Dažādu veidu mikroskopi bioloģijā

Mikroskops ir ierīce, kas ļauj cilvēkiem detalizēti apskatīt īpatņus, kas ir pārāk mazi, lai redzētu ar neapbruņotu aci. Viņi to dara ar palielinājumu un izšķirtspēju. Palielinājums ir tas, cik reizes objekts tiek palielināts skata objektīvā. Izšķirtspēja ir tas, cik detalizēti objekts parādās, kad to skatās. Mikroskopi ir īpaši noderīgi bioloģijā, kur daudzi biologi pēta pārāk mazus organismus, lai tos redzētu bez palīdzības. Viņi var izmantot stereoskopus, saliktos mikroskopus, konfokālos mikroskopus, elektronu mikroskopus vai jebkuru no katras kategorijas specializētajiem mikroskopiem. Novērojamais paraugs nosaka nepieciešamo mikroskopu.

Stereoskops, saukts arī par sadalīšanas mikroskopu un stereomikroskopu, ir ar gaismu apgaismots mikroskops, kas ļauj trīsdimensiju apskatīt paraugu. Tas tiek darīts, izmantojot divus okulārus dažādos leņķos, kas patiesībā ir tikai saliktie mikroskopi. Parauga attēls ir arī sānu un vertikāls. Tomēr stereoskopiem ir mazāka jauda, ​​salīdzinot ar saliktajiem mikroskopiem. Attēli tiek palielināti tikai līdz aptuveni 100x. Stereoskopi ļauj studentiem un zinātniekiem manipulēt ar paraugiem, kamēr tie tiek novēroti.

Tāpat kā stereoskopus, arī saliktos mikroskopus apgaismo gaisma. Tie sniedz novērojamā parauga divdimensiju skatu, bet to palielinājumi var būt no 40 līdz 400 reizēm, ar jaudīgākām versijām līdz pat 2000x. Lai gan palielinājums var būt liels, izšķirtspēju ierobežo gaismas viļņa garums. Saliktie mikroskopi nevar apskatīt detaļas, kuru attālums ir mazāks par 200 nanometriem. Neatkarīgi no tā, saliktie mikroskopi ir atrodami daudzās bioloģijas kabinetos un pētījumu laboratorijās.

Konfokālie mikroskopi ir arī gaismas mikroskopi, taču tiem ir gan stereoskopu, gan salikto mikroskopu priekšrocības. Konfokālie mikroskopi nodrošina lielu paraugu palielinājumu ar trīsdimensiju attēliem. Viņiem ir arī augstāka izšķirtspēja, kas spēj atšķirt detaļas līdz 120 nanometriem. Visizplatītākais konfokālā mikroskopa veids ir fluorescējošs mikroskops. Šis mikroskops izmanto intensīvu gaismu, lai uzbudinātu parauga molekulas. Šīs molekulas izstaro novēroto gaismu vai fluorescenci, ļaujot palielināt palielinājumu un izšķirtspēju.

Pirmais elektronu mikroskops bija transmisijas elektronu mikroskops (TEM), kuru Vācijā 1931. gadā izgudroja Makss Knols un Ernsts Ruska. Tas tika izveidots kā veids, kā palielināt objektus vairāk nekā spēja gaismas mikroskopi. Ja gaismas mikroskopi labākajā gadījumā varētu palielināt līdz pat 1000x vai 2000x, tad elektronu mikroskops varētu palielināt objektus līdz 10 000x diapazonam. TEM darbojas, fokusējot vienas enerģijas elektronu staru, kas ir pietiekami spēcīgs, lai izietu caur ļoti plānu paraugu. Iegūtie attēli tiek skatīti, izmantojot elektronu difrakciju vai tiešu elektronu iztēlēšanos.

Pastāv pretrunas par to, kā SEM tika izgudrots, bet tas tika izveidots 30. gadu sākumā. Tomēr tikai 1965. gadā Cambridge Instrument Company pārdeva pirmo SEM. Tas bija saistīts ar SEM skenēšanas tehnoloģijas sarežģītību, kuru izmantot bija sarežģītāk nekā TEM. SEM darbojas, skenējot parauga virsmu ar elektronu staru. Šis stars rada dažādus signālus, sekundāros elektronus, rentgenstarus, fotonus un citus, kas visi palīdz raksturot paraugu. Signāli tiek parādīti ekrānā, kas attēlo parauga materiāla īpašības.