Das optische Mikroskop, häufig gekennzeichnet als das "leichte Mikroskop", ist ein Typ des Mikroskops, das sichtbares Licht und ein System von Linsen verwendet, um Images von kleinen Proben zu vergrößern. Optische Mikroskope sind das älteste Design des Mikroskops und wurden vielleicht in ihrer gegenwärtigen zusammengesetzten Form im 17. Jahrhundert entworfen. Grundlegende optische Mikroskope können sehr einfach sein, obwohl es viele komplizierte Designs gibt, die zum Ziel haben, Entschlossenheit und Beispielunähnlichkeit zu verbessern. Historisch optische Mikroskope waren leicht sich zu entwickeln und sind populär, weil sie sichtbares Licht verwenden, so kann die Probe nach Augenmaß direkt beobachtet werden.

Das Image von einem optischen Mikroskop kann durch normale mit dem Licht empfindliche Kameras gewonnen werden, um einen Mikrographen zu erzeugen. Ursprünglich wurden Images durch den fotografischen Film gewonnen, aber moderne Entwicklungen in CMOS und Kameras des ladungsgekoppelten Halbleiterbausteins (CCD) erlauben die Festnahme von Digitalimages. Rein digitale Mikroskope sind jetzt verfügbar, die gerade eine CCD Kamera verwenden, um eine Probe zu untersuchen, und das Image direkt auf einem Computerschirm ohne das Bedürfnis nach Okularen gezeigt wird.

Alternativen zur optischen Mikroskopie, die sichtbares Licht nicht verwenden, schließen scannende Elektronmikroskopie und Übertragungselektronmikroskopie ein.

Optische Konfigurationen

Es gibt zwei grundlegende Konfigurationen des herkömmlichen optischen Mikroskops, das einfache (eine Linse) und Zusammensetzung (viele Linsen). Die große Mehrheit von modernen Forschungsmikroskopen ist zusammengesetzte Mikroskope, während einige preiswertere kommerzielle Digitalmikroskope einfache einzelne Linse-Mikroskope sind. Ein Vergrößerungsglas, ist hauptsächlich, ein grundlegendes einzelnes Linse-Mikroskop. Im allgemeinen Mikroskop Optik sind statisch; um sich an verschiedenen im Brennpunkt stehenden Tiefen zu konzentrieren, wird die Linse zur Beispielentfernung angepasst und ein breiteres oder schmaleres Feld der Ansicht zu bekommen, eine verschiedene Vergrößerungsziel-Linse muss verwendet werden. Die meisten modernen Forschungsmikroskope haben auch einen getrennten Satz der Optik, für die Probe zu illuminieren.

Einzelne Linse (einfaches) Mikroskop

Ein einfaches Mikroskop ist ein Mikroskop, das nur eine Linse für die Vergrößerung verwendet, und das ursprüngliche Design des leichten Mikroskops ist. Die Mikroskope von Van Leeuwenhoek haben aus einer kleinen, einzelnen konvergierenden Linse bestanden, die auf einem Messingschild mit einem Schraube-Mechanismus bestiegen ist, die Probe oder das Muster zu halten, untersucht zu werden. Demonstrationen durch britischen microscopist haben Images von solchen grundlegenden Instrumenten.

Obwohl jetzt betrachtet, primitiv wird der Gebrauch einer einzelnen, konvexen Linse für die Betrachtung noch in einfachen Vergrößerungsgeräten, wie das Vergrößerungsglas und die Lupe gefunden.

Zusammengesetztes Mikroskop

Ein zusammengesetztes Mikroskop ist ein Mikroskop, das vielfache Linsen verwendet, um Licht von der Probe und dann einem getrennten Satz von Linsen zu sammeln, um das Licht ins Auge oder die Kamera einzustellen. Zusammengesetzte Mikroskope sind schwerer, größer und teurer als einfache Mikroskope wegen der gesteigerten Zahl von im Aufbau verwendeten Linsen. Die Hauptvorteile von vielfachen Linsen werden numerische Öffnung verbessert (sieh Entschlossenheitsgrenze unten), reduzierte chromatische Aberration und austauschbare objektive Linsen, um die Vergrößerung anzupassen. Ein zusammengesetztes Mikroskop macht auch fortgeschrittenere Beleuchtungseinstellungen wie Phase-Unähnlichkeit.

Geschichte

Erfindung

Es ist schwierig zu sagen, wer das zusammengesetzte Mikroskop erfunden hat. Wie man häufig sagt, haben holländische Schauspiel-Schöpfer Hans Janssen und sein Sohn Zacharias Janssen das erste zusammengesetzte Mikroskop 1590 erfunden, aber das war eine Behauptung, die von Zacharias Janssen selbst während der Mitte des 17. Jahrhunderts gemacht ist. Das Datum ist unwahrscheinlich, weil es gezeigt worden ist, dass Zacharias Janssen wirklich 1590 geboren gewesen ist. Ein anderer Liebling für den Titel des 'Erfinders des Mikroskops' war Galileo Galilei. Er hat einen occhiolino oder zusammengesetztes Mikroskop mit einem konvexen und einer konkaven Linse 1609 entwickelt. Das Mikroskop von Galileo wurde im Accademia dei Lincei 1624 gefeiert und war das erste derartige Gerät, das den Namen "Mikroskop" ein Jahr später von Gefährten Lincean Giovanni Faber zu geben ist. Faber hat den Namen von den griechischen Wörtern  (Mikron) ins Leben gerufen, das "klein", und  (skopein) Bedeutung bedeutet, "um darauf zu schauen," hat ein Name bedeutet, mit "dem Fernrohr", ein anderes von Linceans ins Leben gerufenes Wort analog zu sein.

Christiaan Huygens, ein anderer Holländer, hat ein einfaches 2-Linsen-Augensystem gegen Ende des 17. Jahrhunderts entwickelt, das, und deshalb ein riesiger Schritt vorwärts in der Mikroskop-Entwicklung achromatisch korrigiert wurde. Der augenfällige Huygens wird noch bis jetzt erzeugt, aber leidet unter einer kleinen Feldgröße und anderen geringen Problemen.

Popularisation

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) wird das Holen des Mikroskops zur Aufmerksamkeit von Biologen zugeschrieben, wenn auch einfache Vergrößern-Linsen bereits im 16. Jahrhundert erzeugt wurden. Die selbst gemachten Mikroskope von Van Leeuwenhoek waren sehr kleine einfache Instrumente, mit einer Single, noch starke Linse. Sie waren im Gebrauch ungeschickt, aber haben van Leeuwenhoek ermöglicht, ausführlich berichtete Images zu sehen. Man hat ungefähr 150 Jahre der optischen Entwicklung gebraucht, bevor das zusammengesetzte Mikroskop im Stande gewesen ist, dasselbe Qualitätsimage als die einfachen Mikroskope von van Leeuwenhoek wegen Schwierigkeiten zur Verfügung zu stellen, vielfache Linsen zu konfigurieren. Und doch, trotz weit verbreiteter Ansprüche ist van Leeuwenhoek nicht der Erfinder des Mikroskops.

Beleuchtung von Techniken

Während grundlegende Mikroskop-Technologie und Optik seit mehr als 400 Jahren verfügbar gewesen sind, ist es viel mehr kürzlich, dass Techniken in der Beispielbeleuchtung entwickelt wurden, um die hohen Qualitätsimages gesehen heute zu erzeugen.

Im August 1893 hat August Köhler Beleuchtung von Köhler entwickelt. Diese Methode der Beispielbeleuchtung verursacht äußerst gleiche Beleuchtung und überwindet viele Beschränkungen von älteren Techniken der Beispielbeleuchtung. Vor der Entwicklung der Beleuchtung von Köhler war das Image der leichten Quelle, zum Beispiel ein Glühbirne-Glühfaden, immer im Image der Probe sichtbar.

Der Nobelpreis in der Physik wurde Fritz Zernike 1953 für seine Entwicklung der Phase-Kontrastbeleuchtung zuerkannt, die erlaubt, von durchsichtigen Proben darzustellen. Durch das Verwenden der Einmischung aber nicht Absorption von leichten, äußerst durchsichtigen Proben, wie lebende Säugetierzellen, kann dargestellt werden, ohne Färbetechniken verwenden zu müssen. Gerade zwei Jahre später, 1955, hat Georges Nomarski die Theorie für die Differenzialeinmischungskontrastmikroskopie, eine andere Einmischungsbasierte Technik veröffentlicht, um durchsichtige Proben darzustellen.

Fluoreszenz-Mikroskopie

Moderne biologische Mikroskopie hängt schwer von der Entwicklung von Leuchtstoffuntersuchungen für spezifische Strukturen innerhalb einer Zelle ab. Im Gegensatz zur normalen transilluminated leichten Mikroskopie in der Fluoreszenz-Mikroskopie wird die Probe durch die objektive Linse mit einem schmalen Satz von Wellenlängen des Lichtes illuminiert. Dieses Licht wirkt mit fluorophores in der Probe aufeinander, die dann Licht einer längeren Wellenlänge ausstrahlen. Es ist dieses ausgestrahlte Licht, das das Image zusammensetzt.

Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts sind chemische Leuchtstoffflecke, wie DAPI, der zur DNA bindet, verwendet worden, um spezifische Strukturen innerhalb der Zelle zu etikettieren. Neuere Entwicklungen schließen immunofluorescence ein, der Leuchtstoff-etikettierte Antikörper verwendet, um spezifische Proteine innerhalb einer Probe und Leuchtstoffproteine wie GFP zu erkennen, der eine lebende Zelle das Bilden davon Leuchtstoff-ausdrücken kann.

Bestandteile

Alle modernen optischen Mikroskope, die entworfen sind, um Proben durch das übersandte Licht anzusehen, teilen dieselben grundlegenden Bestandteile des leichten Pfads, verzeichnet hier in der Ordnung das leichte Reisen durch sie:

Außerdem hat die große Mehrheit von Mikroskopen dieselben 'Struktur'-Bestandteile:

• Augenlinse (Okular) (1)
• Objektives Türmchen oder Revolver oder Drehnase-Stück (um vielfache objektive Linsen zu halten) (2)
• Ziel (3)
• Fokus-Rad, um die Bühne (4 - raue Anpassung, 5 - feine Anpassung) zu bewegen
• Rahmen (6)
• Leichte Quelle, ein Licht oder ein Spiegel (7)
• Diaphragma und Kondensator-Linse (8)
• Bühne (um die Probe zu halten) (9)

Diese Einträge werden gemäß dem Image rechts numeriert.

(Augenfälliges) Okular

Das Okular, oder augenfällig, ist ein Zylinder, der zwei oder mehr Linsen enthält; seine Funktion ist, das Image in den Fokus für das Auge zu bringen. Das Okular wird ins Spitzenende der Körpertube eingefügt. Okulare sind austauschbar, und viele verschiedene Okulare können mit verschiedenen Graden der Vergrößerung eingefügt werden. Typische Vergrößerungswerte für Okulare schließen 2×, 5× und 10× ein. In einigen hohen Leistungsmikroskopen wird die optische Konfiguration der objektiven Linse und des Okulars verglichen, um die bestmögliche optische Leistung zu geben. Das kommt meistens mit apochromatic Zielen vor.

Objektives Türmchen oder Revolver oder Drehnase-Stück

Objektives Türmchen oder Revolver sind der Teil, der den Satz von objektiven Linsen hält, erlaubt es, sie zu ändern.

Ziel

Am niedrigeren Ende eines typischen zusammengesetzten optischen Mikroskops gibt es ein oder objektivere Linsen, die Licht von der Probe sammeln. Das Ziel ist gewöhnlich in einer Zylinderunterkunft, die eine Glassingle oder Mehrelement-Zusammensetzungslinse enthält. Normalerweise wird es ungefähr drei objektive Linsen geben, die in ein kreisförmiges Nase-Stück geschraubt sind, das rotieren gelassen werden kann, um die erforderliche objektive Linse auszuwählen. Diese Maßnahmen werden entworfen, um parfocal zu sein, was bedeutet, dass, wenn man sich von einer Linse bis einen anderen auf einem Mikroskop ändert, die Probe im Fokus bleibt. Mikroskop-Ziele werden durch zwei Rahmen, nämlich, Vergrößerung und numerische Öffnung charakterisiert. Der erstere erstreckt sich normalerweise von 5× bis 100× während die letzten Reihen von 0.14 bis 0.7, entsprechend im Brennpunkt stehenden Längen von ungefähr 40 bis 2 Mm beziehungsweise. Objektive Linsen mit der höheren Vergrößerung haben normalerweise eine höhere numerische Öffnung und eine kürzere Tiefe des Feldes im resultierenden Image. Einige hohe Leistungsziel-Linsen können verlangen, dass verglichene Okulare die beste optische Leistung liefern.

Ölimmersionziel

Einige Mikroskope machen von Ölimmersionszielen oder Wasserimmersionszielen für die größere Entschlossenheit an der hohen Vergrößerung Gebrauch. Diese werden mit dem Index vergleichenden Material wie Immersionöl oder Wasser und ein verglichener Vorbindezettel zwischen der objektiven Linse und der Probe verwendet. Der Brechungsindex des Index vergleichenden Materials ist höher als Luft, die die objektive Linse erlaubt, eine größere numerische Öffnung zu haben (größer als 1), so dass das Licht vom Muster bis das Außengesicht der objektiven Linse mit der minimalen Brechung übersandt wird. Numerische Öffnungen nicht weniger als 1.6 können erreicht werden. Die größere numerische Öffnung erlaubt Sammlung der ausführlich berichteten Beobachtung des leichteren Bildens von kleineren möglichen Details. Eine Ölimmersionlinse hat gewöhnlich eine Vergrößerung 40 zu 100×.

Fokus-Räder

Anpassungsräder bewegen die Bühne oben und unten mit der getrennten Anpassung an das raue und feine Konzentrieren. Dieselben Steuerungen ermöglichen dem Mikroskop, sich an Muster der verschiedenen Dicke anzupassen. In älteren Designs von Mikroskopen bringen die Fokus-Anpassungsräder die Mikroskop-Tube oder unten hinsichtlich des Standplatzes heran und hatten eine feste Bühne.

Rahmen

Der ganze wird der optische Zusammenbau einem starren Arm traditionell beigefügt, der der Reihe nach dem gestalteten Fuß eines robusten U beigefügt wird, um die notwendige Starrheit zur Verfügung zu stellen. Der Arm-Winkel kann regulierbar sein, um dem Betrachtungswinkel zu erlauben, angepasst zu werden.

Der Rahmen stellt einen steigenden Punkt für verschiedene Mikroskop-Steuerungen zur Verfügung. Normalerweise wird das Steuerungen für die Fokussierung, normalerweise ein großes gerändeltes Rad einschließen, um rauen Fokus zusammen mit einem kleineren gerändelten Rad anzupassen, um feinen Fokus zu kontrollieren. Andere Eigenschaften können Lampe-Steuerungen und/oder Steuerungen sein, für den Kondensator anzupassen.

Leichte Quelle

Viele Quellen des Lichtes können verwendet werden. An seinem einfachsten wird Tageslicht über einen Spiegel geleitet. Die meisten Mikroskope haben jedoch ihre eigene regulierbare und kontrollierbare leichte Quelle - häufig eine Halogen-Lampe, obwohl die Beleuchtung mit LEDs und Lasern mehr Bestimmung üblich wird.

Kondensator

Der Kondensator ist eine Linse, die entworfen ist, um Licht von der Beleuchtungsquelle auf die Probe einzustellen. Der Kondensator kann auch andere Eigenschaften, wie ein Diaphragma und/oder Filter einschließen, um die Qualität und Intensität der Beleuchtung zu führen. Für Beleuchtungstechniken wie dunkles Feld, Phase-Unähnlichkeit und Differenzialeinmischungskontrastmikroskopie müssen zusätzliche optische Bestandteile im leichten Pfad genau ausgerichtet werden.

Bühne

Die Bühne ist eine Plattform unter dem Ziel, das das Muster unterstützt, das wird ansieht. Im Zentrum der Bühne ist ein Loch, durch das Licht geht, um das Muster zu illuminieren. Die Bühne hat gewöhnlich Arme, um Gleiten zu halten (rechteckige Glasteller mit typischen Dimensionen 25×75 Mm, auf dem das Muster bestiegen wird).

An der Vergrößerung höher als 100x ist das Bewegen eines Gleitens mit der Hand nicht praktisch. Eine mechanische Bühne, die für das Medium und höher die bewerteten Mikroskope typisch ist, erlaubt winzige Bewegungen des Gleitens über Bedienungsknöpfe, die die Probe/Gleiten, wie gewünscht, wiedereinstellen. Wenn ein Mikroskop keine mechanische Bühne ursprünglich hatte, kann es möglich sein, dasjenige hinzuzufügen.

Alle Stufen bewegen sich oben und unten für den Fokus. Mit einer mechanischen Bühne lässt Bewegung zwei horizontaler Äxte gleiten, für das Muster einzustellen, um Muster-Details zu untersuchen.

Die Fokussierung von Anfängen an der niedrigeren Vergrößerung, um das Muster durch den Benutzer auf der Bühne in den Mittelpunkt zu stellen. Das Bewegen zu einer höheren Vergrößerung verlangt, dass die Bühne höher vertikal für den Wiederfokus an der höheren Vergrößerung bewegt wird, und kann auch geringe horizontale Muster-Positionsanpassung verlangen. Horizontale Muster-Positionsanpassungen sind der Grund dafür, eine mechanische Bühne zu haben.

Wegen der Schwierigkeit, Muster vorzubereiten und sie auf dem Gleiten für Kinder zu besteigen, muss es am besten mit dem bereiten Gleiten beginnen, das in den Mittelpunkt gestellt wird und sich leicht unabhängig vom verwendeten Fokus-Niveau konzentriert.

Vergrößerung

Die effektive Leistung oder Vergrößerung eines zusammengesetzten optischen Mikroskops sind das Produkt der Mächte des augenfälligen (Okular) und die objektive Linse. Die maximale normale Vergrößerung des augenfälligen und objektiven ist 10× und 100× beziehungsweise das Geben einer Endvergrößerung 1000×.

Vergrößerung und Mikrographen

sie eine Kamera verwendet, um einen Mikrographen zu gewinnen, muss die wirksame Vergrößerung des Images die Größe des Images in Betracht ziehen. Das ist dessen unabhängig, ob es auf einem Druck aus einem Film negativ oder gezeigt digital auf einem Computerschirm ist.

Im Fall von fotografischen Filmkameras ist die Berechnung einfach; die Endvergrößerung ist das Produkt: Die objektive Linse-Vergrößerung, die Kameraoptik-Vergrößerung und der Vergrößerungsfaktor des Films drucken hinsichtlich der Verneinung. Ein typischer Wert des Vergrößerungsfaktors ist ringsherum 5× (für den Fall des 35-Mm-Films und 15x10 Cm (6×4 Zoll) Druck).

Im Fall von Digitalkameras müssen die Größe der Pixel im CMOS oder CCD Entdecker und die Größe der Pixel auf dem Schirm bekannt sein. Der Vergrößerungsfaktor vom Entdecker bis die Pixel auf dem Schirm kann dann berechnet werden. Als mit einer Filmkamera ist die Endvergrößerung das Produkt: die objektive Linse-Vergrößerung, die Kameraoptik-Vergrößerung und der Vergrößerungsfaktor.

Operation

Die optischen Bestandteile eines modernen Mikroskops sind sehr kompliziert und für ein Mikroskop, um zu arbeiten, so, der ganze optische Pfad muss sehr genau aufgestellt und kontrolliert werden. Trotzdem sind die grundlegenden Betriebsgrundsätze eines Mikroskops ziemlich einfach.

Die objektive Linse, ist an seinem einfachsten, einem sehr hohen angetriebenen Vergrößerungsglas d. h. einer Linse mit einer sehr kurzen im Brennpunkt stehenden Länge. Das wird sehr in der Nähe vom Muster gebracht, das wird untersucht, so dass das Licht vom Muster zu einem Fokus ungefähr 160 Mm innerhalb der Mikroskop-Tube kommt. Das schafft ein vergrößertes Image des Themas. Dieses Image wird umgekehrt und kann durch das Entfernen des Okulars und das Stellen eines Stückes von Pauspapier im Laufe des Endes der Tube gesehen werden. Durch die sorgfältige Fokussierung eines hell angezündeten Musters kann ein hoch vergrößertes Image gesehen werden. Es ist dieses echte Image, das durch die Okular-Linse angesehen wird, die weitere Vergrößerung zur Verfügung stellt.

In den meisten Mikroskopen ist das Okular eine zusammengesetzte Linse, mit einer Teillinse in der Nähe von der Vorderseite und einer Nähe der Rücken der Okular-Tube. Das bildet ein luftgetrenntes Reimpaar.

In vielen Designs kommt das Scheinbild zu einem Fokus zwischen den zwei Linsen des Okulars, der ersten Linse, die das echte Image zu einem Fokus und der zweiten Linse bringt, die das Auge ermöglicht, sich auf das Scheinbild zu konzentrieren.

In allen Mikroskopen ist das Image beabsichtigt, um mit den Augen angesehen zu werden, die an der Unendlichkeit (Meinung dass die Position des Auges eingestellt sind, indem sie sind, entschlossen durch den Fokus des Auges). Kopfweh und müde Augen nach dem Verwenden eines Mikroskops sind gewöhnlich Zeichen, dass das Auge gezwungen wird, sich in einer nahen Entfernung aber nicht in der Unendlichkeit zu konzentrieren.

Der wesentliche Grundsatz des Mikroskops ist, dass eine objektive Linse mit der sehr kurzen im Brennpunkt stehenden Länge (häufig einige Mm) verwendet wird, um ein hoch vergrößertes echtes Image des Gegenstands zu bilden. Hier ist die Menge von Interesse geradlinige Vergrößerung, und diese Zahl wird allgemein auf der objektiven Linse-Umkleidung eingeschrieben. In der Praxis, heute, wird diese Vergrößerung durch Mittel ausgeführt

zwei Linsen: Die objektive Linse, die ein Image an der Unendlichkeit und eine zweite schwache Tube-Linse schafft, die dann ein echtes Image in seinem im Brennpunkt stehenden Flugzeug bildet.

Beleuchtungstechniken

Viele Techniken sind verfügbar, die den leichten Pfad modifizieren, um ein verbessertes Kontrastimage von einer Probe zu erzeugen. Haupttechniken, um vergrößerte Unähnlichkeit von der Probe zu erzeugen, schließen quer-polarisiertes leichtes, dunkles Feld, Phase-Unähnlichkeit und Differenzialeinmischungskontrastbeleuchtung ein. Eine neue Technik (Sarfus) verbindet quer-polarisiertes leichtes und spezifisches kontrasterhöhtes Gleiten für die Vergegenwärtigung von nanometric Proben.

File:Paper_Micrograph_Bright.png|Bright Feldbeleuchtung, Beispielunähnlichkeit kommt aus dem Absorptionsvermögen des Lichtes in der Probe.

File:Paper_Micrograph_Cross-Polarised.png|Cross-polarized leichte Beleuchtung, Beispielunähnlichkeit kommt aus der Folge des polarisierten Lichtes durch die Probe.

File:Paper_Micrograph_Dark.png|Dark Feldbeleuchtung, Beispielunähnlichkeit kommt aus dem durch die Probe gestreuten Licht.

File:Paper_Micrograph_Phase.png|Phase Kontrastbeleuchtung, Beispielunähnlichkeit kommt aus der Einmischung von verschiedenen Pfad-Längen des Lichtes durch die Probe.

Andere Techniken

Moderne Mikroskope erlauben mehr als gerade Beobachtung des übersandten leichten Images einer Probe; es gibt viele Techniken, die verwendet werden können, um andere Arten von Daten herauszuziehen. Die meisten von diesen verlangen zusätzliche Ausrüstung zusätzlich zu einem grundlegenden zusammengesetzten Mikroskop.

• Widerspiegeltes Licht oder Ereignis, Beleuchtung (für die Analyse von Oberflächenstrukturen)
• Fluoreszenz-Mikroskopie, beide:

:*Epifluorescence-Mikroskopie

:*Confocal-Mikroskopie

• Mikrospektroskopie (wo UV-visible spectrophotometer mit einem optischen Mikroskop integriert wird)
• Ultraviolette Mikroskopie
• Nah-Infrarotmikroskopie
• Vielfache Übertragungsmikroskopie für die Kontrasterhöhung und die Abweichungsverminderung.
• Automation (für die automatische Abtastung einer großen Probe oder Bildfestnahme)

Anwendungen

Optische Mikroskopie wird umfassend in Mikroelektronik, nanophysics, Biotechnologie, pharmazeutischer Forschung, Mineralogie und Mikrobiologie verwendet.

Optische Mikroskopie wird für die medizinische Diagnose, das Feld verwendet, das histopathology wenn wird nennt, sich mit Geweben, oder in Abstrichen auf freien Zellen oder Gewebebruchstücken befassend.

Im Industriegebrauch sind beidäugige Mikroskope üblich. Beiseite von Anwendungen, die wahre Tiefe-Wahrnehmung brauchen, reduziert der Gebrauch von Doppelokularen Überanstrengung der Augen, die mit langen Werktagen an einer Mikroskopie-Station vereinigt ist. In bestimmten Anwendungen sind lange Arbeitsentfernung oder Mikroskope des langen Fokus vorteilhaft. Ein Artikel muss eventuell hinter einem Fenster untersucht werden, oder Industriethemen können eine Gefahr für das Ziel sein. Solche Optik ähnelt Fernrohren mit Fähigkeiten des Ende-Fokus.

Optische Mikroskop-Varianten

Es gibt viele Varianten des grundlegenden zusammengesetzten optischen Mikroskop-Designs zu Spezialzwecken. Einige von diesen sind physische Designunterschiede, die Spezialisierung zu bestimmten Zwecken erlauben:

• Stereomikroskop, ein Niedrigenergiemikroskop, das eine stereoskopische Ansicht von der Probe zur Verfügung stellt, die allgemein für das Sezieren verwendet ist.
• Vergleich-Mikroskop, das zwei getrennte leichte Pfade hat, die direkten Vergleich von zwei Proben über ein Image in jedem Auge erlauben.
• Umgekehrtes Mikroskop, um Proben von unten zu studieren; nützlich für Zellkulturen in Flüssigkeit.
• Studentenmikroskop, das für niedrige Kosten, Beständigkeit und Bequemlichkeit des Gebrauches entworfen ist.
• Faser Sehstecker-Schaumikroskop, das für die Stecker-Endgesicht-Inspektion entworfen ist

Andere Mikroskop-Varianten werden für verschiedene Beleuchtungstechniken entworfen:

• Mikroskop von Petrographic, dessen Design gewöhnlich einen sich spaltenden Filter einschließt, Bühne und Gipsteller rotieren lassend, um die Studie von Mineralen oder anderen kristallenen Materialien zu erleichtern, deren sich optische Eigenschaften mit der Orientierung ändern können.
• Die Polarisierung des Mikroskops, das dem petrographic Mikroskop ähnlich ist.
• Phase-Kontrastmikroskop, das die Phase-Kontrastbeleuchtungsmethode anwendet.
• Mikroskop von Epifluorescence, das für die Analyse von Proben entworfen ist, die fluorophores einschließen.
• Mikroskop von Confocal, eine weit verwendete Variante der epifluorescent Beleuchtung, die einen Abtastungslaser verwendet, um eine Probe für die Fluoreszenz zu illuminieren.

Digitalmikroskop

Ein Digitalmikroskop ist ein Mikroskop, das mit einer Digitalkameraerlauben-Beobachtung einer Probe über einen Computer ausgestattet ist. Mikroskope können auch teilweise oder ganz computergesteuert mit verschiedenen Niveaus der Automation sein. Digitalmikroskopie erlaubt größere Analyse eines Mikroskop-Images, zum Beispiel Maße von Entfernungen und Gebieten und quantitaton eines Leuchtstoff- oder Histological-Flecks.

Niedrigenergiedigitalmikroskope, USB-Mikroskope, sind auch gewerblich verfügbar. Diese sind im Wesentlichen Netzkameras mit einer Hochleistungsmakrolinse und verwenden allgemein transillumination nicht. Die Kamera hat direkt dem USB-Hafen eines Computers angehaftet, so dass die Images direkt am Monitor gezeigt werden. Sie bieten bescheidene Vergrößerung (bis zu ungefähr 200×) ohne das Bedürfnis an, Okulare, und an sehr niedrigen Kosten zu verwenden. Der Mangel an der Beleuchtungsoptik beschränkt ihren Gebrauch auf eine ähnliche Weise zu Stereomikroskopen.

Beschränkungen

An der sehr hohen Vergrößerung mit dem übersandten Licht werden Punkt-Gegenstände als krause durch Beugungsringe umgebene Scheiben gesehen. Diese werden Luftplatten genannt. Die Auflösungsmacht eines Mikroskops wird als die Fähigkeit genommen, zwischen zwei nah Luftplatten unter Drogeneinfluss (oder, mit anderen Worten die Fähigkeit des Mikroskops zu unterscheiden, angrenzendes Strukturdetail als verschieden und getrennt zu offenbaren). Es sind diese Einflüsse der Beugung, die die Fähigkeit beschränken, feine Details aufzulösen. Das Ausmaß und der Umfang der Beugungsmuster werden von beiden die Wellenlänge des Lichtes (λ) betroffen, die Refraktionsmaterialien haben gepflegt, die objektive Linse und die numerische Öffnung (NA) der objektiven Linse zu verfertigen. Es gibt deshalb eine begrenzte Grenze, außer der es unmöglich ist, getrennte Punkte im objektiven Feld aufzulösen, das als die Beugungsgrenze bekannt ist. Das Annehmen, dass optische Abweichungen in der ganzen optischen Einstellung, der Beschluss d unwesentlich sind, kann als festgesetzt werden:

Gewöhnlich wird eine Wellenlänge von 550 nm angenommen, der grünem Licht entspricht. Mit Luft als das Außenmedium ist der höchste praktische NA 0.95, und mit Öl, bis zu 1.5. In der Praxis ist der niedrigste Wert von mit herkömmlichen Linsen erreichbarem d ungefähr 200 nm. Ein neuer Typ der Linse mit der vielfachen Lichtstreuung hat erlaubt, die Entschlossenheit gegenüber unter 100 nm zu verbessern.

Das Übertreffen der Entschlossenheitsgrenze

Vielfache Techniken sind verfügbar, um Entschlossenheiten höher zu erreichen, als die übersandte leichte Grenze, die oben beschrieben ist. Techniken, für die Entschlossenheitsgrenze für die helle Feldmikroskopie zu übertreffen, schließen ultraviolette Mikroskope ein, die kürzere Wellenlängen des Lichtes verwenden, so ist die Beugungsgrenze niedriger. Holografische Techniken, wie beschrieben, durch Courjon und Bulabois 1979, sind auch dazu fähig, diese Entschlossenheitsgrenze zu brechen, obwohl Entschlossenheit in ihrer experimentellen Analyse eingeschränkt wurde.

Mit Leuchtstoffproben sind mehr Techniken verfügbar. Beispiele schließen Vertico SMI in der Nähe vom Feld ein, optische Mikroskopie scannend, die flüchtige Wellen und stimulierte Emissionserschöpfung verwendet. 2005 wurde ein Mikroskop, das dazu fähig ist, ein einzelnes Molekül zu entdecken, als ein lehrendes Werkzeug beschrieben.

Während sich die meisten Techniken auf Zunahmen in der seitlichen Entschlossenheit konzentrieren, gibt es auch einige Techniken, die zum Ziel haben, Analyse von äußerst dünnen Proben zu erlauben. Zum Beispiel legen Sarfus-Methoden die dünne Probe auf einer kontrasterhöhenden Oberfläche, und erlaubt dadurch, sich Filme so dünn direkt zu vergegenwärtigen, wie 0.3 Nanometer.

Strukturierte Beleuchtung SMI

SMI (räumlich abgestimmte Beleuchtungsmikroskopie) ist ein leichter optischer Prozess der so genannten Technik der Punkt-Ausbreitungsfunktion (PSF). Das sind Prozesse, die den PSF eines Mikroskops auf eine passende Weise modifizieren, die optische Entschlossenheit entweder zu vergrößern, die Präzision von Entfernungsmaßen von Leuchtstoffgegenständen zu maximieren, die hinsichtlich der Wellenlänge des Leuchtlichtes klein sind, oder andere Strukturrahmen in der Nanometer-Reihe herauszuziehen.

Lokalisierungsmikroskopie SPDMphymod

SPDM (geisterhafte Präzisionsentfernungsmikroskopie), die grundlegende Lokalisierungsmikroskopie-Technologie ist ein leichter optischer Prozess der Fluoreszenz-Mikroskopie, die Position, Entfernung und Winkelmaße auf "optisch isolierten" Partikeln (z.B Moleküle) ganz unter der theoretischen Grenze der Entschlossenheit für die leichte Mikroskopie erlaubt. "Optisch isoliert" bedeutet, dass an einem gegebenen Punkt rechtzeitig nur eine einzelne Partikel/Molekül innerhalb eines Gebiets einer Größe, die durch die herkömmliche optische Entschlossenheit (normalerweise etwa 200-250 nm Diameter) bestimmt ist, eingeschrieben wird. Das ist möglich, wenn Moleküle innerhalb solch eines Gebiets alle verschiedene geisterhafte Anschreiber (z.B verschiedene Farben oder andere verwendbare Unterschiede in der Lichtemission von verschiedenen Partikeln) tragen.

Viele Standardleuchtstofffärbemittel wie GFP, Färbemittel von Alexa, Färbemittel von Atto, Cy2/Cy3 und fluorescein Moleküle können für die Lokalisierungsmikroskopie verwendet werden, vorausgesetzt dass bestimmte photophysische Bedingungen da sind. Mit diesem so genannten SPDMphymod (physisch modifizierbarer fluorophores) Technologie ist eine einzelne Laserwellenlänge der passenden Intensität für nanoimaging genügend.

3D-Superentschlossenheitsmikroskopie

Die 3D-Superentschlossenheitsmikroskopie mit Standardleuchtstofffärbemitteln kann durch die Kombination der Lokalisierungsmikroskopie für Standardleuchtstofffärbemittel SPDMphymod und strukturierte Beleuchtung SMI erreicht werden.

STED

Stimulierte Emissionserschöpfung ist ein einfaches Beispiel dessen, wie höhere Entschlossenheit, die die Beugungsgrenze übertrifft, möglich ist, aber es hat Hauptbeschränkungen. STED ist eine Fluoreszenz-Mikroskopie-Technik, die eine Kombination von Lichtimpulsen verwendet, um Fluoreszenz in einer kleinen Subbevölkerung von Leuchtstoffmolekülen in einer Probe zu veranlassen. Jedes Molekül erzeugt einen Beugungsbeschränkten Punkt des Lichtes im Image, und das Zentrum von jedem dieser Punkte entspricht der Position des Moleküls. Da die Zahl von fluorescing Molekülen niedrig ist, werden die Punkte des Lichtes kaum überlappen und können deshalb genau gelegt werden. Dieser Prozess wird dann oft wiederholt, um das Image zu erzeugen. Stefan Hell vom Institut von Max Planck für die Biophysical Chemie wurde dem 10. deutschen Zukünftigen Preis 2006 für seine Entwicklung des STED Mikroskops zuerkannt.

Alternativen

Um die durch die Beugungsgrenze des sichtbaren Lichtes gesetzten Beschränkungen zu überwinden, sind andere Mikroskope entworfen worden, die andere Wellen verwenden.

• Atomkraft-Mikroskop (AFM)
• Abtastung des Elektronmikroskops (SEM)
• Abtastung der Mikroskopie der Ion-Leitfähigkeit (SICM)
• Abtastung tunneling Mikroskop (STM)
• Übertragungselektronmikroskopie (TEM)
• Ultraviolettes Mikroskop
• Röntgenstrahlmikroskop

Der Gebrauch von Elektronen und Röntgenstrahlen im Platz des Lichtes erlaubt viel höhere Entschlossenheit - die Wellenlänge der Radiation ist kürzer, so ist die Beugungsgrenze niedriger. Den zu machen

nichtzerstörende Untersuchung der kurzen Wellenlänge, das Atombalken-Bildaufbereitungssystem (atomarer nanoscope) ist vorgeschlagen und weit in der Literatur besprochen worden, aber es ist mit herkömmlichen Bildaufbereitungssystemen noch nicht konkurrenzfähig.

STM und AFM scannen Untersuchungstechniken mit einer kleinen Untersuchung, die über die Beispieloberfläche gescannt wird. Die Entschlossenheit in diesen Fällen wird durch die Größe der Untersuchung beschränkt; Mikrofertigung von Techniken kann Untersuchungen mit Tipp-Radien von 5-10 nm erzeugen.

Zusätzlich verwenden Methoden wie Elektron oder Röntgenstrahl-Mikroskopie ein teilweises oder Vakuumvakuum, das ihren Gebrauch für lebende und biologische Proben (mit Ausnahme von einem scannenden Umweltelektronmikroskop) beschränkt. Die Muster-Räume, die für alle diese Instrumente auch erforderlich sind, beschränken Beispielgröße, und Beispielmanipulation ist schwieriger. Farbe kann in durch diese Methoden gemachten Images nicht gesehen werden, so wird etwas Information verloren. Sie sind jedoch, notwendig, wenn sie molekulare oder atomare Effekten wie Alter untersuchen, das in der Aluminiumlegierung oder der Mikrostruktur von Polymern hart wird.

Siehe auch

• Digitalmikroskop
• Beleuchtung von Köhler
• Mikroskop-Gleiten

Weiterführende Literatur

• "Metallographic und Materialographic Specimen Preparation, Leichte Mikroskopie, Bildanalyse und Härte-Prüfung", Kay Geels in der Kollaboration mit Struers A/S, ASTM International 2006.

Links

• Antiquität Microscopes.com Eine Sammlung von frühen Mikroskopen
• Historische Mikroskope, eine illustrierte Sammlung mit mehr als 3000 Fotos von wissenschaftlichen Mikroskopen durch europäische Schöpfer
• Die Golub Sammlung, Eine Sammlung von 17. durch Mikroskope des 19. Jahrhunderts, einschließlich umfassender Beschreibungen
• Molekulare Ausdrücke, Konzepte in der optischen Mikroskopie
• Online-Tutorenkurs der praktischen optischen Mikroskopie
• OpenWetWare
• Zelle in den Mittelpunkt gestellte Datenbank
• Antonie van Leeuwenhoek: Vater der Mikroskopie und Mikrobiologie