Διάφοροι τύποι μικροσκοπίων στη βιολογία

Ένα μικροσκόπιο είναι μια συσκευή που επιτρέπει στους ανθρώπους να βλέπουν λεπτομερώς τα δείγματα πολύ μικρά για να τα βλέπουν τα γυμνά μάτια. Το κάνουν αυτό με μεγέθυνση και ανάλυση. Η μεγέθυνση είναι πόσες φορές το αντικείμενο μεγεθύνεται μέσα στον φακό προβολής. Η επίλυση είναι πόσο λεπτομερής εμφανίζεται το αντικείμενο κατά την προβολή. Τα μικροσκόπια είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στη βιολογία, όπου πολλοί βιολόγοι μελετούν οργανισμούς πολύ μικρούς για να δουν χωρίς βοήθεια. Μπορούν να χρησιμοποιούν στερεοσκόπια, σύνθετα μικροσκόπια, συνεστιακά μικροσκόπια, ηλεκτρονικά μικροσκόπια ή οποιοδήποτε από τα εξειδικευμένα μικροσκόπια σε κάθε κατηγορία. Το υπό εξέταση υπόδειγμα καθορίζει το μικροσκόπιο που απαιτείται.

Το στερεοσκόπιο, που ονομάζεται επίσης μικροσκόπιο διαχωρισμού και στερεοσκοπικό μικροσκόπιο είναι ένα μικροσκόπιο φωτιζόμενο με φως που επιτρέπει την τρισδιάστατη προβολή ενός δείγματος. Αυτό το κάνει χρησιμοποιώντας δύο προσοφθάλμιους φακούς σε διαφορετικές γωνίες που είναι πραγματικά ένα ζευγάρι σύνθετων μικροσκοπίων. Η εικόνα του δείγματος είναι επίσης πλάγια και όρθια. Ωστόσο, τα στερεοσκόπια έχουν χαμηλότερη ισχύ σε σύγκριση με τα σύνθετα μικροσκόπια. Οι εικόνες μεγεθύνονται μόνο έως περίπου 100x. Τα στερεοσκόπια επιτρέπουν στους μαθητές και τους επιστήμονες να χειρίζονται δείγματα ενώ βρίσκονται υπό παρακολούθηση.

Όπως τα στερεοσκόπια, τα σύνθετα μικροσκόπια φωτίζονται από το φως. Δίνουν μια δισδιάστατη προβολή ενός δείγματος υπό παρακολούθηση, αλλά μπορούν να έχουν μεγέθυνση μεταξύ 40x και 400x, με πιο ισχυρές εκδόσεις έως και 2000x. Αν και η μεγέθυνση μπορεί να είναι υψηλή, η ανάλυση περιορίζεται από το μήκος κύματος του φωτός. Τα σύνθετα μικροσκόπια δεν μπορούν να δουν λεπτομέρεια σε απόσταση μικρότερη των 200 νανομέτρων. Ανεξάρτητα, τα σύνθετα μικροσκόπια βρίσκονται σε πολλές αίθουσες βιολογίας και ερευνητικά εργαστήρια.

Τα μικροσκόπια Confocal είναι επίσης ελαφριά μικροσκόπια, αλλά έχουν τα πλεονεκτήματα τόσο των στερεοσκοπίων όσο και των σύνθετων μικροσκοπίων. Τα μικροσκόπια Confocal επιτρέπουν υψηλές μεγεθύνσεις δειγμάτων με τρισδιάστατες εικόνες. Έχουν επίσης υψηλότερες αναλύσεις, ικανές να διαφοροποιήσουν τις λεπτομέρειες σε απόσταση έως και 120 νανόμετρα. Ο πιο κοινός τύπος συνεστιακού μικροσκοπίου είναι το μικροσκόπιο φθορισμού. Αυτό το μικροσκόπιο χρησιμοποιεί έντονο φως για να διεγείρει τα μόρια ενός δείγματος. Αυτά τα μόρια εκπέμπουν φως ή φθορισμό που παρατηρείται, επιτρέποντας μεγαλύτερη μεγέθυνση και ανάλυση.

Το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ήταν ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) που εφευρέθηκε στη Γερμανία το 1931 από τους Max Knoll και Ernst Ruska. Δημιουργήθηκε ως τρόπος μεγέθυνσης αντικειμένων περισσότερο από ό, τι ήταν ικανά τα μικροσκόπια φωτός. Εάν τα ελαφριά μικροσκόπια θα μπορούσαν να μεγεθύνουν έως 1000x ή 2000x στην καλύτερη περίπτωση, τότε το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο θα μπορούσε να μεγεθύνει αντικείμενα στην περιοχή των 10.000x. Ένα TEM λειτουργεί εστιάζοντας μια δέσμη ηλεκτρονίων μιας ενέργειας αρκετά ισχυρή για να περάσει από ένα πολύ λεπτό δείγμα. Οι εικόνες που προκύπτουν στη συνέχεια προβάλλονται μέσω περίθλασης ηλεκτρονίων ή απευθείας φαντασίας ηλεκτρονίων.

Υπάρχει ασυμφωνία για το πώς εφευρέθηκε το SEM, αλλά δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1930. Ωστόσο, μόλις το 1965 η Cambridge Instrument Company κυκλοφόρησε το πρώτο SEM. Αυτό οφειλόταν στην πολυπλοκότητα της τεχνολογίας σάρωσης του SEM, η οποία ήταν πιο περίπλοκη στη χρήση από το TEM. Το SEM λειτουργεί σαρώνοντας την επιφάνεια ενός δείγματος με μια δέσμη ηλεκτρονίων. Αυτή η δέσμη δημιουργεί διαφορετικά σήματα, δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, ακτίνες Χ, φωτόνια και άλλα, τα οποία όλα βοηθούν στο χαρακτηρισμό του δείγματος. Τα σήματα εμφανίζονται σε μια οθόνη που χαρτογραφεί τις ιδιότητες υλικού του δείγματος.