انواع میکروسکوپ های مورد استفاده در علم زیست شناسی
تعدادی از مهم ترین انواع میکروسکوپ ها که در زیست شناسی مورد استفاده قرار می گیرند، شامل 1. میکروسکوپ های ساده و یا تشریحی، 2. میکروسکوپ های ترکیبی، 3. میکروسکوپ الکترونی 4. میکروسکوپ فاز کنتراست، 5. میکروسکوپ انترفرنس (تداخلی) هستند.
همه این نوع از میکروسکوپ ها دارای کاربردهای فراوان در مطالعه موجودات زنده هستند. میکروسکوپ نامی است که اشاره به ابزاری دارد که قدرت بزرگ ساختن موجودات ریز را دارد، و نه تنها در بزرگ کردن بخشی از موجود زنده عمل می کند، بلکه در ایجاد وضوح تصویر و تفکیک اجزا در تصویر نیز کمک کننده است.
تفکیک پذیری ویژگی است که منجر به ایجاد تفاوت بین انواع مختلف میکروسکوپ ها می شود. اولین میکروسکوپ ساخته شده توسط آنتون وان لون هوک (1632-1723) دارای یک عدسی محدب الطرفین بود که منجر به دیدن شی مورد نظر می شد. این نوع از میکروسکوپ ها ساده ترین میکروسکوپ ها بودند. اما در زمان های بعد، میکروسکوپ های ترکیبی به وجود امدند که تلفیقی از دو نوع لنز را در خود تعبیه کردند. و همزمان با پیشرفت علم و تکنولوژی انواع دیگر و پیشرفته تر میکروسکوپ ها نیز به وجود آمدند.
1. میکروسکوپ های ساده یا تشریحی (Simple/ Dissecting Microscope)
میکروسکوپ های ساده که میکروسکوپ های تشریحی نیز نامیده می شوند، دربردارنده لنزهای محدب الطرفینی هستند که قدرت بالا و پایین رفتن دارند و از این رو می توان در بخش های مختلف نمونه فوکوس کرد. شی و موجود مورد نظر روی پلت فرمی قرار میگیرد، و نور از پایین نمونه وارد می شود.
در میکروسکوپ های ساده، لنزهای محدب با فاصله کانونی کوتاه برای دیدن تصاویر بزرگ از اشیا کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. شیئ مورد نظر بین مرکز نوری و نقطه کانونی عدسی محدب قرار می گیرد تا تصویری واقعی، مستقیم و بزرگ شده از همان شیئ را ایجاد کند. موقعیت اشیا طوری تنظیم می شود که تصویر در حداق فاصله از وضوح بینایی (D) تشکیل می شود.
قدرت بزرگنمایی (M) در یک میکروسکوپ ساده برابر با نسبت زاویه قرار گرفته توسط تصویر در چشم با زاویه ای است که توسط عدسی شیئی دیده می شود، زمانی که هر دو خط در حداقل فاصله بینایی قرار گرفته اند.
M = 1 + D/ f
و D حداق فاصله وضوح بینایی و f فاصله کانونی عدسی است
میکروسکوپ های انترفرنس (تداخلی) Interference microscope
میکروسکوپ های تداخلی برای بررسی مطالعات کمّی ماکرومولکول ها در اجزا سلولی، مانند لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک و محتویات پروتئینی سلول ها مورد استفاده قرار می گیرد. تداخل، تکنیکی سنتی است که در آن الگویی از خطوط روشن و تیره (حاشیه) در نتیجه تفاوت مسیر نوری بین یک مرجع و پرتو نمونه ایجاد می شود.
نورهای ورودی درون یک تداخل سنج جدا خواهد شد،در مرحله بعد، یک پرتو به سطح درونی یک مرجع و نمونه وارد می شود. بعد از بازتاب پرتو، پرتوها درون تداخل سنج تلفیق خواهند شد، تداخل های سودمند و تخریبی ایجاد می کنند و در نهایت الگوهای نوری تاریک و روشن را ایجاد می کنند.
در این مرحله ترجمه دقیقی از این پرتوهای نوری ایجاد می شود و با وجود یک دوربین CCD فازهای تداخلی به صورت 3D ایجاد می شود که در حافظه کامپیوتر ذخیره خواهد شد. این فازهای تداخلی 3D، سپس به وسیله تجزیه و تحلیل های دامنه فرکانسی تبدیل به تصاویر سه بعدی خواهد شد که تحلیل کننده ساختارهای سطحی هستند.
میکروسکوپ الکترونی
میکروسکوپ های الکترونی منجر به مشاهده اندامک های سلولی شدند. این دسته از میکروسکوپ ها در سال 1932 و توسط M.Knoll and Ruska آلمانی ساخته شدند. این نوع از دستگاه ها در بردارنده بخشی هستند که به عنوان منبع فراهم کننده پرتوهای الکترونی با سرعت یکنواخت عمل می کند. علاوه بر آن دارای لنزهای کندانسوری برای غنی سازی الکترون ها روی نمونه هستند، و جایگاهی را برای قرار دادن نمونه دارند که می تواند باعث جابجایی نمونه شود و پرتوهای الکترونی را به بخش های مختلف وارد کند، دارای یک عدسی شیئی، عدسی های پروژکتوری و صفحه نمایش های فلورسانتی که منجر به مشاهده تصویر نهایی نمونه می شود.
برای ثبت تصاویر دائمی، صفحه نمایش فلورسانتی با فیلم های فتوگرافیک جایگزین می شود. این دسته از میکروسکوپ ها جریانی از الکترونها با سرعت بالا را مورد استفاده قرار می دهند که توسط یک میدان مغناطیسی منحرف خواهد شد. دو نوع از میکروسکوپ های الکترونی وجود دارد: میکروسکوپ های الکترونی نگاره و گذاره
میکروسکوپ های الکترونی انتقالی (TEM): برای مشاهده ساختار سلول ها مورد استفاده قرار می گیرند. برش های بسیار نازک از شی در ابتدا آماده خواهد شد و در مرحله بعد با فلزات سنگینی مانند طلا و پلادیوم) رنگ زده می شوند تا بخش های مشخصی متراکم شوند و در اتاقک های خلا گذاشته شوند. یک پرتو الکترونی روی این برش از نمونه فوکوس خواهد کرد و تصویر بزرگ شده را روی صفحه کامپیوتر با بزرگنمایی 20 میلیون بار بیشتر ایجاد خواهد کرد.
میکروسکوپ های الکترونی اسکنینگ (SEM): این دسته از میکروسکوپ ها به مطالعه سطح سلولی می پردازند. در این دسته از میکروسکوپ ها، تصویر حاصل از بازتاب پرتوهای الکترونی بازگشته از سطح نمونه است. تصاویری که در این دسته از میکروسکوپ ها ایجاد می شود، به میزان زیادی به شکل سه بعدی دیده می شوند. بزرگنمایی میکروسکوپ های الکترونی اسکنینگ معمولا به اندازه 20 هزار بار بیشتر از تصویر خود نمونه است
میکروسکوپ های فاز کنتراست
برای مطالعه رفتار سلول های زنده، مشاهده تغییرات هسته ای و سیتوپلاسمی که در حین فرایند میتوز رخ می دهد و اثرات تفاوت های شیمیایی درون سلول های زنده، این دسته از میکروسکوپ ها می توانند بسیار مفید باشند. با استفاده از میکروسکوپ های فاز کنتراست یک تصویر قوی متضاد از شی مورد نظر به دست می آید.
این یک روش نوری با افزایش کنتراست است که می تواند برای تولید تصاویر با کنتراست بالا در نمونه های شفاف مورد استفاده قرار گیرد (مانند سلول های زنده ای که در کشت مورد استفاده قرار می گیرد)، میکروارگانیسم ها، برش های نازک بافتی، بخش های شیشه ای، و ذرات شبه سلولی مانند اندامک ها). در حقیقت، تکنیک های فاز کنتراستی از مکانیسم های نوری استفاده می کنند تا تغییرات اندک در فاز را تبدیل به تصاویر کنند.
یکی از فواید اصلی میکروسکوپ های فاز کنتراست، بررسی سلول های زنده است که می تواند در شرایط طبیعی و بدون فیکس و یا کشته شدن، مورد بررسی قرار گیرد. در نتیجه، پویایی و دینامیک سلول های زنده و فرایندهای در حال رخداد می تواند مشاهده شود و در جییات بالا به نمایش گذاشته شود.
میکروسکوپ های ترکیبی compound microscope
شامل دو عدسی محدب هستند. یک عدسی که دارای فاصله کانونی کم است و دیافراگم کوتاهی نیز دارد و عدسی شیئی نامیده می شود و عدسی دیگر دارای فاصله کانونی به نسبت متوسط و دیافراگم بزرگ دارد، عدسی چشمی نامیده می شود. این دو عدسی در دو انتهای یک لوله قرار میگیرند و شیئ مورد نظر در مرکز انحنا و نقطه کانونی قرار می گیرد و منجر به ایجاد تصویری واقعی اما معکوس می شود و در نهایت عدسی چشمی، برای ایجاد تصویر بزرگ و مستقیم عمل می کند.
قدرت بزرگنمایی (M) میکروسکوپ های ترکیبی برابر است با M = L/ f0 (1+D/fe)
به این ترتیب، f0 و fe فواصل کانونی عدسی شیئی و چشمی هستند. و L طول لوله میکروسکوپ بوده و D حداقل فاصله بینایی قابل وضوح می باشد.
منبع: http://www.biologydiscussion.com/biology/5-important-types-of-microscopes-used-in-biology-with-diagram/2635