Микроскоп: что это, устройство, основные виды

Что это такое?

Микроскоп — лабораторный инструмент, прибор для получения увеличенных изображений, для измерения объектов и деталей, которые неразличимы невооружённым взглядом. Особо широко микроскопия применяется в исследованиях и медицине, где с помощью прибора определяется тип вируса/бактерии и назначается эффективное лечение.

Первый прототип микроскопа был изобретён в 1538 году итальянским врачом Джироламо Фракасторо. Устройство выглядело как две установленные последовательно увеличительные линзы. Впоследствии прибор совершенствовали выдающиеся учёные, среди которых был, например, Галилео Галилей.

Устройство

Несмотря на вариативность микроскопов — видов их существует большое количество, — в плане устройства все они более или менее схожи. У них есть четыре главных элемента — это объектив, окуляр, осветительная система и предметный столик.

Объектив — оптическая система. Как и у первого известного прототипа микроскопа, она выглядит как установленные в ряд линзы, вплоть до 14 штук в одном объективе. Каждая увеличивает изображение с предыдущей линзы. Поскольку настроить их непросто, каждая откалибрована так, чтобы хорошо фокусироваться на изображении с предыдущей, и прочно закреплена в тубусе.

Окуляр — ещё две линзы, через которые исследователь рассматривает образец. Первая линза называется «глазная», она неподвижна. Вторая — «полевая», и она регулируется, чтобы человек смог подстроить фокусировку микроскопа под особенности своего зрения, поскольку у каждого она осуществляется на своём индивидуальном расстоянии.

Осветительная система нужна для того, чтобы рассмотреть образец: объектив микроскопа обычно загораживает собой естественный свет. Система выполняется в виде светодиода или лампы, в крайнем случае можно задействовать внешний источник, направив лучи на образец при помощи зеркал.

Предметный столик — место, на котором зажимами закрепляется исследуемый образец. Имеет плоскую поверхность с возможностью закрепить материал на месте. Это нужно для того, чтобы образец случайно не сдвинулся в процессе изучения. Из-за колоссальных разрешений, с которыми микроскоп работает, снова отыскать конкретное место может быть непросто.

Помимо этого, устройство микроскопа включает в себя подставку, штатив, макро- и микровинты, зажимы для фиксации материала.

Основные виды

Микроскопы бывают оптическими, электронными, сканирующими зондовыми и рентгеновскими.

• Оптические — самые доступные по цене. Они увеличивают примерно в 2000 раз — базовый показатель, позволяющий изучать поверхность тканей, клетки, обнаруживать дефекты на различных предметах, например, ювелирных изделиях и музейных экспонатах. К оптическим относятся учебные микроскопы, неспособные дать большое разрешение, но при этом недорогие и простые в использовании. Оптические микроскопы, как правило, располагают несколькими объективами, которые можно менять для изменения степени увеличения.
• Электронные микроскопы более продвинутые — они увеличивают примерно в 20000 раз и выше. Вместо луча света, как в случае с оптикой, в них применяется пучок электронов, вместо обычных линз используются магнитные, которые чутко реагируют на перемещения электронов. Регулируется направленность пучка магнитным полем. Электронные микроскопы — приборы очень точные, но капризные к условиям работы: для идеального результата им нужен вакуум, поскольку молекулы воздуха имеют свойство рассеивать электроны. Применяются они в медицинских и биологических исследованиях, в промышленности.
• Сканирующие зондовые микроскопы исследуют объект при помощи зонда, дающего трёхмерную картинку. По сравнению с оптическими и электронными микроскопами, зондовые сравнительно «юны», они были разработаны всего несколько десятилетий назад. Вместо объектива в них используется зонд, оснащённый системой перемещения. 3D-объект даёт возможность оценить в том числе объём образца. Применяются зондовые микроскопы для исследования труднодоступных мест, для того, чтобы оценить рельеф поверхности, их запускают в трубы и тоннели.
• Рентгеновские микроскопы применяют для исследования объектов, которые можно сопоставить с длиной рентгеновской волны. По эффективности они находятся где-то между оптическими и электронными. На объект направляются рентгеновские лучи, затем информация считывается датчиками, засекающими их преломление. Как итог — создаётся картинка. Кроме того, из-за особенностей рентгена, позволяющим лучам проходить сквозь поверхность объекта, такие микроскопы могут использоваться для получения информации о химическом составе предмета. Соответственно, приборы можно встретить в биолабораториях, в ботанике.

Выбор микроскопа зависит от того, какие задачи предстоит решать с его помощью. В рамках одного вида бывает лабораторное оборудование помощнее и подешевле, совсем бюджетные модели, которые можно купить домой ребёнку, и дорогие инструменты для высокоточных исследований.