увеличению контраста ЭМ включают:

    • Окрашивание растворами солей тяжелых металлов, таких как цитрат свинца и уранилацетат
    • Негативное окрашивание тяжелыми металлами, такими как фосфорно-вольфрамовая кислота или уранилацетат.
    • Затенение: Образец покрывают тонкой пленкой платины или другого тяжелого металла под углом 45°, так что металл ударяет по микроорганизму только с одной стороны.

    Ссылки на типы микроскопов

    Апурба Санкар Шастри и Сандхья Бхат К. 2018. Обзор микробиологии и иммунологии. 6-е издание. Jaypee Brothers Medical Publishers (P) Ltd. (Нажмите здесь, чтобы купить эту книгу на AMAZON)

    Какие типы микроскопии используются в микробиологических лабораториях? | Образование

    Микробиология – наука о микроорганизмах. Микроорганизмы — по определению — живые существа, слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.Чтобы увидеть микроорганизмы, вам нужно увеличить их внешний вид. Микроскопы являются наиболее мощными и удобными инструментами для этого. Микробиологи используют несколько различных классов микроскопов, некоторые из которых усиливают свет, а другие обнаруживают объекты другими способами.

    Составной микроскоп

    Если поднести к глазу увеличительное стекло, то можно увидеть увеличенное изображение исследуемого объекта. Но величина увеличения ограничена, и изображение может быть искажено. Составной микроскоп использует тот же принцип, что и индивидуальная увеличительная линза, но он объединяет несколько линз для создания изображения.Объектив собирает свет от объекта и увеличивает его один раз, а окуляр — или окуляр — увеличивает изображение еще раз. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Мельчайшая деталь, которую можно увидеть в световой микроскоп, имеет размер около 200 нанометров — 200 миллиардных долей метра. Это примерно ширина средней бактерии.

    Повышение контраста

    Живые клетки полны внутренних структур, но все они очень похожи.Вы можете себе представить, что если вы бросите пластиковый пакет, наполненный водой, и несколько других кусков прозрачного пластика в прозрачный кувшин для воды, у вас могут возникнуть проблемы с просмотром объектов в кувшине. Это похоже на то, что происходит в клетке. Вы можете окрасить клетки — погрузить их в краситель — чтобы улучшить видимость, но это убивает клетки.

    Один из способов обойти эту проблему — использовать фазово-контрастный микроскоп. Фазово-контрастный микроскоп визуализирует еще одно свойство материалов: показатель преломления.По сути, фазово-контрастный микроскоп создает светлые и темные области в зависимости от того, насколько разные области в образце замедляют свет по сравнению с соседними областями. Поскольку разные материалы в клетке замедляют свет по-разному, это позволяет микробиологам видеть структуры в клетке.

    Свет от объекта

    Флуоресцентная микроскопия — очень мощный микробиологический метод, который использует свет от самого объекта для создания изображения. Флуоресцентная микроскопия начинается, когда микробиолог вводит или модифицирует организм, чтобы включить в его структуру светоизлучающую молекулу.Светоизлучающая молекула, называемая флуорофором, будет присоединяться только к одному типу молекул в каждой клетке. Флуоресцентный микроскоп освещает объект светом одного цвета, а флуорофоры светятся другим цветом. Используя несколько флуорофоров, микробиологи могут создавать изображения, на которых ядро ​​светится одним цветом, внешняя клеточная мембрана — другим, а цитоскелет — другим цветом.

    Высокое разрешение

    Стандартная световая микроскопия, фазово-контрастная микроскопия и флуоресцентная микроскопия используют свет для создания изображений, поэтому их разрешение более или менее ограничено 200 нанометрами.Электронные микроскопы — еще один инструмент микробиологической лаборатории. Вместо того, чтобы создавать изображения из света, они создают изображения из рассеянных или прошедших электронов. Электронные микроскопы, которые рассеивают свет от объекта, называются сканирующими электронными микроскопами, а те, которые отображают пучок прошедших электронов, называются просвечивающими электронными микроскопами. Они требуют специальной подготовки образцов и не могут использоваться для изображения живых клеток, но они могут выявить детали размером до нескольких миллиардных долей метра — примерно в сто раз меньше, чем это возможно с помощью светового микроскопа.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.