ტერმინი "მიკროსკოპი" ბერძნული ფესვებია. იგი შედგება ორი სიტყვისგან, რომლებიც თარგმანში ნიშნავს "პატარას" და "გამოხედვას". მიკროსკოპის მთავარი როლი არის მისი გამოყენება ძალიან მცირე ობიექტების გამოკვლევისას. ამავდროულად, ეს მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ შეუიარაღებელი თვალით უხილავი სხეულების ზომა და ფორმა, სტრუქტურა და სხვა მახასიათებლები.
შექმნის ისტორია
ისტორიაში არ არსებობს ზუსტი ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ ვინ იყო მიკროსკოპის გამომგონებელი. ზოგიერთი წყაროს თანახმად, იგი 1590 წელს დააპროექტეს იანსენის მამა-შვილმა, სათვალეების დამზადების ოსტატი. მიკროსკოპის გამომგონებლის ტიტულის კიდევ ერთი პრეტენდენტი გალილეო გალილეია. 1609 წელს ამ მეცნიერმა წარმოადგინა მოწყობილობა ჩაზნექილი და ამოზნექილი ლინზებით საზოგადოების სანახავად Accademia dei Lincei-ში.
წლების განმავლობაში, მიკროსკოპული ობიექტების ნახვის სისტემა განვითარდა და გაუმჯობესდა. მის ისტორიაში უზარმაზარი ნაბიჯი იყო მარტივი აქრომატულად რეგულირებადი ორი ლინზიანი მოწყობილობის გამოგონება. ეს სისტემა შემოიღო ჰოლანდიელმა კრისტიან ჰიუგენსმა 1600-იანი წლების ბოლოს. ამ გამომგონებლის ოკულარიდღეს წარმოებაშია. მათი ერთადერთი ნაკლი არის ხედვის ველის არასაკმარისი სიგანე. გარდა ამისა, თანამედროვე მოწყობილობებთან შედარებით, ჰაიგენსის ოკულარებს აქვს არასასიამოვნო პოზიცია თვალებისთვის.
მიკროსკოპის ისტორიაში განსაკუთრებული წვლილი შეიტანა ასეთი ინსტრუმენტების მწარმოებელმა ანტონ ვან ლეუვენჰუკმა (1632-1723). სწორედ მან მიიპყრო ბიოლოგების ყურადღება ამ მოწყობილობაზე. Leeuwenhoek აწარმოებდა მცირე ზომის პროდუქტებს, რომლებიც აღჭურვილი იყო ერთი, მაგრამ ძალიან ძლიერი ლინზებით. არასასიამოვნო იყო ასეთი მოწყობილობების გამოყენება, მაგრამ მათ არ გააორმაგეს გამოსახულების დეფექტები, რომლებიც იყო შედგენილ მიკროსკოპებში. გამომგონებლებმა ამ ხარვეზის გამოსწორება მხოლოდ 150 წლის შემდეგ შეძლეს. ოპტიკის განვითარებასთან ერთად გაუმჯობესდა გამოსახულების ხარისხი კომპოზიტურ მოწყობილობებში.
მიკროსკოპების გაუმჯობესება დღესაც გრძელდება. ასე რომ, 2006 წელს, ბიოფიზიკური ქიმიის ინსტიტუტში მომუშავე გერმანელმა მეცნიერებმა, მარიანო ბოსიმ და სტეფან ჰელმა, შეიმუშავეს უახლესი ოპტიკური მიკროსკოპი. 10 ნმ ზომის ობიექტებზე დაკვირვებისა და სამგანზომილებიანი მაღალი ხარისხის 3D სურათების გამო, მოწყობილობას ეწოდა ნანოსკოპი.
მიკროსკოპების კლასიფიკაცია
დღესდღეობით, არსებობს ინსტრუმენტების ფართო არჩევანი, რომლებიც შექმნილია მცირე ობიექტების შესამოწმებლად. მათი დაჯგუფება ეფუძნება სხვადასხვა პარამეტრებს. ეს შეიძლება იყოს მიკროსკოპის დანიშნულება ან მიღებული განათების მეთოდი, ოპტიკური დიზაინისთვის გამოყენებული სტრუქტურა და ა.შ.
მაგრამ, როგორც წესი, მიკროსკოპების ძირითადი ტიპებიკლასიფიცირებულია მიკრონაწილაკების გარჩევადობის მიხედვით, რომლებიც შეიძლება ნახოთ ამ სისტემის გამოყენებით. ამ დაყოფის მიხედვით, მიკროსკოპებია:
- ოპტიკური (მსუბუქი);
-ელექტრონული;
-რენტგენი;-სკანირების ზონდი.
ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მიკროსკოპები მსუბუქი ტიპისაა. მათი ფართო არჩევანი ხელმისაწვდომია ოპტიკის მაღაზიებში. ასეთი მოწყობილობების დახმარებით წყდება ობიექტის შესწავლის ძირითადი ამოცანები. ყველა სხვა ტიპის მიკროსკოპი კლასიფიცირდება როგორც სპეციალიზებული. მათი გამოყენება ჩვეულებრივ ხდება ლაბორატორიაში.
თითოეული ზემოაღნიშნული ტიპის მოწყობილობას აქვს თავისი ქვესახეობა, რომელიც გამოიყენება კონკრეტულ ტერიტორიაზე. გარდა ამისა, დღეს შესაძლებელია სასკოლო მიკროსკოპის (ან საგანმანათლებლო) ყიდვა, რომელიც შესვლის დონის სისტემაა. შესთავაზა მომხმარებლებს და პროფესიონალურ მოწყობილობებს.
აპლიკაცია
რისთვის არის მიკროსკოპი? ადამიანის თვალი, როგორც სპეციალური ბიოლოგიური ტიპის ოპტიკური სისტემა, აქვს გარჩევადობის გარკვეული დონე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დაკვირვებულ ობიექტებს შორის არის ყველაზე მცირე მანძილი, როდესაც მათი გარჩევა ჯერ კიდევ შესაძლებელია. ნორმალური თვალისთვის ეს გარჩევადობა 0,176 მმ-ის ფარგლებშია. მაგრამ ცხოველური და მცენარეული უჯრედების უმრავლესობის, მიკროორგანიზმების, კრისტალების, შენადნობების მიკროსტრუქტურა, ლითონები და ა.შ. ზომები გაცილებით მცირეა ვიდრე ეს მნიშვნელობა. როგორ შევისწავლოთ და დავაკვირდეთ ასეთ ობიექტებს? სწორედ აქ ეხმარებიან ადამიანებს სხვადასხვა ტიპის მიკროსკოპები. მაგალითად, ოპტიკური ტიპის მოწყობილობები შესაძლებელს ხდის განასხვავონ სტრუქტურები, რომლებშიც მანძილიაელემენტებს შორის არის მინიმუმ 0,20 μm.
როგორ მუშაობს მიკროსკოპი?
მოწყობილობა, რომელიც ადამიანის თვალს მიკროსკოპული ობიექტების გამოკვლევის საშუალებას აძლევს, ორი ძირითადი ელემენტია. ეს არის ობიექტივი და ოკულარი. მიკროსკოპის ეს ნაწილები ფიქსირდება მოძრავ მილში, რომელიც მდებარეობს ლითონის ბაზაზე. მას ასევე აქვს საგნების ცხრილი.
თანამედროვე ტიპის მიკროსკოპები ჩვეულებრივ აღჭურვილია განათების სისტემით. ეს არის, კერძოდ, კონდენსატორი, რომელსაც აქვს ირისის დიაფრაგმა. გამადიდებელი მოწყობილობების სავალდებულო ნაკრებია მიკრო და მაკრო ხრახნები, რომლებიც ემსახურება სიმკვეთრის რეგულირებას. მიკროსკოპების დიზაინი ასევე ითვალისწინებს სისტემის არსებობას, რომელიც აკონტროლებს კონდენსატორის პოზიციას.
სპეციალიზებულ, უფრო რთულ მიკროსკოპებში ხშირად გამოიყენება სხვა დამატებითი სისტემები და მოწყობილობები.
ლინზები
მინდა დავიწყო მიკროსკოპის აღწერა მისი ერთ-ერთი მთავარი ნაწილის, ანუ ლინზიდან მოთხრობით. ეს არის რთული ოპტიკური სისტემა, რომელიც ზრდის მოცემული ობიექტის ზომას გამოსახულების სიბრტყეში. ლინზების დიზაინი მოიცავს არა მხოლოდ ერთი, არამედ წებოვანი ორი ან სამი ლინზის მთელ სისტემას.
ასეთი ოპტიკურ-მექანიკური დიზაინის სირთულე დამოკიდებულია ამოცანების დიაპაზონზე, რომელიც უნდა გადაწყდეს ამა თუ იმ მოწყობილობის მიერ. მაგალითად, ყველაზე რთულ მიკროსკოპს აქვს თოთხმეტი ლინზა.
შედის ლინზაშიარის ფრონტალური ნაწილი და მის შემდგომი სისტემები. რა არის საფუძვლად სასურველი ხარისხის იმიჯის აგება, ასევე ოპერაციული მდგომარეობის განსაზღვრა? ეს არის წინა ობიექტივი ან მათი სისტემა. ლინზის შემდგომი ნაწილები საჭიროა საჭირო გადიდების, ფოკუსური მანძილისა და გამოსახულების ხარისხის უზრუნველსაყოფად. თუმცა, ასეთი ფუნქციების განხორციელება შესაძლებელია მხოლოდ წინა ობიექტივთან ერთად. აღსანიშნავია, რომ შემდეგი ნაწილის დიზაინი გავლენას ახდენს მილის სიგრძეზე და მოწყობილობის ლინზის სიმაღლეზე.
თვალები
მიკროსკოპის ეს ნაწილები არის ოპტიკური სისტემა, რომელიც შექმნილია დამკვირვებლის თვალების ბადურის ზედაპირზე საჭირო მიკროსკოპული გამოსახულების შესაქმნელად. ოკულარი შეიცავს ლინზების ორ ჯგუფს. მკვლევარის თვალთან ყველაზე ახლოს არის თვალი, ხოლო შორს - ველი (მისი დახმარებით ობიექტივი ქმნის შესასწავლი ობიექტის გამოსახულებას).
განათების სისტემა
მიკროსკოპს აქვს დიაფრაგმის, სარკეების და ლინზების რთული დიზაინი. მისი დახმარებით უზრუნველყოფილია შესასწავლი ობიექტის ერთგვაროვანი განათება. ადრეულ მიკროსკოპებში ამ ფუნქციას ბუნებრივი სინათლის წყაროები ასრულებდნენ. ოპტიკური მოწყობილობების გაუმჯობესებასთან ერთად, მათ დაიწყეს ჯერ ბრტყელი და შემდეგ ჩაზნექილი სარკეების გამოყენება.
ასეთი მარტივი დეტალების დახმარებით მზის ან ნათურის სხივები მიმართული იყო კვლევის ობიექტზე. თანამედროვე მიკროსკოპებში განათების სისტემა უფრო სრულყოფილია. იგი შედგება კონდენსატორისა და კოლექტორისაგან.
თემის ცხრილი
მიკროსკოპული პრეპარატები, რომლებიც საჭიროებენ შესწავლას,მოთავსებულია ბრტყელ ზედაპირზე. ეს არის თემატური ცხრილი. სხვადასხვა ტიპის მიკროსკოპებს შეიძლება ჰქონდეთ ეს ზედაპირი დაპროექტებული ისე, რომ კვლევის ობიექტი ბრუნავს დამკვირვებლის ხედვის ველში ჰორიზონტალურად, ვერტიკალურად ან გარკვეული კუთხით.
ოპერაციის პრინციპი
პირველ ოპტიკურ მოწყობილობაში ლინზების სისტემა აძლევდა მიკრო-ობიექტების შებრუნებულ სურათს. ამან შესაძლებელი გახადა მატერიის სტრუქტურისა და შესასწავლი უმცირესი დეტალების დანახვა. სინათლის მიკროსკოპის მუშაობის პრინციპი დღეს მსგავსია რეფრაქტორული ტელესკოპის მიერ შესრულებული სამუშაოს. ამ მოწყობილობაში სინათლე ირღვევა მინის ნაწილში გავლისას.
როგორ ადიდებენ თანამედროვე სინათლის მიკროსკოპები? მას შემდეგ, რაც სინათლის სხივების სხივი შედის მოწყობილობაში, ისინი გარდაიქმნება პარალელურ ნაკადად. მხოლოდ ამის შემდეგ ხდება სინათლის რეფრაქცია ოკულარში, რის გამოც მიკროსკოპული ობიექტების გამოსახულება იზრდება. გარდა ამისა, ეს ინფორმაცია შედის დამკვირვებლისთვის საჭირო ფორმით მის ვიზუალურ ანალიზატორში.
მსუბუქი მიკროსკოპების ქვესახეობა
თანამედროვე ოპტიკური ინსტრუმენტები კლასიფიცირებულია:
1. კვლევის, სამუშაოსა და სკოლის მიკროსკოპის სირთულის კლასის მიხედვით.
2. გამოყენების სფეროს მიხედვით ქირურგიული, ბიოლოგიური და ტექნიკური.
3. არეკლილი და გადაცემული სინათლის, ფაზური კონტაქტის, ლუმინესცენტური და პოლარიზებული მოწყობილობების მიკროსკოპის ტიპების მიხედვით.4. სინათლის ნაკადის მიმართულებით შებრუნებული და პირდაპირი.
ელექტრონული მიკროსკოპები
დროთა განმავლობაში, მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია მიკროსკოპული ობიექტების გამოსაკვლევად, უფრო და უფრო სრულყოფილი ხდება. გაჩნდა ისეთი ტიპის მიკროსკოპები, რომლებშიც გამოყენებული იყო მოქმედების სრულიად განსხვავებული პრინციპი, სინათლის გარდატეხისგან დამოუკიდებლად. უახლესი ტიპის მოწყობილობების გამოყენების პროცესში ჩართული იყო ელექტრონები. ასეთი სისტემები შესაძლებელს ხდის მატერიის ცალკეული ნაწილების დანახვას ისე პატარა, რომ სინათლის სხივები უბრალოდ მიედინება მათ გარშემო.
რისთვის არის ელექტრონული ტიპის მიკროსკოპი? იგი გამოიყენება უჯრედების სტრუქტურის შესასწავლად მოლეკულურ და უჯრედულ დონეზე. ასევე, მსგავსი მოწყობილობები გამოიყენება ვირუსების შესასწავლად.
ელექტრონული მიკროსკოპის დიზაინი
რა უდევს საფუძვლად უახლესი ინსტრუმენტების მუშაობას მიკროსკოპული ობიექტების სანახავად? რით განსხვავდება ელექტრონული მიკროსკოპი სინათლის მიკროსკოპისგან? არის მათ შორის რაიმე მსგავსება?
ელექტრონული მიკროსკოპის მოქმედების პრინციპი ემყარება იმ თვისებებს, რომლებსაც გააჩნიათ ელექტრული და მაგნიტური ველები. მათ ბრუნვის სიმეტრიას შეუძლია ფოკუსირება მოახდინოს ელექტრონულ სხივებზე. ამის საფუძველზე შეგვიძლია ვუპასუხოთ კითხვას: „რით განსხვავდება ელექტრონული მიკროსკოპი სინათლის მიკროსკოპისგან? მასში, ოპტიკური მოწყობილობისგან განსხვავებით, არ არის ლინზები. მათ როლს ასრულებს სათანადოდ გათვლილი მაგნიტური და ელექტრული ველები. ისინი იქმნება ხვეულების მობრუნებით, რომლებშიც დენი გადის. ამ შემთხვევაში, ასეთი ველები მოქმედებს როგორც კონვერტაციული ობიექტივი. როდესაც დენი იზრდება ან მცირდება, ფოკუსური მანძილი იცვლება.ინსტრუმენტის მანძილი.
რაც შეეხება მიკროსქემის დიაგრამას, ელექტრონულ მიკროსკოპს აქვს ის მსუბუქი მოწყობილობის მიკროსქემის მსგავსი. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ოპტიკური ელემენტები ჩანაცვლებულია მათი მსგავსი ელექტრულით.
ელექტრონულ მიკროსკოპებში ობიექტის გადიდება ხდება შესასწავლ ობიექტში გამავალი სინათლის სხივის გარდატეხის პროცესის გამო. სხვადასხვა კუთხით სხივები შედიან ობიექტური ლინზის სიბრტყეში, სადაც ხდება ნიმუშის პირველი გადიდება. შემდეგ ელექტრონები გადიან გზას შუალედური ლინზისკენ. მასში ხდება ობიექტის ზომის ზრდის გლუვი ცვლილება. შესწავლილი მასალის საბოლოო გამოსახულება მოცემულია საპროექციო ობიექტივით. მისგან სურათი ეცემა ფლუორესცენტულ ეკრანზე.
ელექტრონული მიკროსკოპების ტიპები
გამადიდებლების თანამედროვე ტიპები მოიცავს:
1. TEM, ან გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპი. ამ კონფიგურაციაში, ძალიან თხელი ობიექტის გამოსახულება, 0,1 მკმ-მდე სისქის, წარმოიქმნება ელექტრონული სხივის ურთიერთქმედებით შესწავლილ ნივთიერებასთან და მისი შემდგომი გადიდებით მაგნიტური ლინზებით ობიექტში.
2. SEM, ან სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი. ასეთი მოწყობილობა შესაძლებელს ხდის ობიექტის ზედაპირის გამოსახულების მიღებას რამდენიმე ნანომეტრის რიგის მაღალი გარჩევადობით. დამატებითი მეთოდების გამოყენებისას ასეთი მიკროსკოპი გვაწვდის ინფორმაციას, რომელიც ხელს უწყობს ზედაპირული ფენების ქიმიური შემადგენლობის დადგენას.3. გვირაბის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი, ან STM. ამ მოწყობილობის გამოყენებით, გამტარ ზედაპირების რელიეფი მაღალი სივრცითნებართვა. STM-თან მუშაობის პროცესში შესასწავლ ობიექტთან მიიტანება ბასრი ლითონის ნემსი. ამავდროულად, შენარჩუნებულია მხოლოდ რამდენიმე ანგსტრომის მანძილი. შემდეგი, მცირე პოტენციალი გამოიყენება ნემსზე, რის გამოც წარმოიქმნება გვირაბის დენი. ამ შემთხვევაში დამკვირვებელი იღებს შესასწავლი ობიექტის სამგანზომილებიან გამოსახულებას.
Leuwenhoek მიკროსკოპები
2002 წელს ამერიკაში გამოჩნდა ოპტიკური ინსტრუმენტების მწარმოებელი ახალი კომპანია. მისი პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს მიკროსკოპებს, ტელესკოპებს და ბინოკლებს. ყველა ეს მოწყობილობა გამოირჩევა გამოსახულების მაღალი ხარისხით.
კომპანიის სათაო ოფისი და განვითარების დეპარტამენტი მდებარეობს აშშ-ში, ქალაქ ფრემონდში (კალიფორნია). რაც შეეხება საწარმოო ობიექტებს, ისინი ჩინეთში მდებარეობს. ამ ყველაფრის წყალობით კომპანია ბაზარზე აწვდის მოწინავე და მაღალი ხარისხის პროდუქციას ხელმისაწვდომ ფასად.
გჭირდებათ მიკროსკოპი? ლევენჰუკი შემოგთავაზებთ საჭირო ვარიანტს. კომპანიის ოპტიკური აღჭურვილობის ასორტიმენტი მოიცავს ციფრულ და ბიოლოგიურ მოწყობილობებს შესასწავლი ობიექტის გასადიდებლად. გარდა ამისა, მყიდველს სთავაზობენ და დიზაინერ მოდელებს, შესრულებული სხვადასხვა ფერებში.
ლევენჰუკის მიკროსკოპს აქვს ფართო ფუნქციონირება. მაგალითად, საწყისი დონის სასწავლო მოწყობილობა შეიძლება დაუკავშირდეს კომპიუტერს და ასევე შეუძლია მიმდინარე კვლევის ვიდეოს გადაღება. Levenhuk D2L მოდელი აღჭურვილია ამ ფუნქციით.
კომპანია გთავაზობთ სხვადასხვა დონის ბიოლოგიურ მიკროსკოპებს. ეს არის უფრო მარტივი მოდელები და სიახლეები,შესაფერისია პროფესიონალებისთვის.
