میکروسکوپ چیست؟ انواع میکروسکوپ و کاربرد آن

میکروسکوپ چیست؟ انواع میکروسکوپ - What is a microscope?

با سلام – در این مقاله سعی شده به طور خلاصه و عامیانه به سوالات زیر پاسخ داده شود. امید است که مفید واقع شود.

میکروسکوپ چیست؟ تاریخچه میکروسکوپ – انواع میکروسکوپ – میکروسکوپ نوری چیست؟ میکروسکوپ الکترونی چیست؟ تفاوت میکروسکوپ الکترونی با میکروسکوپ نوری – موارد استفاده از میکروسکوپ – اجزای میکروسکوپ نوری چیست؟ کدام نوع میکروسکوپ مناسب کار شماست؟

میکروسکوپ چیست؟

میکروسکوپ وسیله ای ست که برای رویت اجسامی که با چشم دیده نمی شوند ، کاربرد دارد. گاهی جسم با چشم دیده میشود اما جزئیات آن بدلیل کوچک بودن نمونه قابل تشخیص نیست مانند یک قطره خون که قابل مشاهده بوده اما سلول گلبول قرمز موجود درون آن با چشم قابل تشخیص نیست ، اینجاست که به میکروسکوپ نیاز پیدا خواهید نمود. در واقع میکروسکوپ ابزاری ست که چیزهایی را به شما نشان میدهد که تا بحال با چشم غیر مسلح ندیده اید از اینرو همیشه شما را شگفت زده خواهد کرد.

میکروسکوپ چگونه اختراع شد؟

حدود ۵۰۰ سال قبل اولین میکروسکوپ با یک ایده و بطور تصادفی اختراع شد و آن فکر این بود که “اگر تصویر بزرگنمایی شده یک ذره بین را دوباره با عدسی دیگری بزرگنمایی کنیم حاصل آن چه خواهد شد” و اینگونه بود که اولین میکروسکوپ توسط آنتونی هوک هلندی که یک لنز ساز بود با در یک راستا قرار دادن دو عدد ذره بین (عدسی) اختراع شد.

ساده ترین نوع میکروسکوپ

 

میکروسکوپ های اولیه بسیار ساده بود و از یک لوله و ترکیب دو عدد عدسی (ذره بین) بوجود آمدند که عدسی پایینی که مقابل نمونه بود را شیئی و عدسی یی که مقابل چشم قرار میگرفت را عدسی چشمی نامیدند و در طی سده های قبل که تکنولوژی های متنوعی برای صیغل دادن به عدسی و کوتینگ ابداع شد ، لنز ها (عدسی ها) هم بهتر و بهتر شدند و ایرادات کج بینی و پرش نور در آنها بسیار رفع شد و هم اکنون نیز هر روز بر کیفیت عدسی میکروسکوپ های نوری اپتیکی افزوده میشود و علت اصلی گرانی و یا ارزانی یک میکروسکوپ اپتیکی را میتوان در تکنولوژی های بکار رفته در عدسی های آن جویا شد.

میکروسکوپ های نوری دارای محدودیت دقت و بزرگنمایی هستند از اینرو نیاز به میکروسکوپی با بزرگنمایی بالاتر  و دقت تفکیک بیشتر باعث شد تا در سال ۱۹۳۰ اولین میکروسکوپ الکترونی جهان توسط “لیو زیلارد” فیزیک دان مجارستانی اختراع شود و روز به روز تکمیل تر شده و با ایده آن میکروسکوپ های دیگری مانند میکروسکوپ صوتی نیز اختراع شوند.

 

همچنان میکروسکوپ های اپتیکی امروزی نیز با همان ساختار قدیم کار میکنند منتها ادوات دیگری بدان اضافه شده مانند منشور (در میکروسکوپ های تک چشمی و دو چشمی برای چرخش هد میکروسکوپ) ، سیستم تابش نور ( آئینه یا لامپ) ، سیستم فوکوس نور (کندانسور) و سیستم جابجا کننده لام (لامگردان) و …  همچنان میکروسکوپ های اپتیکی رایج ترین و پر مصرف ترین میکروسکوپ ها هستند که برای مشاهده نمونه های زیستی و تحقیقاتی کاربرد دارند.

میکروسکوپ های اولیه نمایی از زیبایی و سادگی

انواع میکروسکوپ از لحاظ تعداد چشمی؟

میکروسکوپ های اپتیکی دارای سه مدل هستند

۱- میکروسکوپ های تک چشمی

دارای یک عدسی چشمی بوده و هنگام کار بایستی با یک چشم به تصویر نگاه نمود و چشم دیگر را بایست بسته نگاه داشت که استفاده  طولانی و مستمر باعث خستگی چشم کاربر میشود.

۲- میکروسکوپ های دو چشمی

دارای دو عدد عدسی چشمی بوده و معمولا یکی از عدسی ها دارای پیچ دیوپتر (سیستم فوکوس مجزای چشمی) بوده و میتوان با هر دو چشم نمونه را ملاحظه نمود (تنظیم نمودن هر دو چشم کمی به مهارت نیاز دارد اما چشم را کمتر خسته میکند)

۳- میکروسکوپ های سه چشمی

مانند میکروسکوپ های دو چشمی بوده فقط یک شکاف یا چشمی سومی هم بروی هد میکروسکوپ افزوده شده که کار آن انتقال تصویر به دوربین میکروسکوپ میباشد. ( اگر بخواهید تصویر را علاوه بر چشم بروی کامپیوتر ملاحظه نمائید به ابزاری دیگر نیاز است که به آن دوربین میکروسکوپ میگویند و کار آن تبدیل تصویر اپتیکی به تصویر دیجیتالی و انتقال تصویر به یک کامپیوتر میباشد. )

انواع میکروسکوپ از لحاظ آشکار ساز:

بطور عمده میتوان میکروسکوپ ها را به سه نوع زیر تقسیم نمود و هر نوع خود دارای زیر دسته های دیگری میباشند.

۱- میکروسکوپ های نوری

میکروسکوپ الکترونی عبوری - Transmission electron microscope

میکروسکوپ الکترونی عبوری – Transmission electron microscope

  • میکروسکوپ نوری عبوری
  • میکروسکوپ نوری بازتابی

۲- میکروسکوپ های الکترونی

  • میکروسکوپ الکترونی روبشی
  • میکروسکوپ الکترونی عبوری

۳- میکروسکوپ‌های پرآب پویشی

  • میکروسکوپ نیروی جانبی
  • میکروسکوپ نیروی اتمی
  • میکروسکوپ نیروی مغناطیسی
  • میکروسکوپ تونلی پویشی
  • میکروسکوپ میدان نزدیک نوری
  • میکروسکوپ ولتاژ پویشی
(منبع این دسته بندی – وبسایت ویکی پدیا میباشد.)

دسته بندی های دیگری نیز میتوان برای میکروسکوپ ها قائل شد. مانند میکروسکوپ دیجیتال یا غیر دیجیتال که پر واضح است میکروسکوپ های دیجیتالی تصاویر را به یک مانیتور یا تلوزیون و یا یک کامپیوتر منتقل میکنند که میتوان از این تصاویر ، عکس یا ویدئو نیز تهیه نمود.

نوع دیگری هم میکروسکوپ های اینورت یا معکوس هستند که همانطور که از نامش پیداست نمونه در بالاترین قسمت میکروسکوپ قرار میگیرد و عدسی های شیئی از پایین به سمت بالا (نمونه) نشانه روی میکند وبیشتر در متالوژی و رویت فلزات کاربرد دارند.

میکروسکوپ نوری چیست؟

میکروسکوپ نوری را میکروسکوپ اپتیکی نیز مینامند. اساس کار میکروسکوپ های نوری بر اساس رویت طیف نور مرعی بوده که با چشم انسان قابل تشخیص باشد. برای رویت نمونه در میکروسکوپ های نوری یا ( اپتیکی ) کافیست نمونه در زیر عدسی شیئی قرار بگیرد و کاربر با چشم از عدسی چشمی به نمونه نگاه نماید ، در واقع تصویر با برخورد نور به نمونه و عبور نور از عدسی ها به چشم میرسد که به این ساختار که بر پایه عبور نور از عدسی استوار است میکروسکوپ نوری یا اپتیکی گفته میشود.

قابل ذکر است که عبور نور از عدسی ها تابع قوانین فیزیک بوده که منجر به پراش نور و تغییر ماهیت رنگی آن میشود. در میکروسکوپ های نوری میزان بزرگنمایی از ضرب نمودن میزان بزرگنمایی درج شده بروی عدسی چشمی و شیئی بدست می آید مثلا عدسی چشمی ۱۰X و شیئیی ۴X بزرگنمایی ۴۰ برابری را حاصل میکند.

اما همانطور که گفته شد عبور نور از لنز و ایجاد تصویری واضح و قابل تشخیص ، دارای محدودیت هایی ست که باعث میشود بزرگنمایی کاربردی این نوع میکروسکوپ ها از حدی فراتر نرود در عمل بزرگنمایی قابل دسترس در میکروسکوپ های نوری حداکثر ۱۸۰۰ برابر میباشد.

میکروسکوپ های بیولوژی از نوع نوری عبوری میباشند( مانند رویت یک قطره خون که بروی لام قرار داشته باشد که نور از درون لام و نمونه عبور مینماید و در عدسی چشمی قابل مشاهده باشد)

استریو میکروسکوپ ها از نوع نوری بازتابی میباشند و برای رویت اجسامی که نور از آنها عبور نمیکند ، کاربرد دارند در واقع نوع نوری بازتابی را بایست انعکاسی نامید چون نور از بالا به سطح نمونه برخورد میکند و مانند نوری عبوری ها نیست که نور از زیر به نمونه تابیده و از آن عبور کرده و سپس به عدسی چشمی برسد. (بطور عمومی این نوع میکروسکوپها را لوپ یا بینوکولار (بینکلار) و استریو میکروسکوپ مینامند.

میکروسکوپ الکترونی چیست؟

میکروسکوپ های نوری فقط طیف کوچکی از نور (نور مرعی) را به کاربر نشان داده (پس دقت و قدرت کمتری هم دارند) و همچنین دارای محدودیت حداکثر بزرگنمایی ۱۸۰۰برابر میباشند همین محدودیت ها منجر به تولد میکروسکوپ الکترونی شد که از لحاظ ساختار با میکروسکوپ های نوری کمی متفاوت میباشد.

در میکروسکوپ های الکترونی بجای نور مرعی از تابش الکترون بر نمونه و تفسیر بازتابش الکترون برای مشاهده استفاده میشود و از آنجائیکه تابش الکترون به چشم خطرناک بوده بجای رویت مستقیم بازتابش از صفحه ای (فلورسنت) استفاده میشود که هنگام برخورد بازتابش الکترون به صفحه مذکور رنگ سفید و نقاطی که بازتابشی بدان نخورده مشکی رنگ باقی میمانند که با مشاهده این صفحه ، نمونه را مشاهده میکنیم.

تفاوت میکروسکوپ نوری و الکترونی در چیست؟

تفاوت اصلی میکروسکوپ الکترونی و نوری در سیستم تابش و بازتابش جهت ایجاد تصویر میباشد. در میکروسکوپ های نوری از نور مرئی برای تابش و باز تابش استفاده میشود که دارای محدودیت هایست  با اینحال این نوع میکروسکوپ رایج ترین و پر مصرف ترین نوع میکروسکوپ در آزمایشگاه هاست.

در میکروسکوپ الکترونی از تابش یک پرتو الکترون به نمونه استفاده میشود بدین شکل که بار منفی الکترون که از طریق قرار گیری در یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده توسط یک تفنگ مخصوص به سرعت بر سطح نمونه تابیده و باز تابش (برگشت) الکترون به یک سطح حساس به الکترون که معمولا به صفحه نمایش فلورسنت معروف است برخورد میکند و ما تصویر ایجاد شده بر این سطح را مشاهده میکنیم

چون ساختار داخلی میکروسکوپ الکترونی خلاء میباشد نمیتوان فرآیندهای زیستی مانند تقسیم سلولی را بطور زنده مشاهده نمود چرا که قرار گیری میکروسکوپ الکترونی خارج از خلاء باعث جذب الکترونها توسط هوا شده وعملا چیزی را مشاهده نخواهید نمود ، در صورتی که براحتی میتوان در میکروسکوپ های نوری شاهد این تیپ فرآیند ها بود.

مقایسه میکروسکوپ الکترونی در مقابل میکروسکوپ میکروسکوپ نوری

مقایسه میکروسکوپ الکترونی در مقابل میکروسکوپ میکروسکوپ نوری

 

موارد استفاده از میکروسکوپ:

در آزمایشگاههای پاتوبیولوژی و طبی برای مشاهد نمونه خون و ….

جهت تحقیقات زیستی برای مشاهده سلول های گیاهی ، جانوری ، قارچ ها و آغازیان و شناسایی و تحقیق بروی ویروس ها

جهت زمین شناسی : رویت انواع کانی و فسیل و سنگ

مطالعه فلزات و تاثیر مواد بر آنها (متالوژی)

جهت امور الکترونیک: مشاهده بورد های الکترونیک و مدارات چاپی

 

اجزای میکروسکوپ نوری چیست؟

الف- عدسی ها و اجزای آن

عدسی چشمی: تصویر را از این عدسی میبینند.

عدسی شیئی: نمونه زیر این عدسی قرار میگیرد.

تغییر دهنده فاصله چشمی ها: در  دو چشمی ها فاصله دو عدد چشمی توسط این بخش که بروی هد میکروسکوپ است ، بر اساس فاصله دو چشم کاربر تنظیم میشود.

چرخاننده عدسی شیئی: با چرخش این بخش عدسی شیئی مناسب بروی نمونه قرار میگیرد.

کندانسور: وظیفه فوکوس (تمرکز) نور بروی نمونه بر عهده دارد (که در میکروسکوپ های ۱۰۰۰ برابر به بالا و در رویت عدسی شیئی ۱۰۰ برابر کاربرد دارد)

 

ب) اجزای بخش نمونه (اسلاید)

استیج: بخشی که نمونه یا لام روی آن قرار میگیرد.

لام گردان: که وظیفه جابجا نمودن لام بروی استیج را بر عهده داشته و در میکروسکوپ های دانش آموزی و استریو میکروسکوپ ها بجای لام گردان دو عدد گیره وظیفه نگهداری اسلاید را بر عهده دارند.

پیچ فوکوس سریع: که باعث حرکت سریع استیج ( و نمونه روی آن ) به سمت عدسی شیئی و فوکوس سریع میباشد.

پیچ فوکوس آهسته: که باعث حرکت آهسته تر استیج به سمت عدسی شیئی و فوکوس آرام میباشد که در میکروسکوپ هایی با بزرگنمایی بیش از ۸۰۰ برابر برای حرکت ریز تر ، مورد استفاده قرار میگیرد.

 

ج) منبع نور و اجزای مرتبط با آن

آئینه: جهت تابش نور بروی نمونه ( معمولا میکروسکوپ های دانش آموزی بیشتر دارای منبع نور محیطی هستند و کار تابش نور را یک آینه بر عهده دارد)

لامپ: که نمونه را روشن مینماید (برخی هالوژن و برخی نور ال ایی دی دارند)

کلید روشن/خاموش: وظیفه خاموش و روشن نمودن لامپ را دارد.

تنظیم کننده شدت نور: پیچی است که میزان شدت تابش نور را بر عهده دارد (میکروسکوپ های حرفه ای تر این بخش را دارا هستند).

دیافراگم: بخشی است که میزان پهنای نوری که بر روی نمونه میتابد را تنظیم میکند.

فیلتر رنگی: جهت تغییر رنگ نور لامپ برای تابش بر نمونه کاربرد دارد.

 

د) سایر اجزای موجود در برخی میکروسکوپ های دانش آموزی

کاور میکروسکوپ – روغن ایمرسیون – لام خام – لام های آماده جانوری گیاهی – نمونه های آماده پودری (نمک دریایی – فلفل و …) – تیغ برش – پنس

 

کدام نوع میکروسکوپ مناسب کار شماست؟

اگر هدف شما امور آزمایشگاهی و بیولوژی ست ، میکروسکوپ های بیولوژی ۱۶۰۰ برابری مناسب کار شماست

اگر قصد خرید میکروسکوپ دانش آموزی یا دانشجویی دارید از بین مدلهای بیولوژی تا ۱۶۰۰ برابر مناسب کار شماست.

اگر قصد تعمیرات موبایل ، رویت سنگ ، فسیل و دیدن مدارات چاپی هدف کار شماست ، بخش استریو میکروسکوپ ها را ملاحظه بفرمائید.

 

کلا اگر نمونه شما روی لام قرار میگیرد و نور از آن عبور میکند میتوانید میکروسکوپ های بیولوژی ما را انتخاب نمائید و اگر نمونه شما روی لام قرار نمیگیرد و نور از آن عبور نمیکند مانند یک قطعه سنگ ، برگ درخت ، حبه قند ، مدارهای چاپی و … استریو میکروسکوپ های ما که دارای نور انعکاسی هستند ، مناسب کار شما هستند.

و نکته آخر در انتخاب میکروسکوپ میزان هزینه ای ست که در نظر دارید. طبیعی ست بقول قدما که خوش گفته اند “هر چی پول بدهی آش میخوری” نیز اینجا صادق است

و میکروسکوپ های گرانتر از شفافیت و عدسی های بهتری برخوردار بوده و طبیعی ست که گران تر هم باشند. بعنوان مثال در بخش میکروسکوپ بیولوژی با بزرگنمایی ۱۶۰۰ برابر چند انتخاب دارید که بسته به بودجه خود میتوانید از بین آنها یکی را انتخاب نمائید.

 

امیدوارم این مطلب بتواند کمکی در جهت معرفی بهتر میکروسکوپ و انواع آن برای شما خواننده محترم داشته باشد. پیشاپیش از کاستی های احتمالی پوزش می طلبیم.

One thought on “میکروسکوپ چیست؟ انواع میکروسکوپ و کاربرد آن”

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *