معلومات عامة

المجهر الضوئي

المجهر الضوئي

المجهر الضوئي أو الميكروسكوب الضوئي هو أداة بصرية مجهزة بموضوع وعدسة تجعل من الممكن تكبير صورة جسم صغير (الذي يميز قوته البصرية) وفصل تفاصيل هذه الصورة (وقوتها التحليلية) بحيث يمكن ملاحظتها بالعين المجردة. يتم استخدامه في علم الأحياء ، لرصد الخلايا والأنسجة ، في علم الصخور للتعرف على الصخور ، وفي علم المعادن وعلم المعادن لفحص بنية المعدن أو السبيكة.

لا ينبغي الخلط بينه وبين المكبر المجهر الذي لا يتطلب عينات مسطحة رفيعة ، أو عاكسة ، ويسمح بمراقبة الأجزاء الطبيعية دون تحضير عن طريق تكبير الصورة بعامل منخفض ، ولكن الحفاظ على الرؤية المجسمة تؤدي إلى الفحص العياني الذي يكشف عن الحبوب والشقوق ، الشقوق ، إلخ. حاليًا ، تتمتع أقوى المجاهر الضوئية بتكبير × 2500. نظرًا لقيود طيف الضوء المرئي ، فإن المجاهر الضوئية ، مع التكبير الكافي ، تسمح بمراقبة الخلايا (ولكن ليس كل الوحدات والوحدات الفرعية الخلوية) والفطريات والأوليات والبكتيريا ولكن لا تسمح بمراقبة الفيروسات.

يظهر رسم فرانشيسكو ستيلوتي لثلاثة نحل على ختم البابا أوربان الثامن (1623-1644) ويمر لأول صورة مجهرية منشورة 3. طور كريستيان هيغنز ، وهو هولندي آخر ، في نهاية القرن السابع عشر عدسة بسيطة ثنائية العدسة مصححة للانحرافات اللونية ، والتي كانت خطوة كبيرة إلى الأمام في تطوير المجهر. لا تزال عدسة Huygens تصنع حتى اليوم ، ولكنها تعاني من مجال رؤية صغير إلى حد ما ومشاكل بسيطة أخرى. يعود الفضل عمومًا إلى أنتوني فان ليوينهوك (1632-1723) في لفت انتباه علماء الأحياء إلى استخدامات المجهر ، على الرغم من أن النظارات المكبرة العادية كانت تُصنع وتُستخدم بالفعل في القرن السادس عشر.

إقرأ أيضا:سرطان الثدي

جدول المحتويات

التطوير البصري

كانت مجاهر Van Leeuwenhoek المصنوعة يدويًا أدوات بسيطة وصغيرة الحجم تضمنت عدسة واحدة ولكنها قوية. بالمقارنة ، ظلت أنظمة العدسات المتعددة صعبة التطوير ، واستغرق الأمر ما لا يقل عن 150 عامًا من التطوير البصري قبل أن يتمكن المجهر المركب من تقديم جودة صورة تعادل تلك الموجودة في مجاهر Van Leeuwenhoek الفردية. ومع ذلك ، وعلى الرغم من العديد من الادعاءات ، لا يمكن اعتبار أنطوني فان ليوينهوك مخترع المجهر المركب. روبرت هوك هو أيضًا من أوائل من حملوا. النهج الأول مبدأ المجهر الضوئي الأساسي مبدأ المجهر. ملف: تشغيل microscope.webm رسم متحرك لكيفية عمل المجهر.

المجهر البصري هو نظام بصري به عدسات ، والغرض منه هو الحصول على صورة مكبرة للكائن المرصود. يوضع الكائن المراد مراقبته أمام المجموعة البصرية الأولى المسماة “الهدف”. إذا كان الكائن يتجاوز البعد البؤري ، فإنه يشكل صورة حقيقية معكوسة بحجم مختلف ؛ الصورة أكبر من الكائن إذا كان الكائن يقع على مسافة أقل من ضعف الطول البؤري للعدسة. المجموعة البصرية الثانية على جانب المراقب هي العدسة: يتم وضعها بحيث تكون الصورة في مستواها البؤري. وهكذا ، تراقب العين الصورة “بلا حدود” (للمراقب العادي) ، وبالتالي من خلال إرخاء العضلات المسؤولة عن التسكين ، مما يوفر راحة بصرية أفضل. مبدأ مجهر مبسط.

إقرأ أيضا:حصار برلين

إنه نظام مركزي انكساري ، ويتكون جزئياً من أزواج لتصحيح بعض الانحرافات البصرية. على عكس الأنظمة البصرية الأخرى التي يتم تحديدها من خلال التكبير البصري (التلسكوب) أو التكبير (الكاميرا) ، فإن المصطلح المناسب للمجهر ، هو قوته ، نسبة الزاوية ، التي يتم من خلالها رؤية الجسم. على طول هذا الكائن. تقنية الإضاءة الأكثر استخدامًا في الفحص المجهري واسع النطاق الكلاسيكي هي إضاءة كولر ، والتي تضمن جودة الصورة المثلى. دستور المجهر رسم تخطيطي لمجهر ضوئي.

الضوء المحيط لإضاءة العينة

من الاسفل الى الاعلى : المرآة: تُستخدم لعكس الضوء المحيط لإضاءة العينة من الأسفل ، في حالة عينة شفافة (على سبيل المثال شريحة رقيقة في علم الأحياء أو الجيولوجيا ، أو سائل) ؛ مصدر ضوء اصطناعي لدرجات حرارة اللون واستقرار أفضل وباستخدام مكثف يسمح لهذا الضوء بملء المجال المرصود بطريقة متجانسة ومنتظمة ، ولا سيما عدم إظهار التفاصيل الميكانيكية المناسبة لمصدر الضوء من خلال ضبطه المناسب ( يتحول من خيوط المصباح). يمكن أن يكون مصدر الإضاءة أكثر تفصيلاً ويتضمن مبيتًا مستقلًا ، ربما في ضوء مستقطب أو فوق بنفسجي ، لإبراز خصائص كيميائية معينة للمادة ، أو لإلقاء الضوء على العينة من الأعلى (خاصة في علم المعادن) الحجاب الحاجز: فتحة بقطر متغير تسمح بتقييد كمية الضوء الذي ينير العينة.

إقرأ أيضا:15 طريقة لتصبح طالبًا سنويًا

بالنسبة للكاميرا ، فإن الحجاب الحاجز يجعل من الممكن بشكل أساسي تغيير عمق المجال (مفتوح بالكامل للأقسام النسيجية وأكثر إغلاقًا للبحث عن بيض الطفيليات الهضمية) ؛ لوحة حامل العينة: حيث توضع العينة ؛ تستخدم “الرافعات” لحمل العينة عندما تكون رقيقة (مثل شريحة). يمكن أن تكون المرحلة متحركة (يسار – يمين وأمام – خلفي) ، مما يجعل من الممكن مسح العينة واختيار الجزء الذي تمت ملاحظته ؛ الأهداف: عدسة أو مجموعة من العدسات التي تقوم بالتكبير.

بشكل عام ، هناك عدة أهداف ، تتوافق مع العديد من التكبير ، مثبتة على برميل. يقال أن أهدافًا معينة هي أهداف الغمر لأنه لا يمكن تحقيق قوتها إلا من خلال القضاء على فجوة الهواء بين العينة التي يغطيها الغطاء ومقدمة الهدف. لهذا الغرض ، يتم استخدام زيت الأرز أو الزيوت الاصطناعية ، حيث يكون معامل انكسارها قريبًا من الزجاج. تركيز سريع وميكرومتري ؛ من الضروري أن تكون الصورة واضحة

المستوى البؤري

ر أن الكائن في المستوى البؤري للهدف ؛ تعمل هذه المقابض على تحريك مجموعة العين الموضوعية لأعلى ولأسفل باستخدام نظام الحامل ، من أجل إحضار المستوى البؤري إلى منطقة العينة المراد ملاحظتها ؛ بصري: عدسة أو مجموعة من العدسات تشكل الصورة بطريقة تبعث على الاسترخاء للعين ؛ تصل الأشعة بشكل متوازٍ ، كما لو أنها أتت من مكان بعيد جدًا ، مما يسمح بإرخاء العضلات التي تتحكم في العدسة ؛ توضع عدستان على ما يسمى بالرأس المجهر مما يجعل الملاحظة أكثر راحة (حتى لو لم توفر رؤية مجسمة). يمكن استبدال العدسة العينية بكاميرا فوتوغرافية ، أو – في حالة الفحص المجهري بالفيديو

بكاميرا فيديو أو كاميرا CCD لإجراء عملية اقتناء رقمية. هذا يجعل من الممكن إجراء المراقبة على شاشة فيديو (شاشة من نوع التلفزيون) وتسهيل استخدام ومعالجة الصور (الطباعة ، معالجة الكمبيوتر ، التطبيب عن بعد ، إلخ). حدود المجهر الضوئي يشير دقة المجهر إلى قدرته على فصل التفاصيل المتشابهة جدًا. بغض النظر عن المستشعر المستخدم وانحرافات أو عيوب العدسات ، فإن دقة المجهر الضوئي محدودة بشكل أساسي بسبب حيود الضوء. في الواقع ، بسبب الانعراج ، فإن صورة نقطة ما ليست نقطة ، ولكنها بقعة (البقعة الهوائية أو بشكل عام وظيفة انتشار النقطة – PSF).

وبالتالي ، سيكون للنقطتين المتميزتين ولكن المتجاورتين للصور نقطتان يمكن أن يؤدي تداخلهما إلى منع تمييز نقطتي الصورة: لم يعد يتم بعد ذلك حل التفاصيل. وفقًا لنظرية آبي ، يمكن التعبير عن حد الدقة (المستعرض) {\ displaystyle d} d للمجهر ، أي أصغر مسافة لا يمكن تمييز نقطتين متجاورتين تحتها ، يمكن التعبير عنها ببساطة باستخدام الطول الموجي للإضاءة أو الفتحة العددية للعدسة. لذلك يمكننا زيادة القرار بطريقتين: عن طريق زيادة معامل الانكسار. يمكن تحقيق ذلك باستخدام هدف الغمر: يتم غمر الجزء الأمامي من الهدف في سائل يقترب معامل انكساره من 1.5 – الحد الأقصى للزجاج ؛ بتقليل الطول الموجي.

الضوء المرئي

ومع ذلك ، إذا بقينا في الضوء المرئي ، فلا يمكن أن نذهب إلى أقل من 400 نانومتر. يبلغ حد دقة مجهر الضوء التقليدي حوالي 0.2 ميكرومتر. سيصل مجهر الإرسال الإلكتروني إلى حد أصغر بمقدار 100 مرة. دقة محسنة في الفحص المجهري البصري تتيح العديد من تقنيات الفحص المجهري الضوئي زيادة الدقة. عندما يتجاوزون حد آبي ، يطلق عليهم “الدقة الفائقة” أو التنظير النانوي. وتشمل ، من بين أمور أخرى: تقنيات الإضاءة المنظمة الخطية (على سبيل المثال ، مجهر SIM) ؛ وتقنيات التصوير .المقطعي التي تسعى لاستعادة الترددات المكانية العالية المقطوعة في المجهر التقليدي. تتيح هذه التقنيات زيادة الدقة ، دون تجاوز حد Abbe.

تقنيات استخدام الموجات الزائلة (SNOM) ؛ التقنيات التي تستخدم تشكيل استجابة النبضة الضوئية. (PSF): الفحص المجهري متحد البؤر ، الفحص المجهري STED (فائقة الدقة) ؛ باستخدام تقنيات التعريب المتتالية للجزيئات. المنشطة ضوئيًا بشكل فردي ، “الفحص المجهري لتوطين التنشيط الضوئي” (PALM ، Betzig وآخرون ، 2006) والفحص المجهري “لإعادة البناء العشوائي البصري” (STORM ، Rust et al. ، 2006). هذان المجهران متطابقان من حيث المبدأ ، لكن لا تستخدم نفس النوع .من الفلوروفور. الاستخدامات والتحسين الفحص المجهري للانعكاس عندما نستخدم مجهرًا تقليديًا ، فإننا نستخدمه في الإرسال ، أي يمر الضوء عبر العينة المرصودة. من الممكن أيضًا العمل “في التفكير”.

في هذه الحالة ، تضيء العينة من نفس جانب المراقب ، إما من أعلى لمجهر عمودي ومن أسفل في حالة المجاهر المقلوبة المستخدمة في علم المعادن أو علم البلورات. يمر الضوء الناتج عن المصدر عبر الهدف لأول مرة ، ويصل إلى العينة ، وينعكس ويمر مرة أخرى عبر هدف الملاحظة ، الأمر الذي يتطلب عدة مجموعات من المرايا أو المناشير. يفحص الفحص المجهري للانعكاس الأجسام المعتمة أو السميكة جدًا بحيث لا يمكن نقلها. في المقابل ، بالطبع ، يمكنه فقط تقديم معلومات عن أنا في طاقة أقل. هذه هي ظاهرة التألق. يعد الفحص المجهري الفلوري (أو epifluorescence) تقنية تستخدم مجهرًا ضوئيًا مزودًا بباعث ليزر لإشعاع الفوتون ذي الطول الموجي الدقيق.

المجهر الضوئي:الإشعاع الجزيء

سيثير هذا الإشعاع الجزيء المستهدف بخصائص الفلورسنت. يجعل من الممكن الاستفادة من ظاهرة التألق والفسفور ، بدلاً من أو بالإضافة إلى الملاحظة الكلاسيكية عن طريق الانعكاس (المادي) أو امتصاص الضوء المرئي الطبيعي أو الاصطناعي. هذه الطريقة ذات أهمية قصوى اليوم في علوم الحياة بفضل ، على وجه الخصوص ، لوضع العلامات على الهياكل الخلوية أو الأنسجة مع جزيئات الفلورسنت ، مثل رودامين أو فلوريسين. يمكن أن يكون حساسًا للغاية ، حتى أنه يسمح باكتشاف الجزيئات. المعزولة. يمكن أيضًا اكتشاف الهياكل أو المركبات الكيميائية المختلفة في وقت واحد باستخدام مركبات مختلفة .والتي سيتم تمييزها من خلال لونها الفلوري. مجهر الانعكاس الداخلي الكلي (TIRF) ، أو مجهر الموجة الزائل ، هو نوع خاص من مجهر الضوء .الفلوري المستخدم لفحص شريحة رقيقة جدًا من العينة (أقل من 200 نانومتر سماكة) ، وذلك بفضل وضع إضاءة معين: إجمالي انعكاس داخلي.

مجهر تباين الطور المقال الرئيسي: مجهر تباين الطور. تباين الطور هو تقنية مستخدمة على نطاق واسع تسلط الضوء على الاختلافات في مؤشرات الانكسار كإختلاف في التباين. تم تطويره من قبل الفيزيائي الهولندي. فريدريك زرنيك في ثلاثينيات القرن. الماضي (حصل على جائزة نوبل في عام 1953). على سبيل المثال ، ستظهر نواة الخلية مظلمة في السيتوبلازم المحيط. التباين ممتاز ، ولكن لا يمكن استخدام هذه التقنية مع الأشياء السميكة. في كثير من الأحيان ، تتشكل هالة حول الأشياء الصغيرة .التي يمكن أن تغمر التفاصيل. يتكون النظام من حلقة دائرية في المكثف تنتج مخروط من الضوء.

السابق
درب التبانة
التالي
علم الأحياء الدقيقة