Voordat we in detail ingaan op de onderdelen waaruit een microscoop bestaat, is het belangrijk dat we het volgende weten: Wat is dit instrument en waarom betekende het een wetenschappelijke revolutie?Een microscoop is een optisch instrument dat is ontworpen om sterk vergrote beelden te produceren van extreem kleine objecten, zoals cellen, micro-organismen of interne weefselstructurendie praktisch onzichtbaar zijn voor het menselijk oog. Doordat de microscoop de waarneming van deze elementen en het onderscheiden van hun fijne details mogelijk maakte, werd het een essentieel instrument voor de wetenschappelijke praktijk.
Een microscoop moet drie basistaken kunnen uitvoeren: vergroot de afbeelding (maak het groter), zeer fijne details weergeven (onderscheid zeer dicht bij elkaar gelegen punten als afzonderlijke elementen) en Om dat beeld zo te projecteren dat het menselijk oog of een camera het duidelijk kan zien.Om dit te bereiken, combineert het een reeks mechanische en optische elementen die samenwerken. Inzicht in de onderdelen van de microscoop en hun functies is essentieel voor correct gebruik en om fouten bij het scherpstellen, de belichting of de interpretatie van het monster te voorkomen.
Een beetje geschiedenis
De uitvinding van de microscoop blijft onzeker. Ondanks de vermelding van een Nederlandse koopman genaamd Anton Van Leeuwenhoek, die bekend staat als de vader van de microbiologie Hoewel hij wordt gecrediteerd met de ontdekking van rode bloedcellen en de verbetering van microscopen, kwam de eerste uitvinding eigenlijk van een Nederlandse lenzenmaker genaamd Zacharias Janssen en zijn vader, Hans Janssen. Dit gebeurde rond 1590.
Deze vroege ontwerpen kwamen overeen met een zeer rudimentaire samengestelde microscoopHet bestond uit een langwerpige buis met lenzen aan de uiteinden. Het was een samengestelde microscoop met een buis van ongeveer 45 cm lang en 5 cm in diameter, met aan elk uiteinde een bolle lens. Kijken door dit systeem leverde vergrote beelden op, zij het met veel optische aberraties en gekleurde halo's als gevolg van de chromatische en sferische aberratie.
Omstreeks 1673 maakte de Nederlander Antoni Van Leeuwenhoek, die een stoffenverkoper was zonder formele wetenschappelijke opleidingHij raakte geïnteresseerd in de minuscule details van het leven die hij waarnam bij het bestuderen van weefsels met vergrootglazen. Dit bracht hem ertoe zijn eigen eenvoudige microscopen met één lens te vervaardigen. Dankzij zijn vaardigheid in het polijsten van hoogwaardige lenzen bereikte hij vergrotingen die voor die tijd verrassend waren, waardoor hij een ware expert werd. microbenjager.
Sommigen beweren dat hij meer dan 500 vergrotende lenzenwaarmee ze de oorspronkelijke grootte van micro-organismen tot wel 500 keer konden vergroten. Van Leeuwenhoek wordt gecrediteerd voor de ontdekking van deze techniek. bacteriën, protozoën en, volgens sommige publicaties, ook de spermaHoewel zijn microscopen technisch eenvoudig waren (een enkele lens), overtroffen ze veel samengestelde microscopen uit die tijd in beeldkwaliteit, juist omdat ze minder problemen met optische aberraties vertoonden.
Ondertussen hebben andere wetenschappers zoals Robert Hooke Ze ontwikkelden meer geavanceerde samengestelde microscopen. Hooke beschreef de structuur van kurk in een van zijn werken en bedacht de term. "cel" Hij zag kleine holtes die hem deden denken aan de cellen van een honingraat. Na verloop van tijd, en dankzij verbeteringen in de lensproductie en instrumentmechanica, kregen microscopen een hogere resolutie, stabiliteit en gebruiksgemak, waardoor ze uiteindelijk uitgroeiden tot het krachtige laboratoriuminstrument dat we vandaag de dag kennen.
Latere ontwikkelingen in de glasformulering, de Correctie van chromatische aberratie De introductie van antireflectiecoatings maakte de productie van veel nauwkeurigere lenzen en oculairs mogelijk. Later werden elektrische lichtbronnen, fijne scherpstelsystemen, binoculaire oculairs en, in het moderne tijdperk, daarin geïntegreerd. digitale en intelligente microscopen die camera's, beeldanalysesoftware en automatisering van taken zoals fotomicrografie, belichtingsaanpassing of seriële beeldopname integreren.
Microscoop classificatie
Er bestaat een breed scala aan microscopen, waardoor ze kunnen worden geclassificeerd op basis van verschillende belangrijke criteria. Inzicht in deze classificaties is nuttig voor het juiste type microscoop kiezen afhankelijk van het beoogde gebruik in het laboratorium, de school of de industrie.
Een basisclassificatie wordt gemaakt op basis van het aantal lenzen, het verlichtingssysteem, de lichttransmissie, het aantal oculairs en de configuratie van de elementen.
- Volgens het aantal lenzen: Enkelvoudige (een enkele lens, zoals een vergrootglas) en samengestelde (een combinatie van objectief en oculair om in twee stappen vergroting te bereiken).
- Volgens het verlichtingssysteem: Optisch zichtbaar licht (het meest gebruikt in onderwijs en laboratoria), elektronisch licht (zoals de transmissie- of scanningelektronenmicroscoop), ultraviolet licht, gepolariseerd licht en fluorescentie.
- Volgens de lichttransmissie: Doorgelaten licht (licht gaat door het monster heen, ideaal voor dunne weefsels) en gereflecteerd of episcopisch licht (licht wordt weerkaatst door het oppervlak van het monster, veel gebruikt in materialen en elektronica).
- Volgens het aantal oculairs: Monoculair (één oculair), binoculair (twee oculairs voor comfortabelere observatie en schijnbaar stereoscopisch zicht) en trinoculair (twee oculairs voor directe observatie en een derde buis voor een camera).
- Volgens de configuratie van elementen: Digitaal (met geïntegreerde camera en vaak computerverbinding), stereoscopisch of dissectie (biedt een schijnbaar driedimensionaal beeld en lage vergrotingen, zeer nuttig voor veldwerk of dissectie).
Er bestaan ​​ook andere soorten gespecialiseerde microscopen, zoals: donker veld (verbetert het contrast van lichtgekleurde monsters), confocaal (produceert beelden met hoge resolutie en 3D-optische doorsneden) en van fasecontrast (ideaal voor transparante, onbevlekte levende cellen).
Naast het onderscheiden van verschillende typen, is het bij de keuze van een microscoop ook raadzaam om parameters zoals de resolutie (vermogen om twee zeer dicht bij elkaar gelegen punten van elkaar te scheiden), de nuttige boostkrachtde kwaliteit van de lenzen en de condensor, en de budget beschikbaarSommige modellen bieden een hogere resolutie met minder zichtbare vergroting, wat nuttiger kan zijn dan een overdreven vergroting zonder echte details.
Onderdelen van een microscoop
Om de onderdelen van een microscoop te bepalen, spreken we van twee hoofdgroepen: het mechanische systeem y het optische systeem.
Het mechanische systeem bestaat uit alle onderdelen die zorgen voor de werking ervan. ondersteuning, stabiliteit en beweging naar de optische elementen. Het optische systeem omvat de lenzen en bijbehorende componenten. beeldvorming, vergroting en belichtingDe gecombineerde werking van beide systemen maakt het mogelijk om het op het preparaat geplaatste monster duidelijk te observeren.
Veel teksten verwijzen ook naar drie algemene structurele onderdelen: hoofd of lichaam (waar de meeste optische elementen geconcentreerd zijn), baseren (ondersteuning en verlichting) en arm (verbinding tussen basis en kop). Hoewel de namen enigszins kunnen verschillen, is de functie in wezen hetzelfde.
Mechanisch systeem van de microscoop
Wat betreft Mechanisch systeemDe montagebeugel, ook wel rig genoemd, is verkrijgbaar in verschillende vormen en maten. Er zijn grote, middelgrote en kleine of draagbare modellen. Grotere modellen bevatten vaak ingebouwde functies. alle noodzakelijke elementen voor professioneel werken maakt het bovendien mogelijk om onderdelen en accessoires uit te wisselen, waardoor zeer uiteenlopende waarnemingen gedaan kunnen worden.
Ondanks de verschillen in grootte hebben de meeste samengestelde optische microscopen vergelijkbare kenmerken en onderdelen, waarbij de structurele elementen verantwoordelijk zijn voor... Zorg ervoor dat de monsters op één lijn blijven en dat de stabiliteit gewaarborgd is. van het apparaat en maken nauwkeurige bewegingen voor het scherpstellen mogelijk.
-
Basis of voet:
Het is doorgaans het zwaarste onderdeel om de levering te garanderen. evenwicht en stabiliteit nodig essentieel voor het uitvoeren van het onderzoek. Het bevindt zich aan de onderkant van de microscoop en De overige elementen worden er bovenop gemonteerd.Het is meestal Y-vormig, hoefijzervormig of rechthoekig, en in de meeste moderne modellen bevindt zich daarin de verlichtingsbron of lichtbron.
Het bevat enkele onderaan. antislip rubberen bumpers Om te voorkomen dat de microscoop wegglijdt op het oppervlak waarop hij rust. Deze voet helpt ook kleine trillingen te absorberen, wat de beeldscherpte verbetert bij gebruik van hoge vergrotingen.
-
arm:
Het is het tussenstuk van de microscoop dat alle onderdelen met elkaar verbindt en het geheel vormt. microscoop skeletHet is verantwoordelijk voor de verbinding tussen het oppervlak waarop het monster wordt geplaatst en het oculair waardoor het kan worden bekeken. De verschillende lenzen in de microscoop zijn aan de arm bevestigd, zowel de objectieflens als de oculairlens.
Bij veel modellen omvat de arm ook de macrometrisch en micrometrisch scherpstelsysteem Het dient tevens als handvat voor het veilig vervoeren van de microscoop. Daarom wordt aangeraden om de microscoop bij het verplaatsen met één hand aan de arm vast te houden en met de andere hand de basis te ondersteunen, om stoten en verschuivingen te voorkomen.
-
Plaat:
Het te observeren monster wordt daar geplaatst. Het podium is een vlak, stijf oppervlak, meestal van metaal, waarop het objectglaasje met het preparaat wordt geplaatst. De verticale positie van dit oppervlak in relatie tot objectieve lenzen Het is verstelbaar met behulp van twee schroeven die zich vlakbij de basis of op de arm zelf bevinden.
De schotel heeft een middelste gat waardoor het monster wordt verlicht, aangezien de lichtstraal van de lamp of spiegel erdoorheen moet gaan. Er zijn ook twee klemmen bevestigd aan dit, ook wel plaatklemmen genoemd, die de dia stevig vasthouden.
Meer geavanceerde microscopen gebruiken een mechanische plaatDit omvat schroeven of knoppen voor gecontroleerde beweging van het monster langs de X- en Y-assen (horizontaal en verticaal). Hierdoor kan het preparaat worden gescand zonder het met de vingers aan te raken, wat resulteert in vloeiende en precieze bewegingen tijdens de observatie.
-
Pincet:
Ze zijn aan de plaat bevestigd en maken het mogelijk Houd het monster in een vaste positie.De functie ervan is om te voorkomen dat het objectglaasje verschuift tijdens het scherpstellen of bij het verplaatsen van de preparaatdrager, wat vooral belangrijk is bij hoge vergrotingen of bij het uitvoeren van nauwkeurige metingen.
-
Grove schroef:
De functie ervan is het aanpassen van de verticale positie van het preparaat ten opzichte van de objectieflens. Deze grotere schroef werkt in op de tubus of de preparaatdrager, waardoor relatief grote verplaatsingen In verticale richting. Deze wordt gebruikt om een ​​initiële focus te verkrijgen, die vervolgens wordt aangevuld met de volgende schroef, de micrometerschroef.
De beweging die het genereert is meestal vergelijkbaar met die van een ritsdoor de objectieven snel dichterbij of verder van het preparaat te bewegen. Daarom moet het met zorg worden gebruikt bij het werken met objectieven met een hoge vergroting om te voorkomen dat de lens het objectglaasje raakt.
-
Micrometrische schroef:
Het heeft een hogere precisie, dus wordt het gebruikt om een ​​doel te bereiken. fijne en precieze scherpstelling van het monster. De afstelling moet langzaam gebeuren vanwege de verticale verplaatsing van de tafel of de buis. De bewegingen die dit veroorzaakt zijn extreem klein (in de orde van duizendsten van een millimeter), waardoor de focus nauwkeurig kan worden afgesteld om een ​​maximale scherpte te bereiken.
Bij veel microscopen zijn de knoppen voor grove en fijne scherpstelling gecombineerd in één. coaxiaal systeem (twee concentrische wielen), wat de bediening vergemakkelijkt en ruimte bespaart op de instrumentarm.
-
Roeren:
Het is het draaiende onderdeel waarop de lenzen zijn gemonteerd. Het wordt ook wel genoemd doeltoren of neusstukHet is belangrijk te vermelden dat elke lens specifieke eigenschappen heeft; elke lens biedt namelijk een andere vergroting. Met de revolver kunt u de meest geschikte lens selecteren voor de specifieke behoeften van uw onderzoek.
Met een revolver kun je meestal kiezen tussen drie of vier verschillende doelstellingenHoewel sommige geavanceerde modellen er meer ingebouwd hebben. Meestal is er een klik- of stopsysteem aanwezig dat aangeeft wanneer een lens correct gecentreerd is op de optische as. Deze centrering is essentieel voor een scherp beeld en een goed uitgelijnd gezichtsveld.
-
tube:
Zoals de naam al doet vermoeden, is het een buis die aan de arm van de is bevestigd. microscopio Dit onderdeel maakt de verbinding tussen het oculair en de objectieven mogelijk. Het is een essentieel structureel element voor het behoud van de juiste werking. uitlijning van de optische elementenBij sommige uitvoeringen kan de buis in meerdere segmenten worden verdeeld, met name bij trinoculaire microscopen of microscopen met een kantelbare kop.
Bij binoculaire microscopen splitst de tubus zich in twee takken om de twee oculairs te huisvesten en maakt in veel gevallen aanpassing van de oculairs mogelijk. oogafstandzich aanpassen aan de afstand tussen de ogen van de gebruiker voor comfortabel kijken.
Naast deze onderdelen bevatten sommige microscopen ook een framestop of focusbegrenzer Dit regelt hoe ver het preparaatplateau omhoog kan komen, waardoor wordt voorkomen dat de objectieflens in contact komt met het preparaat en mogelijk zowel het preparaat als de optiek beschadigt.
Optische systeemonderdelen
We hebben de elementen waaruit het mechanische systeem van een microscoop bestaat al uitgelegd. Nu gaan we in detail in op de delen van het optische systeemDit systeem is verantwoordelijk voor het genereren en manipuleren van de voldoende licht Dat is gerechtvaardigd volgens het uit te voeren onderzoek, en dient tevens om het beeld van de steekproef te vormen en uit te breiden.
De optische onderdelen van de microscoop worden gebruikt om zien, vergroten en een duidelijke afbeelding produceren van een monster dat op een objectglaasje is geplaatst. Ze omvatten lenzen, diafragma's, prisma's en de lichtbron. Al deze onderdelen zijn ontworpen om problemen zoals bijvoorbeeld zoveel mogelijk te verminderen. vervorming, onscherpte en kleurafwijkingen.
-
Spotlight of lichtbron:
Het is uiteraard een essentieel element, aangezien het de lichtbundel genereert die op het preparaat gericht is. Afhankelijk van het type microscoop wordt de lichtbundel van de lamp op een spiegel gericht, die op zijn beurt... de tijd leidt het naar het monsterOf het gaat rechtstreeks naar de condensor die zich onder de plaat bevindt.
De lichtbron is meestal een halogeen- of ledlamp Geïntegreerd in de basis van de microscoop, met een relatief lage spanning om oververhitting van het monster te voorkomen. Bij sommige modellen kan de lichtintensiteit worden aangepast met behulp van een schakelaar. potentiometer of rheostaatDit helpt om het contrast en het kijkcomfort van de waarnemer aan te passen.
De positie van het focuspunt hangt af van of het een microscoop is of niet. weerkaatst licht of doorgelaten lichtBij doorvallend licht bevindt de lichtbron zich onder het preparaat. Bij reflecterend licht bevindt de lichtbron zich erboven en valt het licht van bovenaf op het preparaatoppervlak.
-
Condensor:
Hij heeft de leiding over om de lichtstralen te concentreren en te focussen die van de lichtbron naar het monster komen. Normaal gesproken zijn deze divergent, dus de condensor verandert hun richting, waardoor ze parallel of zelfs convergent worden, zodat ze het gezichtsveld homogeen verlichten.
Het bevindt zich net onder de plaat en gaat meestal gepaard met een zelffocusmechanisme (Condensor-scherpstelknop) waarmee je deze omhoog of omlaag kunt verstellen om de manier waarop het licht op het preparaat valt aan te passen, iets wat vooral belangrijk is bij hogere vergrotingen (boven 400x).
Bij hoogwaardige microscopen wordt gebruik gemaakt van een Abbe-condensorOntworpen om een ​​hoge numerieke apertuur en zeer gecontroleerde belichting te bieden, wat helpt om zelfs met lenzen met hoge vergroting heldere en contrastrijke beelden te verkrijgen.
-
Diafragma:
Met dit onderdeel kunt u de hoeveelheid licht die het monster binnendringtDoor het licht te reguleren ontstaat de mogelijkheid om de lichtsterkte te variëren. contrast waarmee het monster wordt waargenomenHet diafragma bevindt zich net onder de preparatietafel, in combinatie met de condensor, en de optimale instelling ervan hangt af van het type monster dat wordt geobserveerd en van de transparantie van hetzelfde.
Het werkt op een vergelijkbare manier als iris van het menselijk oogHet diafragma: als het open staat, laat het meer licht binnen, en als het dicht staat, vermindert het de lichtinval. Door het diafragma correct in te stellen, voorkom je dat je foto's te licht of te donker worden en kun je details benadrukken die anders onopgemerkt zouden blijven bij onjuiste belichting.
-
Objetivo:
Dit element is de set lenzen die zich het dichtst bij het monster bevindenDeze lenzen zorgen voor de eerste vergrotingsstap. De objectieven zijn op de revolver gemonteerd, waardoor het mogelijk is het juiste objectief voor de gewenste vergroting te selecteren.
Op hun kant staat het volgende geschreven: vergroting (bijv. 4x, 10x, 40x, 100x) en numerieke opening Wat zij erkennen als een belangrijke parameter voor de resolutie. Van nature is hun brandpuntsafstand erg kort, vooral bij lenzen met een hoge vergroting, waardoor de lens zeer dicht bij het object moet worden gehouden om een ​​scherp beeld te verkrijgen.
Veel microscopen hebben minstens drie objectieven: een van lage vergroting of scannen, One intermedio en een van sterke stijgingSommige objectieven zijn voorzien van een olie-immersie-objectief, waardoor een groter oplossend vermogen mogelijk is doordat de brekingsindex tussen het objectief en het preparaat toeneemt.
-
Oculair:
Nadat de objectieflens de eerste vergrotingsstap heeft verzorgd, zorgt het oculair, als optisch element, voor de uiteindelijke vergroting. tweede fase van beeldvergrotingDat wil zeggen, het vergroot ook het beeld dat eerder door de objectieflens is vergroot, hoewel de vergroting van het oculair meestal kleiner is dan die van de objectieflens.
Desondanks is het juist door dit element dat men kan observeer daadwerkelijk het monsterDe meeste standaard oculairs bieden een vergroting van 10x, hoewel er ook oculairs met 5x, 15x of 20x vergroting verkrijgbaar zijn, afhankelijk van het type werk. Dit is waar de classificatie van microscopen om de hoek komt kijken. Monoculaire, verrekijkers en zelfs trinoculaire telescopen.
Begrijpen dat dan totale vergroting van de microscoop De vergroting wordt bepaald door de combinatie van de objectieflens en het oculair (door beide waarden met elkaar te vermenigvuldigen). Het kiezen van de juiste combinatie is cruciaal voor een goede balans tussen vergroting, gezichtsveld en helderheid. Een te hoge vergroting zonder voldoende resolutie levert weliswaar een zeer groot beeld op, maar zonder bruikbare details.
-
Optisch prisma:
Volgens sommige medische handboeken bevatten sommige microscopen een binnenwerk. Prisma's die de richting van licht kunnen corrigerenDit element is essentieel bij binoculaire microscopen, omdat het prisma de lichtbundel van het objectief verdeelt, zodat deze naar twee verschillende oculairs kan worden gericht.
Naast het splitsen van de lichtbundel kunnen deze prisma's ook correcte beeldoriëntatiezodat wat wordt waargenomen in de juiste oriëntatie verschijnt en niet omgekeerd of gespiegeld, wat de interpretatie van het monster vergemakkelijkt. Bij trinoculaire microscopen kunnen de prisma's ook een deel van het licht naar de derde buis leiden, waaraan een camera is bevestigd voor fotomicrografie of realtime video-opnamen.
Overige elektrische en besturingscomponenten
Veel moderne modellen bevatten een interne of externe transformator die de elektrische stroom aanpast aan de behoeften van de microscooplamp, aangezien het wattage van de lamp meestal lager is dan dat van het lichtnet. Sommige transformatoren hebben een intensiteitscontrole Hierdoor kunt u de helderheid aanpassen zonder het diafragma aan te raken, wat zorgt voor comfortabelere verlichting tijdens lange observatiesessies.
Met al het bovenstaande beschreven, kunnen we met zekerheid vaststellen uit welke elementen een microscoop bestaat, een essentieel instrument voor de studie van micro-organismen die de ontwikkeling van de mensheid beïnvloeden. biomedisch onderzoekbij de analyse van materialen en bij het onderzoek van Enfermedades en de mogelijke geneeswijzen ervan. Dankzij de combinatie van een stabiele mechanische structuur met een nauwkeurig optisch systeem en gecontroleerde verlichting heeft dit instrument de grenzen van wat het menselijk oog kan zien verlegd en onze kijk op de microscopische wereld voorgoed veranderd.