กล้องจุลทรรศน์ชนิดต่างๆ และการใช้ประโยชน์

ในขณะที่คนส่วนใหญ่นึกภาพโมเดลแบบผสมจากชั้นเรียนในห้องปฏิบัติการเมื่อพวกเขานึกถึงกล้องจุลทรรศน์ จริงๆ แล้วมีกล้องจุลทรรศน์หลายประเภท อุปกรณ์ที่มีประโยชน์เหล่านี้ถูกใช้โดยนักวิจัย นักเทคนิคการแพทย์ และนักศึกษาทุกวัน ประเภทที่เลือกขึ้นอยู่กับทรัพยากรและความต้องการ ไมโครสโคปบางรุ่นให้ความละเอียดที่มากกว่าด้วยกำลังขยายที่ต่ำกว่าและในทางกลับกัน โดยมีราคาตั้งแต่หลายหมื่นถึงหลายพันดอลลาร์

กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาถือเป็นกล้องจุลทรรศน์ตัวแรก มันถูกสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 17 โดย Antony van Leeuwenhoek ซึ่งรวมเลนส์นูนเข้ากับตัวยึดสำหรับชิ้นงาน การขยายระหว่าง 200 ถึง 300 เท่า โดยพื้นฐานแล้วมันคือแว่นขยาย แม้ว่ากล้องจุลทรรศน์นี้จะดูเรียบง่าย แต่ก็ยังทรงพลังพอที่จะให้ข้อมูลของ Van Leeuwenhoek เกี่ยวกับตัวอย่างทางชีวภาพ รวมถึงความแตกต่างในรูปร่างระหว่างเซลล์เม็ดเลือดแดง ทุกวันนี้ กล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดาไม่ได้ถูกใช้บ่อยนัก เนื่องจากการนำเลนส์ตัวที่สองมาใช้ทำให้เกิดกล้องจุลทรรศน์แบบผสมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ด้วยเลนส์สองตัว กล้องจุลทรรศน์แบบผสมให้กำลังขยายได้ดีกว่ากล้องจุลทรรศน์ธรรมดา เลนส์ตัวที่สองจะขยายภาพของเลนส์แรก กล้องจุลทรรศน์แบบผสมเป็นกล้องจุลทรรศน์ภาคสนามที่สว่าง หมายความว่าชิ้นงานทดสอบถูกส่องจากด้านล่าง และสามารถเป็นกล้องสองตาหรือตาข้างเดียวได้ อุปกรณ์เหล่านี้ให้กำลังขยาย 1,000 เท่า ซึ่งถือว่าสูงแม้ว่าความละเอียดจะต่ำ อย่างไรก็ตาม กำลังขยายที่สูงนี้ทำให้ผู้ใช้สามารถมองใกล้วัตถุที่เล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ซึ่งรวมถึงเซลล์แต่ละเซลล์ด้วย ตัวอย่างมักจะมีขนาดเล็กและมีความโปร่งใสในระดับหนึ่ง เนื่องจากกล้องจุลทรรศน์แบบผสมมีราคาไม่แพงนักแต่ก็มีประโยชน์ จึงใช้ได้ทุกที่ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการวิจัยไปจนถึงห้องเรียนชีววิทยาระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ หรือที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์ผ่า ให้กำลังขยายสูงสุด 300 เท่า กล้องจุลทรรศน์แบบสองตาเหล่านี้ใช้เพื่อดูวัตถุทึบแสงหรือวัตถุที่มีขนาดใหญ่เกินไปที่จะดูด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบผสม เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้การเตรียมสไลด์ แม้ว่ากำลังขยายจะค่อนข้างต่ำ แต่ก็ยังมีประโยชน์ พวกมันให้มุมมอง 3 มิติระยะใกล้ของพื้นผิวของวัตถุ และอนุญาตให้ผู้ปฏิบัติงานจัดการวัตถุในระหว่างการดู กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอถูกนำมาใช้ในงานด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพและการแพทย์ เช่นเดียวกับในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การผลิตแผงวงจรหรือนาฬิกา

ต่างจากกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอและกล้องจุลทรรศน์แบบผสมซึ่งใช้แสงปกติในการสร้างภาพ กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลใช้แสงเลเซอร์ในการสแกนตัวอย่างที่ย้อมแล้ว ตัวอย่างเหล่านี้จัดทำขึ้นบนสไลด์และแทรก จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของกระจกไดโครมาติก อุปกรณ์จะสร้างภาพที่ขยายขึ้นบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถสร้างภาพ 3 มิติได้เช่นกัน โดยรวบรวมการสแกนหลาย ๆ อัน เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์แบบผสม กล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ให้กำลังขยายในระดับสูง แต่ความละเอียดดีกว่ามาก มักใช้ในชีววิทยาของเซลล์และการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดหรือ SEM ใช้อิเล็กตรอนมากกว่าแสงในการสร้างภาพ ตัวอย่างจะถูกสแกนในสภาวะสุญญากาศหรือสภาวะใกล้สุญญากาศ ดังนั้นจึงต้องเตรียมตัวอย่างเป็นพิเศษก่อน by ผ่านการคายน้ำแล้วเคลือบด้วยชั้นบางๆ ของวัสดุที่เอื้ออำนวย เช่น ทอง หลังจากที่จัดเตรียมและวางสิ่งของในห้องเพาะเลี้ยงแล้ว SEM จะสร้างภาพสามมิติขาวดำบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ นักวิจัยสามารถใช้ SEM ในสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพ การแพทย์ และชีวภาพ โดยให้การควบคุมปริมาณการขยายที่เพียงพอ เพื่อตรวจสอบตัวอย่างต่างๆ ตั้งแต่แมลงไปจนถึงกระดูก

เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ใช้อิเล็กตรอนในการสร้างภาพที่ขยาย และตัวอย่างจะถูกสแกนในสุญญากาศ ดังนั้นจึงต้องเตรียมการเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม TEM ต่างจาก SEM ตรงที่การเตรียมสไลด์เพื่อให้ได้ภาพตัวอย่างแบบ 2 มิติ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการดูวัตถุที่มีความโปร่งใสในระดับหนึ่ง TEM ให้ทั้งกำลังขยายและความละเอียดในระดับสูง ทำให้มีประโยชน์ในด้านวิทยาศาสตร์กายภาพและชีวภาพ โลหะวิทยา นาโนเทคโนโลยี และการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์