مروری بر انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی

آیا با انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی آشنایی دارید؟

آیا تا به حال در‌باره‌ی تفاوت بین میکروسکوپ نوری و الکترونی کنجکاو شده‌اید؟

میکروسکوپ‌ها یکی از تجهیزات مهم در آزمایشگاه‌ها محسوب می‌شوند. از همین رو، شکل اصلی میکروسکوپ در طول زمان دستخوش تغییرات زیادی شده است. بر اساس نیازها و اهداف مختلف، ویژگی‌های جدیدی به میکروسکوپ‌ها اضافه گردیده است. برخی برای بهبود ارگونومی و برخی دیگر برای سهولت دسترسی به اجزا ایجاد شده‌اند.

با توجه به این تغییرات، انواع مختلفی از میکروسکوپ در بازار دیده می‌شود. این امر می‌تواند فرایند خرید و انتخاب میکروسکوپ برای آزمایشگاه را دشوار و چالش برانگیز کند. به همین دلیل در این مقاله قصد داریم اطلاعاتی در رابطه با انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی داشته باشیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.

مروری بر میکروسکوپ الکترونی و نوری

پیش از اینکه به سراغ موضوع انواع میکروسکوپ‌های نوری برویم، بهتر است ابتدا مروری بر انواع میکروسکوپ داشته باشیم.

امروزه انواع مختلفی از میکروسکوپ‌ها در بازار موجود هستند. دو مورد از رایج‌ترین آ‌ن‌ها میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی است. برای اطمینان از اینکه تجهیز مناسبی را برای ازمایشگاه خود انتخاب کرده‌اید، درک تفاوت این دو بسیار مهم است.

میکروسکوپ‌های الکترونی (Electron microscopes) در مقایسه با میکروسکوپ‌های نوری (optical microscopes)، بزرگنمایی و وضوح بالاتری را ارائه می‌کنند. این ویژگی‌ها به کاربر اجازه می‌دهند تصاویر دقیق‌تری تولید کند.

اما محدودیت میکروسکوپ الکترونی این است که نمونه‌ها باید در خلاء قرار گیرند. به این معنی که سلول‌های زنده را نمی‌توان با این نوع میکروسکوپ بررسی نمود.

در مقابل، میکروسکوپ‌های نوری می‌توانند برای مشاهده سلول‌های زنده و مرده استفاده شوند. همچنین، آماده‌سازی نمونه به کمک میکروسکوپ نوری، به زمان کمتری نیاز دارد. (معمولاً از چند دقیقه تا چند ساعت).

اما، آماده سازی نمونه برای میکروسکوپ الکترونی می‌تواند چندین روز طول بکشد.

با توجه به این مسائل، استفاده از میکروسکوپ‌های نوری در آزمایشگاه‌ها متداول‌تر است. به همین دلیل در ادامه قصد داریم به بررسی انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی بپردازیم.

میکروسکوپ‌ معکوس (Inverted microscopes)

میکروسکوپ‌ وارونه، معکوس یا اینورت (Inverted) یکی از رایج‌ترین انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی است.

برای برخی اهداف خاص، به‌ویژه بررسی کشت‌های سلولی، اگر میکروسکوپ وارونه نصب شود، عملکرد بهتری خواهد داشت. در میکروسکوپ معکوس، منبع نور و کندانسور در بالاترین نقطه قرار دارند و نور را از طریق صفحه به پایین هدایت می‌کنند. عدسی شیئی نیز در قسمت پایین محل قرارگیری نمونه قرار دارد. چشمی‌ها به سمت بالا زاویه دارند تا ناظر بتواند نمونه‌هایی را که هنوز در محیط هستند مطالعه کند. میکروسکوپ‌های معکوس در تحقیقات زیست‌شناسی و پزشکی کاربرد زیادی دارند.

استریو میکروسکوپ (Stereoscopic microscopes)

حین صحبت در رابطه با انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی ، نباید از استریومیکروسکوپ‌ها غافل شد.

استریومیکروسکوپ‌ یا استریوسکوپ در اصل یک جفت میکروسکوپ همسان است که در کنار هم با زاویه‌ای کوچک بین محورهای نوری نصب شده‌اند. این دستگاه از دو مسیر چشمی متفاوت استفاده می‌کند. به این ترتیب زوایای مشاهده‌ی متفاوتی برای چشم‌های چپ و راست فراهم می‌شود.

این امر امکان ایجاد یک تصویر تقریبا سه بعدی از نمونه را فراهم می‌کند.

قدرت بزرگنمایی استریومیکروسکوپ‌ها معمولاً در محدوده X5 الی X250 است. استریومیکروسکوپ اغلب در آزمایشگاه‌های بیولوژیکی برای تشریح افراد و در اتاق عمل برای روش‌های جراحی میکروسکوپی استفاده می‌شود. استریومیکروسکوپ‌های با قدرت متوسط نیز در صنعت تولید الکترونیک کاربرد دارند.  به این ترتیب تکنسین‌ها می‌توانند اتصالات مدارهای مجتمع را بررسی نمایند.

میکروسکوپ پلاریزه (Polarizing microscopes)

میکروسکوپ‌های پلاریزه یا پلاریزان یکی دیگر از انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی هستند. این میکروسکوپ‌ها از لحاظ ساختار ظاهری تفاوت خاصی ندارند. اما، امکان مشاهده یک نمونه، زیر نور پلاریزه را فراهم می‌کند. منبع نور چنین ابزاری مجهز به یک فیلتر پلاریزه کننده است. یعنی امواج نور در یک جهت معین به ارتعاش در می‌آیند. برخلاف نور معمولی که به طور تصادفی در همه جهات ارتعاش دارد.

یک آنالایزر پلاریزاسیون نیز در قسمت چشمی تعبیه شده است. به کمک این آنالایزر می‌توان کنتراست را تعیین نمود.

در طراحی و ساخت یک میکروسکوپ پلاریزه، باید اقدامات احتیاطی زیادی انجام شود. زیرا  قطبش نامطلوب در پرتو نور ممکن است در مشاهده نمونه مشکلاتی ایجاد کند.

میکروسکوپ های پلاریزه در درجه اول برای بررسی ماهیت کریستال ها در نمونه‌های زمین شناسی و بررسی جزئیات انکسار مضاعف و تنش در ساختارهای بیولوژیکی استفاده می‌شوند. این تجهیزات در تشخیص و نظارت بر الیاف آزبست اهمیت زیادی دارند.

میکروسکوپ‌های متالوگرافی (Metallographic microscopes)

میکروسکوپ‌ متالوگرافی یکی دیگر از انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی است. از این دستگاه  برای شناسایی عیوب در سطوح فلزی، تعیین دانه‌های کریستال در آلیاژهای فلزی و مطالعه سنگ‌ها و کانی‌ها استفاده می‌شوند. در این نوع میکروسکوپ‌ها، نور مرئی به سطح نمونه تابیده شده و بازتاب آن توسط مجموعه‌ای از لنز‌های نوری بزرگنمائی می‌شود. نور از داخل ستون اپتیکی روی سطح نمونه تابیده می‌شود و به همین دلیل امکان مشاهده نمونه‌های غیر شفاف نظیر فلزات فراهم می‌‌گردد. اغلب مدل‌های این میکروسکوپ قابلیت ثبت تصاویر در کامپیوتر را دارند.

میکروسکوپ فاز کنتراست (Phase-contrast microscope)

یکی از رایج‌ترین انواع میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ فازکنتراست است. از این دستگاه برای افزایش کنتراست بین سلول‌ها و محیط احاطه کننده آن‌ها ساخته شده است.

برای بررسی سلول‌ها زیر میکروسکوپ‌های نوری معمولی اغلب باید از تکنیک‌های رنگ‌آمیزی استفاده نمود. به این ترتیب بین اجزای مختلف نمونه، تفاوت ایجاد می‌گردد.

اما میکروسکوپ فازکنتراست، امکان مشاهده سلول‌های زنده بدون رنگ آمیزی آن‌ها را فراهم می‌سازد.

میکروسکوپ های تداخلی (Interference microscopes)

این میکروسکوپ‌ها دارای ساختارهای متعدد و متفاوتی هستند. در میکروسکوپ تداخلی از یک منشور برای تقسیم نور به دو پرتو کمی واگرا استفاده می‌شود. این پرتوها از نمونه عبور می‌کنند.

میکروسکوپ تداخلی از پدیده تداخل نور برای ایجاد دو تصویر روی هم از یک جسم استفاده می‌کند.

مزیت کلیدی استفاده از میکروسکوپ تداخلی این است که دیگر نیازی به مشخص کردن اجزای نمونه با استفاده پروتئین‌های فلورسنت یا رنگ های فعال نوری نیست. بنابراین می توان از رده‌های سلولی کشت شده و مواد مشتق شده از موجودات به طور کامل و بهینه استفاده کرد.

میکروسکوپ کانفوکال (Confocal microscopes)

یکی دیگر از انواع رایج میکروسکوپ‌های نوری ، میکروسکوپ‌های کانفوکال هستند. این تجهیزات را با نام میکروسکوپ‌های هم کانون نیز می‌شناسند.  

در این نوع میکروسکوپ، تمرکز منبع نور، که معمولاً لیزر  است، تنها به یک نقطه  است.  بنابراین فقط آنچه در فوکوس است قابل مشاهده خواهد بود. هر چیزی که خارج از فوکوس باشد سیاه به نظر می‌رسد. این میکروسکوپ‌‌ها برای آشکارسازی ساختارهای ظریف و سه بعدی نمونه‌های بیولوژیکی مفید هستند.

میکروسکوپ‌های فرابنفش (Ultraviolet microscopes)

میکروسکوپ فرابنفش (UV) نوعی میکروسکوپ نوری است که از نور UV برای تولید تصویر بزرگ‌نمایی شده از نمونه استفاده می‌کند. به دلیل طول موج کوتاهتر نور UV نسبت به نور مرئی، می‌توان نمونه‌ها را با بزرگنمایی و وضوح بیشتری مشاهده کرد. اما اگر در این میکروسکوپ‌‌ها از  لنزهای شیشه‌ای معمولی استفاده شود، تصویرر با تیرگی دیده خواهد شد. به همین دلیل سازندگان معمولا از لنزهای کوارتز مخصوص در میکروسکوپ‌های فرابنفش استفاده می‌کنند.

میکروسکوپ فرابنفش (UV) در اوایل قرن بیستم توسط دانشمندان آلمانی آگوست کوهلر (August Köhler) و موریتز فون روهر (Moritz von Rohr) ساخته شد.

سخن پایانی

می‌توان گفت که اگر تجهیزی به نام میکروسکوپ نبود، علم هرگز نمی‌توانست تا این حد پیشرفت کند. همه چیز از زمانی شروع شد که انسان متوجه شد می‌تواند به کمک شیشه، اجسام را بزرگتر ببیند. ساخت میکروسکوپ تحولی عظیم در حوزه‌های پزشکی، آزمایشگاهی و حتی صنعتی ایجاد نمود.

خیلی‌ها با میکروسکوپ و کاربرد آن آشنا هستند. اما ممکن است کمتر کسی انواع میکروسکوپ را بشناسد. به همین دلیل در این مطلب سعی کردیم مروری بر میکروسکوپ‌های الکترونی و نوری داشته باشیم. ضمن آن نیز انواع انواع میکروسکوپ‌های نوری تخصصی را به طور مختصر بررسی کنیم.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.