میکروسکوپ نوری و انواع آن

مقدمه:

استفاده از پرتوهای الکترونی در میکروسکوپ‌ها به جای پرتوهای نور، به روشی رایج برای افزایش رزولوشن (قدرت تفکیک) و بزرگ‌نمایی میکروسکوپ‌ها تبدیل شده است. پرتوهای نور به علت طول ‌موج زیاد، مطالعه دقیق نمونه‌ها را ممکن نمی‌سازد؛ این مشکل با استفاده ازپرتوهای نوترونی و الکترونی در TEM و … تا حدود زیادی برطرف شده است و راه را برای پیشرفت هر چه بیشتر علوم فراهم ساخته است.در اینجا میخواهیم به معرفی میکروسکوپ های نوری و انواع آن بپردازیم.

میکروسکوپ نوری:

میکروسکوپ نوری یا ریزنمای نوری یکی از انواع میکروسکوپ است که از نور مرئی و سیستمی متشکل از چند لنز برای بزرگنمایی اجسام، موجودات و ساختار موادی که با چشم غیر مسلح قابل بررسی نیستند، کاربرد دارد. میکروسکوپ‌های نوری انواع مختلفی دارند که از ساده شروع تا میکروسکوپ‌های بسیار پیچیده برای وضوح بالاتر استفاده می‌شوند.

ساختمان اصلی میکروسکوپ نوری شامل عدسی چشمی و عدسی شیئ، دسته یا بدنه صفحه چرخان، صفحه میکروسکوپ، دیافراگم، منبع نور، گیره‌های صفحه، پیچ ماکرومتری، پیچ میکرومتری و پایه است.

انواع میکروسکوپ نوری:

میکروسکوپ زمینه روشن (Bright Field Microscopy)

در این میکروسکوپ ساده‌ترین تکنیک نورپردازی به نمونه انجام می‌شود. در میکروسکوپ زمینه روشن، نور از زیر به نمونه برخورد می‌کند و تصویر آن از بالا مشاهده می‌شود. در تصاویر حاصل از این میکروسکوپ زمینه دارای نور سفید است و نواحی متراکم نمونه تیره دیده می‌شود.

میکروسکوپ زمینه تاریک (Dark Field Microscopy)

در این نوع میکروسکوپ نور از منبع نوری فقط به کناره‌های نمونه برخورد می‌کند، به همین دلیل نمونه به صورت روشن در زمینه تاریکی قابل مشاهده است و قدرت تفکیک این نوع میکروسکوپ از میکروسکوپ زمینه روشن بیشتر است و با استفاده از میکروسکوپ زمینه تاریک جزئیاتی بیشتری از نمونه قابل مشاهده می‌شود.

میکروسکوپ فلورسانس (Fluorescence Microscopy)

نوع دیگری از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ فلورسانس است که برای تصویربرداری از نمونه‌‌هایی که فلورسانس دارند (یک طول موج نور را جذب می‌کند و طول موج دیگری را از خود ساطع می‌کنند) استفاده می‌شود.

از منبع نور این میکروسکوپ با یک طول موج مشخص برای تحریک مولکول‌‌های فلورسنت موجود در نمونه استفاده می‌شود و نوری با طول موج بلند‌تر که از نمونه ساطع می‌شود، جمع‌آوری شده و برای شکل‌گیری تصویر نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بیشتر موارد، بخشی از سلول یا بافتی که می‌خواهیم آن را مورد بررسی قرار دهیم، طبیعتاً فلورسنت نیست، از این رو، باید قبل از شروع کار با میکروسکوپ، نمونه را با یک رنگ یا برچسب فلورسنت نشان‌دار کنیم. رنگ‌های فلورسانسی نظیر رودامین و فلورسئین اغلب برای رنگ‌آمیزی سلول‌ها و اجزای داخلی آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

میکروسکوپ فاز کنتراست (Phase Contrast Microscopy)

میکروسکوپ فاز کنتراست یک نوع میکروسکوپ نوری است که تغییر فازها را در نور منتقل شده از طریق یک نمونه شفاف به تغییرات روشنایی در تصویر تبدیل می‌کند. تغییر فازها نامرئی هستند، اما وقتی به عنوان تغییرات روشنایی نشان داده ‌شوند، قابل مشاهده هستند. با استفاده از این تکنیک، کنتراست در نمونه‌های رنگ آمیزی نشده زیاد می‌شود، از این رو استفاده از میکروسکوپ فاز کنتراست برای مطالعه سلول‌های زنده و رنگ ‌آمیزی نشده بسیار مناسب است.

میکروسکوپ ماورا بنفش (Ultra Violet Microscopy)

همان طور که از نام این میکروسکوپ مشخص است، در این نوع میکروسکوپ از نور ماروا بنفش به جای منبع نور مرئی استفاده می‌شود و به دلیل طول موج کوتاه و پر قدرت نور UV این نوع میکروسکوپ‌ها قدرت تفکیک بالایی دارند. از طرفی دیگر به دلیل مضر بودن این نور برای چشم، اغلب بعد از تصویربرداری از نمونه، تصاویر حاصل مشاهده می‌شود و در حین تصویربرداری کاربر به صورت مستقیم به آن‌ها نگاه نمی‌کند.

چگونگی عملکرد در میکروسکوپ‌های نوری:

طرز کار در میکروسکوپ‌های نوری بسیار ساده است. این میکروسکوپ‌ها نور مرئی را از درون نمونه عبور می‌دهند و بعد از شکست نور توسط لنز، کاربر می‌تواند تصویری چندین برابر بزرگتر از اندازه واقعی نمونه را مشاهده کند.

در حالت خیلی عمومی، میکروسکوپ‌های نوری به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

• میکروسکوپ‌های نوری ساده (تک لنز)
• میکروسکوپ‌های نوری مرکب

میکروسکوپ نوری ساده:

به  این دسته از میکروسکوپ‌ها، بیشتر از یک لنز وصل نمی شود. میکروسکوپ‌ نوری ساده می‌تواند ذرات را چیزی در حدود 300 برابر بزرگنمایی ‌کند. این به این معناست که اگر اندازه ذره‌ای را 1 میلی‌متر در نظر بگیریم، تصویری که توسط میکروسکوپ می‌بینیم 300 میلی‌متر است.

قدرت وضوح میکروسکوپ‌های نوری ساده یا تک لنز کمتر از 1 میکرومتر ( هر یک میکرومتر برابر با یک میلیونم متر است) است. پس نباید توقع بزرگنمایی و وضوح تصویر شگفت انگیزی را از این ابزار داشته باشیم.

بیشتر بدانید: لنز چشمی میکروسکوپ

میکروسکوپ‌های نوری مرکب:

میکروسکوپ‌های نوری مرکب توانایی اتصال چندین لنز را به صورت همزمان دارند و همین ویژگی این قابلیت را به آنها می‌دهد که اجسام را تا 2000 برابر بیشتر از اندازه واقعیشان بزرگنمایی کنند. وضوح تصویر و تفکیک ‌پذیری این ابزار در حدود 0.2 میکرومتر است. از این نوع میکروسکوپ‌ها در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی استفاده می‌شود.

فواید استفاده از میکروسکوپ‌های نوری:

برای مشاهده نمونه‌های زنده سلولی و میکروبی، استفاده از میکروسکوپ‌های نوری بهتر گزینه است زیرا از دیگر میکروسکوپ‌ها نمی‌توان برای این امر استفاده کرد. با استفاده از این ابزار می‌توان به راحتی رفتار سلولی یا بافت مورد نظر نظیر حرکت و تقسیم سلولی را بررسی کرد. همچنین حرکت سلول‌های باکتریایی را نیز می‌توان با میکروسکوپ نوری در زیر ذره‌بین قرار داد.

به علاوه استفاده از میکروسکوپ‌های نوری نسبت به همتایان پیشرفته خود یعنی میکروسکوپ‌های الکترونی، دشواری‌های بسیار کمتری دارد و طرز استفاده از آن بسیار ساده است.

یکی دیگر از حسن‌‌ هایی که میکروسکوپ الکترونی دارد، هزینه نگه ‌داری بسیار پایین آن است. میکروسکوپ‌های پیشرفته هزینه نگهداری بسیار بالایی دارند و برای بسیاری از موارد، استفاده از آنها به صرفه نیست.

موارد استفاده از میکروسکوپ‌ها:

• کاربرد در آزمایشگاه­های پاتوبیولوژی و طبی
• کاربرد در تحقیقات زیستی برای مطالعات زیست جانوری و گیاهی
• کاربرد در مطالعات زمین شناسی و بررسی فسیل و سنگ و …
• کاربرد در مطالعه فلزات و مواد
• کاربرد در الکترونیک جهت تعمیر بردهای الکترونیکی
• کاربرد جهت آموزش در مدارس می‌کنیم.

عیب یابی متداول سیستم های نوری:

سیستم نوری کار نمی­کند.

• لامپ سوخته است.
• فیوز حفاظتی سوخته است.
• سوئیچ نوری خراب است.

سیستم نوری نور یکنواخت تولید نمی­کند.

• لامپ بد نصب شده و به خوبی تماس برقرار نمی­شود.
• روی سطح لامپ لکه­های فلزی یا سیاه وجود دارد.
• سیستم الکتریکی دارای خطای ولتاژی است.

نور یکنواخت به نمونه نمی رسد.

• منبع نور در مرکز قرار نگرفته است.
• عدسی شیئ در مرکز قرار نگرفته است.

نور رسانی به نمونه ضعیف است.

• دیافراگم تقریباً بسته است.
• کندانسور خیلی پایین است

نتیجه گیری:

همانطور که در اواسط مقاله گفتیم، تقسیم‌ بندی میکروسکوپ‌های نوری به دو دسته ساده و مرکب، جنبه عمومی داشته و تقسیم‌بندی اصلی بسیار فراتر از این موارد است.

در این مقاله به تقسیم‌ بندی عمومی و بررسی اجزای مختلف میکروسکوپ‌ نوری پرداختیم و به صورت جامع آن را توضیح دادیم. در مقاله بعدی به دسته‌ بندی‌ های ریزتر میکروسکوپ‌های نوری می‌پردازیم و بررسی میکروسکوپ‌های الکترونی و پیشرفته ‌تر را هم آغازمی کنیم.

برای خرید مواد آزمایشگاهی شیمیایی و صنعتی و یا خرید تجهیزات آزمایشگاهی شما میتوانید با مراجعه به فروشگاه شرکت آثل طب از خدمات آزمایشگاهی برخوردار شوید.