میکروسکوپ نوری

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

میکروسکوپ نوری یا ریزنمای نوری یکی از انواع میکروسکوپ است که از نور مرئی و سیستمی متشکل از چند لنز برای بزرگنمایی اجسام،موجودات و ساختار موادی که با چشم غیر مسلح قابل بررسی نیستند، کاربرد دارد. میکروسکوپ های نوری انواع مختلفی دارند که از ساده شروع تا میکروسکوپ های بسیار پیچیده برای وضوح بالاتر استفاده میشوند.ساختمان اصلی میکروسکوپ نوری شامل عدسی چشمی و عدسی شیئ، دسته یا بدنه صفحه چرخان، صفحه میکروسکوپ، دیافراگم، منبع نور، گیره‌های صفحه، پیچ ماکرومتری، پیچ میکرومتری و پایه می‌باشد.

تاریخچه[ویرایش]

در حدود سال 1650 میلادی دانشمندان با این شیشه های منحنی به چیزهای خیلی كوچك نگاه كردند و به دقت به بررسی آن ها پرداختند. اسم این شیشه ها را، كه سطح منحنی داشتند، عدسی گذاشتند. زیرا شكل آن ها مثل دانه های عدس بود. معمولاً برای اینكه به چیز های بسیار كوچك نگاه كنند، بیش از یك عدسی به كار می بردند و عدسی ها را در دو انتهای یك لولهٔ فلزی جا می دادند. اسم ین لوله را، با عدسی هایی كه درون آن بود،میكروسكوپ گذاشتند.

میكروسكوپ از دو واژهٔ یونانی "میكرو" به معنی كوچك و "اسكوپ" به معنی دیدن، گرفته شده است. بنابراین میكروسكوپ یعنی دیدن ذرات كوچك. یكی از موجودات كوچك زنده كه دانشمندان بیش از همه آن را مورد مطالعه قرار دادند، كك بود.

قبل از اختراع میكروسكوپ در اواسط قرن هفدهم، مشاهدهٔ سلول مقدور نبود، زیرا سلول واحد بسیار كوچكی است كه با چشم غیر مسلح، قابل رویت نیست. لیون هوک اول بار در سال 1665 زیر میكروسكوپ ابتدایی كه خود ساخته بود، سلول های مرده را در برش های چوب پنبه مشاهده كرد. این سلول های تو خالی و متصل به هم، شكل لانهٔ زنبور داشتند و هوك آن ها را "سلول" نامید كه در زبان لاتین مفهوم اتاق كوچك دارد.

میکروسکوپ‌های نوری قدیمی‌ترین نوع میکروسکوپ‌ها هستند که شکل فعلی آن‌ها در قرن ۱۷ اختراع شد. احتمالاً مؤثرترین آن‌ها توسط لیون هوک ساخته شد که به صورت شیشه‌های کوچک نصب شده در یک صفحه فلزی بود که نزدیک چشم نگه‌داشته می‌شد و از روشنایی روز برای دیدن نمونه بهره می‌برد. انواع دیگر میکروسکوپ‌های اولیه تصویر واضحی فراهم نمی‌کردند؛ تا سدهٔ نوزدهم که میکروسکوپ‌های ترکیبی، نسبت به میکروسکوپ‌های تک‌لنزی، به برتری تکنیکی دست یافتند. استفاده از میکروسکوپ‌های ترکیبی ساده‌تر بود و به واسطهٔ پیشرفت در تکنولوژی طراحی، قدرت تفکیک بهبود یافته و نقص‌های عدسی‌ها کاهش یافت. در سال ۱۸۷۶ تئوری تشکیل تصویر اب (Abbé) نشان داد که طول موج نور، محدودیتی در حدود ۰/۲ میکرومتر بر قدرت تفکیک اعمال می‌نماید. در این مرحله، دستگاه تقریباً در حد کمال خود بود و از ۱۹۰۰ به بعد بیش‌تر پیشرفت‌ها، عمدتاً در تکنیک‌های مورد استفاده، روش‌های روشنایی و راه‌های بهبود کنتراست بوده‌است.[۱]

اختراع میكروسكوپ تحول بزرگی در علم زیست‌شناسی بوجود آورد. با به كارگیری این ابزار قوی، بشر توانست ذراتی را كه با چشم دیده نمی شوند مشاهده كند

یك سلول جانوری را در نظر بگیرید كه قطر متوسط آن بین 10 تا 20 میکرون است، این سلول 50 بار کوچکتر از ریزترین جسم قابل روییت با چشم غیر مسلح است. بنابراین تنها با اختراع میکروسوپ نوری بود که آدمی توانست سلول را ببیند.

در ابتدا تصویرها از نور در میکروسکوپ توسط دوربین‌های عادی تولید می‌شدند اما با پیشرفت در زمینهٔ سنسورهای [سیماس] و باتری‌های [CCD] سیستم ضبط تصاویر دیجیتال شد. اکنون میکروسکوپ‌های دیجیتالی هستند که تصویر یک نمونه را به‌طور مستقیم ضبط و بدون نیاز به عدسی بر رو صفحه رایانه نشان می‌دهند. در عصر حاضر نمونه‌های پیشرفته‌تری وجود دارند که از نور نامرئی استفاده می‌کنند که می‌توان به میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ پرآب پویشی اشاره کرد. در سال ۲۰۱۴ جایزه نوبل شیمی به [ویلیام اسکو مورنر] برای توسعهٔ میکروسکوپ فلورسانس در مقیاس نانو اعطا شد.

انواع[ویرایش]

دو دسته اصلی میکروسکوپ نوری وجود دارد که عبارتند از میکروسکوپ ساده و مرکب . میکروسکوپ ساده میکروسکوپی است که از یک عدسی یا ترکیب بهم چسبیده عدسی ها

نحوه کار یک میکروسکوپ ساده
نحوه کار یک میکروسکوپ ساده

برای بزرگنمایی استفاده میکند درحالی که میکروسکوپ مرکب از چندین عدسی برای بزرگنمایی استفاده می کند .

نوع دیگری از میکروسکوپ های نوری وجود دارد که از یک دوربین دیجیتال برای ضبط تصاوی استفاده میکنند.

میکروسکوپ ساده[ویرایش]

میکروسکوپ ساده از یک عدسی یا ترکیب بهم چسبیده عدسی ها استفاده میکند.این میکروسکوپ به بیننده یک تصویر مجازی بزرگتر از جسم می دهد. معمولا بزرگنمایی این عدسی ها تا 25 برار است و قدرت تشخیص ذرات 10 میکرون را دارا میباشند. نمونه های از این میکروسکوپ ها عبارتند از : ذره بین ها،[لوپ ها] (عدسی هایی که برای بزرگنمایی جواهرات استفاده می شود) و عدسی های تلسکوپ ها.

نحوه کار یک میکروسکوپ مرکب
نحوه کار یک میکروسکوپ مرکب

میکروسکوپ مرکب[ویرایش]

این نوع میکروسوپ از ترکیب چند عدسی استفاده می کند.معمولاً دارای 2 عدسی است یک عدسی شیئی و دیگری عدسی چشمی.فاصله کانونی عدسی شیئی بسیار کم می باشد(کمتر از یک سانتی‌متر) اما فاصله کانونی عدسی چشمی درحدود چند سانتی‌متر می باشد . عدسی شیئی نزدیک جسم برای متمرکز کردن نور و واضح کرن تصویر واقعی و یک یا چند عدسی ترکیبی برای بزرگ کردن تصویر حاصل از عدسی اول. تصویر حاصل از عدسی دوم مجازی است.در این میکروسکوپ امکان تنظیم بزرگنمایی های دلخواه با استفاده از عدسی های مختلف وجود دارد

در عصر حاضر برای هر کاربرد خاص در پزشکی،صنعت،علوم نوعی میکروسکوپ اختراع شده که تعدادی از آنها عبارتند از:

1-میکروسکوپ استریو[ویرایش]

استریو میکروسکوپ یا استریوسکوپ یک نوع میکروسکوپ چشمی است که برای مشاهدهٔ نمونه تحت بزرگنمایی اندک ، معمولاً با استفاده از نور منعکس شده از منبع یک شیء تا انتقال نور از میان آن ، استفاده می شود. این دستگاه از دو مسیر چشمی متفاوت با دو عدسی چشمی و شیئی استفاده می کند تا زوایای مشاهدهٔ اندکی متفاوت برای چشم های چپ و راست فراهم شود. این نظم یک بصری سازی سه بعدی از نمونهٔ بررسی شده فراهم می کند.استریو میکروسکوپ با ماکروفتوگرافی برای ثبت و بررسی نمونه های جامد با توپوگرافی پیچیدهٔ سطح هم پوشانی دارد ، از آن جایی که در ماکروفوتوگرافی نیز یک نمای سه بعدی برای آنالیز جزییات لازم است. استریو میکروسکوپ اغلب برای مطالعهٔ سطوح نمونه های جامد یا برای انجام کار از فاصلهٔ نزدیک نظیر تشریح ، میکرو جراحی ، ساعت‌سازی ، ساخت تختهٔ مدار و سطوح شکسته همانند با سطوح در شکست نگاری و مهندسی قانونی استفاده می شود. بنابراین به مقدار زیادی در صنعت ساخت برای ساختن ، بررسی و کنترل کیفی استفاده می شوند.

استریوسکوپ ها ابزاری لازم در حشره‌شناسی به‌شمار می روند. استریوسکوپ را نباید با میکروسکوپ ترکیبی اشتباه گرفت که مجهز به دو عدسی چشمی و یک دوربین دو چشمی است.

استریو میکروسکوپ
استریو میکروسکوپ

در چنین میکروسکوپی ، هر دو چشم یک تصویر را می بینند ، به طوری که دو عدسی چشمی نمای درشت تری ایجاد می کنند

تا برای چشم راحتی به همراه آورد. گرچه ، تصویر در چنین میکروسکوپی به نسبت آنچه که از یک عدسی چشمی تک چشمی به دست می آید ، متفاوت نیست.

2-میکروسکوپ پلاریزان[ویرایش]

میکروسوپ پلاریزان یکی از انواع ویژه میکروسکپ های نوری است که با استفاده از نور پلاریزه برای مطالعه مقاطع نازک، صیقلی (و یا هردو) در آزمایشگاه های کانی شناسی، سنگ شناسی، فسیل شناسی، مینرالوگرافی، کانه آرایی و صنایع سیمان به کار برده می شود.

ميکروسکوپ پلاريزان يک دستگاه اندازه گير نوري براي آزمايشات جزئي نمونه ها است. بعلاوه برای نورهاي ميکروسکوپ استاندارد يک پلاريزور در کندانسور و يک اسلايدر در لامپ بالاي عدسي شيئي وجود دارد که هر دو داراي قابليت چرخش پذيري، درجه بندي و نصب روي دستگاه هستند. نمونه ها بوسيله نور پلاريزه روشن مي شوند و چرخش اين نورها مي تواند آناليز شود. ميکروسکوپ پلاريزان مخصوصاً براي مطالعات مواد با انکسار مضاعف مانند کريستال ها و مواد بدون کريستال کشيده شده مناسب است. بطور گسترده تري از اين وسيله براي ميکروسکوپي هاي شيميايي و کاني شناسي هاي نوري استفاده مي شود. نمونه هاي موجود با يک متغير سريع و صفحه چرخنده و درجه بندي شده مجهز مي شود. اسلايدر بالايي شامل لنز هاي Bertrand براي مشاهده تلسکوپي عناصر لنز هاي عدسي شيئي است. در نهايت اين ميکروسکوپ براي مطالعات معمول بسيار مناسب است.

در بسياري از مطالعات ميکروسکوپي مثل مطالعه سنگها ، مواد شيميايي کريستالي و بسياري از ترکيبات آلي مثل ساختمان کراتين ، عضلات ، کلاژنها نياز به استفاده از ميکروسکوپهاي پلاريزان مي‌باشد. جز اينها در مطالعات ميکروسکوپي پلاريزان نور پلاريزه مي‌باشد.

نور پلاريزه[ویرایش]

نور معمولي متشکل از فوتونها هستند داراي بردارهاي الکتريکي و مغناطيسي عمود برهم مي‌باشند. اين دو ميدان بطور سينوسي در حال نوسان مي‌باشند و در ضمن در جهت عمود بر صفحه دو ميدان و يا صفحه ارتعاشات اين دو منتشر مي‌شوند. ارتعاشات ميدان الکتريکي نور غير پلاريزه در يک نقطه در همه جهات مي‌باشد. اکثر مواد شيشه‌اي و بسياري از مواد داراي اين ويژگي هستند که وقتي يک دسته پرتو نوري به آنها وارد شود در آن صورت سرعت انتشار و نحوه انتشار نور در جهات مختلف در آنها مشابه و يکسان مي‌باشد و تنها تغييري که در نحوه حرکت دسته پرتو ضمن عبور از اين مواد حاصل مي‌شود آن است که بر اساس قوانين اسنل مسير و جهت آنها نسبت به قبل از ورودشان به آن ماده تغيير مي‌کند. اينگونه مواد را مواد ايزوتروپيک (isotropic) مي‌نامند. مواد ايزوتروپيک در همه جهات داراي ضزيب شکست مشابه هستند.

بعضي مواد شفاف و نيمه شفاف داراي دو ضريب شکست مي‌باشند، يعني نحوه انتشار نور در داخل اين مواد در جهات مختلف متفاوت است. وقتي که يک دسته پرتو نوري به داخل اين گونه مواد وارد مي‌شود اگر نور غير پلاريزه باشد در آن صورت به دو دسته پرتو تقسيم مي‌شود. اين دو دسته پرتو در جهات عمود برهم حرکت مي‌کنند و ارتعاشات ميدان الکتريکي آنها کاملاً برهم عمود مي‌باشد. هر دسته پرتو بنام نور پلاريزه شده و صفحه ارتعاش آنها را صفحه پلاريزاسيون مي‌نامند. موادي که داراي اين چنين خاصيتي هستند بنام مواد غير ايزوتوپ مي‌نامند. بعضي مواقع نيز اينگونه مواد را مواد با ضريب شکست دوگانه مي‌نامند. در بررسيهاي پلاريزاسيون لازم است که ما نور پلاريزه داشته باشيم اين عمل را بوسيله يک صفحه پلاريزور مي‌توان انجام داد. نور خارج شده از صفحه پلاريزور يک نور پلاريز است. ميدان الکتريکي اين فوتونها تنها در امتداد محور پلاريزاسيون صفحه پلاريزور ارتعاش مي نمايد.

3-میکروسکوپ فاز کنتراست[ویرایش]

هدف از این میکروسکوپها قابل دیدن نمونه‌هائی است که موجب تغییر قابل توجهی در شدت (دامنه) نور عبوری از آن مثل حالت نمونه‌های رنگ آمیزی شده نمی‌باشد. تنها تغییری که اجزاء مختلف این‌گونه نمونه‌ها بر روی نور عبوری بوجود می‌آورند آن است که موجب تغییر در فاز آنها می‌شود. به عبارت دیگر در روشهای میکروسکوپهای معمولی سیستم ساختمانی نمونه به گونه‌ای است که اجزاء مختلف آن دارای خاصیت جذب متفاوت نور برخوردی به آنها می‌باشد و بدین لحاظ نور عبور کرده از نمونه در قسمتهای مختلف دارای شدتهای مختلفی می‌باشند که این تغییر در شدت بستگی به مقدار جذب در قطعات و اجزاء مختلف نمونه وارد و بنابراین ناحیه‌ای که جذب کمتر اتفاق می‌افتد تصویر شیئی روشنتر و بخشهای با جذب بیشتر تاریکتر مشاهده می‌شوند. در این نمونه‌ها تصویر از نور عبور نموده از نمونه تشکیل می‌شود. بسیاری از نمونه‌ها شدت نور عبور نموده را تغییر چندانی نمی‌دهند و لیکن اجزاء مختلف موجب تغییر فاز نور عبور نموده از آنها می‌شوند و لیکن با توجه به آنکه چشم حساس به فاز یا تغییر فاز نمی‌باشند لذا بایستی به نحوی این تغییر فاز را قابل مشاهده نمائیم. بنابراین هدف از میکروسکوپ فاز کنتراست تبدیل تغییر فاز به تغییر دامنه است که بتواند بوسیله چشم قابل مشاهده شود.

دیاگرام میکروسکوپ فاز کنتراست(تضاد)
دیاگرام میکروسکوپ فاز کنتراست(تضاد)
میکروسکوپ فاز کنتراست
میکروسکوپ فاز کنتراست

وقتی که نور از کندانسور عبور نموده و به شیئی برخورد نماید در آن صورت به دلیل پدیده تفرق حاصله در اثر جسم طیف تفرق یافته در پشت عدسی چشمی حاصل می‌شود. با توجه به آنکه جسم مثل یک شبکه متفرق کننده عمل می‌نماید در آن صورت تصویر در این شبکه در اثر تفرق در پشت عدسی چشمی ایجاد می‌شود. تصویر حاصله که نشان دهنده جزئیات جسم است در اثر ترکیب نور متفرق شده و نور عبور نموده بدون تفرق ایجاد می‌شود. به علت آنکه بین نور متفرق شده و نور عبور نموده بدون تفرق ایجاد می‌شود. به علت آنکه بین نور متفرق شده و نور مستقیم اختلاف فاز وجود دارد لذا این دو نوع پرتو با همدیگر ترکیب شده و تداخل انجام می‌شود و در نتیجه اختلاف فاز این دو نوع نوز ایجاد تغییر در دامنه یا شدت نور در صفحه تصویر می‌نماید. میکروسکوپهای فاز – کنتراست بگونه ای طراحی شده اند که تغییر فاز حاصله در اثر وجود نمونه و تغییر فاز در اثر تغییر ضریب شکست در اجزاء مختلف آن این تغییر فاز به تغییر شدت تبدیل شود.

4-میکروسکوپ فلورسانس[ویرایش]

انواع خاصی از میکروسکوپ نوری که منبع نور آن پرتوهای فرابنفش است.برای مشاهده نمونه زیر این میکروسکوپ ها بخش ها یا ملکول های ویژه داخل سلول با مواد فلورسانت یا نورافشان رنگ آمیزی می شوند. زمانی هدف تشخیص پروتئین های خاص یا جایگاه آنها در سلول باشد، روش های معمولی رنگ آمیزی که پروتئین ها را به‌طور عام رنگ می کنند قابل استفاده نیست.برای رنگ آمیزی اختصاصی، معمولاً از پادتن های اختصاصی متصل به مواد فلورسانت استفاده می شود.مواد فلورسانت نور را در طول موج فرابنفش جذب می کنند و در طول موج بلندتری در طیف مرئی تابش می کنند. تصویری که دیده می شود حاصل نور تابش شده از نمونه است. رودامین و فلورسئین دو نوع از رنگ های معمول فلورسانت هستند که به ترتیب نور قرمز و سبز از خود تابش می کنند.

میکروسکوپ فلوئورسانس
تصویر فلوئورسانس میکرو کره ها در میکروسکوپ فلوئورسانس

5-میکروسکوپ زمینه تاریک[ویرایش]

در میکروسکوپ زمینه تاریک نور حامله از منبع نوری به شکل مخروط در می آید و انوار از اطراف به نمونه تابیده می شود این کار توسط کندانسور خاص این میکروسکوپ انجام می گیرد. در نتیجه تصویر نمونه بصورت روشن در یک زمینه تاریک مشاهده می شود. استفاده از میکروسکوپ زمینه سیاه برای مشاهده حرکت باکتری معمول است

منبع تغذیه نور در این نوع میکروسکوپ نور مرئی میباشد و با ایجاد انکسار نور توسط آئینه های محدب و مقعر شیء یا نمونه مورد بررسی، شفاف و نورانی در زمینه سیاه دیده میشود.

مقایسه با میکروسکوپ فاز کنتراست[ویرایش]

در سیستم میکروسکوپ فاز کنتراست تفاوت اختلاف راه ایجاد شده که موجب تداخل می‌شود منحصراً در اثر ماهیت نمونه می‌باشد. این در حالی است که در سیستم میکروسکوپ های تداخلی عمل تداخل منحصراً بوسیله نمونه ایجاد نمی‌شود، بلکه اختلاف راه حاصله مربوط به سیستم ساختمانی در میکروسکوپ است که در اثر چگونگی قرار گرفتن اجزاء ایجاد می‌شود. بنابراین موقعی که ماهیت نمونه به گونه‌ای باشد که نتواند به حد کافی موجب ایجاد تداخل شود در آنصورت می‌توان این عمل را بسادگی با استفاده از میکروسکوپهای تداخلی انجام داد. استفاده از میکروسکوپهای فاز کنتراست بعضی مواقع موجب آرتی‌فکتهائی می‌شود که این مشکل در سیستمهای میکروسکوپ تداخلی واقع نمی‌شود. میکروسکوپهای تداخلی حتی می‌تواند برای نمونه‌های غیر شفاف (نمونه‌های رنگ شده) بکار رود و وضوح تصویر بسیار خوب باشد. تصویرهای حاصله با میکروسکوپهای تداخلی دارای حالت شبه سه بعدی تا حدی مشابه میکروسکوپهای الکترونی می‌باشد. در این نوع میکروسکوپ معمولاً نوارهای تداخلی کناره‌های تصویر بخاطر اثر هال ظاهر نمی‌شود.

مقایسه کار میکروسکوپ فاز کنتراست و زمینه سیاه

عمق میدان وضوح در میکروسکوپهای تداخلی دو تا سه برابر بیشتر از میکروسکوپهای فاز کنتراست می‌باشد. در صورت استفاده از نور تکرنگ روشنائی تصویر در میکروسکوپهای تداخلی بیشتر از میکروسکوپهای فاز کنتراست می‌باشد. در این نوع میکروسکوپها در صورتی که اختلاف فاز ایجاد شده حتی برابر چندین طول موج هم باشد باز هم تصویر دارای وضوح زیاد است و لذا نمونه با ضخامت حدود mm 5/0 هم باز قابل مشاهده با این میکروسکوپها هستند، در حالی که میکروسکوپ فاز کنتراست برای نمونه‌های بسیار نازک حدود 10 [null میکرون] یا کمتر می‌باشند به گونه‌ای که موجب اختلاف فاز زیاد نشوند.

6-میکروسکوپ نوری کنتراست تداخلی – افتراقی[ویرایش]

روش میکروسکوپی کنتراست تداخلی – افتراقی (DIC) که با نام کنتراست تداخلی نومارسکی نیز شناخته می شود، تکنیکی برای افزایش کنتراست نمونه های رنگ نشده و شفاف است. روش DIC برپایه ی اصول تداخلی استوار است و قادر است اطلاعاتی در مورد طول مسیر اپتیکی نمونه بدست آورد. در میکروسکوپ DIC ، قطبش های نور یک منبع نور قطبیده به دو بخش متقابلا همدوس و دارای قطبش عمود بر هم جدا سازی می شود. سپس این پرتو ها با عبور از لنز متراکم کننده، در نقاطی بسیار نزدیک به هم (حدودا ۰٫۲ میکرومتر) بر روی نمونه کانونی می شوند. به عبارت دیگر مکان کانونی شدن پرتوهای با قطبش مختلف، با وجود داشتن همپوشانی کلی با یکدیگر، بایستی دارای مقدار کمی انحراف باشد. این پرتوها در مکان هایی که در ضخامت و یا ضریب شکست متفاوت هستند، مسیرهای نوری مختلفی را طی می کنند. به دلیل تاخیر ایجاد شده در نور بر اثر عبور از مواد با چگالی اپتیکی بالاتر، در فاز یک پرتو نسبت به دیگری تغییر ایجاد می شود. در این حالت در صورتی که به هریک از پرتوها به صورت مستقل نگاه شود، تصویر زمینه روشن نمونه بدست خواهد آمد. با این وجود در این تصویر قسمت های نامرئی برای چشم انسان قابل مشاهده نخواهند بود. این قسمت های نامرئی با استخراج اطلاعات فازی پرتوها قابل دریافت خواهد بود. به همین دلیل، پرتوها با عبور از لنز شیئ و بازترکیب در یک منشور ولاستون، دارای قطبش یکسان می شوند. در این حالت می توان به وسیله پدیده تداخل اطلاعات فازی پرتوها را استخراج کرد.

میکروسکوپ نوری کنتراست تداخلی – افتراقی
فرآیند تشکیل تصویر در میکروسکوپ نوری DIC

7-میکروسکوپ دیجیتال[ویرایش]

یک میکروسکوپ دیجیتال، میکروسکوپی است که دارای یک دوربین دیجیتال کوچک (cmos) است و به یک رایانه متصل می‌شود. تصاویری که از طریق چشمی میکروسکوپ دیده می‌شوند، می‌توانند بر روی نمایشگر رایانه به نمایش درآیند و بر روی هارد دیسک در قالب یک تصویر (در فرمت‌های متفاوت) یا بعنوان ویدئو ذخیره شوند.

یک میکروسکوپ دیجیتال با بزرگنمایی 100 برابر
یک میکروسکوپ دیجیتال با بزرگنمایی 100 برابر

محققان و پژوهشگران علم و صنعت در خصوص میکروسکوپ های دیجیتال، مزایای بی‌شماری را برای میکروسکوپ‌های معمولی برشمرده‌اند. در وهله اول اینکه، برای بررسی دقیق می‌توان تصاویر را ذخیره یا چاپ نمود.

از یک میکروسکوپ دیجیتال چندین نفر همزمان میتوانند استفاده کنند
از یک میکروسکوپ دیجیتال چندین نفر همزمان میتوانند استفاده کنند

علاوه بر این، زمانی که تصاویر از طریق میکروسکوپ دیجیتال دیده می‌شوند می‌توان بر روی صفحه کامپیوتر با استفاده از تکنولوژی وب آن تصویر را به‌طور همزمان به چند نفر در مکانهای مختلف جهت بررسی تصویر نشان داد.

همچنین این میکروسکوپ ها فوایدی برای معلمان و اساتید دارد. تمام کلاس درس می‌توانند به‌طور همزمان در هنگامی که دوربین به یک کامپیوتر و دیتا پروژکتور/ تخته هوشمند متصل است به تماشای نمونه آزمایش بنشینند. این امر موجب صرفه جویی در زمان گشته و مارا از اینکه همه دانش‌آموزان می‌توانند آن نمونه را مشاهده کنند، مطمون می‌سازد. تصاویر را می‌توان برای استفاده‌های بعدی ذخیره کرد و همچنین با استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص، می‌توان اندازه‌گیری نموده و در طول زمان تغییرات را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

یک میکروسکوپ معمولی را می توان به سادگی با افزودن چشمی دیجیتال تبدیل به یک میکروسکوپ دیجیتال کرد. چشمی دیجیتال شامل یک دوربین کوچک دیجیتالی است که جایگزین چشمی استاندارد میکروسکوپ می‌گردد و سپس از طریق USB به رایانه متصل می‌گردد.

قسمت های مهم[ویرایش]

قسمت های مهم یک میکروسکوپ نوری عبارنتد از

1- عدسی چشمی: این عدسی برای مطالعه و مشاهده تصویر است.

2- عدسی شیئی: این عدسی برای بزرگنمایی است و شامل چهار عدسی می باشد:

الف) عدسی شماره 4 (عدسی کوچک)

ب) عدسی شماره 10 (عدسی خشک)

ج) عدسی شماره 40 (عدسی خشک)

د) عدسی شماره 100 (عدسی روغنی)

3- کندانسور: کندانسور نور را جمع کرده و آن را بطور مستقیم روی نمونه هدایت می کند.

4- دیافراگم: مقدار نور ورودی را کم و زیاد می کند.

5- ماکرومتر:ماکرومتر صفحه میکروسکوپ را بالا و پایین برده و برای پیدا کردن تصویر نمونه بکار می رود.

6- میکرومتر: تصویر تنظیم شده را واضحتر کرده و آن را برای مشاده مشخص تر می کند.

بین عدسی شیئی (عدسی 100) و نمونه فاصله ای در حدودmm 1/8  وجود دارد که این فاصله را فاصله کانونی گویند که با روغن امرسیون این فاصله را پر می کنند در غیر این صورت بعلت وجود هوا و شکست نور عبوری از نمونه, تصویر ناواضح خواهد بود.

اجزا میکروسکوپ نوری[ویرایش]

بخش نوری[ویرایش]

اجزای نوری عمدتاً مشتمل بر منبع تغذیه نور و قطعات مرتبط با آن میباشد ، از قبیل لامپ با ولتاژ 20 وات ، فیلتر تصحیح نور و کندانسور که کندانسور مشمل بر پنج قطعه است که نور را تصحیح کرده و بر روی نمونه یا شیء مورد بررسی متمرکز میکند بخش نوری شامل سه بخش اساسی است: دستگاه روشنایی، عدسی شیئی و عدسی چشمی.

1 -دستگاه روشنایی:[ویرایش]

از سه بخش تشکیل شده است.

منبع نور: به المپی است که در زیر کندانسور قرار دارد و نور را از سوراخ صفحه میکروسکوپ به جسم می تاباند.

کندانسور: از مجموعه ای از عدسی های محدب )کوژ( یا محدب الطرفین ساخته شده که عمل آنها همگرا کردن پرتو های نوری حاصل از منبع نور و تابانیدن آنها بر روی جسم است تا نور کافی برای مشاهده جسم تامین گردد.

دیافراگم: وسیله تنظیم شدت نور میکروسکوپ است که یا میزان نوری را که منبع روشنایی به کندانسور می رسد، تنظیم می کند یا شدت نوری را که از کندانسور گذشته و به جسم می رسد تنظیم می کند

2 -عدسی شیئی:[ویرایش]

تصویری بزرگرتر از جسم، معکوس و حقیقی ایجاد می کند . طول عدسی های شیئی با یکدیگر متفاوت است. عدسی کوچکرت، عدسی با بزرگنامیی ضعیف تری است، در حالی که عدسی بزرگرتر، عدسی با بزرگنامیی قوی تر می باشد. عدسی های دارای بزرگنامیی کمرتر(مثل: x4 ،x8 ،x10 یا 25 x)را عدسی ضعیف و عدسی های دارای بزرگنامیی بیشرتر(مثل: x40 ،x60 یا x100 )را عدسی قوی می خوانند

3 -عدسی چشمی:[ویرایش]

عدسی های چشمی اساسا از تعدادی عدسی محدب یا محدب الطرفین ساخته شده اند .عدسی چشمی در مجموع کار یک ذره بین را انجام می دهند و از تصویر ایجاد شده به وسیله عدسی شیئی، تصویری مجازی، مستقیم (معکوس نسبت به جسم اولیه) و بزرگرتر درست می کند.

بخش مکانیکی[ویرایش]

بخش مکانیکی شامل قسمت هایی است که مستقیما در عبور و تشکیل تصویر نقش اصلی را به عهده ندارند و شامل کلیه بخش های نگهدارنده، حرکت دهنده و ثابت کننده یک میکروسکوپ است، مانند:

1 -پایه: به اشکال نعلی، مدور، مکعب مستطیلی و مانند آن ساخته می شود. جنس پایه معموال از فوالد سنگین انتخاب می گردد تا در زمان مطالعات میکروسکوپی و عکس برداری از هر گونه لغزشی جلوگیری شود.

2 -دسته: برای جابجایی میکروسکوپ به کار می رود.

3 -صفحه میکروسکوپ: صفحه ای است فلزی یا کائوچویی که محل قرار دادن جسم مورد مطالعه می باشد. نور از منفذ تعبیه شده در وسط صفحه پالتین عبور کرده و به منونه مورد مطالعه می رسد. روی صفحه دو گیره برای نگهداشنت الم نصب شده است که الم را به طور افقی و درجهات مختلف حرکت می دهند.

4-صفحه گردان یا متحرک: قطعه فلزی است، تقریبا به شکل مخروط ناقص که در سطح پایین آن تعدادی سوراخ تعبیه شده است. به هر یک از این سوراخ ها، یک لوله عدسی شیئی پیچ می شود. با چرخاندن صفحه گردان، عدسی شیئی مورد نیاز در میدان دید قرار می گیرد.

5 -پیچ های تنظیم ماکرومتر(سریع) و میکرومتر(دقیق):شامل پیچ تنظیم رسیع یا ماکرومتر و پیچ تنظیم دقیق یا میکرومتر می باشد که بر روی دسته میکروسکوپ قرار دارند. این پیچ ها صفحه پالتین را در جهت بالا به پایین و بالعکس جابجا می کنند. با پیچ بزرگ، صفحه پالتین با سرعت بیشتری بالا و پایین برده می شود.

6 -سیستم ورنیه: از دو قسمت خط کش مانند درست شده است که طول وعرض مختصاتی منونه را مشخص می کند ومی توان با یادداشت کردن این دو عددپس از جابجاشدن منونه دو باره نقطه مورد نظر را به راحتی پیدامنود

قسمت های یک میکروسکوپ
قسمت های یک میکروسکوپ

7 -لوله میکروسکوپ: استوانه ای است به طول تقریبی 20 تا 25 سانتیمرت که عدسی چشمی در باالی آن قرار دارد و از پائین به صفحه گردان متصل است.

نحوه کار با میکروسکوپ[ویرایش]

شامل 2 بخش است

1-آماده کردن نمونه میکروسکوپی

2-تنظیم و آماده کردن میکروسکوپ

1-آماده کردن نمونه میکروسکوپی[ویرایش]

جسمی با میکروسکوپ قابل مشاهده است که نور بتواند از آن عبور کند و از عدسی ها گذشته به چشم برسد. بعالوه این جسم باید آن قدر نازک باشد که جزئیات ساختاری آن بوضوح دیده شود.بنابراین یا خود نمونه باید نازک باشد مانند نمونه هایی که در آزمایشگاه سلولی مشاهده می کنیم

در مرحله اقداماتب از قبیل زیر انجام می شوند:

1-اسلایس زدن با دستگاه مخصوص

2-سنباده زدن

3-پولیش کردن

4-براق کردن سطح (معمولا واکنش با یک اسید برای امکان مشاهده ریز ساختار سطح نمونه)

برای مشاهده نمونه های ضخیم بافتی باید با استفاده از روشهای ویژه تهیه برشها مقاطع و ساختارهای سلولی نازک و مشخصی تهیه کرد .

برای مشاهده نمونه مورد نظر در زیر میکروسکوپ، (لام) یا اسلاید تمیزی را روی میز قرار دهید و با قطره چکانی یک قطره آب در وسط آن بچکانید. سپس نمونه مورد نظر را با پنس روی یک قطره آب وسط لام قرار دهید. (لاملی) را بردارید و یک لبه آن را با زاویه حدود ۴۵ درجه روی لام تکیه دهید و سپس آن را با نوک سوزن به آرامی پایین بیاورید تا نمونه را بپوشاند. با این عمل از تشکیل حباب هوا بین لام و لامل جلوگیری می شود. اگر با همه احتیاط معمول حباب هوا ایجاد شد با نوک مداد لامل را فشار دهید تا حباب خارج گردد. همیشه لبه لام ولامل را بگیرید و از تماس انگشتان با سطح آنها خودداری کنید

2-تنظیم و آماده کردن میکروسکوپ[ویرایش]

1 -صفحه گردان را بچرخانید و کمترین عدسی (مثال x4 )را که کوتاهتر است در امتداد لوله میکروسکوپ قرار دهید ضمنا به صدای جا افتادن عدسی توجه کنید.

2-عدسی چشمی را برای فاصله ی بین دو مردمک چشم خودتنظیم کنید، طوریکه با هر دو چشم فقط یک میدان دید دایره ای را ببینید اگر این گونه نشود، سعی کنید با دور و نزدیک کردن دو عدسی چشمی از هم برای هر دو چشمتان یک میدان دید ایجاد کنید.

3 -با کمک پیچ تنظیم ماکرو صفحه ی میکروسکوپ را تا پایین ترین حد ممکن قرار دهید

. 4-اسلاید مورد نظر را بر روی صفحه ی میکروسکوپ قرار داده و توسط گیره در جای خود محکم و ثابت کنید.

5-لامپ میکروسکوپ را روشن کنید.

6 -در عدسی چشمی نگاه کنید و همزمان با استفاده از پیچ ماکرو، صفحه را بالا بیاورید. این کار را ادامه دهید تا تصویر نمونه ظاهر گردد. این تصویر ممکن است چندان واضح نبوده، زیاد روشن یا نسبتاً تاریک باشد.

7 -در صورت عدم وضوح تصویر با کمک پیچ میکرو صفحه را طوری میزان کنید که تصویر واضح و روشن در عدسیهای چشمی ظاهر گردد. این مرحله را میزان کردن تصویر می نامند. شدت نور لامپ و میزان باز و بسته بودن دریچه دیافراگم را نیز در این مرحله تنظیم کنید. برای کم و زیاد کردن نور می توانید روزنه دیافراگم را آن قدر تغییر دهید تا میدان دید روشن و واضح شود ولی نور شدید و زننده نباشد.

8 -در صورت نیاز به عدسی های شیئی دیگر می توانید بدون جابجایی صفحه و استفاده از پیچ های ماکرو، عدسی های قوی تر را انتخاب کرده که در این مرحله ممکن است تصویر واضح نبوده و یا کاملا محو گردد که با استفاده از پیچ های میکرو می توانید صفحه را کمی جابجا نموده و تصویر را میزان کنید.

منابع[ویرایش]

  1. پیروز مرعشی، سعید کاویانی، سرپولکی، علیرضا ذوالفقاری، "میکروسکوپ‌های الکترونی و روش‌های نوین آنالیز"، تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران، 1389

منابعی برای مطالعهٔ بیشتر[ویرایش]

  • Douglas B. Murphy , FUNDAMENTALS OF LIGHT MICROSCOPY AND ELECTRONIC IMAGING, Wiley-Liss, Inc., 2001.

نگارخانه[ویرایش]

جستارهای وابسته[ویرایش]