Vari tipi di microscopi in biologia

Un microscopio è un dispositivo che consente alle persone di visualizzare campioni in dettaglio troppo piccoli per essere visti ad occhio nudo. Lo fanno per ingrandimento e risoluzione. L'ingrandimento è quante volte l'oggetto viene ingrandito all'interno dell'obiettivo di visualizzazione. La risoluzione è quanto dettagliato appare l'oggetto quando viene visualizzato. I microscopi sono particolarmente utili in biologia, dove molti biologi studiano organismi troppo piccoli per essere visti senza aiuto. Possono utilizzare stereoscopi, microscopi composti, microscopi confocali, microscopi elettronici o uno qualsiasi dei microscopi specializzati all'interno di ciascuna categoria. Il campione in osservazione determina il microscopio necessario.

Lo stereoscopio, chiamato anche microscopio da dissezione e stereomicroscopio, è un microscopio illuminato a luce che consente una visione tridimensionale di un campione. Lo fa usando due oculari ad angoli diversi che sono in realtà solo un paio di microscopi composti. L'immagine del campione è anche laterale e verticale. Tuttavia, gli stereoscopi hanno una potenza inferiore rispetto ai microscopi composti. Le immagini vengono ingrandite solo fino a circa 100x. Gli stereoscopi consentono a studenti e scienziati di manipolare i campioni mentre sono sotto osservazione.

Come gli stereoscopi, i microscopi composti sono illuminati dalla luce. Danno una visione bidimensionale di un esemplare in osservazione ma possono avere ingrandimenti compresi tra 40x e 400x, con versioni più potenti fino a 2000x. Sebbene l'ingrandimento possa essere elevato, la risoluzione è limitata dalla lunghezza d'onda della luce. I microscopi composti non possono visualizzare dettagli a meno di 200 nanometri di distanza. Indipendentemente da ciò, i microscopi composti possono essere trovati in molte aule di biologia e laboratori di ricerca.

I microscopi confocali sono anche microscopi ottici, ma presentano i vantaggi sia degli stereoscopi che dei microscopi composti. I microscopi confocali consentono elevati ingrandimenti di campioni con immagini tridimensionali. Hanno anche risoluzioni più elevate, in grado di differenziare i dettagli fino a 120 nanometri di distanza. Il tipo più comune di microscopio confocale è il microscopio a fluorescenza. Questo microscopio utilizza una luce intensa per eccitare le molecole di un campione. Queste molecole emettono luce, o fluorescenza che si osserva, consentendo un maggiore ingrandimento e risoluzione.

Il primo microscopio elettronico fu un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) inventato in Germania nel 1931 da Max Knoll ed Ernst Ruska. È stato creato come un modo per ingrandire gli oggetti più di quanto fossero capaci i microscopi ottici. Se i microscopi ottici potessero ingrandire fino a 1000x o 2000x nella migliore delle ipotesi, allora il microscopio elettronico potrebbe ingrandire gli oggetti fino a 10.000x. Un TEM funziona focalizzando un fascio di elettroni a energia singola abbastanza forte da passare attraverso un campione molto sottile. Le immagini risultanti vengono quindi visualizzate attraverso la diffrazione elettronica o l'immaginazione diretta dell'elettrone.

C'è discrepanza su come è stato inventato il SEM, ma è stato creato nei primi anni '30. Tuttavia, non è stato fino al 1965 che la Cambridge Instrument Company ha commercializzato il primo SEM. Ciò era dovuto alla complessità della tecnologia di scansione del SEM, che era più complicata da utilizzare rispetto al TEM. Il SEM funziona scansionando la superficie di un campione con un fascio di elettroni. Questo raggio crea diversi segnali, elettroni secondari, raggi X, fotoni e altri, che contribuiscono a caratterizzare il campione. I segnali vengono visualizzati su uno schermo che mappa le proprietà del materiale del campione.