A mikroszkópok fő típusai

Az alábbi táblázat bemutatja a mikroszkópok fő típusait az optikai-, elektron- és pásztázó mikroszkóp kategóriákon belül.

Optikai mikroszkóp

Típus Leírás
Digitális mikroszkóp Kamerát és nagyító optikát használó mikroszkóp. Élőkép megjelenítését teszi lehetővé egy monitoron.
Binokuláris sztereomikroszkóp Mikroszkóp, amellyel kis nagyítás mellett lehet egyszerűen megfigyelni 3D-s tárgyakat.
Világos látóterű mikroszkóp Tipikus mikroszkóp, amely átmenő fényt használ a céltárgyak megfigyelésére nagy nagyítás mellett.
Polarizációs mikroszkóp Mikroszkóp, amely az anyagok különböző fényátbocsátási karakterisztikáját, például a kristályszerkezetet használja ki a képalkotáshoz.
Fáziskontraszt mikroszkóp Mikroszkóp, amely a fény interferenciáját kihasználva jeleníti meg az apró felületi egyenetlenségeket. Gyakran használják élő sejtek festés nélküli vizsgálatához.
Mit nevezünk fáziskontraszt mikroszkópnak?

Hagyományos biológiai mikroszkóppal nehezen lehet színtelen, átlátszó élő sejteket vizsgálni. A fáziskontraszt mikroszkóppal ez lehetséges; a fény két jellemzőjét, a diffrakciót és az interferenciát használja a minták megjelenítéséhez a fényerősség eltérései (kontraszt) alapján.

Működési elv
Periodikus mozgások, például szinusz hullámok esetén a fázis a hullámnak az origóhoz viszonyított helyzete. A fény szintén hullámmozgással terjed, és amikor keresztülhalad egy tárgyon, a fázis eltérő lesz, az áteresztett fény (diffraktált fény) és a maradék fény (direkt fény) között. Ha a tárgy színtelen és átlátszó, még akkor is változik a fázis, ha a fény keresztülhatol rajta. Ez a fáziskontraszt konvertálódik a fényerősség eltéréseire a minták vizsgálatakor.
Jellemzők
  • Az átlátszó sejtek festés nélkül vizsgálhatók, mert a fáziskontraszt a fényerősség eltéréseire konvertálható.
  • Mivel nincs szükség a sejtek festésére, a sejtosztódás és egyéb folyamatok élő állapotban megfigyelhetők.
Szerkezet
Mivel a diffraktált fény túl gyenge ahhoz, hogy szemmel látható legyen, a fény fókuszpontjában egy fázislemezt helyeznek el az objektív lencse és a képfelület között, hogy csak a direkt fény fázisa változzon. Ez kontrasztossá teszi a kép felületét.
A szerkezeti elemek közé tartozik egy gyűrűs rekesznyílás a gyűjtőlencse fókuszsíkján a tűlyuk helyett, valamint egy fázislemez az objektív lencse hátsó fókuszsíkján.
Differenciál interferencia kontrasztos mikroszkóp Ez a mikroszkóp a fáziskontrasztoshoz hasonlóan az apró felületi egyenetlenségek vizsgálatára használható, de nagyobb felbontás mellett. Azonban a polarizált fény használata miatt a megfigyelhető mintatartók választéka korlátozott.
Lézeres mikroszkóp
(Lézeres konfokális pásztázó mikroszkóp)
Ez a mikroszkóp lézersugarakat használ az eltérő fókusztávolságban lévő vastag minták egyértelmű vizsgálatához.
Multifoton excitációs mikroszkóp Mivel több gerjesztő lézert használ, kevésbé tesz kárt a sejtekben, és lehetővé teszi a mélyebb területek nagy felbontású vizsgálatát. Ezt a típusú mikroszkópot idegsejtek és az agy véráramlásának vizsgálatára használják.
Strukturált megvilágítású módszerek Nagy felbontású mikroszkóp fejlett technológiával, amely megoldja az optikai mikroszkópok korlátozott felbontásának problémáját a fény diffrakciója miatt.
Mi a strukturált megvilágítású mikroszkóp?

Olyan technológián alapuló nagy felbontású mikroszkóp típus, amely megoldja az optikai mikroszkópok korlátozott felbontásának problémáját, amit a fény diffrakciója okoz.

Működési elv
Hagyományosan az optikai mikroszkópok felbontása 200 nm-re vagy annál nagyobb értékre korlátozódik a fény diffrakciós határa miatt. Ezt a korlátot lépte át az a nagy felbontású mikroszkóp, amelyet az Egyesült Államokban fejlesztettek ki, és az alapja a strukturált megvilágítás. A strukturált megvilágítású mikroszkópiával nagy felbontású képeket lehet kapni egy rács vagy más mintázatú megvilágítás (strukturált megvilágítás) moiré-hatását kihasználva a diffraktált fény rögzítésével, ami hagyományos optikai mikroszkópokkal nem lehetséges.
Jellemzők
  • Sokkal nagyobb felbontást biztosít, mint a hagyományos optikai mikroszkópok, vízszintes és függőleges irányban is nagyjából húszszorost.
  • Több rögzített képet lehet nagy sebességgel feldolgozni, ami lehetővé teszi a sejtek élőképének megjelenítését.
Szerkezet
A strukturált megvilágítású mikroszkópoknak nem új a felépítése, hanem a fény rögzítésének új módszerét alkalmazzák. Pontosabban ez a fajta mikroszkóp a fény interferenciája által okozott moiré-sávok használatán alapul, és úgy tervezték, hogy egyedi mintázatú fényt (strukturált megvilágítást) bocsásson ki a moiré-hatás létrehozásához. Az ilyen a technológiával rögzített képek részletes adatokat tartalmaznak a tárgyról, ezért nagy felbontású képeket lehet összeállítani több kép számítógépes elemzése révén.

Elektronmikroszkóp

Típus Leírás
Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM), pásztázó elektronmikroszkóp (SEM), stb. Ezek a mikroszkópok nem fénysugarakat, hanem elektronsugarakat bocsátanak ki a céltárgyak felé, hogy felnagyítsák azokat.

Pásztázó szondás mikroszkóp (SPM)

Típus Leírás
Atomerő mikroszkóp (AFM), közeli pásztázó optikai mikroszkóp (SNOM), stb. Ez a mikroszkóp a minták felületét pásztázza egy szondával, és ezt a kölcsönhatást használja fel a finom felületi formák és jellemzők méréséhez.

Egyebek

Típus Leírás
Röntgenmikroszkóp , ultrahangos mikroszkóp, stb. -

A fenti kategóriák mellett az optikai mikroszkópokat az alábbiak szerint csoportosíthatjuk:

Csoportosítás alkalmazási terület szerint

Biológiai mikroszkóp Az 50x és 1500x közötti nagyítású mikroszkópok tárgylemezeken rögzített mintametszeteket használnak a vizsgálatokhoz.
(Binokuláris) sztereomikroszkóp A binokuláris rendszer lehetővé teszi a minták, például rovarok vagy ásványok 3D-s vizsgálatát természetes állapotukban, anélkül, hogy metszetet kellene készíteni belőlük. A nagyítás 10x és 50x közötti.

Csoportosítás szerkezet szerint

Álló mikroszkóp Fentről lehet vele vizsgálni a céltárgyakat. Ezt a típusú mikroszkópot tárgylemezeken lévő minták vizsgálatára használják.
Invertált mikroszkóp Alulról lehet vele vizsgálni a céltárgyakat. Ezt a mikroszkópot például egy edényben lévő sejtkultúra vizsgálatára lehet használni.

Nagyított megfigyelés és műszerek

A mikroszkóp olyan optikai műszer, amellyel kis tárgyakat két konvex lencse segítségével felnagyítva lehet vizsgálni. A kutatásra használt optikai mikroszkópok látható vagy ultraibolya fénnyel világítják meg a mintákat. A biológiai mikroszkópok a felépítésüktől függően lehetnek álló vagy invertált mikroszkópok, a nagyításuk pedig 10x és 1500x közötti lehet.

A kívánt nagyítástól függően eltérő típusú mikroszkópokat használnak. A nagyítóüvegeket gyors vizsgálatra használják kis nagyítás mellett; a binokuláris mikroszkópokat 10x és 50x közötti nagyítású, az álló/invertált mikroszkópokat pedig 50x és 1500x nagyítású vizsgálatra használják.

Látható tárgyak nagyítás szerint

Nagyítás Műszer Példa
1x Szabad szem Hajszál (kb. 0,1 mm)
Kb. 2x - 5x Nagyítóüvegek Növény vagy rovar
Kb. 10x - 20x Sztereomikroszkóp Vízibolha és más mikroorganizmusok
Kb. 50× Álló/invertált mikroszkóp Rovar összetett szeme
Kb. 100× Álló/invertált mikroszkóp Papucsállatka
Kb. 200× Álló/invertált mikroszkóp Pollen
Kb. 400× Álló/invertált mikroszkóp Szemesostoros
Kb. 800x - 1500x Álló/invertált mikroszkóp Sejt vagy kromoszóma
(kb. 0,2 µm)
Kb. 2000x - 1 000 000x Elektronmikroszkóp 1 μm és 0,1 nm közötti tárgyak, például DNS (2 nm)

Érdekesség: Mit nevezünk 1x-es nagyításnak?

Az 1x-es nagyítás alapja az a pont, ahonnan egy közeli tárgyat az emberi szem egyértelműen vizsgálni tud. Mivel ez a távolság 250 mm (a tisztánlátás távolsága), az ebből a távolságból megfigyelhető méret 1x-esként van megadva.

TARTALOM