Termina "mikroskoop" juured on kreeka. See koosneb kahest sõnast, mis tõlkes tähendavad "väike" ja "välimus". Mikroskoobi peamine roll on selle kasutamine väga väikeste objektide uurimisel. Samal ajal võimaldab see seade määrata palja silmaga nähtamatute kehade suurust ja kuju, struktuuri ja muid omadusi.
Loomise ajalugu
Ajaloos puudub täpne teave selle kohta, kes oli mikroskoobi leiutaja. Mõnede allikate kohaselt kujundasid selle 1590. aastal prillide valmistamise meistri Jansseni isa ja poeg. Veel üks kandidaat mikroskoobi leiutaja tiitlile on Galileo Galilei. Aastal 1609 esitles see teadlane Accademia dei Linceis avalikuks vaatamiseks nõgusate ja kumerate läätsedega seadet.
Aastate jooksul on mikroskoopiliste objektide vaatamise süsteem arenenud ja täienenud. Tohutu samm selle ajaloos oli lihtsa akromaatiliselt reguleeritava kahe objektiiviga seadme leiutamine. Selle süsteemi võttis kasutusele hollandlane Christian Huygens 1600. aastate lõpus. Selle leiutaja okulaaridon täna tootmises. Nende ainus puudus on vaatevälja ebapiisav laius. Lisaks on Huygensi okulaaridel tänapäevaste seadmetega võrreldes silmade jaoks ebamugav asend.
Erilise panuse mikroskoobi ajalukku andis selliste instrumentide tootja Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). Just tema juhtis bioloogide tähelepanu sellele seadmele. Leeuwenhoek valmistas väikese suurusega tooteid, mis olid varustatud ühe, kuid väga tugeva objektiiviga. Selliste seadmete kasutamine oli ebamugav, kuid need ei kahekordistanud pildidefekte, mis esinesid liitmikroskoopides. Leiutajad suutsid selle puuduse parandada alles 150 aasta pärast. Koos optika arenguga on komposiitseadmete pildikvaliteet paranenud.
Mikroskoopide täiustamine jätkub täna. Nii töötasid 2006. aastal biofüüsikalise keemia instituudis töötavad Saksa teadlased Mariano Bossi ja Stefan Hell välja uusima optilise mikroskoobi. Tänu võimalusele vaadelda 10 nm mõõtmetega objekte ja kolmemõõtmelisi kvaliteetseid 3D-pilte, nimetati seadet nanoskoobiks.
Mikroskoopide klassifikatsioon
Praegu on väikeste objektide uurimiseks loodud suur valik instrumente. Nende rühmitamine põhineb erinevatel parameetritel. See võib olla mikroskoobi otstarve või kasutatud valgustusmeetod, optilise disaini jaoks kasutatav struktuur jne.
Kuid reeglina peamised mikroskoopide tüübidklassifitseeritakse selle süsteemi abil nähtavate mikroosakeste eraldusvõime järgi. Selle jaotuse järgi on mikroskoobid:
- optiline (valgus);
-elektrooniline;
-röntgen;-skaneeriv sond.
Kõige laialdasem alt kasutatavad mikroskoobid on valgustüüpi mikroskoobid. Nende lai valik on saadaval optikapoodides. Selliste seadmete abil lahendatakse objekti uurimise peamised ülesanded. Kõik muud tüüpi mikroskoobid on klassifitseeritud spetsialiseeritud mikroskoobid. Neid kasutatakse tavaliselt laboris.
Igal ül altoodud seadmetüübil on oma alamliigid, mida kasutatakse konkreetses piirkonnas. Lisaks on täna võimalik osta koolimikroskoop (või haridus), mis on algtaseme süsteem. Pakutakse tarbijatele ja professionaalsetele seadmetele.
Rakendus
Mille jaoks on mikroskoop? Inimsilm, mis on eriline bioloogilist tüüpi optiline süsteem, omab teatud eraldusvõimet. Teisisõnu on vaadeldavate objektide vahel väikseim vahemaa, kui neid saab veel eristada. Tavalise silma puhul jääb see eraldusvõime vahemikku 0,176 mm. Kuid enamiku looma- ja taimerakkude, mikroorganismide, kristallide, sulamite, metallide jne mikrostruktuuri mõõtmed on sellest väärtusest palju väiksemad. Kuidas selliseid objekte uurida ja vaadelda? Siin tulevad inimestele appi erinevat tüüpi mikroskoobid. Näiteks optilist tüüpi seadmed võimaldavad eristada struktuure, milles vahemaaelementide vaheline kaugus on vähem alt 0,20 µm.
Kuidas mikroskoop töötab?
Seadmel, mis võimaldab inimsilmal uurida mikroskoopilisi objekte, on kaks põhielementi. Need on objektiiv ja okulaar. Need mikroskoobi osad on fikseeritud liikuvas torus, mis asub metallalusel. Sellel on ka teematabel.
Kaasaegset tüüpi mikroskoobid on tavaliselt varustatud valgustussüsteemiga. See on eelkõige iirise diafragmaga kondensaator. Suurendusseadmete kohustuslik komplekt on mikro- ja makrokruvid, mille eesmärk on reguleerida teravust. Mikroskoopide disain näeb ette ka süsteemi olemasolu, mis kontrollib kondensaatori asendit.
Spetsialiseeritud keerukamates mikroskoopides kasutatakse sageli muid lisasüsteeme ja seadmeid.
Läätsed
Alustaksin mikroskoobi kirjeldust jutuga selle ühest põhiosast ehk objektiivist. Need on keerukas optiline süsteem, mis suurendab kõnealuse objekti suurust kujutise tasapinnal. Objektiivide disain hõlmab mitte ainult üksikute, vaid ka kahe või kolme liimitud läätsede süsteemi.
Sellise optilis-mehaanilise konstruktsiooni keerukus sõltub ülesannete hulgast, mida üks või teine seade peab lahendama. Näiteks kõige keerulisemal mikroskoobil on kuni neliteist objektiivi.
Läätses kaasason esiosa ja sellele järgnevad süsteemid. Mille põhjal luuakse soovitud kvaliteediga kuvandit, samuti määrata tööseisundit? See on eesmine objektiiv või nende süsteem. Vajaliku suurenduse, fookuskauguse ja pildikvaliteedi tagamiseks on vaja objektiivi järgnevaid osi. Kuid selliste funktsioonide rakendamine on võimalik ainult koos eesmise objektiiviga. Tasub mainida, et järgmise osa disain mõjutab toru pikkust ja seadme objektiivi kõrgust.
Okulaarid
Need mikroskoobi osad on optiline süsteem, mis on loodud vaatleja silmade võrkkesta pinnale vajaliku mikroskoopilise kujutise loomiseks. Okulaarid sisaldavad kahte rühma läätsi. Uurija silmale lähimat nimetatakse silmaks ja kaugemat väljaks (selle abiga koostab objektiiv uuritavast objektist kujutise).
Valgustussüsteem
Mikroskoobil on membraanide, peeglite ja läätsede keerukas konstruktsioon. Selle abiga tagatakse uuritava objekti ühtlane valgustus. Varasemates mikroskoopides täitsid seda funktsiooni loomulikud valgusallikad. Kui optilised seadmed paranesid, hakati esm alt kasutama lamedaid ja seejärel nõgusaid peegleid.
Selliste lihtsate detailide abil suunati päikese või lambi kiired uuritavale objektile. Kaasaegsetes mikroskoopides on valgustussüsteem täiuslikum. See koosneb kondensaatorist ja kollektorist.
Teematabel
Uuringut vajavad mikroskoopilised preparaadid,asetatakse tasasele pinnale. See on teematabel. Erinevat tüüpi mikroskoopidel saab selle pinna kujundada nii, et uuritav objekt pöörleb vaatleja vaateväljas horisontaalselt, vertikaalselt või teatud nurga all.
Tööpõhimõte
Esimeses optilises seadmes andis objektiivisüsteem mikroobjektide pöördkujutise. See võimaldas näha mateeria struktuuri ja väikseimaid detaile, mida tuli uurida. Valgusmikroskoobi tööpõhimõte on tänapäeval sarnane refraktorteleskoobi tööga. Selles seadmes valgus klaasiosa läbimisel murdub.
Kuidas tänapäevased valgusmikroskoobid suurendavad? Pärast valguskiirte kiirte sisenemist seadmesse muudetakse need paralleelseks vooluks. Alles siis toimub valguse murdumine okulaaris, mille tõttu mikroskoopiliste objektide kujutis suureneb. Lisaks sisestatakse see teave vaatleja jaoks vajalikul kujul visuaalsesse analüsaatorisse.
Valgusmikroskoopide alamliigid
Kaasaegsed optilised instrumendid klassifitseeritakse:
1. Vastav alt keerukuse klassile uurimis-, töö- ja koolimikroskoobi jaoks.
2. Kasutusvaldkonna järgi kirurgiliste, bioloogiliste ja tehniliste jaoks.
3. Mikroskoopia tüüpide järgi peegeldunud ja läbiva valguse, faasikontakti, luminestsents- ja polarisatsiooniseadmete jaoks.4. Valgusvoo suunas tagurpidi ja otse.
Elektronmikroskoobid
Aja jooksul on mikroskoopiliste objektide uurimiseks loodud seade muutunud üha täiuslikumaks. Ilmusid seda tüüpi mikroskoobid, milles kasutati täiesti teistsugust, valguse murdumisest sõltumatut tööpõhimõtet. Uusimat tüüpi seadmete kasutamise protsessi kaasati elektronid. Sellised süsteemid võimaldavad näha üksikuid mateeria osi nii väikestena, et valguskiired lihts alt voolavad nende ümber.
Mille jaoks on elektrontüüpi mikroskoop? Seda kasutatakse rakkude struktuuri uurimiseks molekulaarsel ja subtsellulaarsel tasemel. Sarnaseid seadmeid kasutatakse ka viiruste uurimiseks.
Elektronmikroskoopide disain
Mis on mikroskoopiliste objektide vaatamise uusimate seadmete töö aluseks? Mille poolest elektronmikroskoop erineb valgusmikroskoobist? Kas nende vahel on sarnasusi?
Elektronmikroskoobi tööpõhimõte põhineb omadustel, mis elektri- ja magnetväljadel on. Nende pöörlemissümmeetria suudab elektronkiirtele fokusseerida. Selle põhjal saame vastata küsimusele: "Kuidas elektronmikroskoop erineb valgusmikroskoobist?" Erinev alt optilisest seadmest pole selles objektiive. Nende rolli mängivad õigesti arvutatud magnet- ja elektriväljad. Need on loodud mähiste keerdude kaudu, mida vool läbib. Sel juhul toimivad sellised väljad nagu koonduv lääts. Kui vool suureneb või väheneb, muutub fookuskaugus.instrumendi kaugus.
Mis puudutab vooluringi, siis elektronmikroskoobil on see sarnane valgusseadme skeemiga. Ainus erinevus on see, et optilised elemendid asendatakse nendega sarnaste elektrilistega.
Objekti suurendamine elektronmikroskoopides toimub uuritavat objekti läbiva valguskiire murdumisprotsessi tõttu. Erinevate nurkade all satuvad kiired objektiivi tasapinnale, kus toimub proovi esimene suurendus. Seejärel läbivad elektronid vaheläätse. Selles toimub objekti suuruse suurenemise sujuv muutus. Lõpliku pildi uuritavast materjalist annab projektsioonlääts. Sellest langeb pilt fluorestsentsekraanile.
Elektronmikroskoopide tüübid
Kaasaegsed luubid on järgmised:
1. TEM ehk transmissioonelektronmikroskoop. Selle seadistuse korral moodustub väga õhukese, kuni 0,1 µm paksuse objekti kujutis elektronkiire interaktsioonil uuritava ainega ja sellele järgneval suurendamisel objektiivis olevate magnetläätsede abil.
2. SEM ehk skaneeriv elektronmikroskoop. Selline seade võimaldab saada objekti pinnast suure, mitme nanomeetri suurusjärgu eraldusvõimega kujutist. Täiendavate meetodite kasutamisel annab selline mikroskoop teavet, mis aitab määrata pinnalähedaste kihtide keemilist koostist.3. Tunneling Scanning Electron Microscope ehk STM. Selle seadme abil on juhtivate pindade reljeef kõrge ruumilineluba. STM-iga töötamise käigus tuuakse uuritavale objektile terav metallnõel. Samal ajal hoitakse vaid mõne angströmi kaugust. Järgmisena rakendatakse nõelale väike potentsiaal, mille tõttu tekib tunnelivool. Sel juhul saab vaatleja uuritavast objektist kolmemõõtmelise pildi.
Leuwenhoeki mikroskoobid
2002. aastal ilmus Ameerikas uus optilisi instrumente tootev ettevõte. Selle tootevalikusse kuuluvad mikroskoobid, teleskoobid ja binoklid. Kõiki neid seadmeid eristab kõrge pildikvaliteet.
Ettevõtte peakontor ja arendusosakond asuvad USA-s Fremondi linnas (California). Aga mis puudutab tootmisrajatisi, siis need asuvad Hiinas. Tänu kõigele sellele tarnib ettevõte turule kõrgetasemelisi ja kvaliteetseid tooteid taskukohase hinnaga.
Kas vajate mikroskoopi? Levenhuk soovitab vajaliku valiku. Ettevõtte optiliste seadmete valikus on digitaalsed ja bioloogilised seadmed uuritava objekti suurendamiseks. Lisaks pakutakse ostjale erinevates värvides disainermudeleid.
Levenhuki mikroskoobil on lai funktsionaalsus. Näiteks saab algtaseme treeningseadme ühendada arvutiga ja see on võimeline jäädvustama ka videot käimasolevatest uuringutest. Levenhuk D2L mudel on selle funktsiooniga varustatud.
Ettevõte pakub erineva tasemega bioloogilisi mikroskoope. Need on lihtsamad mudelid ja uudsed,sobib professionaalidele.
