В электронных устройствах для увеличения используется пучок электронов с волнообразными свойствами. И электроны могут быть сфокусированы достаточно хорошо с помощью электромагнитных линз, потому что они являются заряженными частицами. Более того, электронное изображение может быть легко преобразовано в видимое изображение.
Устройство светового микроскопа
Микроскоп (от греч. mikros — маленький и skopeo — смотреть) — оптический прибор для увеличения мелких объектов и их деталей, которые не видны невооруженным глазом.
Первый из известных микроскопоМикроскоп был изобретен в Нидерландах в 1590 году потомственными оптиками Захариасом и Хансом Янсенами, которые установили две выпуклые линзы в одну трубку. Позднее, в своей работе «Диоптрика» (1637), Декарт описал более сложный микроскоп, состоящий из двух линз, одной плосковыпуклой (окуляр) и одной двояковыпуклой (объектив). Дальнейшие усовершенствования в оптике позволили Антони ван Левенгуку в 1674 году сконструировать линзы с увеличением, достаточным для простых научных наблюдений, а в 1683 году он первым описал микроорганизмы.
Современный микроскоп (рисунок 1) состоит Он первым описал оптическую, осветительную и механическую части микроскопа.
Основными компонентами оптической части являются: оптический, оптико-световой, оптический и механический. микроскопа Существует две системы увеличительных линз: окуляр, который видит глаз исследователя, и объектив, который видит образец. Объектив окуляра состоит из двух линз, верхняя из которых называется главной, а нижняя — сходящейся. Линзы окуляра должны иметь увеличение (×5, ×7, ×10, ×15), указанное на оправе. Количество линз окуляра у микроскопа может быть разным, и различают монокулярную и бинокулярную формы. микроскопы монокулярные (для наблюдения за объектом одним или двумя глазами) и тринокулярные (для подключения системы документирования (камеры)). к микроскопу Системы документирования (фото- и видеокамеры).
Линзы представляют собой систему линз в металлической оправе, в которой передняя линза обеспечивает увеличение, а расположенные за ней корригирующие линзы исправляют оптические дефекты. Цифры на оправе линз также указывают на их увеличение (×8, ×10, ×40, ×100). Большинство моделей, предназначенных для микробиологических исследований, содержат несколько объективов с разной степенью увеличения и вращающийся механизм для быстрой смены объективов — турель, которую часто называют «вращающейся головкой».
Осветительная часть предназначена для создания светового потока, который освещает объект таким образом, что оптическая часть микроскопа выполняет свою задачу с абсолютной точностью. Освещающая часть в прямом микроскопа передаваемого света находится за объектом под объективом и состоит из источника света (лампы и источника питания) и оптомеханической системы (конденсора, полевой диафрагмы и регулируемой диафрагмы). Конденсатор состоит Конденсор — это система линз, которая служит для сбора света от источника света в точку, фокусную точку, которая должна находиться в плоскости исследуемого объекта. Под конденсором, в свою очередь, находится диафрагма, с помощью которой можно регулировать (усиливать или уменьшать) световой поток, исходящий от источника света.
Темнопольная и фазово-контрастная микроскопия
Возможность наблюдения микроорганизмов в их живом (бесцветном) состоянии появилась благодаря использованию темного поля и фазового контраста. микроскопии требует использования специальных конденсаторов, которые позволяют проецировать черно-белые изображения исследуемых микроорганизмов и изучать их форму, подвижность, расщепление и т.д.
Темнопольная микроскопиЯ полагаюсь на эффект Тиндалла, известным примером которого является обнаружение частиц пыли в воздухе при освещении узким пучком солнечного света. Это вид микроскопиЭффект Тиндаля был впервые предложен в 1903 году австрийскими учеными Р. Зигмонди и Р. Зидентопфом. микроскопа а поле зрения остается темным. Этот тип освещения достигается с помощью специального конденсатора темного поля (параболического или кардиоидного) с темной центральной частью.
Чтобы прямые лучи осветителя не попадали в объектив, апертура объектива должна быть меньше апертуры конденсора (апертура уменьшается путем присоединения диафрагмы к обычному объективу или использования специальных объективов, оснащенных ирисовой диафрагмой). В свою очередь, объект освещается боковыми лучами, и только свет, рассеянный диафрагмой, достигает объектива. микроскопа Через линзу проходят только лучи, рассеянные частицами в образце. Это объясняет, почему в темном поле микроскопии микроорганизмы выглядят яркими на черном фоне (Рисунок 3). Ограничение темного поля микроскопиОграничения метода темного поля заключаются в том, что можно увидеть только контур объекта, а внутреннюю структуру объекта рассмотреть невозможно.
Метод фазового контраста основан на использовании черного фона и также предназначен для микроскопического наблюдения. микроскопиОн также предназначен для наблюдения за микроорганизмами в живом (бесцветном) состоянии и основан на другом физическом принципе, впервые предложенном Ф. Цернике в 1935 году (Нобелевская премия по физике, 1953). Она заключается в том, что при нормальных условиях, когда луч света проходит через бесцветный объект, отличающийся от окружающей среды только показателем преломления, фаза колебаний световой волны изменяется, что не может быть воспринято человеческим глазом.
Для контрастирования изображения изменение фазы световой волны должно быть преобразовано в видимую амплитуду, что достигается с помощью специального фазово-контрастного устройства. Основными компонентами такого устройства, которое может быть установлено в любой светильник, являются микроскопе, являются фазово-контрастный конденсор и фазовая линза. Конденсор фазового контраста представляет собой вращающуюся конструкцию с круглыми апертурами, которые освещают образец полным конусом света, соответствующим фазовым пластинам в каждом объективе.
Фазовые линзы, в свою очередь, отличаются от обычных линз тем, что в их главной фокальной точке находится кольцеобразная фазовая пластина, которая изготавливается путем нанесения на линзу редкоземельных солей. Освещение регулируется таким образом, чтобы весь свет, проходящий через круглую апертуру конденсора, проходил через фазовое кольцо объектива.
Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия
Основы люминесценции микроскопии были определены А. Келером, который установил принципиальную осуществимость такого метода исследования. Первый аппарат для этого метода был разработан в 1911 году, но широкое применение он получил лишь два десятилетия спустя, когда для окрашивания образцов стали использовать флуоресцентные красители, поскольку они избирательно связывались с определенными клеточными структурами (М. Хайтингер, 1933-1935). Позже было предложено соединение флуорохромов с антителами, что положило начало методу иммунофлуоресценции (A.N. Koons, 1942). В бывшем СССР наибольший вклад в развитие метода люминесценции внесли микроскопиметод и производство фосфоресцирующих продуктов отечественной промышленностью микроскопов и оборудование, основанное на этом принципе, было разработано М. Н. Майзелем (1953).
Люминесценция основана на принципе люминесценции. микроскопии (от лат. lumen — свет; греч. micros — маленький + skopeo — рассматривать) основана на принципе люминесценции (свечения, видимого глазом) микроорганизмов, клеток, тканей или отдельных структур. Физическая основа возникновения люминесценции связана с процессом поглощения света, падающего на определенные молекулы, и последующим испусканием квантов с различными (более длинными) длинами волн (правило Стокса).
Первичная (эндогенная) флуоресценция возникает без специфической лекарственной обработки и присуща многим биологически активным веществам, например, ароматическим аминокислотам, порфиринам, хлорофиллу, витаминам А, В2 и В1, некоторым антибиотикам (тетрациклину) и химиотерапевтическим препаратам (акрихин, рибанол). Вторичный (индуцированный) флюороз возникает в результате микроскопиОбъекты с флуоресцентными пигментами — флуорохромы. Некоторые из этих пигментов диффузно распределены в клетках, в то время как другие избирательно связываются с определенными клеточными структурами или даже с определенными химическими веществами.
Для этого типа микроскопиФлуоресцентные красители используются по-разному. микроскопы которые отличаются от обычных фотоэлектрических установок микроскопа Используется мощный источник света (ртутно-кварцевая или кварцево-галогенная лампа), излучающий в видимой области ультрафиолетового или коротковолнового (сине-видимого) спектра.
Этот источник используется для возбуждения флуоресценции, после чего излучаемый свет проходит через специальный возбуждающий фильтр (сине-фиолетовый) и отражается от пластины интерференционного светоделителя, который отсекает почти все более длинные волны и пропускает только ту часть спектра, которая возбуждает флуоресценцию. В современных люминофорах микроскопоВозбуждающий свет попадает на образец через объектив (!) После возбуждения флуоресценции результирующий свет снова попадает в объектив и проходит через фильтр (желтый) перед окуляром, который отсекает коротковолновое возбуждающее излучение и пропускает свет люминесценции от образца к глазу наблюдателя.
Конденсор и диафрагма используются для регулировки освещенности микроскопа. Конденсаторы могут быть монофазными, бифазными или трифазными. Когда конденсор опускается или поднимается, свет, освещающий исследуемый образец, либо рассеивается, либо фокусируется.
Строение светового микроскопа
Роберт Гук вскоре усовершенствовал прибор. Он добавил осветитель для освещения образца и второй объектив. Микроскоп начал увеличивать изображение в \(30\) раз.
Отличный мастер микроскопобыл голландец Антони ван Левенгук. Он сконструировал линзы с увеличением в \(200\)-(270\) раз и установил их на специальном основании так, чтобы исследуемый объект находился под линзой и на определенном расстоянии от нее.
Труба для наблюдения содержит окуляр и линзы. Исследуемый объект рассматривается через окуляр, в то время как объектив направлен на объект.
Для освещения микроскопа используется источник света — зеркало или лампа. Для регулировки освещенности используется диафрагма.
Чтобы увеличить изображение, в микроскопаx является линзой \(2\). Одна линза помещается на объектив, а другая — на окуляр.
