Különböző típusú mikroszkópok a biológiában

A mikroszkóp olyan eszköz, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy a példányokat olyan részletesen nézzék meg, amelyek túl kicsiek ahhoz, hogy szabad szemmel láthassák. Ezt nagyítással és felbontással teszik. A nagyítás az, hogy az objektum hányszorosára nő a néző lencsén belül. A felbontás az, hogy az objektum milyen részletesen jelenik meg megtekintéskor. A mikroszkópok különösen hasznosak a biológiában, ahol sok biológus túl kicsi organizmusokat tanulmányoz ahhoz, hogy segítség nélkül lássa őket. Használhatnak sztereoszkópokat, összetett mikroszkópokat, konfokális mikroszkópokat, elektronmikroszkópokat vagy bármelyik kategóriába tartozó speciális mikroszkópot. A megfigyelt minta meghatározza a szükséges mikroszkópot.

A sztereoszkóp, más néven boncoló mikroszkóp és sztereo mikroszkóp, egy fényben megvilágított mikroszkóp, amely lehetővé teszi a minta háromdimenziós megtekintését. Ezt két okulárral látja el, különböző szögben, amelyek valójában csak egy összetett mikroszkóp párok. A példány képe szintén oldalirányú és egyenes. A sztereoszkópok teljesítménye azonban kisebb, mint az összetett mikroszkópoké. A képeket csak kb. 100-szorosára lehet nagyítani. A sztereoszkópok lehetővé teszik a hallgatók és a tudósok, hogy megfigyelés alatt manipulálják a példányokat.

A sztereoszkópokhoz hasonlóan az összetett mikroszkópokat is fény világítja meg. Kétdimenziós képet adnak a megfigyelés alatt álló példányról, de 40x és 400x közötti nagyítással rendelkeznek, erősebb változatokkal akár 2000x-ig. Bár a nagyítás nagy lehet, a felbontást a fény hullámhossza korlátozza. Az összetett mikroszkópok nem tekinthetik meg a részleteket kevesebb, mint 200 nanométer egymástól. Ettől függetlenül az összetett mikroszkópok számos biológiai tanteremben és kutató laboratóriumban megtalálhatók.

A konfokális mikroszkópok szintén fénymikroszkópok, de mind a sztereoszkópok, mind az összetett mikroszkópok előnyei. A konfokális mikroszkópok lehetővé teszik a háromdimenziós képekkel ellátott minták nagyítását. Nagyobb felbontásúak, 120 nanométeres távolságra képesek megkülönböztetni a részleteket. A konfokális mikroszkóp leggyakoribb típusa a fluoreszcens mikroszkóp. Ez a mikroszkóp intenzív fényt használ a minta molekuláinak gerjesztésére. Ezek a molekulák fényt, vagy megfigyelt fluoreszcenciát bocsátanak ki, ami nagyobb nagyítást és felbontást tesz lehetővé.

Az első elektronmikroszkóp egy transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM) volt, amelyet Németországban talált ki 1931-ben Max Knoll és Ernst Ruska. Úgy hozták létre, hogy nagyobb objektumokat nagyítson fel, mint amire a fénymikroszkópok képesek voltak. Ha a fénymikroszkópok legfeljebb 1000x vagy 2000x-re képesek nagyítani, akkor az elektronmikroszkóp az objektumokat a 10 000x-es tartományra képes felnagyítani. A TEM úgy működik, hogy fókuszálja az egyenergiájú elektronnyalábot, amely elég erős ahhoz, hogy áthaladjon egy nagyon vékony mintán. A kapott képeket ezután elektron-diffrakció vagy direkt elektron-képzelet segítségével nézzük meg.

Eltérőek a SEM kitalálásának módja, de az 1930-as évek elején hozták létre. A Cambridge Instrument Company azonban csak 1965-ben hozta forgalomba az első SEM-et. Ennek oka a SEM szkennelési technológiájának bonyolultsága volt, amelyet bonyolultabb volt felhasználni, mint a TEM-et. A SEM úgy működik, hogy egy minta felületét pásztázza elektronnyalábbal. Ez a nyaláb különböző jeleket, szekunder elektronokat, röntgensugarakat, fotonokat és másokat hoz létre, amelyek mind segítenek a minta jellemzésében. A jelek egy képernyőn jelennek meg, amely feltérképezi a minta anyag tulajdonságait.