คำว่า "กล้องจุลทรรศน์" มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก ประกอบด้วยคำสองคำ ซึ่งในการแปลหมายถึง "เล็ก" และ "ดู" บทบาทหลักของกล้องจุลทรรศน์คือการใช้งานเมื่อตรวจสอบวัตถุขนาดเล็กมาก ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์นี้ให้คุณกำหนดขนาดและรูปร่าง โครงสร้าง และลักษณะอื่นๆ ของร่างกายที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
ประวัติศาสตร์การสร้างสรรค์
ไม่มีข้อมูลที่แน่ชัดว่าใครเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ในประวัติศาสตร์ ตามแหล่งที่มาบางแห่งได้รับการออกแบบในปี ค.ศ. 1590 โดยพ่อและลูกชายของ Janssen ผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตแว่นตา คู่แข่งอีกคนสำหรับตำแหน่งผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์คือกาลิเลโอกาลิเลอี ในปี 1609 นักวิทยาศาสตร์คนนี้ได้นำเสนออุปกรณ์ที่มีเลนส์เว้าและเลนส์นูนสำหรับการรับชมในที่สาธารณะที่ Accademia dei Lincei
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ระบบการดูวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์มีการพัฒนาและปรับปรุง ก้าวสำคัญในประวัติศาสตร์คือการประดิษฐ์อุปกรณ์เลนส์สองเลนส์ที่ปรับค่าได้แบบอะโครมาติกอย่างง่าย ระบบนี้เปิดตัวโดย Christian Huygens ชาวดัตช์ชาวดัตช์ในช่วงปลายทศวรรษ 1600 แว่นสายตาของนักประดิษฐ์คนนี้อยู่ในการผลิตวันนี้ ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวของพวกเขาคือความกว้างของมุมมองไม่เพียงพอ นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับอุปกรณ์สมัยใหม่ เลนส์ใกล้ตา Huygens มีตำแหน่งที่ไม่สบายตา
ผลงานพิเศษในประวัติศาสตร์ของกล้องจุลทรรศน์ถูกสร้างขึ้นโดยผู้ผลิตเครื่องมือดังกล่าว Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) เขาเป็นคนที่ดึงความสนใจของนักชีววิทยามาที่อุปกรณ์นี้ Leeuwenhoek ทำผลิตภัณฑ์ขนาดเล็กพร้อมกับเลนส์ที่แข็งแรงมาก การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวไม่สะดวก แต่ก็ไม่ได้ทำให้ภาพบกพร่องสองเท่าที่มีอยู่ในกล้องจุลทรรศน์แบบผสม นักประดิษฐ์สามารถแก้ไขข้อบกพร่องนี้ได้หลังจากผ่านไป 150 ปีเท่านั้น นอกจากการพัฒนาออปติกแล้ว คุณภาพของภาพในอุปกรณ์คอมโพสิตก็ดีขึ้น
การพัฒนากล้องจุลทรรศน์ยังดำเนินต่อไปในวันนี้ ดังนั้นในปี 2549 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันที่ทำงานในสถาบันเคมีชีวฟิสิกส์ Mariano Bossi และ Stefan Hell ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลรุ่นล่าสุด เนื่องจากความสามารถในการสังเกตวัตถุที่มีขนาด 10 นาโนเมตรและภาพสามมิติคุณภาพสูงสามมิติ อุปกรณ์จึงถูกเรียกว่านาโนสโคป
การจำแนกประเภทของกล้องจุลทรรศน์
ปัจจุบันมีเครื่องมือมากมายที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบวัตถุขนาดเล็ก การจัดกลุ่มจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่างๆ นี่อาจเป็นจุดประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์หรือวิธีการส่องสว่างที่ใช้ โครงสร้างที่ใช้สำหรับการออกแบบออปติคัล ฯลฯ
แต่โดยทั่วไปแล้ว กล้องจุลทรรศน์ประเภทหลักจำแนกตามความละเอียดของอนุภาคขนาดเล็กที่สามารถมองเห็นได้โดยใช้ระบบนี้ ตามหมวดนี้ กล้องจุลทรรศน์คือ:
- ออปติคัล (แสง);
-electronic;
-X-ray;- หัววัดการสแกน
กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดคือประเภทแสง มีให้เลือกมากมายในร้านเลนส์ ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าวงานหลักในการศึกษาวัตถุจะได้รับการแก้ไข กล้องจุลทรรศน์ประเภทอื่นๆ ทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทเฉพาะ การใช้งานมักจะทำในห้องปฏิบัติการ
อุปกรณ์แต่ละประเภทข้างต้นมีชนิดย่อยซึ่งใช้ในพื้นที่เฉพาะ นอกจากนี้ วันนี้ เป็นไปได้ที่จะซื้อกล้องจุลทรรศน์ของโรงเรียน (หรือการศึกษา) ซึ่งเป็นระบบระดับเริ่มต้น เสนอให้ผู้บริโภคและอุปกรณ์มืออาชีพ
แอปพลิเคชัน
กล้องจุลทรรศน์มีไว้ทำอะไร ? ดวงตาของมนุษย์ซึ่งเป็นระบบออปติคัลชนิดพิเศษทางชีววิทยามีความละเอียดในระดับหนึ่ง กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีระยะห่างระหว่างวัตถุที่สังเกตน้อยที่สุดเมื่อยังคงสามารถแยกแยะได้ สำหรับตาปกติ ความละเอียดนี้อยู่ภายใน 0.176 มม. แต่ขนาดของเซลล์สัตว์และพืช จุลินทรีย์ คริสตัล โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสม โลหะ ฯลฯ ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่าค่านี้มาก จะศึกษาและสังเกตวัตถุดังกล่าวได้อย่างไร? นี่คือที่มาของกล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ เพื่อช่วยเหลือผู้คน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ประเภทออปติคัลทำให้สามารถแยกแยะโครงสร้างที่ระยะทางระหว่างองค์ประกอบอย่างน้อย 0.20 µm
กล้องจุลทรรศน์ทำงานอย่างไร
อุปกรณ์ที่ทำให้ตามนุษย์สามารถตรวจวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้ มีองค์ประกอบหลักสองประการ คือเลนส์และช่องมองภาพ ชิ้นส่วนเหล่านี้ของกล้องจุลทรรศน์ได้รับการแก้ไขในหลอดที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งอยู่บนฐานโลหะ มีตารางหัวเรื่องด้วย
กล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่มักติดตั้งระบบไฟส่องสว่าง โดยเฉพาะคอนเดนเซอร์ที่มีไอริสไดอะแฟรม ชุดอุปกรณ์ขยายที่จำเป็นคือสกรูไมโครและมาโคร ซึ่งทำหน้าที่ปรับความคมชัด การออกแบบไมโครสโคปยังจัดให้มีระบบที่ควบคุมตำแหน่งของคอนเดนเซอร์
ในกล้องจุลทรรศน์แบบพิเศษที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ระบบและอุปกรณ์เพิ่มเติมอื่นๆ มักจะใช้
เลนส์
ฉันต้องการเริ่มต้นคำอธิบายของกล้องจุลทรรศน์ด้วยเรื่องราวเกี่ยวกับส่วนหลักอย่างหนึ่งของกล้องจุลทรรศน์ นั่นคือ จากเลนส์ พวกมันคือระบบออพติคอลที่ซับซ้อนซึ่งเพิ่มขนาดของวัตถุที่เป็นปัญหาในระนาบภาพ การออกแบบเลนส์มีทั้งระบบที่ไม่เพียงแต่เลนส์เดียว แต่ยังติดเลนส์สองหรือสามตัวด้วย
ความซับซ้อนของการออกแบบกลไกเชิงแสงนั้นขึ้นอยู่กับช่วงของงานที่ต้องแก้ไขโดยอุปกรณ์เครื่องใดเครื่องหนึ่งหรืออีกเครื่องหนึ่ง ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ที่ซับซ้อนที่สุดมีเลนส์มากถึงสิบสี่ตัว
รวมอยู่ในเลนส์คือส่วนหน้าและระบบที่ตามมา อะไรเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างภาพลักษณ์ของคุณภาพที่ต้องการ รวมทั้งการกำหนดสถานะการทำงาน? นี่คือเลนส์ด้านหน้าหรือระบบของมัน ส่วนต่อๆ มาของเลนส์จำเป็นสำหรับกำลังขยาย ความยาวโฟกัส และคุณภาพของภาพที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม การใช้ฟังก์ชันดังกล่าวสามารถทำได้ร่วมกับเลนส์ด้านหน้าเท่านั้น เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าการออกแบบของส่วนถัดไปส่งผลต่อความยาวของท่อและความสูงของเลนส์ของอุปกรณ์
แว่นสายตา
ส่วนต่างๆ ของกล้องจุลทรรศน์เป็นระบบออปติคัลที่ออกแบบมาเพื่อสร้างภาพขนาดเล็กที่จำเป็นบนพื้นผิวเรตินาของดวงตาของผู้สังเกต เลนส์ใกล้ตาประกอบด้วยเลนส์สองกลุ่ม ใกล้กับดวงตาของผู้วิจัยมากที่สุดเรียกว่าดวงตา และดวงตาที่อยู่ไกลที่สุดเรียกว่าสนาม (ด้วยความช่วยเหลือของเลนส์นี้ เลนส์สร้างภาพของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่)
ระบบไฟ
กล้องจุลทรรศน์มีการออกแบบที่ซับซ้อนของไดอะแฟรม กระจก และเลนส์ ด้วยความช่วยเหลือของมันทำให้มั่นใจได้ถึงแสงสว่างที่สม่ำเสมอของวัตถุภายใต้การศึกษา ในกล้องจุลทรรศน์ยุคแรกสุด ฟังก์ชันนี้ใช้แหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติ เมื่ออุปกรณ์ออปติคัลได้รับการปรับปรุง พวกเขาก็เริ่มใช้กระจกแบบแบนก่อนแล้วจึงค่อยใช้กระจกเว้า
ด้วยความช่วยเหลือจากรายละเอียดง่ายๆ เช่นนี้ รังสีจากดวงอาทิตย์หรือตะเกียงพุ่งไปยังวัตถุที่จะศึกษา ในกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ ระบบไฟส่องสว่างสมบูรณ์แบบกว่า ประกอบด้วยคอนเดนเซอร์และตัวสะสม
ตารางหัวเรื่อง
การเตรียมด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ต้องศึกษาวางบนพื้นผิวเรียบ นี่คือตารางหัวเรื่อง กล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ สามารถออกแบบพื้นผิวนี้ได้ในลักษณะที่วัตถุของการศึกษาจะหมุนไปในมุมมองของผู้สังเกตในแนวนอน แนวตั้ง หรือในมุมที่กำหนด
หลักการทำงาน
ในอุปกรณ์ออปติคัลเครื่องแรก ระบบเลนส์ให้ภาพผกผันของไมโครออบเจกต์ ทำให้สามารถมองเห็นโครงสร้างของสสารและรายละเอียดที่เล็กที่สุดที่จะศึกษาได้ หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในปัจจุบันคล้ายกับงานของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง ในอุปกรณ์นี้ แสงจะหักเหเมื่อผ่านส่วนแก้ว
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสมัยใหม่ขยายได้อย่างไร? หลังจากที่ลำแสงเข้าสู่อุปกรณ์ พวกมันจะถูกแปลงเป็นกระแสขนาน จากนั้นการหักเหของแสงในเลนส์ใกล้ตาจะทำให้ภาพของวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ข้อมูลนี้จะถูกป้อนในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับผู้สังเกตการณ์ในเครื่องวิเคราะห์ภาพของเขา
กล้องจุลทรรศน์ชนิดย่อย
จัดประเภทเครื่องมือเกี่ยวกับสายตาสมัยใหม่:
1. ตามระดับความซับซ้อนสำหรับการวิจัย กล้องจุลทรรศน์สำหรับการทำงานและในโรงเรียน
2. ตามสาขาที่สมัครศัลยกรรม ชีววิทยา และเทคนิค
3. ตามประเภทของกล้องจุลทรรศน์สำหรับอุปกรณ์สะท้อนแสงและแสงส่องผ่าน หน้าสัมผัสเฟส การเรืองแสง และโพลาไรซ์4. ในทิศทางของฟลักซ์แสงที่จะกลับด้านและทิศทาง
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
เมื่อเวลาผ่านไป อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์ก็สมบูรณ์แบบมากขึ้นเรื่อยๆ กล้องจุลทรรศน์ประเภทนี้ปรากฏขึ้นโดยใช้หลักการทำงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงโดยไม่ขึ้นกับการหักเหของแสง ในกระบวนการใช้อุปกรณ์ประเภทล่าสุด อิเล็กตรอนเข้ามาเกี่ยวข้อง ระบบดังกล่าวทำให้สามารถมองเห็นแต่ละส่วนของสสารที่มีขนาดเล็กจนแสงจะไหลไปรอบๆ พวกมัน
กล้องจุลทรรศน์ชนิดอิเล็กตรอนมีไว้เพื่ออะไร? ใช้เพื่อศึกษาโครงสร้างของเซลล์ในระดับโมเลกุลและระดับย่อย นอกจากนี้ยังมีการใช้อุปกรณ์ที่คล้ายกันในการศึกษาไวรัส
การออกแบบกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
อะไรรองรับการทำงานของเครื่องมือล่าสุดสำหรับการดูวัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์? กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างไร? มีความคล้ายคลึงกันระหว่างพวกเขาหรือไม่
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ความสมมาตรในการหมุนของพวกมันสามารถส่งผลต่อลำแสงอิเล็กตรอนได้ จากสิ่งนี้ เราสามารถตอบคำถาม: “กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างไร” ในนั้นไม่มีเลนส์ต่างจากอุปกรณ์ออปติคัล บทบาทของพวกมันเล่นโดยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่คำนวณอย่างเหมาะสม พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการหมุนของขดลวดที่กระแสไหลผ่าน ในกรณีนี้ ฟิลด์ดังกล่าวจะทำหน้าที่เหมือนเลนส์บรรจบกัน เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นหรือลดลงความยาวโฟกัสจะเปลี่ยนระยะเครื่องดนตรี
สำหรับแผนภาพวงจร กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีลักษณะคล้ายกับแผนภาพวงจรของอุปกรณ์ไฟ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือองค์ประกอบออปติคัลถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกัน
การขยายของวัตถุในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการหักเหของแสงที่ลอดผ่านวัตถุที่กำลังศึกษา ในมุมต่างๆ รังสีจะเข้าสู่ระนาบของเลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งเป็นที่ที่มีการขยายภาพตัวอย่างครั้งแรก จากนั้นอิเล็กตรอนจะผ่านไปยังเลนส์ตัวกลาง ในนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นในการเพิ่มขนาดของวัตถุ ภาพสุดท้ายของวัสดุที่ศึกษาได้มาจากเลนส์ฉายภาพ จากนั้นภาพก็ตกจอเรืองแสง
ประเภทของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
แว่นขยายแบบสมัยใหม่ได้แก่:
1. TEM หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ในการตั้งค่านี้ รูปภาพของวัตถุที่บางมากซึ่งมีความหนาไม่เกิน 0.1 µm เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของลำอิเล็กตรอนกับสารที่อยู่ระหว่างการศึกษาและกำลังขยายที่ตามมาด้วยเลนส์แม่เหล็กในวัตถุประสงค์
2 SEM หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด อุปกรณ์ดังกล่าวทำให้ได้ภาพพื้นผิวของวัตถุที่มีความละเอียดสูงหลายนาโนเมตร เมื่อใช้วิธีการเพิ่มเติม กล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวจะให้ข้อมูลที่ช่วยระบุองค์ประกอบทางเคมีของชั้นผิวใกล้ผิว3 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในอุโมงค์ หรือ STM การใช้อุปกรณ์นี้ช่วยบรรเทาพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีพื้นที่สูงการอนุญาต. ในกระบวนการทำงานกับ STM เข็มโลหะแหลมจะถูกส่งไปยังวัตถุที่กำลังศึกษา ในขณะเดียวกันก็รักษาระยะห่างเพียงไม่กี่อังสตรอม ถัดไปจะใช้ศักยภาพเล็กน้อยกับเข็มเนื่องจากมีกระแสอุโมงค์เกิดขึ้น ในกรณีนี้ ผู้สังเกตจะได้รับภาพสามมิติของวัตถุที่กำลังศึกษา
กล้องจุลทรรศน์ Leuwenhoek
ในปี 2545 บริษัทใหม่ที่ผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาได้ปรากฏตัวในอเมริกา กลุ่มผลิตภัณฑ์ของบริษัทประกอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ และกล้องส่องทางไกล อุปกรณ์เหล่านี้โดดเด่นด้วยคุณภาพของภาพสูง
สำนักงานใหญ่และแผนกพัฒนาของบริษัทตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา ในเมืองฟรีมอนด์ (แคลิฟอร์เนีย) แต่สำหรับโรงงานผลิตนั้นตั้งอยู่ในประเทศจีน ด้วยเหตุนี้ บริษัทจึงส่งมอบผลิตภัณฑ์ขั้นสูงและคุณภาพสูงสู่ตลาดในราคาที่เหมาะสม
คุณต้องการกล้องจุลทรรศน์หรือไม่? Levenhuk จะแนะนำตัวเลือกที่จำเป็น ช่วงของอุปกรณ์ออปติคัลของบริษัทประกอบด้วยอุปกรณ์ดิจิทัลและชีวภาพสำหรับขยายวัตถุที่กำลังศึกษา นอกจากนี้ ผู้ซื้อยังได้รับข้อเสนอและโมเดลของดีไซเนอร์ซึ่งมีหลายสี
กล้องจุลทรรศน์เลเวนฮักมีฟังก์ชันมากมาย ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์การฝึกอบรมระดับเริ่มต้นสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และยังสามารถบันทึกวิดีโอการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ได้ รุ่น Levenhuk D2L มาพร้อมกับฟังก์ชันนี้
บริษัทนำเสนอกล้องจุลทรรศน์ชีวภาพระดับต่างๆ เหล่านี้เป็นแบบจำลองที่เรียบง่ายและแปลกใหม่เหมาะสำหรับมืออาชีพ
