آشنایی با میکروسکوپ

 

 

آشنایی با میکروسکوپ

 

برای نخستین بار در دهه های 1660 و 1670 در کشورهایی همچون ایتالیا، انگلستان و هلند، میکروسکوپ به صورت گسترده برای انجام بررسی های علمی مورد استفاده قرار گرفت؛ از جمله اقداماتی که در این راستا صورت گرفت، آنالیز ساختارهای بیولوژیکی از جمله ریه ها توسط مارکل مالپیگی بود که در ایتالیا مشغول بررسی روی این بافت بود. علاوه  بر این، مشاهدات آنتونی وان لیونهوک که منجر به کشف سلول‌های قرمز خونی و معرفی میکروسکوپی به عنوان تکنیکی قابل استفاده در پژوهش ها شد، سهم عمده ای در پیشرفت علمی آن روز داشت.

اصطلاح میکروسکوپ از ترکیب دو واژه "micro" به معنای ریز و "scope" به معنای دیدن تشکیل شده است. همان گونه که از نام آن مشخص است،  این وسیله برای مشاهده  اجسام بسیار ریز توسط چشم عادی مورد استفاده قرار می گیرد.
میکروسکوپ ها انواع مختلفی دارند که رایج ترین نوع آن همان میکروسکوپ نوری است که با استفاده از نور تصویری از نمونه  ایجاد می کند. علاوه بر  این نوع، انواع مختلفی برای  این وسیله می توان معرفی کرد که از  این قبیل می توان به میکروسکوپ الکترونی (شامل میکروسکوپ نگاره،  گذاره، اشعه  ایکس و غیره) و نیز انواع متنوع میکروسکوپ هایی که از طریق پروب، عمل اسکن کردن و  ایجاد تصویر را انجام می‌دهند، اشاره کرد.

گذری برتاریخچه ابداع میکروسکوپ
نخستین میکروسکوپ  ایجاد شده در واقع همان میکروسکوپ نوری بود که البته مخترع اصلی آن دقیقا مشخص نیست. یکی از میکروسکوپ های اولیه در سال 1590 در هلند ساخته شد که امتیاز ایجاد آن عمدتا به دو سازنده  ذره بین، به نام  های  هانس لیپرشی (که امتیاز ابداع تلسکوپ را نیز دارد) و  هانس جانسن تعلق دارد.

انواع میکروسکوپ
میکروسکوپ نوری
میکروسکوپ نوری از دو بخش مکانیکی و نوری تشکیل می شود؛ اجزای بخش مکانیکی در تشکیل تصویر نقش عمده ای ندارند و شامل بخش هایی همچون پایه، بازو، پیچ های تنظیم، گیره، دیافراگم و غیره هستند.
بخش نوری، کل سیستم نوری میکروسکوپ را تشکیل داده و مستقیما در تشکیل تصویر نقش دارد.  این بخش شامل دستگاه روشنایی (منبع نور و کندانسور برای متمرکز کردن نور)، فیلترها، عدسی های شیئی برای متمرکز کردن تصویر و عدسی های چشمی برای تصویر کردن شیء روی چشم است.   
میکروسکوپ نوری شامل انواع مختلفی است که در ادامه به توضیح برخی از آن‌ها می پردازیم:

میکروسکوپ فلوئورسانس
جدید ترین پیشرفت ها در زمینه  میکروسکوپ نوری عمدتا به ابداع میکروسکوپ فـلـوئـورسـانـس در بیـولـوژی مـربـوط اسـت. در طـول دهـه  هـای پـایـانـی سـده  بیستـم تکنیک‌های مختلفی جهت نشان دار کردن ساختارهای سلولی از طریق فلوئورسنت مورد استفاده قرار گرفت که از مهم ترین  این روش  هـــا مـــی تـــوان بـــه رنـــگ کـــردن جــزئــی سـاختـارهـای سلـولـی از طـریـق شیمیایی اشاره کرد؛  دراین تکنیک ها از فلوئورفورهای مختلف (کــه مـنـجــر بـه  ایجـاد خـاصیـت فلـوئـورسـانـس می‌شوند)، برای آنالیز ساختارهای سلولی، چه در نـمـونـه هـای زنـده و چـه بـی  جـان، اسـتفاده می‌کنند.  

میکروسکوپ مرکب
‌از ایـــن مــیــکـــروســکـــوپ بـــرای مــشـــاهـــده  نمونه‌های بسیار ریز استفاده می شود. نمونه ها معمولا روی صفحات شیشه ای مستطیل شکل به نام لام قرار گرفته و توسط صفحات شیشه ای کوچکتر و نازک تری به نام لامل پــوشــانــده مــی شــونــد، سـپــس ایــن نـمــونــه هــا زیــر مـیـکـروسکـوپ قـرار مـی گیـرنـد. میکروسکوپ‌های مرکب معمولا یک چشمی  یا دو چشمی  هستند.

میکروسکوپ استریو
ایـن مـیـکروسکوپ که میکروسکوپ تشریحی نیز نامیده می شود، برای مشاهده  نمونه های نسبتا بزرگ، مثلا برای دیدن تمام یا قسمتی از سطح بدن یک حشره  مورد استفاده قرار می گیرد.
مـعـمـولا در آزمـایشگاه های بیولوژی و فیزیولوژی میکروسکوپ های استریو و مرکب مورد استفاده قرار می گیرند.

میکروسکوپ الکترونی
در اوایل سده  بیستم جایگزینی مهم برای میکروسکوپ نوری  ایجاد شد که در جهت  ایـجـاد تـصویر به جای نور از الکترون ها بهره می جست. در این میکروسکوپ ها، الکترون های مورد نیاز توسط یک تفنگ الکترونی ایجاد می شوند؛ این تفنگ متشکل از رشته ای سیم تنگستن است که با عبور جریان از داخل آن، تا دمای 2500 درجه سانتیگراد گرم شده و الکترون ساطع می کند. الکترون های حاصل توسط میدان الکتریکی شتاب گـرفـته، انرژی جنبشی خود را افزایش می دهند و با قدرت به سطح نمونه برخورد می‌کنند.  
نـخـسـتـیـن مـیـکـروسـکـوپ الـکـتـرونـی کـه در سـال 1931 ابداع شد، میکروسکوپ الکترونی گذاره بود؛ به دنبال  این دستاورد موفقیت بخش، در سال 1935 میکروسکوپ الکترونی نگاره ابداع شد. علاوه بر این دو نوع، میکروسکوپ اشعه  ایکس نیز در دسته  میکروسکوپ های الکترونی قرار می گیرد.

میکروسکوپ الکترونی گذاره  
مبنای کار  این میکروسکوپ شبیه به میکروسکوپ نوری است، با  این تفاوت که در آن به جای نور از باریکه  الکترونی و به جای لنزهای شیشه ای از آهنربای مغناطیسی بهره گرفته شده است. در این حالت الکترون ها به سمت نمونه پرتاب شده از آن عبور می کنند و یا برخوردهای الاستیک و غیر الاستیک انجام می دهند، بنابراین اغلب برای بررسی ساختارهای درون سلولی از آن استفاده می شود. استفاده از الکترون ها به جای نور در این میکروسکوپ، منجر به افزایش رزولوشن تصویر دو بعدی حاصل می شود، به نحوی که می توان به  این طریق اتم های مجزا را شناسایی کرد.

میکروسکوپ الکترونی نگاره  
در این میکروسکوپ یک منبع تولید الکترونی باریکه  ای از الکترون ها را  ایجاد می‌کند که از طریق عدسی های الکترومگنتیک هدایت شده و روی سطح نمونه متمرکز می‌شوند؛ سپس الکترون ها و پرتوهای ثانویه  انتشار یافته از سطح نمونه جمع آوری شده و توسط یک تقویت کننده، تقویت می شوند تا در نهایت یک تصویر سه بعدی حاصل شود.
از آنجا که در این نوع میکروسکوپ، تصویر بر اساس بازگشت الکترون ها از سطح نمونه حاصل می شود، عموما از آن برای مطالعه  سطوح سلولی و نیز آنالیز خواص ساختاری نمونه های جامد استفاده می شود.

شکل زیر ، تصویر یک قطعه فلز جامد که دارای حجم قابل توجهی از منافذ محتوی گاز است را نشان می دهد. این تصویر توسط میکروسکوپ نگاره ایجاد شده است:

میکروسکوپ اشعه ایکس

این نوع از میکروسکوپ، از تابش الکترومغناطیس اشعه   ایکس برای  ایجاد تصویر بهره می گیرد. پرتوهای  ایکس برخلاف نور مرئی به سادگی دچار انکسار یا بازگشت نمـی شـونـد و بـرای انسـان قـابل روِیت با چشم نیستند، بنابراین فراینداصلی در یک میکروسکوپ اشعه ایکس، تابش پرتوها به یک فیلم  یا استفاده از دوربین های شارژ همزمان برای شناسایی پرتوهای عبوری از میان نمونه است.  
یکـی از مـزایـای  ایـن میکـروسکوپ نسبت به سایر میکروسکوپ های الکترونی متداول،  این است که توسط آن می توان نمونه های بیولوژیک را در وضعیت و حالت طبیعی آن ها مشاهده کرد؛ با وجود  اینکه میکروسکوپ هـای الکترونی قدرت تفکیکی در حد نانومتر دارند، اما نمی توان یک نمونه نسبتا ضخیم را به وسیله آن ها مشاهده کرد، زیرا نمونه باید ابتدا از نـظــر شـیمیـایـی تثبیـت شـده، آب‌گیـری شـود و سپس داخل رزین جاسازی شده و در نهایت به لایه های بسیار نازک تبدیل شود.

طریقه نگهداری از میکروسکوپ
‌عـدسـی هـای مـیـکـروسکوپ در صورت کثیف بودن فقط توسط کاغذ مخصوص عدسی  تمیز می شوند؛ در صورت کثیف بودن بیش از حد می توان از گزیلول نیز استفاده کرد.
‌بــایــد دقــت داشـت در هـنـگـام انـتـقـال، بـه عدسی ها یا اهرم ها نیروی زیادی اعمال نشود.
‌پس از اتمام کار، میکروسکوپ خاموش شده، عدسی شیئی با بزرگ نمایی کم در مسیر نور قرار می گیرد.
‌به منظور جلوگیری از نشستن گرد و غبار بر روی میکروسکوپ می توان آن را با پوشش پلاستیکی پوشاند.