Различные типы микроскопов в биологии

Микроскоп - это устройство, которое позволяет людям подробно рассматривать образцы, слишком маленькие для того, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Они делают это за счет увеличения и разрешения. Увеличение - это то, во сколько раз объект увеличивается в смотровой линзе. Разрешение - это степень детализации объекта при просмотре. Микроскопы особенно полезны в биологии, где многие биологи изучают организмы, слишком мелкие, чтобы их можно было увидеть без посторонней помощи. Они могут использовать стереоскопы, составные микроскопы, конфокальные микроскопы, электронные микроскопы или любые специализированные микроскопы каждой категории. Наблюдаемый образец определяет необходимый микроскоп.

Стереоскоп, также называемый рассекающим микроскопом и стереомикроскопом, представляет собой микроскоп с подсветкой, который позволяет получить трехмерное изображение образца. Для этого используются два окуляра под разными углами, которые на самом деле представляют собой всего лишь пару составных микроскопов. Изображение экземпляра также боковое и прямое. Однако стереоскопы имеют меньшее увеличение по сравнению с составными микроскопами. Изображения увеличиваются только примерно в 100 раз. Стереоскопы позволяют студентам и ученым манипулировать образцами во время наблюдения.

Как и стереоскопы, составные микроскопы освещаются светом. Они дают двухмерное изображение наблюдаемого образца, но могут иметь увеличение от 40x до 400x, а более мощные версии - до 2000x. Хотя увеличение может быть большим, разрешение ограничено длиной волны света. Сложные микроскопы не могут рассматривать детали на расстоянии менее 200 нанометров друг от друга. Тем не менее, сложные микроскопы можно найти во многих классах биологии и исследовательских лабораториях.

Конфокальные микроскопы также являются оптическими микроскопами, но обладают преимуществами как стереоскопов, так и составных микроскопов. Конфокальные микроскопы позволяют увеличивать образцы с трехмерными изображениями. Они также имеют более высокое разрешение, что позволяет различать детали на расстоянии до 120 нанометров. Самый распространенный тип конфокального микроскопа - флуоресцентный микроскоп. Этот микроскоп использует интенсивный свет для возбуждения молекул образца. Эти молекулы излучают свет или наблюдаемую флуоресценцию, что обеспечивает более высокое увеличение и разрешение.

Первым электронным микроскопом был просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), изобретенный в Германии в 1931 году Максом Кноллем и Эрнстом Руска. Он был создан как способ увеличивать объекты больше, чем это было возможно в световых микроскопах. Если бы световые микроскопы могли увеличивать в лучшем случае до 1000x или 2000x, то электронный микроскоп мог бы увеличивать объекты до 10,000x. TEM работает, фокусируя пучок электронов с одной энергией, достаточно сильный, чтобы пройти через очень тонкий образец. Полученные изображения затем просматриваются посредством электронной дифракции или прямого электронного воображения.

Существуют разночтения относительно того, как был изобретен SEM, но он был создан в начале 1930-х годов. Однако только в 1965 году компания Cambridge Instrument Company выпустила на рынок первый SEM. Это было связано со сложностью технологии сканирования SEM, которую было сложнее использовать, чем TEM. СЭМ работает путем сканирования поверхности образца электронным лучом. Этот луч создает различные сигналы, вторичные электроны, рентгеновские лучи, фотоны и другие, которые помогают охарактеризовать образец. Сигналы отображаются на экране, который отображает свойства материала образца.