استفاده از پرتوهای الکترونی در میکروسکوپ‌ها به‌جای پرتوهای نور، روشی رایج برای افزایش قدرت تفکیک (رزولوشن) و بزرگنمایی میکروسکوپ‌ها می‌باشد. پرتوهای نوری، طول‌موج زیادی دارند و همین امر باعث شده که مطالعه دقیق نمونه‌ها به‌وسیله آن امکان‌پذیر نباشد. برای حل این مشکل از پرتوهای نوترونی و الکترونی در TEM و… استفاده می‌شود. در ادامه به معرفی و بررسی انواع میکروسکوپ نوری می‌پردازیم.
میکروسکوپ نوری چیست؟
میکروسکوپ نوری (ریز نمای نوری) یکی از انواع میکروسکوپ‌ها است. این ابزار، به‌وسیله ی نور مرئی و چند لنز کار می‌کند و باعث بزرگنمایی اجسام، موجودات و ساختار موادی می‌شود که با چشم غیرمسلح قابل‌مشاهده و بررسی نیستند.
ساختمان اصلی میکروسکوپ نوری، از عدسی چشمی و عدسی شیئ، دسته یا بدنه صفحه چرخان، صفحه میکروسکوپ، دیافراگم، منبع نور، گیره‌های صفحه، پیچ ماکرومتری، پیچ میکرومتری و پایه تشکیل شده است. این میکروسکوپ‌ها در انواع مختلفی تولید شده‌اند و در بازار وجود دارند. انواعی از آن بسیار ساده هستند و برخی از آنها بسیار پیچیده‌اند و برای وضوح بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
✔ اصول ایمنی در آزمایشگاه شیمی یا هر آزمایشگاه دیگری!
دسته بندی کلی میکروسکوپ های نوری
در حالت عمومی، میکروسکوپ‌های نوری به 2 دسته تقسیم می‌شوند
- میکروسکوپ‌های نوری ساده (تک لنز)
- میکروسکوپ‌های نوری مرکب
میکروسکوپ نوری ساده
میکروسکوپ نوری ساده قابلیت این را دارد که ذرات را در حدود 300 برابر بزرگنمایی کند. به‌عنوان مثال اگر اندازه ذره‌ای 1 میلی‌متر باشد، تصویری که توسط میکروسکوپ می‌بینیم 300 میلی‌متر خواهد بود. میکروسکوپ‌های نوری ساده، فقط به یک لنز متصل می‌شود و نام دیگر آنها تک لنز است. نباید انتظار بزرگنمایی و وضوح تصویر شگفت‌انگیزی را از این ابزار داشت. زیرا قدرت وضوح میکروسکوپ‌های نوری ساده، کمتر از 1 میکرومتر است.
میکروسکوپ نوری مرکب
میکروسکوپ‌های نوری مرکب می‌توانند به‌صورت همزمان به چندین لنز متصل شوند. بنابراین توانایی این را دارند که اجسام را تا 2000 برابر بیشتر از اندازه واقعی‌شان بزرگنمایی کنند. کاربرد این نوع میکروسکوپ بیشتر در در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی است. تفکیک‌پذیری و وضوح تصویر این ابزار در حدود 0.2 میکرومتر می‌باشد.
انواع میکروسکوپ نوری
میکروسکوپ زمینه روشن (Bright Field Microscopy)
در میکروسکوپ زمینه روشن، نور از زیر می‌تابد؛ به نمونه برخورد کرده و تصویر آن از بالا مشاهده می‌شود. تصاویری که از این میکروسکوپ به دست می‌آید، بدین صورت است که زمینه دارای نور سفید می‌باشد و نواحی متراکم نمونه، تیره دیده می‌شود. در این نوع میکروسکوپ، ساده‌ترین تکنیک نورپردازی به نمونه انجام می‌گیرد.
میکروسکوپ زمینه تاریک (Dark Field Microscopy)
در این نوع میکروسکوپ، نور از منبع نوری فقط به کناره‌های نمونه برخورد می‌کند. به همین جهت تصویر نمونه به‌صورت روشن در زمینه تاریک مشاهده می‌شود. با استفاده از این نوع میکروسکوپ، جزئیات بیشتری از نمونه مشاهده می‌شود. قدرت تفکیک این میکروسکوپ، از میکروسکوپ زمینه روشن بیشتر است.
✔ هات پلیت آزمایشگاهی چیست؟ | از معرفی انواع آن تا …
میکروسکوپ فلورسانس (Fluorescence Microscopy)
برای تصویربرداری از نمونه‌هایی که فلورسانس دارند (یعنی یک طول‌موج نور را جذب می‌کند و طول‌موج دیگری را از خود ساطع می‌کنند)، از میکروسکوپ فلورسانس استفاده می‌شود. برای تحریک کردن مولکول‌های فلورسنت موجود در نمونه، از منبع نور با یک طول‌موج مشخص استفاده می‌شود. سپس نوری با طول‌موج بلندتر از نمونه ساطع می‌شود. این نور جمع‌آوری می‌شود و برای شکل‌گیری تصویر نمونه استفاده می‌شود. قطعاً همیشه، نمونه یا بخشی از سلول یا بافتی که می‌خواهیم آن را بررسی کنیم، فلورسنت نیست. در این موارد باید نمونه را با یک رنگ یا برچسب فلورسنت نشان‌دار کنیم سپس آن را زیر میکروسکوپ قرار دهیم. برای رنگ‌آمیزی سلول‌ها و اجزای داخلی آنها، از رنگ‌های فلورسانسی مانند رودامین و فلورسئین استفاده می‌شود.
میکروسکوپ فاز کنتراست (Phase Contrast Microscopy)
اساس کار این نوع میکروسکوپ نوری، بدین‌صورت است که تغییر فازها را در نور منتقل شده از طریق یک نمونه شفاف به تغییرات روشنایی در تصویر تبدیل می‌کند. از میکروسکوپ فاز کنتراست، بیشتر برای مطالعه سلول‌های زنده و رنگ‌آمیزی نشده استفاده می‌شود. زیرا می‌دانیم که تغییر فازها نامرئی هستند اما وقتی به‌عنوان تغییرات روشنایی نشان داده شوند، قابل‌مشاهده می‌شوند. بنابراین با استفاده از این تکنیک، کنتراست در نمونه‌های رنگ‌آمیزی نشده بسیار زیاد می‌شود.
میکروسکوپ ماورا بنفش (Ultra Violet Microscopy)
در میکروسکوپ ماورابنفش به‌جای منبع نور مرئی، از نور ماورابنفش استفاده می‌شود. نکته‌ای که در مورد استفاده از این نوع میکروسکوپ نوری حائز اهمیت می‌باشد، این است که در حین تصویربرداری، کاربر به‌صورت مستقیم نباید به نمونه نگاه کند. به دلیل مضر بودن این نور برای چشم، بعد از تصویربرداری از نمونه، تصاویر حاصل قابل مشاهده است. نکته‌ی دیگر این‌که به دلیل طول‌موج کوتاه و پرقدرت نورUV، این نوع میکروسکوپ‌ها از قدرت تفکیک بسیار بالایی برخوردار هستند.
✔ کیت آزمایشگاهی چیست؟ آیا می دانید چند نوع کیت داریم؟!
چگونگی عملکرد در میکروسکوپ‌های نوری
عملکرد این میکروسکوپ‌ها بدین‌صورت است که نور مرئی را از درون نمونه عبور می‌دهند. بعد از شکست نور توسط لنز، تصویری چند برابر بزرگ‌تر از اندازه واقعی نمونه توسط کاربر قابل‌مشاهده است.
فواید استفاده از میکروسکوپ‌های نوری
توجه به این نکته ضروری است که بدانیم فقط با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری می‌توان نمونه‌های زنده سلولی و میکروبی را مشاهده کرد. با استفاده از این ابزار می‌توان حرکت سلول‌های باکتریایی را مشاهده کرد. همچنین می‌توان رفتار سلولی یا بافت مورد نظر مانند حرکت و تقسیم سلولی را مورد بررسی قرار داد.
طرز استفاده از میکروسکوپ‌های نوری بسیار ساده‌تر از میکروسکوپ‌های الکترونی می‌باشد. از دیگر محاسن این ابزار، هزینه نگهداری بسیار پایین آن می‌باشد. میکروسکوپ‌های پیشرفته هزینه نگهداری خیلی زیادی دارند و حتی در بسیاری موارد، استفاده از آنها مقرون‌به‌صرفه نیست.
موارد استفاده از میکروسکوپ‌ها
- استفاده در آزمایشگاه‌های پاتوبیولوژی و طبی
- استفاده در تحقیقات زیستی به‌منظور مطالعات زیست گیاهی و جانوری
- استفاده برای زمین‌شناسی و بررسی فسیل و سنگ و…
- استفاده جهت مطالعه فلزات و مواد
- استفاده در الکترونیک برای تعمیر بردهای الکترونیکی
- استفاده در مدارس جهت آموزش
عیب‌یابی مشکلات متداول سیستم‌های نوری
دلایل خرابی‌های این دستگاه ممکن است موارد زیر باشد.
- لامپ سوخته باشد.
- فیوز حفاظتی سوخته باشد.
- سوئیچ نوری خراب شده باشد.
- سیستم نوری کار نکند.
- سیستم نوری، نور یکنواخت تولید نکند.
- لامپ بد نصب شده باشد و به‌خوبی تماس برقرار نشود.
- روی سطح لامپ لکه‌های فلزی یا سیاه وجود داشته باشد.
- سیستم الکتریکی دارای خطای ولتاژی باشد.
- نور یکنواخت به نمونه نرسد.
- منبع نور در مرکز قرار نگرفته باشد.
- عدسی شیئ در مرکز قرار نگرفته باشد.
- نوررسانی به نمونه ضعیف باشد.
- دیافراگم تقریباً بسته باشد.
- کندانسور خیلی پایین باشد.
✔ هر آنچه از لوله آزمایش باید بدانیم!
نتیجه‌گیری مقاله میکروسکوپ نوری
در این مقاله به‌صورت اختصار به توضیح درباره‌ی میکروسکوپ نوری پرداخته شد. همان‌طور که در متن مقاله نیز ذکر شد، تقسیم‌بندی میکروسکوپ‌های نوری به دو دسته ساده و مرکب، بسیار عمومی و کلی است اما تقسیم‌بندی‌های بیشتر و مفصل‌تری را نیز می‌توان برای آنها در نظر گرفت.