«Микроскоп» терминінің грекше тамыры бар. Ол екі сөзден тұрады, аудармада «кіші» және «қарау» дегенді білдіреді. Микроскоптың негізгі рөлі - оны өте кішкентай заттарды зерттеу кезінде пайдалану. Сонымен бірге бұл құрылғы көзге көрінбейтін денелердің өлшемі мен пішінін, құрылымын және басқа сипаттамаларын анықтауға мүмкіндік береді.
Жаратылу тарихы
Тарихта микроскопты кім ойлап тапқаны туралы нақты мәлімет жоқ. Кейбір деректерге сүйенсек, оны 1590 жылы көзілдірік жасау шебері Янсеннің әкесі мен баласы жобалаған. Микроскоптың өнертапқышы атағына тағы бір үміткер - Галилео Галилей. 1609 жылы бұл ғалым Линсейдегі Accademia dei Lincei-де жалпы көру үшін ойыс және дөңес линзалары бар құрылғыны ұсынды.
Жылдар бойы микроскопиялық нысандарды көру жүйесі дамып, жетілдірілді. Оның тарихындағы үлкен қадам қарапайым ахроматикалық реттелетін екі линзалы құрылғының өнертабысы болды. Бұл жүйені 1600 жылдардың аяғында голландиялық Кристиан Гюйгенс енгізген. Осы өнертапқыштың окулярларыбүгінде өндірісте. Олардың жалғыз кемшілігі - көру өрісінің жеткіліксіз кеңдігі. Сонымен қатар, заманауи құрылғылармен салыстырғанда, Гюйгенс окулярлары көзге ыңғайсыз жағдайға ие.
Микроскоптың тарихына ерекше үлес қосқан мұндай құралдарды жасаушы Антон Ван Левенгук (1632-1723). Дәл осы құрылғыға биологтардың назарын аударған ол. Левенгук бір, бірақ өте күшті линзамен жабдықталған шағын өлшемді бұйымдар жасады. Мұндай құрылғыларды пайдалану ыңғайсыз болды, бірақ олар құрама микроскоптарда болатын кескін ақауларын екі есе арттырмады. Өнертапқыштар бұл кемшілікті 150 жылдан кейін ғана түзете алды. Оптиканың дамуымен қатар композиттік құрылғылардағы кескін сапасы жақсарды.
Микроскоптарды жетілдіру бүгінде жалғасуда. Сонымен, 2006 жылы биофизикалық химия институтында жұмыс істейтін неміс ғалымдары Мариано Босси мен Штефан Хелл соңғы оптикалық микроскопты жасады. Өлшемдері 10 нм болатын объектілерді және үш өлшемді жоғары сапалы 3D кескіндерді бақылау мүмкіндігіне байланысты құрылғы наноскоп деп аталды.
Микроскоптардың классификациясы
Қазіргі уақытта кішкентай заттарды зерттеуге арналған көптеген құралдар бар. Оларды топтастыру әртүрлі параметрлерге негізделген. Бұл микроскоптың мақсаты немесе қабылданған жарықтандыру әдісі, оптикалық дизайн үшін пайдаланылатын құрылым және т.б. болуы мүмкін.
Бірақ, әдетте, микроскоптардың негізгі түрлеріосы жүйені пайдалану арқылы көруге болатын микробөлшектердің рұқсат ету қабілетіне қарай жіктеледі. Осы бөлімге сәйкес микроскоптар:
- оптикалық (жарық);
-электрондық;
-рентген;-сканерлеу зонд.
Ең көп қолданылатын микроскоптар жарық типіне жатады. Олардың кең таңдауы оптика дүкендерінде бар. Осындай құрылғылардың көмегімен объектіні зерттеудің негізгі міндеттері шешіледі. Микроскоптардың барлық басқа түрлері мамандандырылған деп жіктеледі. Оларды пайдалану әдетте зертханада жасалады.
Жоғарыда көрсетілген құрылғылар түрлерінің әрқайсысының белгілі бір аймақта қолданылатын ішкі түрлері бар. Сонымен қатар, бүгінгі күні мектеп микроскопын (немесе білім беру) сатып алуға болады, бұл бастапқы деңгейдегі жүйе. Тұтынушылар мен кәсіби құрылғыларға ұсынылады.
Қолданба
Микроскоп не үшін қажет? Адамның көзі ерекше биологиялық типті оптикалық жүйе бола отырып, белгілі бір рұқсат деңгейіне ие. Басқаша айтқанда, бақыланатын объектілердің арасындағы ең аз қашықтық олар әлі де ажыратылуы мүмкін. Қалыпты көз үшін бұл ажыратымдылық 0,176 мм шегінде. Бірақ жануарлар мен өсімдік жасушаларының көпшілігінің өлшемдері, микроорганизмдер, кристалдар, қорытпалардың микроқұрылымы, металдар және т.б. бұл мәннен әлдеқайда аз. Мұндай объектілерді қалай зерттеуге және бақылауға болады? Бұл жерде адамдарға әртүрлі микроскоптар көмекке келеді. Мысалы, оптикалық типті құрылғылар қашықтығы бар құрылымдарды ажыратуға мүмкіндік бередіэлементтер арасындағы ең азы 0,20 мкм.
Микроскоп қалай жұмыс істейді?
Адам көзіне микроскопиялық нысандарды зерттеуге мүмкіндік беретін құрылғының екі негізгі элементі бар. Олар линза мен окуляр. Микроскоптың бұл бөліктері металл негізде орналасқан жылжымалы түтікке бекітілген. Оның тақырыптық кестесі де бар.
Микроскоптардың қазіргі түрлері әдетте жарықтандыру жүйесімен жабдықталған. Бұл, атап айтқанда, ирис диафрагмасы бар конденсатор. Үлкейткіш құрылғылардың міндетті жиынтығы микро және макро бұрандалар болып табылады, олар айқындықты реттеуге қызмет етеді. Микроскоптардың конструкциясы конденсатордың орнын басқаратын жүйенің болуын да қарастырады.
Мамандандырылған, күрделірек микроскоптарда басқа қосымша жүйелер мен құрылғылар жиі пайдаланылады.
Линзалар
Микроскопты сипаттауды оның негізгі бөліктерінің бірі туралы әңгімеден, яғни линзадан бастағым келеді. Олар кескін жазықтығында қарастырылатын объектінің өлшемін үлкейтетін күрделі оптикалық жүйе. Линзалар дизайны бір ғана емес, сонымен қатар желімделген екі немесе үш линзаның тұтас жүйесін қамтиды.
Мұндай оптикалық-механикалық дизайнның күрделілігі сол немесе басқа құрылғы шешуі керек тапсырмалар ауқымына байланысты. Мысалы, ең күрделі микроскопта он төрт линза бар.
Объективке кіредіфронтальды бөлік және одан кейінгі жүйелер болып табылады. Қажетті сападағы кескінді құру, сонымен қатар жұмыс күйін анықтау үшін не негіз болады? Бұл алдыңғы линза немесе олардың жүйесі. Линзаның келесі бөліктері қажетті үлкейтуді, фокустық қашықтықты және кескін сапасын қамтамасыз ету үшін қажет. Дегенмен, мұндай функцияларды жүзеге асыру тек алдыңғы линзамен үйлескенде ғана мүмкін болады. Келесі бөліктің дизайны түтіктің ұзындығына және құрылғы объективінің биіктігіне әсер ететінін атап өткен жөн.
Окулярлар
Микроскоптың бұл бөліктері бақылаушының көзінің торлы қабығының бетінде қажетті микроскопиялық кескінді құруға арналған оптикалық жүйе болып табылады. Окулярлар екі топ линзаларды қамтиды. Зерттеушінің көзіне ең жақыны көз, ал алысы өріс деп аталады (оның көмегімен линза зерттелетін объектінің бейнесін жасайды).
Жарықтандыру жүйесі
Микроскопта диафрагмалар, айналар және линзалар күрделі конструкциясы бар. Оның көмегімен зерттелетін объектінің біркелкі жарықтандыруы қамтамасыз етіледі. Ең ерте микроскоптарда бұл функцияны табиғи жарық көздері атқарды. Оптикалық құрылғылар жетілдірілген сайын олар алдымен жалпақ, содан кейін ойыс айналарды пайдалана бастады.
Осындай қарапайым бөлшектердің көмегімен күннің немесе шамның сәулелері зерттеу нысанына бағытталды. Қазіргі микроскоптарда жарықтандыру жүйесі мінсіз. Ол конденсатор мен коллектордан тұрады.
Тақырып кестесі
Зерттеуді қажет ететін микроскопиялық препараттар,тегіс бетке қойылады. Бұл тақырыптық кесте. Микроскоптардың әртүрлі түрлерінде бұл бет зерттеу объектісі бақылаушының көру аймағында көлденең, тік немесе белгілі бір бұрышта айналатындай етіп жасалған.
Жұмыс принципі
Бірінші оптикалық құрылғыда линзалар жүйесі микро-нысандардың кері бейнесін берді. Бұл материяның құрылымын және зерттелетін ең ұсақ бөлшектерді көруге мүмкіндік берді. Жарық микроскопының жұмыс істеу принципі бүгінгі күні рефракторлық телескоптың жұмысына ұқсас. Бұл құрылғыда жарық шыны бөліктен өткенде сынады.
Қазіргі жарық микроскоптары қалай үлкейтеді? Жарық сәулелерінің шоғы құрылғыға енгеннен кейін олар параллель ағынға айналады. Сонда ғана окулярда жарықтың сынуы жүреді, соның арқасында микроскопиялық заттардың кескіні артады. Әрі қарай бұл ақпарат бақылаушыға қажетті пішінде оның визуалды анализаторына енгізіледі.
Жарық микроскоптарының кіші түрлері
Қазіргі заманғы оптикалық аспаптар жіктеледі:
1. Зерттеу, жұмыс және мектеп микроскопы үшін күрделілік класы бойынша.
2. Қолдану саласы бойынша хирургиялық, биологиялық және техникалық.
3. Шағылған және өтетін жарық, фазалық байланыс, люминесценттік және поляризациялық құрылғыларға арналған микроскопия түрлері бойынша.4. Жарық ағынының бағыты бойынша төңкерілген және тура.
Электрондық микроскоптар
Уақыт өте келе микроскопиялық нысандарды зерттеуге арналған құрылғы жетілдірілді. Жарықтың сынуынан тәуелсіз, мүлдем басқа жұмыс принципі қолданылған микроскоптардың мұндай түрлері пайда болды. Соңғы үлгідегі құрылғыларды пайдалану процесіне электрондар тартылды. Мұндай жүйелер материяның жеке бөліктерін көруге мүмкіндік береді, сондықтан жарық сәулелері олардың айналасына айналады.
Электрондық типті микроскоп не үшін қажет? Ол молекулалық және субклеткалық деңгейде жасушалардың құрылымын зерттеу үшін қолданылады. Сондай-ақ, ұқсас құрылғылар вирустарды зерттеу үшін пайдаланылады.
Электрондық микроскоптардың дизайны
Микроскопиялық объектілерді көруге арналған соңғы құралдардың жұмысының негізінде не жатыр? Электрондық микроскоптың жарық микроскопынан қандай айырмашылығы бар? Олардың арасында ұқсастық бар ма?
Электрондық микроскоптың жұмыс істеу принципі электр және магнит өрістерінің қасиеттеріне негізделген. Олардың айналу симметриясы электронды сәулелерге фокустық әсер ете алады. Осыған сүйене отырып, «Электрондық микроскоптың жарық микроскопынан қандай айырмашылығы бар?» деген сұраққа жауап беруге болады. Онда оптикалық құрылғыдан айырмашылығы линзалар жоқ. Олардың рөлін сәйкес есептелген магниттік және электрлік өрістер атқарады. Олар ток өтетін катушкалардың бұрылыстары арқылы жасалады. Бұл жағдайда мұндай өрістер жинақталған линза сияқты әрекет етеді. Ток күшейген немесе азайған кезде фокус аралығы өзгереді.құрал қашықтығы.
Электр сызбасына келетін болсақ, электронды микроскопта ол жарық құрылғысының схемасына ұқсас. Жалғыз айырмашылығы - оптикалық элементтер оларға ұқсас электрлік элементтермен ауыстырылады.
Электрондық микроскоптарда объектіні үлкейту зерттелетін объект арқылы өтетін жарық шоғының сыну процесіне байланысты болады. Әртүрлі бұрыштарда сәулелер объективті линзаның жазықтығына түседі, онда үлгінің бірінші үлкейтілуі орын алады. Содан кейін электрондар аралық линзаға жол өтеді. Онда нысанның көлемінің ұлғаюының біркелкі өзгеруі байқалады. Зерттелетін материалдың соңғы бейнесі проекциялық линза арқылы беріледі. Одан кескін флуоресцентті экранға түседі.
Электрондық микроскоптардың түрлері
Ұлғайтқыштардың заманауи түрлеріне мыналар жатады:
1. TEM немесе трансмиссиялық электронды микроскоп. Бұл орнатуда қалыңдығы 0,1 мкм-ге дейінгі өте жұқа нысанның суреті электронды сәуленің зерттелетін затпен әрекеттесуінен және оны объективтегі магниттік линзалар арқылы кейіннен үлкейту арқылы қалыптасады.
2. SEM немесе сканерлеуші электронды микроскоп. Мұндай құрылғы бірнеше нанометрлік тәртіптегі жоғары рұқсаты бар объект бетінің кескінін алуға мүмкіндік береді. Қосымша әдістерді пайдаланған кезде мұндай микроскоп бетке жақын қабаттардың химиялық құрамын анықтауға көмектесетін ақпаратты береді.3. Туннельдік сканерлеуші электрондық микроскоп немесе STM. Бұл құрылғының көмегімен жоғары кеңістіктегі өткізгіш беттердің рельефірұқсат. СТМ-мен жұмыс істеу процесінде зерттелетін объектіге үшкір металл ине әкелінеді. Бұл ретте тек бірнеше ангстромдық қашықтық сақталады. Әрі қарай, инеге шағын потенциал қолданылады, соның салдарынан туннельдік ток пайда болады. Бұл жағдайда бақылаушы зерттелетін нысанның үш өлшемді бейнесін алады.
Льювенгук микроскоптары
2002 жылы Америкада оптикалық құралдар шығаратын жаңа компания пайда болды. Оның өнім ассортименті микроскоптарды, телескоптарды және бинокльдерді қамтиды. Бұл құрылғылардың барлығы жоғары сурет сапасымен ерекшеленеді.
Компанияның бас кеңсесі және даму бөлімі АҚШ-та, Фримонд қаласында (Калифорния) орналасқан. Бірақ өндіріс орындарына келетін болсақ, олар Қытайда орналасқан. Осының барлығының арқасында компания озық және жоғары сапалы өнімдерді нарыққа қолжетімді бағамен жеткізеді.
Микроскоп керек пе? Левенхук қажетті нұсқаны ұсынады. Компанияның оптикалық жабдықтарының ассортименті зерттелетін объектіні үлкейтуге арналған цифрлық және биологиялық құрылғыларды қамтиды. Сонымен қатар, сатып алушыға әртүрлі түстерде орындалған дизайнерлік модельдер ұсынылады.
Левенхук микроскопының кең функционалдығы бар. Мысалы, бастапқы деңгейдегі оқу құрылғысын компьютерге қосуға болады және сонымен қатар жүргізіліп жатқан зерттеулердің бейнежазбасын түсіруге қабілетті. Levenhuk D2L моделі осы функциямен жабдықталған.
Компания әртүрлі деңгейдегі биологиялық микроскоптарды ұсынады. Бұл қарапайым модельдер мен жаңалықтар,кәсіпқойлар үшін қолайлы.
