Microscopi digitali. Microscopia elettronica Microscopio elettronico

La microscopia elettronica è un metodo per studiare strutture che vanno oltre la visibilità di un microscopio ottico e hanno dimensioni inferiori a un micron (da 1 µm a 1-5 Å).

Il funzionamento di un microscopio elettronico (Fig.) si basa sull'uso di un flusso diretto, che agisce come un raggio di luce in un microscopio ottico, e il ruolo delle lenti è svolto dai magneti (lenti magnetiche).

A causa del fatto che diverse aree dell'oggetto studiato trattengono gli elettroni in modi diversi, lo schermo del microscopio elettronico produce un'immagine in bianco e nero dell'oggetto studiato, ingrandita decine e centinaia di migliaia di volte. I microscopi elettronici a trasmissione sono utilizzati principalmente in biologia e medicina.

La microscopia elettronica è nata negli anni '30, quando furono ottenute le prime immagini di alcuni virus (virus del mosaico del tabacco e batteriofagi). Attualmente, la microscopia elettronica ha trovato la più ampia applicazione in virologia e virologia, portando alla creazione di nuovi rami della scienza. Nella microscopia elettronica di oggetti biologici vengono utilizzati metodi di preparazione speciali. Ciò è necessario per identificare i singoli componenti degli oggetti studiati (cellule, batteri, virus, ecc.), nonché per preservare la loro struttura in condizioni di alto vuoto sotto un fascio di elettroni. Utilizzando la microscopia elettronica si studia la forma esterna di un oggetto e l'organizzazione molecolare della sua superficie; utilizzando il metodo delle sezioni ultrasottili si studia la struttura interna dell'oggetto.

La microscopia elettronica in combinazione con metodi di ricerca biochimica, citochimica, immunofluorescenza e analisi di diffrazione dei raggi X consentono di giudicare la composizione e la funzione degli elementi strutturali di cellule e virus.

Microscopio elettronico degli anni '70

La microscopia elettronica è lo studio di oggetti microscopici utilizzando un microscopio elettronico.

Un microscopio elettronico è uno strumento elettro-ottico che ha una risoluzione di diversi angstrom e consente di studiare visivamente la struttura fine delle strutture microscopiche e persino di alcune molecole.

Una pistola a tre elettrodi, composta da un catodo, un elettrodo di controllo e un anodo, funge da sorgente di elettroni per creare un fascio di elettroni che sostituisce un raggio di luce (Fig. 1).

Riso. 1. Pistola a tre elettrodi: 1 - catodo; 2 - elettrodo di controllo; 3 - fascio di elettroni; 4 - anodo.

Le lenti elettromagnetiche, utilizzate nel microscopio elettronico al posto di quelle ottiche, sono solenoidi multistrato racchiusi in gusci di materiale magneticamente morbido, aventi all'interno uno spazio non magnetico (Fig. 2).

Riso. 2. Lente elettromagnetica: 1 - espansione polare; 2 - anello in ottone; 3 - avvolgimento; 4 - conchiglia.

I campi elettrici e magnetici creati in un microscopio elettronico sono assialmente simmetrici. A causa dell'azione di questi campi, le particelle cariche (elettroni) emanate da un punto dell'oggetto entro un piccolo angolo vengono riassemblate nel piano dell'immagine. L'intero sistema elettro-ottico è contenuto nella colonna del microscopio elettronico (Fig. 3).

Riso. 3. Sistema elettro-ottico: 1 - elettrodo di controllo; 2 - diaframma del primo condensatore; 3 - diaframma del secondo condensatore; 4 - stigmatizzatore del secondo condensatore; 5 - oggetto; 6 - lente dell'obiettivo; 7 - stigmatizzatore della lente dell'obiettivo; 8 - stigmatizzatore della lente intermedia; 9 - apertura dell'obiettivo di proiezione; 10 - catodo; 11 - anodo; 12 - primo condensatore; 13 - secondo condensatore; 14 - correttore di messa a fuoco; 15 - tavolino porta oggetti; 16 - apertura dell'obiettivo; 17 - diaframma selettore; 18 - lente intermedia; 19 - lente di proiezione; 20 - schermo.

Il fascio di elettroni creato dal cannone elettronico viene diretto nel campo d'azione delle lenti condensatrici, che consentono di variare entro un ampio intervallo la densità, il diametro e l'apertura del fascio incidente sull'oggetto da studiare. Nella camera dell'oggetto è installato un tavolo, il cui design garantisce il movimento dell'oggetto in direzioni reciprocamente perpendicolari. In questo caso è possibile ispezionare in sequenza un'area pari a 4 mm 2 e selezionare le zone più interessanti.

Dietro la fotocamera del soggetto c'è una lente obiettiva, che consente un'immagine nitida del soggetto. Fornisce anche la prima immagine ingrandita dell'oggetto e, con l'aiuto di lenti successive, intermedie e di proiezione, l'ingrandimento complessivo può essere aumentato al massimo. L'immagine dell'oggetto appare su uno schermo che si illumina sotto l'influenza degli elettroni. Dietro lo schermo ci sono le lastre fotografiche. La stabilità del cannone elettronico, così come la nitidezza dell'immagine, insieme ad altri fattori (costanza dell'alta tensione, ecc.) dipendono in gran parte dalla profondità del vuoto nella colonna del microscopio elettronico, quindi dalla qualità del dispositivo è in gran parte determinato dal sistema del vuoto (pompe, canali di pompaggio, rubinetti, valvole, guarnizioni) (Fig. 4). Il vuoto richiesto all'interno della colonna è ottenuto grazie all'elevata efficienza delle pompe per vuoto.

Una pompa prevuoto meccanica crea il vuoto preliminare in tutto il sistema del vuoto, dopodiché entra in funzione la pompa a diffusione dell'olio; entrambe le pompe sono collegate in serie e forniscono un vuoto spinto nella colonna del microscopio. L'introduzione di una pompa booster dell'olio nel sistema del microscopio elettronico ha permesso di spegnere a lungo la pompa del pre-vuoto.

Riso. 4. Circuito del vuoto di un microscopio elettronico: 1 - trappola raffreddata con azoto liquido (linea di raffreddamento); 2 - valvola per alto vuoto; 3 - pompa di diffusione; 4 - valvola di bypass; 5 - piccolo bollitore tampone; 6 - pompa booster; 7 - pompa meccanica del vuoto preliminare; 8 - valvola a quattro vie; 9 - bollitore tampone grande; 10 - colonna per microscopio elettronico; 11 - valvola di ingresso dell'aria nella colonna del microscopio.

Il circuito elettrico del microscopio è costituito da sorgenti ad alta tensione, riscaldamento del catodo, alimentazione per lenti elettromagnetiche, nonché un sistema che fornisce tensione di rete alternata al motore elettrico della pompa di pre-vuoto, al forno della pompa di diffusione e all'illuminazione del pannello di controllo. Al dispositivo di alimentazione vengono imposti requisiti molto elevati: ad esempio, per un microscopio elettronico ad alta risoluzione, il grado di instabilità dell'alta tensione non dovrebbe superare 5·10 -6 in 30 secondi.

Come risultato dell'emissione termica si forma un intenso fascio di elettroni. La sorgente del filamento per il catodo, che è un filamento di tungsteno a forma di V, è un generatore ad alta frequenza. La tensione generata con una frequenza di oscillazione di 100-200 kHz fornisce un fascio di elettroni monocromatico. Le lenti del microscopio elettronico sono alimentate da una corrente costante e altamente stabilizzata.

Riso. 5. Microscopio elettronico UEMV-100B per lo studio dei microrganismi viventi.

Vengono prodotti dispositivi (Fig. 5) con una risoluzione garantita di 4,5 Å; Nelle singole fotografie uniche è stata ottenuta una risoluzione di 1,27 Å, avvicinandosi alla dimensione di un atomo. L'incremento utile in questo caso è 200.000.

Il microscopio elettronico è uno strumento di precisione che richiede metodi di preparazione speciali. Gli oggetti biologici hanno un contrasto basso, quindi è necessario aumentare artificialmente il contrasto del farmaco. Esistono diversi modi per aumentare il contrasto dei preparati. Ombreggiando la preparazione obliquamente con platino, tungsteno, carbonio, ecc., diventa possibile determinare le dimensioni lungo tutti e tre gli assi del sistema di coordinate spaziali su fotografie al microscopio elettronico. Con contrasto positivo, il farmaco si combina con sali idrosolubili di metalli pesanti (acetato di uranile, monossido di piombo, permanganato di potassio, ecc.). Con contrasto negativo il preparato è circondato da un sottile strato di una sostanza amorfa ad alta densità, impenetrabile agli elettroni (molibdato di ammonio, acetato di uranile, acido fosfotungstico, ecc.).

La microscopia elettronica dei virus (viroscopia) ha portato a progressi significativi nello studio della struttura ultrafine e submolecolare dei virus (vedi). Insieme ai metodi di ricerca fisica, biochimica e genetica, anche l’uso della microscopia elettronica ha contribuito alla nascita e allo sviluppo della biologia molecolare. Oggetto di studio di questa nuova branca della biologia è l'organizzazione e il funzionamento submicroscopico delle cellule umane, animali, vegetali, batteriche e micoplasmatiche, nonché l'organizzazione della rickettsia e dei virus (Fig. 6). Virus, grandi molecole di proteine ​​e acidi nucleici (RNA, DNA), singoli frammenti cellulari (ad esempio la struttura molecolare della membrana cellulare batterica) possono essere esaminati utilizzando un microscopio elettronico dopo un trattamento speciale: ombreggiatura del metallo, contrasto positivo o negativo con acetato di uranile o acido fosfotungstico, così come altri composti (Fig. 7).

Riso. 6. Cellula di coltura di tessuto cardiaco di scimmia Cynomolgus infettata con virus variola (X 12.000): 1 - nucleo; 2 - mitocondri; 3 - citoplasma; 4 - virus.
Riso. 7. Virus dell'influenza (contrasto negativo (X450.000): 1 - involucro; 2 - ribonucleoproteina.

Utilizzando il metodo del contrasto negativo, sulla superficie di molti virus sono stati scoperti gruppi disposti regolarmente di molecole proteiche, i capsomeri (Fig. 8).

Riso. 8. Frammento della superficie del capside del virus dell'herpes. Sono visibili i singoli capsomeri (X500.000): 1 - vista laterale; 2 - vista dall'alto.
Riso. 9. Sezione ultrasottile del batterio Salmonella typhimurium (X80.000): 1 - nucleo; 2 - conchiglia; 3 - citoplasma.

La struttura interna di batteri e virus, così come di altri oggetti biologici più grandi, può essere studiata solo dopo averli sezionati utilizzando un ultratomo e preparando le sezioni più sottili con uno spessore di 100-300 Å. (Fig. 9). Grazie a metodi migliorati di fissazione, inclusione e polimerizzazione di oggetti biologici, all'uso di coltelli diamantati e di vetro durante l'ultratomizzazione, nonché all'uso di composti ad alto contrasto per la colorazione di sezioni seriali, è stato possibile ottenere sezioni ultrasottili non solo di grandi dimensioni , ma anche i più piccoli virus dell'uomo, degli animali, delle piante e dei batteri.

Un microscopio elettronico si chiama così non perché utilizzi componenti contenenti componenti elettronici, sebbene ce ne sia più che sufficiente. Ma la cosa principale è che invece di un flusso di raggi luminosi che trasportano informazioni su un oggetto e che possiamo vedere semplicemente avvicinando gli occhi agli oculari, un microscopio elettronico utilizza un flusso di elettroni - esattamente come in un normale microscopio TV. Possiamo osservare un'immagine simile a quella televisiva su uno schermo rivestito con una composizione speciale che si illumina quando un flusso di elettroni lo colpisce. Ma come ingrandisce un microscopio elettronico?

Il fatto è che proprio come il vetro di una lente convenzionale cambia il percorso dei raggi luminosi, i campi magnetici ed elettrici cambiano il movimento del flusso di elettroni, il che rende possibile focalizzare i “raggi” di elettroni con gli stessi effetti del solito Sistema ottico luminoso “vetro”. Tuttavia, a causa delle dimensioni estremamente ridotte degli elettroni e della significativa “rifrazione” dei flussi di elettroni, si ottiene un ingrandimento dell’immagine circa mille volte maggiore di quello di un microscopio ottico. Invece dei soliti oculari di un microscopio elettronico, l'immagine viene proiettata su un piccolissimo schermo luminescente, dal quale l'osservatore la vede attraverso un microscopio ottico convenzionale con leggero ingrandimento, oppure viene visualizzata con l'aiuto di un convertitore ottico-elettronico su un normale schermo televisivo o, cosa che nella pratica viene utilizzata più spesso, registrato su una lastra fotografica. Per un microscopio elettronico non esiste un parametro come la precisione del colore, perché il colore è una proprietà dei raggi luminosi, non degli elettroni. Non c'è colore nel microcosmo, quindi le fotografie “a colori” ottenute utilizzando un microscopio elettronico non sono altro che una convenzione.

Questo era all'incirca il principio di funzionamento del primo microscopio elettronico della storia; secondo la classificazione esistente, apparteneva ai microscopi OPEM - "microscopio elettronico a trasmissione ordinaria"; esteriormente somigliava ad una grande macchina per la lavorazione dei metalli piuttosto che al microscopio che gli esseri umani usavano abituato a vedere nel secolo e mezzo precedente. In questo dispositivo, che fornisce un ingrandimento fino a un milione di volte, il campione veniva “esposto” a un flusso di elettroni che si muovevano in una direzione costante. Un po 'più tardi sono comparsi i microscopi elettronici a scansione, in cui un fascio di elettroni focalizzato su dimensioni subatomiche “scansiona” la superficie del campione e l'immagine viene osservata sullo schermo del monitor. In realtà, anche l'“ingrandimento” di un microscopio a scansione è una convenzione; è il rapporto tra la dimensione dello schermo e la dimensione dell'oggetto originale scansionato. È stato con un dispositivo del genere che l'uomo è stato in grado di vedere per la prima volta i singoli atomi. Per ora, questo è il limite delle capacità tecnologiche. E infatti il ​​mondo delle particelle elementari è così diverso dal nostro che difficilmente riusciremo a comprenderlo appieno, anche dopo averlo visto con i nostri occhi.

Archeologia tecnologica)
Alcuni microscopi elettronici ripristinano il firmware del veicolo spaziale, altri effettuano il reverse engineering dei circuiti dei microcircuiti al microscopio. Ho il sospetto che l'attività sia terribilmente eccitante.
E, a proposito, mi sono ricordato del bellissimo post sull'archeologia industriale.

Spoiler

Esistono due tipi di memoria aziendale: le persone e la documentazione. Le persone ricordano come funzionano le cose e sanno perché. A volte scrivono queste informazioni da qualche parte e memorizzano i loro appunti da qualche parte. Questa si chiama "documentazione". L’amnesia aziendale funziona allo stesso modo: le persone se ne vanno e la documentazione scompare, marcisce o viene semplicemente dimenticata.

Ho trascorso diversi decenni lavorando per una grande azienda petrolchimica. Agli inizi degli anni 80 abbiamo progettato e realizzato un impianto che converte gli idrocarburi in altri idrocarburi. Nel corso dei successivi 30 anni, la memoria aziendale dello stabilimento svanì. Sì, l'impianto è ancora operativo e apporta denaro all'azienda; viene eseguita la manutenzione e specialisti altamente saggi sanno cosa devono tirare e dove calciare affinché l'impianto continui a funzionare.

Ma l'azienda ha completamente dimenticato come funziona questo impianto.

Ciò è avvenuto a causa di diversi fattori:

Il declino dell’industria petrolchimica negli anni ’80 e ’90 ci ha portato a smettere di assumere nuove persone. Alla fine degli anni '90 il nostro gruppo era composto da ragazzi di età inferiore ai 35 anni o superiore ai 55 anni, con rarissime eccezioni.
Siamo passati lentamente alla progettazione utilizzando sistemi informatici.
A causa delle riorganizzazioni aziendali, abbiamo dovuto spostare fisicamente l'intero ufficio da un luogo all'altro.
Alcuni anni dopo, una fusione aziendale dissolse completamente la nostra azienda in una più grande, provocando un'importante revisione dei dipartimenti e un rimpasto del personale.
Archeologia industriale

All'inizio degli anni 2000, io e molti dei miei colleghi andammo in pensione.

Alla fine degli anni 2000, l’azienda si ricordò della pianta e pensò che sarebbe stato carino farne qualcosa. Diciamo, aumentare la produzione. Ad esempio, puoi trovare un collo di bottiglia nel processo di produzione e migliorarlo - la tecnologia non si è fermata in questi 30 anni - e, magari, aggiungere un altro laboratorio.

E poi l'azienda si scontra con tutte le sue forze contro un muro. Come è stato costruito questo impianto? Perché è stato costruito in questo modo e non altrimenti? Come funziona esattamente? Perché è necessaria la vasca A, perché le officine B e C sono collegate da una tubazione, perché la tubazione ha un diametro D e non D?

Amnesia aziendale in azione. Macchine giganti, costruite dagli alieni con l'aiuto della loro tecnologia aliena, si muovono come se fossero cariche, producendo cumuli di polimeri. L'azienda ha qualche idea su come mantenere queste macchine, ma non ha idea di che tipo di straordinaria magia avvenga all'interno e nessuno ha la minima idea di come siano state create. In generale, le persone non sono nemmeno sicure di cosa cercare esattamente e non sanno da che parte sbrogliare questo groviglio.

Cerchiamo ragazzi che già operavano in azienda durante la costruzione di questo stabilimento. Ora occupano posizioni elevate e siedono in uffici separati e climatizzati. A loro viene affidato il compito di reperire la documentazione relativa all'impianto designato. Questa non è più memoria aziendale, è più simile all’archeologia industriale. Nessuno sa quale documentazione esista per questo impianto, se esiste e, in caso affermativo, in che forma è archiviata, in quali formati, cosa contiene e dove si trova fisicamente. L'impianto è stato progettato da un team di progettisti che non esiste più, in un'azienda poi acquisita, in un ufficio che è stato chiuso, utilizzando metodi pre-informatica che non vengono più utilizzati.

I ragazzi ricordano la loro infanzia con l'obbligatorio scavare nella terra, rimboccarsi le maniche delle loro costose giacche e mettersi al lavoro.

Cos'è un microscopio USB?

Un microscopio USB è un tipo di microscopio digitale. Invece del solito oculare, qui è installata una fotocamera digitale, che cattura l'immagine dall'obiettivo e la trasferisce sullo schermo del monitor o del laptop. Questo microscopio si collega al computer in modo molto semplice – tramite un normale cavo USB. Il microscopio viene sempre fornito con un software speciale che consente di elaborare le immagini risultanti. Puoi scattare foto, creare video, modificare il contrasto, la luminosità e le dimensioni dell'immagine. Le funzionalità del software variano in base al produttore.

Un microscopio USB è principalmente un dispositivo di ingrandimento compatto. È comodo da portare con sé in viaggio, ai meeting o fuori città. Di solito, un microscopio USB non vanta un ingrandimento elevato, ma per studiare monete, caratteri piccoli, oggetti d'arte, campioni di tessuto o banconote, le sue capacità sono abbastanza sufficienti. Con l'aiuto di un microscopio di questo tipo puoi esaminare piante, insetti e piccoli oggetti intorno a te.

Dove acquistare un microscopio elettronico?

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Il termine "microscopio" ha radici greche. Si compone di due parole, che tradotte significano “piccolo” e “io sembro”. Il ruolo principale del microscopio è il suo utilizzo nell'esame di oggetti molto piccoli. Allo stesso tempo, questo dispositivo consente di determinare le dimensioni e la forma, la struttura e altre caratteristiche dei corpi invisibili ad occhio nudo.

Storia della creazione

Non ci sono informazioni precise nella storia su chi sia stato l'inventore del microscopio. Secondo alcune fonti fu progettato nel 1590 dal padre e dal figlio Janssens, fabbricanti di occhiali. Un altro contendente al titolo di inventore del microscopio è Galileo Galilei. Nel 1609 questi scienziati presentarono al pubblico dell'Accademia dei Lincei uno strumento con lenti concave e convesse.

Nel corso degli anni, il sistema per la visualizzazione di oggetti microscopici si è evoluto e migliorato. Un passo enorme nella sua storia è stata l'invenzione di un semplice dispositivo a due lenti regolabile acromaticamente. Questo sistema fu introdotto dall'olandese Christian Huygens alla fine del 1600. Gli oculari di questo inventore sono ancora oggi in produzione. Il loro unico inconveniente è l'ampiezza insufficiente del campo visivo. Inoltre, rispetto al design degli strumenti moderni, gli oculari Huygens hanno una posizione scomoda per gli occhi.

Un contributo speciale alla storia del microscopio è stato dato dal costruttore di tali dispositivi, Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723). È stato lui ad attirare l'attenzione dei biologi su questo dispositivo. Leeuwenhoek ha realizzato prodotti di piccole dimensioni dotati di una lente, ma molto resistente. Tali dispositivi erano scomodi da usare, ma non raddoppiavano i difetti di immagine presenti nei microscopi composti. Gli inventori riuscirono a correggere questo difetto solo 150 anni dopo. Insieme allo sviluppo dell'ottica, la qualità dell'immagine nei dispositivi compositi è migliorata.

Il miglioramento dei microscopi continua ancora oggi. Così, nel 2006, gli scienziati tedeschi che lavorano presso l'Istituto di Chimica Biofisica, Mariano Bossi e Stefan Hell, hanno sviluppato un nuovo microscopio ottico. Grazie alla capacità di osservare oggetti con dimensioni di 10 nm e immagini 3D tridimensionali di alta qualità, il dispositivo è stato chiamato nanoscopio.

Classificazione dei microscopi

Attualmente esiste un'ampia varietà di strumenti progettati per esaminare piccoli oggetti. Il loro raggruppamento si basa su vari parametri. Questo può essere lo scopo del microscopio o il metodo di illuminazione adottato, la struttura utilizzata per il progetto ottico, ecc.

Ma, di regola, i principali tipi di microscopi sono classificati in base alla risoluzione delle microparticelle che possono essere viste utilizzando questo sistema. Secondo questa divisione, i microscopi sono:
- ottico (luce);
- elettronico;
- Raggi X;
- sonde di scansione.

I microscopi più utilizzati sono quelli ottici. Ne trovi un'ampia scelta nei negozi di ottica. Con l'aiuto di tali dispositivi, vengono risolti i compiti principali di studio di un particolare oggetto. Tutti gli altri tipi di microscopi sono classificati come specializzati. Di solito vengono utilizzati in un ambiente di laboratorio.

Ciascuno dei tipi di dispositivi sopra indicati ha i propri sottotipi, che vengono utilizzati in un'area o nell'altra. Inoltre, oggi è possibile acquistare un microscopio scolastico (o educativo), che è un sistema entry-level. Anche i dispositivi professionali vengono offerti ai consumatori.

Applicazione

A cosa serve un microscopio? L'occhio umano, essendo uno speciale sistema ottico biologico, ha un certo livello di risoluzione. In altre parole, esiste una distanza minima tra gli oggetti osservati quando possono ancora essere distinti. Per un occhio normale, questa risoluzione è compresa tra 0,176 mm. Ma le dimensioni della maggior parte delle cellule animali e vegetali, dei microrganismi, dei cristalli, della microstruttura delle leghe, dei metalli, ecc. Sono molto inferiori a questo valore. Come studiare e osservare tali oggetti? È qui che diversi tipi di microscopi vengono in aiuto delle persone. Ad esempio, i dispositivi ottici consentono di distinguere strutture in cui la distanza tra gli elementi è di almeno 0,20 micron.

Come funziona un microscopio?

Il dispositivo con cui l'occhio umano può vedere oggetti microscopici ha due elementi principali. Sono la lente e l'oculare. Queste parti del microscopio sono fissate in un tubo mobile situato su una base metallica. C'è anche una tabella degli oggetti su di esso.

I moderni tipi di microscopi sono generalmente dotati di un sistema di illuminazione. Questo, in particolare, è un condensatore con diaframma a iride. Un set obbligatorio di dispositivi di ingrandimento comprende micro e macro viti, che vengono utilizzate per regolare la nitidezza. La progettazione dei microscopi comprende anche un sistema che controlla la posizione del condensatore.

Nei microscopi specializzati e più complessi vengono spesso utilizzati altri sistemi e dispositivi aggiuntivi.

Lenti a contatto

Vorrei iniziare a descrivere il microscopio con il racconto di una delle sue parti principali, ovvero l'obiettivo. Sono un sistema ottico complesso che aumenta le dimensioni dell'oggetto in questione sul piano dell'immagine. Il design delle lenti comprende un intero sistema non solo singolo, ma anche di due o tre lenti incollate insieme.

La complessità di un tale progetto ottico-meccanico dipende dalla gamma di compiti che devono essere risolti dall'uno o dall'altro dispositivo. Ad esempio, il microscopio più complesso ha fino a quattordici lenti.

L'obiettivo è costituito dalla parte anteriore e dai sistemi che la seguono. Qual è la base per costruire un'immagine della qualità richiesta e per determinare le condizioni di lavoro? Questa è una lente frontale o il loro sistema. Le parti successive dell'obiettivo sono necessarie per fornire l'ingrandimento, la lunghezza focale e la qualità dell'immagine richiesti. Tuttavia, tali funzioni sono possibili solo in combinazione con una lente frontale. Vale anche la pena ricordare che il design della parte successiva influisce sulla lunghezza del tubo e sull'altezza della lente del dispositivo.

Oculari

Queste parti del microscopio sono un sistema ottico progettato per costruire l'immagine microscopica necessaria sulla superficie della retina dell'occhio dell'osservatore. Gli oculari contengono due gruppi di lenti. Quello più vicino all'occhio del ricercatore è chiamato oculare, e quello più lontano è quello di campo (con il suo aiuto, la lente costruisce un'immagine dell'oggetto studiato).

Sistema di illuminazione

Il microscopio ha una struttura complessa di diaframmi, specchi e lenti. Con il suo aiuto viene garantita un'illuminazione uniforme dell'oggetto studiato. Già nei primissimi microscopi questa funzione veniva svolta e man mano che gli strumenti ottici miglioravano si cominciarono ad utilizzare prima specchi piani e poi concavi.

Con l'aiuto di dettagli così semplici, i raggi del sole o della lampada venivano diretti verso l'oggetto di studio. Nei microscopi moderni è più avanzato. È costituito da un condensatore e un collettore.

Tabella degli argomenti

Le preparazioni microscopiche che richiedono l'esame vengono posizionate su una superficie piana. Questa è la tabella degli oggetti. Diversi tipi di microscopi possono avere questa superficie, progettata in modo tale che l'oggetto di studio venga ruotato verso l'osservatore orizzontalmente, verticalmente o con una certa angolazione.

Principio operativo

Nel primo dispositivo ottico, un sistema di lenti dava un'immagine inversa di microoggetti. Ciò ha permesso di discernere la struttura della sostanza e i più piccoli dettagli oggetto di studio. Il principio di funzionamento di un microscopio ottico oggi è simile al lavoro svolto da un telescopio rifrattore. In questo dispositivo, la luce viene rifratta mentre passa attraverso la parte in vetro.

Come ingrandiscono i moderni microscopi ottici? Dopo che un fascio di raggi luminosi entra nel dispositivo, vengono convertiti in un flusso parallelo. Solo allora nell'oculare avviene la rifrazione della luce, grazie alla quale l'immagine degli oggetti microscopici viene ingrandita. Successivamente, questa informazione arriva nella forma necessaria all'osservatore nella sua

Sottotipi di microscopi ottici

Quelli moderni classificano:

1. Per classe di complessità per i microscopi da ricerca, da lavoro e scolastici.
2. Per area di applicazione: chirurgica, biologica e tecnica.
3. Per tipi di microscopia: dispositivi di luce riflessa e trasmessa, contatto di fase, luminescente e polarizzazione.
4. Nella direzione del flusso luminoso in invertito e diretto.

Microscopi elettronici

Nel corso del tempo, il dispositivo progettato per esaminare oggetti microscopici è diventato sempre più sofisticato. Apparvero tipi di microscopi in cui veniva utilizzato un principio di funzionamento completamente diverso, indipendente dalla rifrazione della luce. Nel processo di utilizzo dei tipi più recenti di dispositivi, sono stati coinvolti gli elettroni. Tali sistemi consentono di vedere le singole parti della materia così piccole che i raggi luminosi semplicemente fluiscono attorno ad esse.

A cosa serve il microscopio elettronico? Viene utilizzato per studiare la struttura delle cellule a livello molecolare e subcellulare. Dispositivi simili vengono utilizzati anche per studiare i virus.

Il dispositivo dei microscopi elettronici

Cosa sta alla base del funzionamento dei più recenti strumenti per la visione di oggetti microscopici? In cosa differisce un microscopio elettronico da un microscopio ottico? Ci sono somiglianze tra loro?

Il principio di funzionamento di un microscopio elettronico si basa sulle proprietà dei campi elettrici e magnetici. La loro simmetria rotazionale può avere un effetto di focalizzazione sui fasci di elettroni. Sulla base di ciò possiamo rispondere alla domanda: “In cosa differisce un microscopio elettronico da un microscopio ottico?” A differenza di un dispositivo ottico, non ha lenti. Il loro ruolo è svolto da campi magnetici ed elettrici opportunamente calcolati. Sono creati da spire di bobine attraverso le quali passa la corrente. In questo caso tali campi agiscono in modo simile: quando la corrente aumenta o diminuisce, la lunghezza focale del dispositivo cambia.

Per quanto riguarda lo schema elettrico, per un microscopio elettronico è simile a quello di un apparecchio luminoso. L'unica differenza è che gli elementi ottici sono sostituiti da elementi elettrici simili.

L'ingrandimento di un oggetto nei microscopi elettronici avviene a causa del processo di rifrazione di un raggio di luce che passa attraverso l'oggetto studiato. A vari angoli, i raggi entrano nel piano della lente dell'obiettivo, dove avviene il primo ingrandimento del campione. Successivamente, gli elettroni si dirigono verso la lente intermedia. In esso c'è un cambiamento graduale nell'aumento delle dimensioni dell'oggetto. L'immagine finale del materiale in studio è prodotta dall'obiettivo di proiezione. Da esso l'immagine colpisce lo schermo fluorescente.

Tipi di microscopi elettronici

I tipi moderni includono:

1. TEM, o microscopio elettronico a trasmissione. In questa installazione, l'immagine di un oggetto molto sottile, spesso fino a 0,1 micron, è formata dall'interazione di un fascio di elettroni con la sostanza in esame e dal suo successivo ingrandimento da parte di lenti magnetiche situate nella lente.
2. SEM, o microscopio elettronico a scansione. Un tale dispositivo consente di ottenere un'immagine della superficie di un oggetto ad alta risoluzione, dell'ordine di diversi nanometri. Quando si utilizzano metodi aggiuntivi, un microscopio di questo tipo fornisce informazioni che aiutano a determinare la composizione chimica degli strati vicini alla superficie.
3. Microscopio elettronico a scansione tunnel o STM. Utilizzando questo dispositivo, viene misurato il rilievo delle superfici conduttrici con elevata risoluzione spaziale. Nel processo di lavoro con STM, un ago metallico affilato viene portato sull'oggetto studiato. In questo caso viene mantenuta una distanza di soli pochi Angstrom. Successivamente, viene applicato un piccolo potenziale all'ago, risultando in una corrente tunnel. In questo caso, l'osservatore riceve un'immagine tridimensionale dell'oggetto studiato.

Microscopi "Leevenguk"

Nel 2002 è apparsa in America una nuova azienda produttrice di strumenti ottici. La sua gamma di prodotti comprende microscopi, telescopi e binocoli. Tutti questi dispositivi si distinguono per l'elevata qualità dell'immagine.

La sede centrale e il dipartimento di sviluppo dell'azienda si trovano negli Stati Uniti, a Fremond (California). Ma per quanto riguarda gli impianti di produzione, si trovano in Cina. Grazie a tutto ciò, l'azienda fornisce al mercato prodotti avanzati e di alta qualità ad un prezzo accessibile.

Hai bisogno di un microscopio? Levenhuk offrirà l'opzione richiesta. La gamma di apparecchiature ottiche dell'azienda comprende dispositivi digitali e biologici per l'ingrandimento dell'oggetto studiato. Inoltre, all'acquirente vengono offerti modelli firmati in una varietà di colori.

Il microscopio Levenhuk ha funzionalità estese. Ad esempio, un dispositivo didattico entry-level può essere collegato a un computer ed è anche in grado di registrare video della ricerca svolta. Il modello Levenhuk D2L è dotato di questa funzionalità.

L'azienda offre microscopi biologici di vari livelli. Questi includono modelli più semplici e nuovi articoli adatti ai professionisti.