MICROSCOPIO- un dispositivo óptico para obtener imágenes ampliadas de objetos o detalles de su estructura que no son visibles a simple vista; Es uno de los dispositivos más comunes utilizados en biología y medicina.
Referencia histórica
Los artesanos que fabricaban gafas conocían la capacidad de los sistemas de dos lentes para ampliar la imagen de los objetos (ver). Los ópticos artesanos de los Países Bajos y del Norte conocían estas propiedades de las lentes hemisféricas y planoconvexas. Italia en el siglo XVI. Hay información de que alrededor de 1590 Z. Jansen construyó un dispositivo tipo M en los Países Bajos.
Primero aparecieron lentes simples, que consistían en una sola lente (ver Lupa), y luego se diseñaron lentes más complejas que tenían, además de una lente, un ocular.
La rápida difusión y mejora del telescopio comenzó después de que Galileo (G. Galilei), mejorando el telescopio que diseñó, comenzara a utilizarlo como una especie de telescopio (1609-1610), cambiando la distancia entre la lente y el ocular.
Posteriormente, en 1624, tras haber logrado la producción de lentes de distancia focal más corta, Galileo redujo significativamente las dimensiones de su microscopio.
En 1625, I. Faber, miembro de la "Academia de los Vigilantes" romana ("Academia dei lincei"), propuso el término "microscopio".
Los primeros éxitos asociados con el uso de M. en la investigación científica biológica los logró R. Hooke, quien fue el primero en describir una célula vegetal (aprox. 1665).
A. Leeuwenhoek, con la ayuda de M., descubrió y dibujó espermatozoides, varios protozoos y detalles de la estructura del tejido óseo (1673-1677).
En 1668 a.C.]. Diviney, al colocar una lente de campo en el ocular, creó un ocular de tipo moderno; En 1673, Havelius introdujo un tornillo micrométrico y Hertel propuso colocar un espejo debajo de la mesa del microscopio. Así, M. comenzó a ensamblarse a partir de aquellas partes básicas que forman parte del biol moderno. METRO.
A principios del siglo XVIII. M. apareció en Rusia; Aquí Euler (Z. Euler) desarrolló por primera vez métodos para calcular los componentes ópticos de un microscopio.
En los siglos XVIII y XIX. M. siguió mejorando. En 1827, G. V. Amici fue el primero en utilizar una lente de inmersión en fotografía.
A finales del siglo XVIII - principios del XIX. Se propuso un diseño y se realizaron cálculos para lentes acromáticas para microscopía, gracias a lo cual sus cualidades ópticas mejoraron significativamente y la ampliación de los objetos proporcionada por dichas lentes aumentó de 500 a 1000 veces.
En 1850 los ingleses. El óptico N. S. Sorby diseñó el primer microscopio para observar objetos con luz polarizada.
En 1872-1873 Abbe (E. Abbe) desarrolló la ahora clásica teoría de la formación de imágenes de objetos no autoluminosos en M. Proceedings of English. La óptica de J. Sirks (1893) sentó las bases de la microscopía de interferencia.
En 1903 R. Zsigmondy y H. Siedentopf crearon un ultramicroscopio, en 1911 M. Sagnac describió el primer microscopio de interferencia de dos haces, en 1935 F. Zernicke propuso utilizar el método de contraste de fases para observar objetos de luz transparentes y débilmente dispersados en METRO. A mediados del siglo XX. Se inventó el microscopio electrónico, en 1953 el fisiólogo finlandés A. Wilska inventó el microscopio anoptral.
M. V. Lomonosov, I. P. Kulibin, L. I. Mandelstam, D. S. Rozhdestvensky, A. A. Lebedev, S. I. Vavilov, V.P. Linnik, D. D. Maksutov y otros.
Dispositivo de microscopio biológico
Biological M. (Fig. 1) está montado sobre un trípode (base) macizo, que suele tener forma de herradura. La base está equipada con un soporte, dentro del cual se encuentra una caja de micromecanismos para el ajuste del tubo M. Además, la caja de micromecanismos tiene una guía para el soporte del condensador. Se fija una mesa de centrado giratoria a la parte superior de la caja del micromecanismo mediante un soporte especial. El soporte de tubo arqueado en su parte inferior está equipado con un macrotornillo de dos alas, que sirve para el movimiento brusco del tubo. La parte superior del soporte del tubo está equipada en la parte inferior con un cabezal para colocar un revólver con casquillos para lentes, y en la parte superior con un casquillo de montaje especial para sujetar tubos intercambiables: un accesorio binocular para investigación visual y un tubo recto monocular para fotografía.
La mesa de objetos de M. tiene un dispositivo para mover la muestra en cuestión en direcciones perpendiculares entre sí. El movimiento del fármaco en una dirección u otra se puede medir utilizando escalas vernier con una precisión de 0,1 mm.
Arroz. 2. Diagrama óptico esquemático de un microscopio biológico con iluminador: 1 - ojo del observador; 2 - ocular; 3 - objeto en cuestión (droga); 3 - una imagen imaginaria invertida de un objeto formada por el ocular, cuyos rayos, al pasar a través de los sistemas ópticos del ojo del observador, crean una imagen real del objeto en la retina; 3" - imagen real invertida y ampliada del objeto; 4 - lente; 5 - condensador, que concentra un haz de luz reflejado por el espejo en el objeto; 6 - diafragma de apertura; 7 - espejo; 8 - diafragma de campo; 9 - iluminador colector de lentes; 10 - fuente de luz; 11 - portaobjetos de vidrio sobre el que se coloca el objeto en cuestión; D - distancia de mejor visión; las flechas muestran la trayectoria de los rayos en el sistema óptico del microscopio.
Esquema óptico básico de biol. M. se muestra en la Figura 2.
Los rayos de luz reflejados por el espejo son recogidos por un condensador. El condensador (Fig. 3) consta de varias lentes montadas en un marco de metal, aseguradas con un tornillo en el manguito del soporte del condensador, y es una lente de enfoque corto y alta apertura. La apertura del condensador depende del número de lentes. Dependiendo de los métodos de observación, se utilizan diferentes tipos de condensadores: condensadores de campo claro y oscuro; condensadores que crean iluminación oblicua (en ángulo con respecto al eje óptico de M.); condensadores para investigaciones mediante el método de contraste de fases, etc. Un condensador de campo oscuro para luz transmitida ilumina el preparado con un cono de luz hueco de gran ángulo; El condensador para la luz reflejada es un espejo en forma de anillo o un sistema de lentes de espejo alrededor de la lente, el llamado. epicondensador
Entre el espejo y el condensador hay un diafragma de iris (diafragma de iris), también llamado diafragma de apertura, ya que el grado de apertura regula la apertura del condensador, los bordes siempre deben ser ligeramente más bajos que la apertura de la lente utilizada. La membrana del condensador también puede estar situada entre sus lentes individuales.
El principal elemento óptico de una lente es la lente. Proporciona una imagen verdaderamente invertida y ampliada del objeto que se está estudiando. Las lentes son un sistema de lentes mutuamente centradas; La lente más cercana al objeto se llama lente frontal. La imagen real del objeto que proporciona sufre una serie de aberraciones (ver) características de cada lente simple, que se eliminan mediante lentes correctoras superpuestas. La mayoría de estas lentes son bastante complejas: están hechas de diferentes tipos de vidrio o incluso de otros materiales ópticos (por ejemplo, fluorita). Las lentes se dividen en varios grupos según el grado de corrección de la aberración. Las más simples son las lentes acromáticas; corrigen la aberración cromática para dos longitudes de onda y retienen sólo una ligera coloración residual de la imagen (halo). Los sistemas semiapocromáticos o de fluorita tienen aberraciones cromáticas algo más pequeñas: su aberración cromática se corrige para tres longitudes de onda. Los sistemas planocromáticos y planopocromáticos eliminan la curvatura de la imagen (es decir, producen un campo de imagen plano) y las aberraciones cromáticas. Cada lente se caracteriza por su propio aumento, distancia focal, apertura numérica y otras constantes. El aumento intrínseco depende de la distancia focal frontal del objetivo, según el tamaño del cual los lentes se dividen en fuertes (con una distancia focal de 1,5-3 mm), medio-fuerte (con una distancia focal de 3,5 mm) y Los medios (con una distancia focal de 5 a 12 mm) tienen débiles (distancia focal de 12 a 25 mm) y más débiles (distancia focal de más de 25 mm).
La apertura numérica de las lentes (y los condensadores) está determinada por el producto Sin de la mitad del ángulo de apertura bajo el cual el objeto "ve" el centro de la lente frontal de la lente (su "pupila") y el frente de la lente del condensador. , y el índice de refracción del medio encerrado entre estos sistemas ópticos. Si este medio es aire que se alterna con una placa de vidrio sobre la que se encuentra el objeto, entonces la apertura numérica no puede ser superior a 0,95, ya que el índice de refracción del aire es igual a 1. Para aumentar la apertura numérica, la lente es sumergido ( sumergir) en agua, glicerina o aceite de inmersión, es decir, en tal medio, el índice de refracción del corte es superior a 1. Estas lentes se denominan lentes de inmersión. M. Las lentes para estudiar objetos con luz transmitida están diseñadas para el uso de cubreobjetos, las lentes para estudiar objetos con luz incidente permiten examinar un objeto sin cubreobjetos.
Arroz. 4. Representación esquemática del ocular Huygens (I) y el recorrido de los rayos que en él forman la imagen (II): 1,9 - lente de campo; 2,6 - apertura; 3 - marco del ocular; 4.8 - cristalino; 5 - eje óptico principal; 7 - pupila de salida; 10 - imagen primaria; H y H" son los planos principales.
La imagen producida por la lente se ve a través de un sistema óptico llamado ocular. La imagen en el ocular es virtual ampliada. El aumento de los oculares suele estar indicado en su montura, p. 5x, 10x, 15x, etcétera. Los oculares se pueden dividir en dos grupos principales: normales, con campo de visión normal y gran angular. De los distintos sistemas de oculares, los más comunes son el ocular Huygens y el ocular Ramsden. El ocular Huygens (Fig. 4), que consta de dos lentes planas convexas que miran a la lente con su lado convexo, se utiliza cuando se trabaja con lentes acromáticas y planaromáticas con aumentos bajos. El ocular de Ramsden (Fig. 5) también consta de dos lentes plano-convexas, pero con sus lados convexos uno frente al otro. Este ocular también se puede utilizar como lupa (ver).
Para corregir (compensar) las aberraciones cromáticas residuales de la lente se utilizan las denominadas aberraciones. oculares de compensación; los más fuertes dan un aumento de 20 veces.
Los oculares de compensación consisten en una combinación de lentes unidas y simples seleccionadas de modo que su error cromático sea el inverso del cromatismo residual de un objetivo apocromático y, por lo tanto, compense la cromaticidad residual del objetivo. Los oculares fotográficos y de proyección se utilizan para proyectar una imagen en una película fotográfica o en una pantalla. En algunos casos, en M., en lugar de oculares, se utilizan los llamados. Los gomals son sistemas ópticos que corrigen la curvatura de la imagen de lentes apocromáticas y están destinados a la proyección de imágenes y la fotografía. Para medir el tamaño de los objetos microscópicos que se estudian, se utiliza un micrómetro ocular (ver).
Iluminadores de microscopio
Una amplia variedad de lámparas pueden servir como fuente de luz para M.: lámparas incandescentes, lámparas de mercurio-cuarzo, etc.
Cuando se trabaja con fuentes de luz potentes, para proteger los medicamentos contra el sobrecalentamiento o la desecación, se utilizan filtros protectores contra el calor (placas translúcidas llenas de líquido o vidrio) que absorben los rayos de luz de longitudes de onda no utilizadas (por ejemplo, rayos de longitud de onda larga). parte del espectro) y rayos térmicos. Cuando se estudia un fármaco con luz transmitida, la fuente de luz se encuentra debajo del objeto, cuando se estudia con luz reflejada, encima del objeto o hacia un lado. En algunos casos, cap. Arr. investigación, M., por ejemplo. MBI-6, MBI-15, etc., los iluminadores especiales forman parte del diseño M. En otros casos, se utilizan iluminadores de varias marcas producidos industrialmente. Algunos de ellos cuentan con transformadores que estabilizan la tensión suministrada a la lámpara y reóstatos para regular la intensidad de la lámpara.
El diseño más simple es el iluminador OS-14. Se utiliza para observar microobjetos en luz transmitida en un campo brillante. El iluminador OI-19 tiene una fuente de luz más intensa y se utiliza para observaciones en campos brillantes y oscuros, mediante el método de contraste de fases, etc., así como para microfotografía en campo brillante. El iluminador OI-25 está diseñado para observaciones en luz transmitida. Se instala directamente debajo del condensador en lugar de un espejo. Este iluminador se utiliza a menudo cuando se trabaja con modelos portátiles M. El iluminador OI-9M se utiliza en el cap. Arr. cuando se trabaja con luz transmitida con lentes polarizadas; El iluminador OI-24 se utiliza cuando se trabaja con lentes biológicas y polarizadas, está diseñado para fotografiar microobjetos y tiene un juego de filtros de luz. Para trabajar con materiales biológicos, luminiscentes y otros se utiliza el iluminador fluorescente SI-18. La fuente de luz que contiene es una lámpara de cuarzo de mercurio, que permite trabajar con luz de la parte UV del espectro, tanto transmitida como reflejada.
Diseño óptico y principio de funcionamiento del microscopio.
La construcción de una imagen en el magnetismo puede explicarse desde el punto de vista de la óptica geométrica. Los rayos de luz de la fuente de luz llegan al objeto a través del espejo y el condensador. La lente construye una imagen real del objeto. Esta imagen se ve a través de un ocular. El aumento total M. (G) se define como el producto del aumento lineal de la lente (β) y el aumento angular del ocular (G ok): G = β*G ok; β = Δ/f" aproximadamente, donde Δ es la distancia entre el foco trasero de la lente y el enfoque frontal del ocular, y f" aproximadamente es la distancia focal de la lente. Aumento del ocular Г aprox = 250/f" aprox, donde 250 es la distancia desde el ojo a la imagen en mm, f" aprox es la distancia focal del ocular. El aumento de las lentes suele oscilar entre 6,3 y 100, y el de los oculares, de 7 a 15. El aumento total de M está en el rango de 44 a 1500; se puede calcular multiplicando los valores de aumento del ocular y del objetivo. Es técnicamente posible crear lentes y oculares que proporcionen un aumento total muy superior a 1500. Sin embargo, esto suele resultar poco práctico. Una contribución significativa a la construcción de imágenes microscópicas la realizan los fenómenos de difracción e interferencia de la luz. Cada pequeño punto de un objeto iluminado, según la teoría de Huygens, se convierte en sí mismo, por así decirlo, en el centro de una nueva onda de luz que se propaga en todas direcciones. Todas las ondas emergentes interfieren, formando espectros de difracción y aparecen áreas oscuras y claras (mínimas y máximas). Según la teoría de Abbe, la imagen en la lente es similar al objeto sólo si todos los máximos suficientemente intensos caen en la lente. Cuantos menos máximos estén involucrados en la construcción de la imagen de un objeto, menos similar será la imagen al objeto.
tipos de microscopios
Además de los microscopios biológicos, existen microscopios estereoscópicos, de contacto, de campo oscuro, de contraste de fases, de interferencia, ultravioleta, infrarrojos, polarizadores, luminiscentes, de rayos X, de barrido, de televisión, holográficos, de comparación y otros tipos de microscopios. ellos, por ejemplo, de contraste de fases y luminiscentes, pueden, si es necesario, crearse sobre la base del biol convencional. M. usando prefijos apropiados.
microscopio estereoscópico Se trata, en realidad, de dos lentes unidas por un único diseño de tal manera que el ojo izquierdo y el derecho ven el objeto desde ángulos diferentes. Esto da un efecto estereoscópico, lo que facilita el estudio de muchos objetos tridimensionales. Esta M. se utiliza ampliamente en diversos campos de la investigación biomédica. Es especialmente necesario cuando se realizan micromanipulaciones durante la observación (biol, investigación, operaciones microquirúrgicas, etc.). La comodidad de orientación en el campo de visión de la lente se crea mediante la inclusión en su diseño óptico de prismas, que desempeñan el papel de sistemas envolventes: la imagen en tales lentes estereoscópicas es directa, no invertida.
Las lentes estereoscópicas suelen tener un aumento pequeño, no más de 120 veces. Los objetivos producidos se pueden dividir en dos grupos: objetivos con dos objetivos (BM-56, etc.) y cámaras con un objetivo (MBS-1, MB S-2, MBS-3, etc.). El binocular M. BM-56 es el más simple de los M. estereoscópicos y consta de dos sistemas ópticos independientes, cada uno de los cuales proporciona una imagen separada.
El M. MBS-1 estereoscópico funciona con luz transmitida y reflejada (Fig. 6). Estereoscópico M. MB S-2 tiene un trípode universal, que le permite trabajar con objetos grandes. El M. estereoscópico MBS-3 se diferencia de los anteriores por su diseño óptico, en el que se reduce significativamente la aberración esferocromática y se corrige la curvatura de la imagen.
También hay microscopios binoculares especiales de cabeza destinados a operaciones microquirúrgicas (ver Microcirugía, Microcirugía) y un microscopio quirúrgico (ver).
Microscopios de comparación Constan de dos lentes convencionales estructuralmente combinadas con un solo sistema de ocular. En tal M., las imágenes de dos objetos a la vez son visibles en dos mitades del campo visual, lo que permite compararlos por color, estructura, distribución de elementos, etc. M. de este tipo se utiliza en la comparación estudio de cualquier objeto en condiciones normales y patológicas, en estado intravital y después de su fijación o coloración mediante diversos métodos. M. las comparaciones también se utilizan en medicina forense.
microscopio de contacto, utilizado para el estudio intravital de diversas estructuras biológicas, se diferencia de otros M. por la presencia de lentes de contacto especiales, que son lentes de inmersión modificadas. Inicialmente se les pegó una fina placa de vidrio y se creó un contacto directo con la superficie del objeto en estudio. En 1963, A.P. Grammatin propuso y diseñó lentes diseñadas específicamente para microscopía de contacto. El enfoque con lentes de contacto se realiza mediante un sistema óptico especial, ya que la lente se presiona inmóvil contra el objeto. En la microscopía de contacto fluorescente, el área del objeto en estudio se ilumina con rayos de onda corta a través de una lente de contacto utilizando un iluminador opaco con un divisor de haz de interferencia.
Microscopio de campo oscuro, utilizado en trabajos que utilizan el método de campo oscuro (consulte Microscopía de campo oscuro), le permite observar imágenes de objetos transparentes que no absorben luz y que no son visibles cuando se iluminan con el método de campo brillante. Estos objetos suelen ser biológicos. objetos. En el campo oscuro M. la luz del iluminador y del espejo se dirige hacia el preparado mediante un condensador especial, el llamado. Condensador de campo oscuro. Al salir del condensador, la mayor parte de los rayos luminosos, que no han cambiado de dirección al atravesar la preparación transparente, forman un haz en forma de cono hueco, que no penetra en la lente situada en el interior de este cono. La imagen en campo oscuro M. es creada sólo por una pequeña parte de los rayos dispersados por las micropartículas del fármaco dentro de este cono hueco y que atraviesan la lente. La microscopía de campo oscuro se utiliza para operaciones microquirúrgicas en células individuales, para estudiar el mecanismo del proceso de reparación, registrar los distintos estados de los elementos celulares, etc. El método de microscopía de campo oscuro también se puede utilizar para estudiar objetos cuyas dimensiones son mucho más pequeñas. que la resolución de la microscopía óptica (ver . Ultramicroscopio).
microscopio de contraste de fases y su variedad, el microscopio anoptral, se utilizan para obtener imágenes de objetos transparentes e incoloros que no son visibles cuando se observan mediante el método de campo brillante. Por lo general, estos objetos no se pueden pintar, ya que la coloración tiene un efecto perjudicial sobre su estructura y la localización de productos químicos. compuestos en orgánulos celulares, etc. (ver Microscopía de contraste de fases). Este método es ampliamente utilizado en microbiología. En los laboratorios de diagnóstico clínico, se utiliza para estudiar la orina, los tejidos no fijados (por ejemplo, en el diagnóstico de tumores malignos) y ciertos histoles fijos. medicamentos (ver Métodos histológicos de examen).
Arroz. 7. Diagrama óptico de un microscopio de contraste de fases con iluminador: 1 - iluminador; 2 - diafragma de apertura; 3 - condensador; 4 - objeto en estudio; 4" - imagen del objeto en estudio; 5 - lente; 6 - placa de fase, en cuya superficie hay una protuberancia anular o una ranura anular, el llamado anillo de fase (las flechas sólidas muestran el curso de los rayos ordinarios, las punteadas las flechas indican rayos de apertura).
En el contraste de fase M (Fig. 7), en el foco frontal del condensador se instala un diafragma de apertura, cuyo orificio tiene forma de anillo. La imagen que construye se forma cerca del foco trasero de la lente y allí se instala la placa de fase. No se puede instalar en el foco de la lente (a menudo, el anillo de fase se aplica directamente a la superficie de una de las lentes), pero los rayos de luz del iluminador, que atraviesan el objeto, deben atravesar completamente el anillo de fase. , lo que los debilita significativamente y cambia su fase en un cuarto de longitud de onda. Los rayos, incluso ligeramente desviados (dispersos) en la preparación, no entran en el anillo de fase y no sufren un cambio de fase. Teniendo en cuenta el desplazamiento de fase de los rayos luminosos en el material de preparación, aumenta la diferencia de fase entre los rayos desviados y los no desviados; Como resultado de la interferencia de la luz en el plano de la imagen, los rayos se realzan o debilitan entre sí, dando una imagen contrastante de la estructura del fármaco.
La industria produce varios dispositivos de contraste de fase para M. El dispositivo de contraste de fase KF-4 consta de un condensador y un juego de lentes. Se puede utilizar con biol., polarizantes, luminiscentes y otros M. El dispositivo de contraste de fase KF-5 se diferencia del KF-4 en que las placas de fase de sus lentes están aplicadas en forma de dos anillos, el contraste de la imagen también es ligeramente más alto. El dispositivo de contraste de fases MFA-2 se diferencia del KF-4 por el tamaño de los anillos de fase y el método de aplicación.
anoptral M. es un tipo de microscopio de contraste de fases y permite estudiar objetos vivos con bajo contraste (protozoos, bacterias, virus), pero proporciona una imagen con más contraste que un microscopio de contraste de fases convencional. Cuando se utiliza anoptral M., la aparición en algunos casos de halos alrededor de la imagen de los objetos puede considerarse indeseable. La industria produce un kit para microscopía anoptral KAF-2, etc.
microscopio de interferencia está diseñado para resolver los mismos problemas que el contraste de fase M., sin embargo, existen diferencias significativas entre ellos. En la fotografía de interferencia, es posible observar áreas de objetos no solo con gradientes grandes, sino también pequeños del índice de refracción o espesor, es decir, es posible estudiar los detalles de objetos transparentes, independientemente de su forma y tamaño. y no sólo sus contornos, como en el contraste de fase M.
El principio que subyace al diseño de la microscopía de interferencia es que cada rayo que ingresa al microscopio se bifurca: uno de los rayos resultantes se dirige a través de la partícula observada del objeto y el otro a través de ella a lo largo de la misma rama óptica o adicional del microscopio ( Figura 8). En la parte ocular de dicha lente, ambos haces se reconectan e interfieren entre sí.
Interference M. es adecuado para estudiar tejidos vivos y no fijados, permite utilizar varios dispositivos para realizar mediciones, a partir de las cuales es posible calcular, por ejemplo, la masa de materia seca de una célula vegetal o animal, su concentración, su tamaño. del objeto, contenido de proteínas en objetos vivos y fijos, etc. (Fig. 9).
La industria produce una gran cantidad de microscopios de interferencia diferentes destinados a investigaciones biológicas, médicas, metalográficas y de otro tipo. Un ejemplo es el microscopio biológico de interferencia MBIN-4, diseñado para estudiar muestras en luz transmitida mediante el método de interferencia. También permite medir las diferencias en las trayectorias de los rayos que surgen cuando pasan por diferentes partes del objeto.
El método de contraste de interferencia a menudo se combina con otras técnicas de microscopía, p. con la observación de objetos en luz polarizada, en luz ultravioleta, etc., lo que permite, por ejemplo, determinar el contenido de ácidos nucleicos en la masa seca total del objeto.
Microscopios ultravioleta e infrarrojos. diseñado para estudiar objetos en rayos ultravioleta (UV) e infrarrojos (IR). Estas cámaras están equipadas con cámaras, pantallas fluorescentes o convertidores electrón-ópticos para capturar imágenes. La resolución de los microscopios UV es mucho mayor que la de los microscopios convencionales, ya que su resolución máxima, que depende de la longitud de onda, es menor. La longitud de onda de la luz utilizada en microscopía UV es de 400 a 250 nm, mientras que la longitud de onda de la luz visible es de 700 a 400 nm. Sin embargo, la principal ventaja de los microscopios UV es que las partículas de muchas sustancias, que son transparentes a la luz visible, absorben fuertemente la radiación UV en determinadas longitudes de onda y, por tanto, se pueden distinguir fácilmente en las imágenes UV. Varias sustancias contenidas en células vegetales y animales tienen espectros de absorción característicos en la región UV del espectro. Estas sustancias son proteínas, bases purínicas, bases pirimidínicas, aminoácidos aromáticos, ciertos lípidos, vitaminas, tiroxina y otros compuestos biológicamente activos.
El microscopio UV de investigación MUF-6 (Fig. 10) está destinado a la investigación biológica en luz transmitida y reflejada. Permite fotografiar objetos, así como el registro fotográfico de la densidad óptica y los espectros de absorción de áreas de muestra cuando se iluminan con luz monocromática.
La instalación ultravioleta microfotométrica MUF-5 está diseñada para estudiar objetos biológicos en luz transmitida. Se puede utilizar para registrar automáticamente espectros de absorción, utilizar una etapa de escaneo para registrar cambios en la densidad óptica a lo largo de una dirección seleccionada en el intervalo espectral deseado y fotografiar la fluorescencia de objetos.
La observación de objetos utilizando un microscopio infrarrojo también requiere convertir una imagen invisible al ojo en visible fotografiándola o utilizando un convertidor óptico-electrón. Microscopio infrarrojo, p.e. MIC-1 (Fig. 11), permite estudiar la estructura interna de objetos opacos a la luz visible (por ejemplo, zool., paleontol., antropol., preparaciones, etc.). El microscopio infrarrojo MIK-4, producido industrialmente, permite examinar objetos en luz con longitudes de onda de 750 a 1200 nm, incluso en luz polarizada.
microscopio polarizador permite observar los objetos estudiados en luz polarizada y se utiliza para estudiar preparaciones cuyas propiedades ópticas son heterogéneas, es decir, las llamadas. objetos anisotrópicos (ver Anisotropía). Dichos objetos son miofibrillas y neurofibrillas, fibras de colágeno, etc. La luz emitida por el iluminador en el sistema de dicho microscopio pasa a través de un polarizador; La polarización (ver), impartida a la luz, cambia durante su paso posterior a través de la preparación (o el reflejo de ella). Esto permite identificar diversos elementos en la preparación y su orientación en el espacio, lo cual es especialmente importante en el estudio de medico-biol. objetos. En microscopía de polarización, la investigación se puede realizar tanto con luz transmitida como reflejada. Los microscopios polarizadores están diseñados para mediciones cuantitativas precisas: los oculares tienen retículas, escalas micrométricas, etc.; La platina giratoria tiene un dial goniométrico.
La industria produce lentes polarizadas para diversos fines. Un ejemplo de este tipo de microscopio es el microscopio polarizador universal MIN-8 (Fig. 12), que cuenta con el equipo necesario y accesorios adicionales para otros estudios de polarización, excepto los microscópicos. Los mejores dispositivos extranjeros de este tipo son los microscopios universales “Ortolux-Pohl” de Leitz (Alemania) y “Pohl” de Opton.
Microscopio de luminiscencia. El dispositivo de M. luminiscente se basa en ciertos físico-químicos. leyes de la luminiscencia (ver Microscopía de luminiscencia). La alta sensibilidad de la M. luminiscente se utiliza en estudios microbiológicos, inmunológicos, citológicos y biofísicos.
El microscopio de fluorescencia ML-3, producido industrialmente, está diseñado para observar y fotografiar objetos a la luz de su fluorescencia visible en luz reflejada. El microscopio fluorescente ML-2 se diferencia del ML-3 en la capacidad de observar objetos en luz transmitida. Los dispositivos luminiscentes, que se utilizan más a menudo junto con lámparas convencionales, contienen un iluminador con una lámpara de mercurio, un conjunto de filtros de luz y los llamados. Iluminador opaco para iluminar preparaciones desde arriba. En combinación con M. fluorescente convencional, se utiliza el ajuste fotométrico FMEL-1, que se utiliza para la medición cuantitativa de la intensidad de la fluorescencia visible. El microfluorímetro MLI-1 se utiliza para estudiar la fluorescencia ultravioleta y visible en luz reflejada. El dispositivo permite mediciones cuantitativas de fluorescencia, fotografía, medición de espectros de fluorescencia y excitación de fluorescencia.
microscopio de rayos x diseñado para estudiar un objeto en rayos X. La focalización de rayos en microscopía de rayos X tiene sus propias características: para ello se utilizan planos de espejo curvos. La microscopía de rayos X también contiene una fuente microfocal de radiación de rayos X y detectores de imágenes: películas fotográficas o convertidores electroópticos. Los microscopios de rayos X de este tipo tienen una serie de desventajas asociadas con las imperfecciones estructurales de los monocristales y las dificultades del procesamiento preciso de los espejos, por lo que no se utilizan ampliamente.
El principio de proyección, o “sombra”, de la microscopía de rayos X se basa en el método de proyección en un haz de rayos divergentes desde una fuente puntual supermicrofocal de rayos X. Estos microscopios también cuentan con cámaras para microobjetos y un dispositivo de grabación. La resolución lineal de este tipo de microscopio es de hasta 0,1 micras.
Los rayos X M. se utilizan en el estudio de objetos cuyas diversas áreas absorben selectivamente rayos X, así como objetos que son opacos a otros rayos. Algunos modelos de microscopios de rayos X están equipados con convertidores de rayos X a radiación visible y dispositivos de televisión.
microscopio de barrido permite la inspección secuencial de un objeto en cada punto o su imagen utilizando un convertidor fotoeléctrico con medición de la intensidad de la luz que pasa a través del objeto o reflejada en él. Escanear un objeto se reduce a medir secuencialmente la transmitancia o reflexión de los rayos de luz del objeto en cada punto y convertirla en una señal eléctrica. El tipo de características de las microestructuras obtenidas como resultado del procesamiento de señales de video está determinada por algoritmos (ver) ingresados en los dispositivos informáticos correspondientes; Por tanto, el escaneo de M. es una combinación del propio M. y un sistema de escaneo de información. Es una parte integral del diseño de analizadores y contadores de partículas, microfotómetros de televisión, microfotómetros integradores y de barrido, etc. Los microfotómetros de barrido se utilizan en microbiología, citología, genética, histología, fisiología y otras áreas de la biología y la medicina.
Es prometedor utilizar el escaneo de M. o estructuras que los incluyen, con fines de diagnóstico, para estudiar la estructura y estructura de los tejidos, incluida la sangre, para identificar cambios patológicos y relacionados con la edad en ellos, para detectar células atípicas en secciones de tejidos. etc. En medicina experimental, la microscopía de barrido se utiliza para controlar el crecimiento y desarrollo de tejidos y células en cultivos, etc.
La industria produce dispositivos de escaneo en forma de accesorios para un microscopio óptico.
Los sistemas de escaneo pueden ser televisivos y mecánicos. La televisión se utiliza principalmente para el análisis de características geométricas y estadísticas y la clasificación de microobjetos. Los mecánicos son más versátiles y precisos. Le permiten trabajar en un rango espectral determinado en la región UV del espectro y, a menudo, se utilizan para mediciones fotométricas.
microscopio de televisión combina constructivamente M. con la tecnología de la televisión. Las cámaras de televisión funcionan según un esquema de microproyección: la imagen de un objeto se convierte en señales eléctricas en serie, que luego reproducen esta imagen a escala ampliada en una pantalla de cinescopio. Dependiendo del método de iluminación del objeto en estudio, las cámaras de televisión se dividen en dos tipos: cámaras con tubo transmisor y cámaras con foco móvil.
El televisor M. con tubo transmisor es una combinación simple de M. óptico y un canal de televisión. La imagen proporcionada por M. se proyecta en la pantalla del cinescopio. En este caso, la imagen de las señales se puede observar en una pantalla grande incluso con poca iluminación del propio objeto.
En la microscopía de televisión con punto móvil se utiliza el escaneo óptico de un objeto con un haz de luz en movimiento.
Los dispositivos de televisión se utilizan a menudo en combinación con el contraste de fase M. De este modo se consigue el mayor contraste de imagen. El alto brillo de las imágenes de las cámaras de televisión permite su uso para fotografiar y filmar objetos tanto estacionarios como en movimiento. Las radios de televisión también se pueden utilizar como dispositivo remoto, es decir, el propio receptor de televisión se puede instalar a una distancia considerable de la radio, lo cual es especialmente importante al estudiar objetos cuya proximidad a Crimea es peligrosa para un observador (por ejemplo, objetos radiactivos). En un microscopio de televisión es posible estudiar objetos en rayos UV e IR; también se utiliza como microespectrofotómetro de televisión. Cuando se utilizan sistemas electrónicos adicionales, es posible obtener una imagen en color. Se han creado contadores automáticos de micropartículas a partir de micropartículas de televisión (ver Autoanalizadores). En este caso, la imagen se convierte en una serie de señales eléctricas mediante dispositivos de conteo especiales, lo que permite contar de manera simple y rápida el número de diferentes partículas en la preparación (eritrocitos y leucocitos en la sangre, colonias de bacterias, partículas de aerosol en el aire, cristales y granos en minerales, etc.), etc.), así como todo un complejo de otras mediciones.
La industria produce cámaras de televisión de varios tipos. Televisión ultravioleta M. amer. Newtronics Research es un microespectrofotómetro de televisión. Produce una imagen de tres colores de un objeto correspondiente a tres longitudes de onda seleccionadas en la porción UV del espectro. Este tipo de microscopía permite realizar mediciones de absorción.
Televisión cuantitativa M. "KTM" Inglesa. de Metals Research permite medir por separado elementos de la imagen con diferente iluminación dentro de seis niveles de intensidad, determinar el porcentaje de área ocupada por un determinado componente de la estructura, determinar el número promedio de partículas para calcular su tamaño promedio y evaluar la distribución de partículas por grupos de tamaño.
microscopio holografico sirve para construir imágenes de objetos utilizando el método holográfico, es decir, un método para obtener una imagen tridimensional de un objeto basado en la interferencia de ondas (ver Holografía). Un holograma permite obtener una imagen, que es el resultado de registrar no solo amplitudes (como en la fotografía), sino también las fases de las ondas de luz dispersadas por un objeto. En el magnetismo holográfico, la fuente de onda es un rayo láser (ver Láser). Cuando se utilizan fuentes láser pulsadas, es posible obtener hologramas de objetos en movimiento. La combinación constructiva de dispositivos holográficos con microscopía convencional permite colocar el objeto verticalmente, lo cual es necesario al estudiar, por ejemplo, suspensiones celulares. El holograma se obtiene a partir de la imagen creada por la lente. El holograma reconstruido reproduce la imagen que se observa a través del ocular M. El uso del método holográfico es prometedor para el estudio de objetos transparentes (fase); también se puede utilizar para obtener imágenes de microobjetos que contengan regiones que se mueven lentamente en un entorno estático (circulación sanguínea, absorción de burbujas de aire en los capilares, etc.). Holographic M. ha encontrado aplicación en crioscopia para estudiar varias células normalmente y durante la congelación (por ejemplo, monitoreando los procesos de cristalización intracelular). En M. holográfica es posible obtener una resolución de aprox. 1 micra, así como hologramas en blanco y negro y en color.
Los dispositivos holográficos se utilizan cada vez más como analizadores de micropartículas automatizados. El reconocimiento de micropartículas con este método se acelera decenas de miles de veces. La búsqueda de un objeto se realiza simultáneamente a lo largo de todo el holograma. Para controlar el trabajo y procesar los resultados, las instalaciones holográficas se conectan a una computadora.
Bibliografía: Barsky I. Ya., Polyakov N. I. y Yakubenas V. A. Microscopía de contacto, M., 1976, bibliogr.; Bernshtein A. S., Johad-z e Sh. R. y Perova N. I. Microscopios de medición fotoeléctricos, M., 1976, bibliogr.; Voronin V. V. Fundamentos de la teoría del microscopio, Tbilisi, 1965; M i s t r o v L. E. Dispositivos e instrumentos de importancia histórica, Microscopios, M., 1974; Análisis mecánico de objetos microscópicos, ed. GM Frank, M., 1968; Panov V. A. y A n dr e e en L. N. Óptica de microscopios, L., 1976, bibliogr.: Tecnología de escaneo en el estudio de poblaciones celulares, células, orgánulos y macromoléculas, ed. G. M. Franka, Pushchino-on-Oka, 1973; Skvortsov G. E. y otros Microscopes, L., 1969, bibliogr.; Fedin L. A. Microscopios, accesorios y lupas, M., 1961, bibliogr.; ChernukhA. M. et al. Algunas cuestiones del uso de la holografía en la investigación biomédica, Med. Techn., núm. 1, pág. 30, 1976, bibliogr.
Yu. V. Agibalov, N. G. Budkovskaya, A. B. Tsypin.
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Para una lección práctica en la sección "Biología celular"
Para estudiantes de 1er año de la especialidad “Atención Médica y Preventiva”
SUJETO. Microscopio y reglas para trabajar con él.
OBJETIVO. Basado en el conocimiento de la estructura de un microscopio óptico, dominar la técnica de microscopía y preparación de microportamentos temporales.
LISTA DE CONOCIMIENTOS Y HABILIDADES PRÁCTICAS
1. Conocer las partes principales de un microscopio, su finalidad y estructura.
2. Conozca las reglas para preparar un microscopio para su uso.
3. Ser capaz de trabajar con un microscopio de bajo y alto aumento.
4. Ser capaz de preparar microportaobjetos temporales.
5. Ser capaz de llevar correctamente un registro de los trabajos prácticos.
PRINCIPALES PREGUNTAS DEL TEMA
1. Principales tipos de microscopía.
2. Las partes principales de un microscopio óptico, su finalidad y estructura.
3. Elementos de la parte mecánica del microscopio.
4. Parte de iluminación del microscopio. ¿Cómo se puede aumentar la intensidad de la iluminación de un objeto?
5. Parte óptica del microscopio. ¿Cómo determinar el aumento de un objeto?
6. Reglas para preparar un microscopio para su uso.
7. Reglas para trabajar con microscopio.
8. Técnica de preparación de un microobjeto temporal.
RESUMEN DEL TEMA
Se utiliza un microscopio para estudiar objetos pequeños. En el trabajo práctico se suele utilizar el microscopio MBR-1 (microscopio de trabajo biológico) o MBI-1 (microscopio de investigación biológica), Biolam y MBS-1 (microscopio estereoscópico).
TIPOS DE MICROSCOPÍA: luminosa (lupa, fluorescente, microscopios ópticos convencionales - MBI-1, MBR-1, Biolam, etc.) y electrónica (microscopios de transmisión y barrido).
La MICROSCOPÍA LUZ es el principal método para estudiar objetos biológicos, por lo que dominar la técnica de la microscopía y preparar micromuestras temporales es necesario para el trabajo práctico de un médico. La resolución de un microscopio óptico está limitada por la longitud de onda de la luz. Los microscopios ópticos modernos proporcionan un aumento de hasta 1500. Es muy importante que en un microscopio óptico se puedan estudiar no solo objetos fijos, sino también vivos. Dado que las estructuras de la mayoría de las células vivas no tienen suficiente contraste (son transparentes), se han desarrollado métodos especiales de microscopía óptica para aumentar el contraste de la imagen de un objeto. Dichos métodos incluyen microscopía de contraste de fases, microscopía de campo oscuro, etc.
MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA: no utiliza luz, sino una corriente de electrones que pasa a través de campos electromagnéticos. La longitud de onda de los electrones depende del voltaje aplicado para generar el haz de electrones; en la práctica, se puede obtener una resolución de aproximadamente 0,5 nm, es decir. aproximadamente 500 veces más que en un microscopio óptico. El microscopio electrónico permitió no solo estudiar la estructura de estructuras celulares previamente conocidas, sino también identificar nuevos orgánulos. Así, se descubrió que la base de la estructura de muchos orgánulos celulares es la membrana celular elemental.
Las partes principales del microscopio: mecánica, óptica y de iluminación.
Parte mecánica. La parte mecánica incluye trípode, escenario, tubo, revólver, tornillos macro y micrométricos. Un trípode consta de una base que le da estabilidad al microscopio. Desde el centro de la base se extiende hacia arriba un soporte para tubos, al que se fija un tubo situado en posición oblicua. La mesa de objetos está montada sobre un trípode. Sobre él se coloca un microportaobjetos. Hay dos abrazaderas (abrazaderas) en el escenario para fijar la muestra. A través de un agujero en el escenario se proporciona la iluminación del objeto.
Hay dos tornillos en las superficies laterales del trípode con los que puedes mover el tubo. El tornillo macrométrico se utiliza para un ajuste aproximado del enfoque (para obtener una imagen clara del objeto con un aumento reducido del microscopio). Se utiliza un tornillo micrométrico para ajustar el enfoque.
Parte óptica. La parte óptica del microscopio está representada por oculares y lentes. Ocular (Latín osillus – ojo) ubicado en la parte superior del tubo y de cara al ojo. El ocular es un sistema de lentes. Los oculares pueden proporcionar diferentes aumentos: 7 (×7), 10 (×10), 15 (×15) veces. En el lado opuesto del tubo hay un disco giratorio: una placa giratoria. Las lentes están fijadas en sus casquillos. Cada objetivo está representado por varias lentes, a modo de ocular, lo que permite obtener un aumento determinado: ×8, ×40, ×90.
SECCIÓN: CITOLOGÍA
TEMA: “DISPOSITIVO DE MICROSCOPIO LUMINOSO Y TÉCNICAS DE MICROSCOPÍA”.
Forma de organización del proceso educativo: lección práctica.
Ubicación: Habitación de entrenamiento.
Propósito de la lección: Con base en el conocimiento de la estructura de un microscopio óptico, dominar la técnica de microscopía y preparación de preparaciones temporales.
La importancia del tema en estudio.
La microscopía óptica es uno de los métodos objetivos en las disciplinas biológicas, biomédicas y médicas. La capacidad de utilizar correctamente un microscopio, evaluar, interpretar y documentar (dibujar) de manera competente la imagen microscópica observada es un requisito previo para dominar con éxito el material en las clases prácticas de biología, histología, anatomía patológica y microbiología.
Como resultado del trabajo en una lección práctica, el estudiante debe
saber:
· dispositivo de microscopio óptico;
· reglas para trabajar con un microscopio óptico.
ser capaz de:
· trabajar con un microscopio óptico de bajo y alto aumento;
· preparar una preparación temporal;
· elaborar bocetos de preparaciones microscópicas;
· redactar el acta de la lección.
Equipo de lección:
Computadora;
Proyector;
Presentación en Power Point sobre el tema;
Microscopio óptico;
Binocular;
Microespecímenes (cualquiera);
Diapositivas;
Cubre vasos;
placas de Petri;
Bisturí;
Servilletas de gasa;
Papel de filtro;
Solución alcohólica de yodo;
Bulbo.
PARTE PRÁCTICA DE LA CLASE
TRABAJO No. 1. DISPOSITIVO DE MICROSCOPIO LUMINOSO.
Ejercicio 1:
- Lea atentamente el contenido del trabajo No. 1 y estudie la estructura de un microscopio óptico.
Considere las partes principales del microscopio: mecánica, óptica, iluminación.
A parte mecánica Incluyen: trípode, escenario, tubo, revólver, tornillos macro y micrométricos.
El trípode consta de una enorme base en forma de herradura que proporciona al microscopio la estabilidad necesaria. Desde el centro de la base se extiende hacia arriba un soporte de tubo, doblado casi en ángulo recto, al que se une un tubo situado oblicuamente.
Una mesa de objetos con un agujero redondo en el medio está montada sobre un trípode. El objeto en cuestión se coloca sobre la mesa (de ahí el nombre de “objeto”). Sobre la mesa hay dos abrazaderas o abrazaderas que fijan firmemente el medicamento. A los lados de la mesa hay dos tornillos: extractores de medicamentos; cuando se gira, la mesa se mueve junto con la lente en el plano horizontal. Un haz de luz pasa a través de un agujero en el centro de la mesa, lo que permite ver el objeto con luz transmitida.
A los lados del trípode, debajo del escenario, encuentra dos tornillos que se utilizan para mover el tubo. El tornillo macrométrico, o trinquete, tiene un disco grande y, cuando se gira, sube o baja el tubo para un enfoque aproximado. Un tornillo micrométrico, que tiene un disco exterior de menor diámetro, mueve ligeramente el tubo al girarlo y sirve para un enfoque preciso. El tornillo micrométrico sólo se puede girar media vuelta en ambas direcciones.
parte óptica El microscopio está representado por oculares y objetivos.
El ocular (del latín oculus - ojo) está ubicado en la parte superior del tubo y mira hacia el ojo. El ocular es un sistema de lentes encerradas en una funda metálica cilíndrica. Por el número en la superficie superior del ocular se puede juzgar su factor de aumento (X 7, X 10, X 15). El ocular se puede quitar del tubo y reemplazar por otro según sea necesario.
En el lado opuesto, busque una placa giratoria, o revólver (del latín revolvo - giro), que tiene 3 casquillos para lentes. Al igual que un ocular, una lente es un sistema de lentes encerradas en un marco metálico común. La lente se atornilla en el casquillo del revólver. Las lentes también tienen diferentes relaciones de aumento, que se indican con un número en su superficie lateral. Hay: una lente de bajo aumento (X 8), una lente de alto aumento (X 40) y una lente de inmersión que se utiliza para estudiar los objetos más pequeños (X 90).
El aumento total del microscopio es igual al aumento del ocular multiplicado por el aumento del objetivo. Por lo tanto, un microscopio óptico tiene un aumento máximo de 15 X 90 o puede aumentar un máximo de 1350 veces.
parte de iluminación Un microscopio consta de un espejo, un condensador y un diafragma.
El espejo está montado sobre un trípode debajo del escenario del objeto y, gracias a un soporte móvil, puede girarse en cualquier dirección. Esto permite utilizar fuentes de luz ubicadas en diferentes direcciones con respecto al microscopio y dirigir un haz de luz hacia un objeto a través de una abertura en la platina. El espejo tiene dos superficies: cóncava y plana. La superficie cóncava concentra más los rayos de luz y, por lo tanto, se utiliza en iluminación artificial más débil.
El condensador está situado entre el espejo y el escenario y consta de dos o tres lentes encerradas en un marco común. Un haz de luz emitido por el espejo pasa a través de un sistema de lentes condensadoras. Al cambiar la posición del condensador (arriba, abajo), puede cambiar la intensidad de iluminación del objeto. Para mover el condensador, use un tornillo ubicado frente a los tornillos macro y micro. Cuando se baja el condensador, la iluminación disminuye; cuando se sube, aumenta. La membrana, montada en la parte inferior del condensador, sirve también para regular la iluminación. Este diafragma consta de una serie de placas dispuestas en círculo y superpuestas parcialmente entre sí de tal forma que en el centro queda un orificio para el paso del haz luminoso. Usando una manija especial ubicada en el lado derecho del condensador, puede cambiar la posición de las placas del diafragma entre sí y así reducir o aumentar la apertura y, por lo tanto, ajustar la iluminación.
Partes funcionales de un microscopio.
El microscopio incluye tres partes funcionales principales.:
1. Parte de iluminación
Diseñado para crear un flujo de luz que le permite iluminar un objeto de tal manera que las partes posteriores del microscopio realicen sus funciones con extrema precisión. La parte de iluminación de un microscopio de luz transmitida se encuentra detrás del objeto debajo de la lente en los microscopios directos y delante del objeto de arriba. lente V invertido. La parte de iluminación incluye una fuente de luz (lámpara y fuente de alimentación eléctrica) y un sistema óptico-mecánico (colector, condensador, diafragmas de iris/campo ajustables y apertura).
2. Parte reproductora
Diseñado para reproducir un objeto en el plano de la imagen con la calidad de imagen y el aumento necesarios para la investigación (es decir, para construir una imagen que reproduzca el objeto con la óptica adecuada con la mayor precisión posible y con todos los detalles). microscopio resolución, aumento, contraste y reproducción cromática). La parte de reproducción proporciona la primera etapa de aumento y está ubicada después del objeto en el plano de la imagen del microscopio.
La parte de reproducción incluye lente y un sistema óptico intermedio.
Los microscopios modernos de última generación se basan en sistemas ópticos. lentes, corregido al infinito. Esto requiere además el uso de los llamados sistemas de tubos, que generan haces de luz paralelos que emergen de lente, “recogido” en el plano de la imagen microscopio.
3. Parte de visualización
Diseñado para obtener una imagen real de un objeto en la retina del ojo, película o placa fotográfica, en la pantalla de un televisor o monitor de computadora con aumento adicional (segunda etapa de aumento).
La parte de visualización está ubicada entre el plano de imagen de la lente y los ojos del observador ( cámara, cámara). La parte de imágenes incluye un accesorio visual monocular, binocular o trinocular con un sistema de observación ( oculares, que funcionan como una lupa).
Además, esta parte incluye sistemas de aumento adicionales (mayorista de aumento/sistemas de cambio); archivos adjuntos de proyección, incluidos archivos adjuntos de discusión para dos o más observadores; aparatos de dibujo; Sistemas de análisis y documentación de imágenes con los correspondientes elementos adaptadores (matching).
Piezas estructurales y tecnológicas.
microscopio moderno Consta de las siguientes partes estructurales y tecnológicas:
óptico;
mecánico;
eléctrico.
Parte mecánica del microscopio.
El principal bloque estructural y mecánico del microscopio es trípode. El trípode incluye los siguientes bloques principales: base Y soporte de tubo.
Base es un bloque en el que toda la microscopio. En los microscopios simples, se instalan espejos de iluminación o iluminadores de techo en la base. En modelos más complejos, el sistema de iluminación se integra en la base con o sin fuente de alimentación.
Tipos de bases de microscopio
base con espejo iluminado;
la iluminación denominada “crítica” o simplificada;
Iluminación Keller.
cambiar unidad lentes, que tiene las siguientes opciones de diseño: dispositivo de torreta, dispositivo roscado para atornillar lente, “trineo” para fijación sin rosca lentes utilizando guías especiales;
mecanismo de enfoque para el ajuste grueso y fino del microscopio para la nitidez - mecanismo para enfocar el movimiento de lentes o platinas;
punto de fijación para mesas de objetos reemplazables;
unidad de montaje para enfocar y centrar el movimiento del condensador;
punto de fijación para accesorios reemplazables (visuales, fotográficos, de televisión, diversos dispositivos de transmisión).
Los microscopios pueden usar soportes para montar componentes (por ejemplo, un mecanismo de enfoque en microscopios estereoscópicos o un soporte de iluminador en algunos modelos de microscopios invertidos).
El componente puramente mecánico del microscopio es escenario, destinado a sujetar o fijar un objeto de observación en una posición determinada. Las mesas pueden ser fijas, coordinadas y giratorias (centradas y no centradas).
Digas lo que digas, el microscopio es una de las herramientas más importantes de los científicos, una de sus principales armas para comprender el mundo que nos rodea. Cómo apareció el primer microscopio, cuál es la historia del microscopio desde la Edad Media hasta nuestros días, cuál es la estructura del microscopio y las reglas para trabajar con él, encontrará las respuestas a todas estas preguntas en nuestro artículo. Entonces empecemos.
Historia de la creación del microscopio.
Aunque las primeras lentes de aumento, a partir de las cuales funciona realmente el microscopio óptico, fueron encontradas por los arqueólogos durante las excavaciones de la antigua Babilonia, los primeros microscopios aparecieron en la Edad Media. Curiosamente, no hay acuerdo entre los historiadores sobre quién inventó por primera vez el microscopio. Entre los candidatos para este venerable papel se encuentran científicos e inventores tan famosos como Galileo Galilei, Christiaan Huygens, Robert Hooke y Antoni van Leeuwenhoek.
También cabe mencionar al médico italiano G. Fracostoro, quien allá por 1538 fue el primero en proponer combinar varias lentes para obtener un mayor efecto de aumento. Esta aún no fue la creación del microscopio, pero se convirtió en el precursor de su aparición.
Y en 1590, un tal Hans Yasen, un fabricante de gafas holandés, dijo que su hijo, Zachary Yasen, había inventado el primer microscopio; para la gente de la Edad Media, tal invención era como un pequeño milagro. Sin embargo, varios historiadores dudan de que Zachary Yasen sea el verdadero inventor del microscopio. El hecho es que hay muchos puntos oscuros en su biografía, incluidos puntos en su reputación, por lo que los contemporáneos acusaron a Zacarías de falsificación y robo de propiedad intelectual ajena. Sea como fuere, lamentablemente no podemos saber con certeza si Zakhary Yasen fue el inventor del microscopio o no.
Pero la reputación de Galileo Galilei a este respecto es impecable. Conocemos a este hombre, ante todo, como un gran astrónomo, un científico perseguido por la Iglesia católica por sus creencias de que la Tierra gira alrededor de ella, y no al revés. Entre los inventos importantes de Galileo se encuentra el primer telescopio, con la ayuda del cual el científico penetró su mirada en las esferas cósmicas. Pero su esfera de intereses no se limitaba sólo a las estrellas y los planetas, porque un microscopio es esencialmente el mismo telescopio, pero a la inversa. Y si con la ayuda de lentes de aumento se pueden observar planetas distantes, entonces ¿por qué no dirigir su poder en otra dirección: estudiar lo que hay "debajo de nuestras narices"? “¿Por qué no?”, probablemente pensó Galileo, y así, en 1609, ya presentó al público en general en la Accademia dei Licei su primer microscopio compuesto, que consistía en una lente de aumento convexa y cóncava.
Microscopios antiguos.
Más tarde, diez años después, el inventor holandés Cornelius Drebbel mejoró el microscopio de Galileo añadiendo otra lente convexa. Pero la verdadera revolución en el desarrollo de los microscopios la realizó Christiaan Huygens, físico, mecánico y astrónomo holandés. Por eso fue el primero en crear un microscopio con un sistema ocular de dos lentes ajustado acromáticamente. Vale la pena señalar que los oculares Huygens todavía se utilizan en la actualidad.
Pero el famoso inventor y científico inglés Robert Hooke entró para siempre en la historia de la ciencia, no sólo como creador de su propio microscopio original, sino también como una persona que con su ayuda hizo un gran descubrimiento científico. Fue él quien fue el primero en ver una célula orgánica a través de un microscopio y sugirió que todos los organismos vivos están formados por células, estas unidades más pequeñas de materia viva. Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones en su obra fundamental, Micrographia.
Publicado en 1665 por la Royal Society de Londres, este libro se convirtió inmediatamente en un éxito de ventas científico de la época y causó sensación en la comunidad científica. Por supuesto, contenía grabados que representaban pulgas, piojos, moscas y células vegetales ampliados al microscopio. En esencia, este trabajo fue una descripción asombrosa de las capacidades del microscopio.
Dato interesante: Robert Hooke tomó el término “célula” porque las células vegetales delimitadas por paredes le recordaban a las células monásticas.
Así se veía el microscopio de Robert Hooke, imagen de Micrographia.
Y la última científica destacada que contribuyó al desarrollo de los microscopios fue la holandesa Antonia van Leeuwenhoek. Inspirándose en el trabajo de Robert Hooke, Micrographia, Leeuwenhoek creó su propio microscopio. El microscopio de Leeuwenhoek, aunque solo tenía una lente, era extremadamente potente, por lo que el nivel de detalle y aumento de su microscopio era el mejor en ese momento. Al observar la naturaleza viva a través de un microscopio, Leeuwenhoek hizo muchos de los descubrimientos científicos más importantes en biología: fue el primero en ver los glóbulos rojos, describió bacterias, levaduras, dibujó el esperma y la estructura de los ojos de los insectos, descubrió los ciliados y describió muchos de sus formas. El trabajo de Leeuwenhoek dio un gran impulso al desarrollo de la biología y ayudó a atraer la atención de los biólogos hacia el microscopio, convirtiéndolo en una parte integral de la investigación biológica, incluso hasta el día de hoy. Esta es la historia general del descubrimiento del microscopio.
tipos de microscopios
Además, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, comenzaron a aparecer microscopios ópticos cada vez más avanzados; el primer microscopio óptico que funcionaba con lentes de aumento fue reemplazado por un microscopio electrónico, y luego por un microscopio láser, un microscopio de rayos X, lo que dio un efecto de aumento y un detalle mucho mejores. ¿Cómo funcionan estos microscopios? Más sobre esto más adelante.
Microscopio electrónico
La historia del desarrollo del microscopio electrónico comenzó en 1931, cuando un tal R. Rudenberg recibió una patente para el primer microscopio electrónico de transmisión. Luego, en los años 40 del siglo pasado, aparecieron los microscopios electrónicos de barrido, que alcanzaron su perfección técnica ya en los años 60 del siglo pasado. Formaron una imagen de un objeto moviendo secuencialmente una sonda electrónica de sección pequeña a través del objeto.
¿Cómo funciona un microscopio electrónico? Su funcionamiento se basa en un haz de electrones dirigido, acelerado en un campo eléctrico y que muestra una imagen en lentes magnéticas especiales; este haz de electrones es mucho más corto que la longitud de onda de la luz visible. Todo esto permite aumentar entre 1.000 y 10.000 veces la potencia de un microscopio electrónico y su resolución en comparación con un microscopio óptico tradicional. Ésta es la principal ventaja de un microscopio electrónico.
Así es como se ve un microscopio electrónico moderno.
microscopio láser
El microscopio láser es una versión mejorada del microscopio electrónico; su trabajo se basa en un rayo láser, que permite al científico observar el tejido vivo a una profundidad aún mayor.
microscopio de rayos x
Los microscopios de rayos X se utilizan para estudiar objetos muy pequeños con dimensiones comparables al tamaño de una onda de rayos X. Su trabajo se basa en radiación electromagnética con una longitud de onda de 0,01 a 1 nanómetro.
Dispositivo de microscopio
El diseño de un microscopio depende de su tipo; por supuesto, un microscopio electrónico se diferenciará en su diseño de un microscopio óptico óptico o de un microscopio de rayos X. En nuestro artículo veremos la estructura de un microscopio óptico moderno convencional, que es el más popular tanto entre aficionados como entre profesionales, ya que con su ayuda se pueden resolver muchos problemas de investigación sencillos.
Entonces, en primer lugar, un microscopio se puede dividir en partes ópticas y mecánicas. La parte óptica incluye:
- El ocular es la parte del microscopio que está directamente conectada a los ojos del observador. En los primeros microscopios constaba de una sola lente; el diseño del ocular en los microscopios modernos, por supuesto, es algo más complicado.
- La lente es prácticamente la parte más importante del microscopio, ya que es la lente la que proporciona el aumento principal.
- Iluminador: responsable del flujo de luz sobre el objeto en estudio.
- Apertura: regula la intensidad del flujo de luz que ingresa al objeto en estudio.
La parte mecánica del microscopio consta de partes tan importantes como:
- Tubo, es un tubo en el que se sitúa el ocular. El tubo debe ser duradero y no deformarse, de lo contrario se verán afectadas las propiedades ópticas del microscopio.
- La base garantiza la estabilidad del microscopio durante el funcionamiento. Sobre este se fijan el tubo, el soporte del condensador, las perillas de enfoque y otras partes del microscopio.
- Cabezal giratorio: se utiliza para cambiar lentes rápidamente, no disponible en modelos de microscopios económicos.
- La mesa de objetos es el lugar en el que se colocan el objeto u objetos examinados.
Y aquí la imagen muestra una estructura más detallada del microscopio.
Reglas para trabajar con un microscopio.
- Es necesario trabajar con un microscopio sentado;
- Antes de su uso, se debe revisar el microscopio y limpiarlo del polvo con un paño suave;
- Coloque el microscopio frente a usted ligeramente hacia la izquierda;
- Vale la pena empezar a trabajar con poco aumento;
- Configure la iluminación en el campo de visión del microscopio utilizando una luz eléctrica o un espejo. Mirando por el ocular con un ojo y utilizando un espejo con un lado cóncavo, dirija la luz de la ventana hacia la lente y luego ilumine el campo de visión tanto como sea posible y de manera uniforme. Si el microscopio está equipado con un iluminador, conecte el microscopio a la fuente de alimentación, encienda la lámpara y ajuste el brillo requerido;
- Coloque la micromuestra en el escenario de modo que el objeto a estudiar quede debajo de la lente. Mirando desde un lado, baje la lente usando el macrotornillo hasta que la distancia entre la lente inferior de la lente y la microespécimen sea de 4-5 mm;
- Moviendo la muestra con la mano, busque la ubicación deseada y colóquela en el centro del campo de visión del microscopio;
- Para estudiar un objeto con un gran aumento, primero debe colocar el área seleccionada en el centro del campo de visión del microscopio con un aumento bajo. Luego cambie la lente a 40x, girando el revólver para que tome la posición de trabajo. Utilizando un tornillo micrométrico, obtenga una buena imagen del objeto. En la caja del mecanismo del micrómetro hay dos líneas, y en el tornillo del micrómetro hay un punto que siempre debe estar entre las líneas. Si supera sus límites, deberá devolverlo a su posición normal. Si no se sigue esta regla, el tornillo micrométrico puede dejar de funcionar;
- Al finalizar el trabajo con gran aumento, ajuste un aumento bajo, levante la lente, retire la muestra de la mesa de trabajo, limpie todas las partes del microscopio con una servilleta limpia, cúbralo con una bolsa de plástico y colóquelo en un gabinete.
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