آشنایی با میکروسکوپ
براي نخستين بار در دهه هاي 1660 و 1670 در كشورهايي همچون ايتاليا، انگلستان و هلند، ميكروسكوپ به صورت گسترده براي انجام بررسي هاي علمي مورد استفاده قرار گرفت؛ از جمله اقداماتي كه در اين راستا صورت گرفت، آناليز ساختارهاي بيولوژيكي از جمله ريه ها توسط ماركل مالپيگي بود كه در ايتاليا مشغول بررسي روي اين بافت بود. علاوه بر اين، مشاهدات آنتوني وان ليونهوك كه منجر به كشف سلول‌هاي قرمز خوني و معرفي ميكروسكوپي به عنوان تكنيكي قابل استفاده در پژوهش ها شد، سهم عمده اي در پيشرفت علمي آن روز داشت.
اصطلاح ميكروسكوپ از تركيب دو واژه "micro" به معناي ريز و "scope" به معناي ديدن تشكيل شده است. همان گونه كه از نام آن مشخص است، اين وسيله براي مشاهده اجسام بسيار ريز توسط چشم عادي مورد استفاده قرار مي گيرد.
ميكروسكوپ ها انواع مختلفي دارند كه رايج ترين نوع آن همان ميكروسكوپ نوري است كه با استفاده از نور تصويري از نمونه ايجاد مي كند. علاوه بر اين نوع، انواع مختلفي براي اين وسيله مي توان معرفي كرد كه از اين قبيل مي توان به ميكروسكوپ الكتروني (شامل ميكروسكوپ نگاره، گذاره، اشعه ايكس و غيره) و نيز انواع متنوع ميكروسكوپ هايي كه از طريق پروب، عمل اسكن كردن و ايجاد تصوير را انجام مي‌دهند، اشاره كرد.
گذری برتاريخچه ابداع ميكروسكوپ
نخستين ميكروسكوپ ايجاد شده در واقع همان ميكروسكوپ نوري بود كه البته مخترع اصلي آن دقيقا مشخص نيست. يكي از ميكروسكوپ هاي اوليه در سال 1590 در هلند ساخته شد كه امتياز ايجاد آن عمدتا به دو سازنده ذره بين، به نام هاي هانس ليپرشي (كه امتياز ابداع تلسكوپ را نيز دارد) و هانس جانسن تعلق دارد.
انواع ميكروسكوپ
ميكروسكوپ نوری
ميكروسكوپ نوري از دو بخش مكانيكي و نوري تشكيل مي شود؛ اجزاي بخش مكانيكي در تشكيل تصوير نقش عمده اي ندارند و شامل بخش هايي همچون پايه، بازو، پيچ هاي تنظيم، گيره، ديافراگم و غيره هستند.
بخش نوري، كل سيستم نوري ميكروسكوپ را تشكيل داده و مستقيما در تشكيل تصوير نقش دارد. اين بخش شامل دستگاه روشنايي (منبع نور و كندانسور براي متمركز كردن نور)، فيلترها، عدسي هاي شيئي براي متمركز كردن تصوير و عدسي هاي چشمي براي تصوير كردن شيء روي چشم است.
ميكروسكوپ نوري شامل انواع مختلفي است كه در ادامه به توضيح برخي از آنها مي پردازيم:
ميكروسكوپ فلوئورسانس
جديد ترين پيشرفت ها در زمينه ميكروسكوپ نوري عمدتا به ابداع ميكروسكوپ فـلـوئـورسـانـس در بيـولـوژي مـربـوط اسـت. در طـول دهـه هـاي پـايـانـي سـده بيستـم تكنيك‌هاي مختلفي جهت نشان دار كردن ساختارهاي سلولي از طريق فلوئورسنت مورد استفاده قرار گرفت كه از مهم ترين اين روش هـــا مـــي تـــوان بـــه رنـــگ كـــردن جــزئــي سـاختـارهـاي سلـولـي از طـريـق شيميايي اشاره كرد؛ دراين تكنيك ها از فلوئورفورهاي مختلف (كــه مـنـجــر بـه ايجـاد خـاصيـت فلـوئـورسـانـس مي‌شوند)، براي آناليز ساختارهاي سلولي، چه در نـمـونـه هـاي زنـده و چـه بـي جـان، اسـتفاده مي‌كنند.
ميكروسكوپ مركب
از ايـــن مــيــكـــروســكـــوپ بـــراي مــشـــاهـــده نمونه‌هاي بسيار ريز استفاده مي شود. نمونه ها معمولا روي صفحات شيشه اي مستطيل شكل به نام لام قرار گرفته و توسط صفحات شيشه اي كوچكتر و نازك تري به نام لامل پــوشــانــده مــي شــونــد، سـپــس ايــن نـمــونــه هــا زيــر مـيـكـروسكـوپ قـرار مـي گيـرنـد. ميكروسكوپ‌هاي مركب معمولا يك چشمي يا دو چشمي هستند.
ميكروسكوپ استريو
ايـن مـيـكروسكوپ كه ميكروسكوپ تشريحي نيز ناميده مي شود، براي مشاهده نمونه هاي نسبتا بزرگ، مثلا براي ديدن تمام يا قسمتي از سطح بدن يك حشره مورد استفاده قرار مي گيرد.
مـعـمـولا در آزمـايشگاه هاي بيولوژي و فيزيولوژي ميكروسكوپ هاي استريو و مركب مورد استفاده قرار مي گيرند.
ميكروسكوپ الكترونی
در اوايل سده بيستم جايگزيني مهم براي ميكروسكوپ نوري ايجاد شد كه در جهت ايـجـاد تـصوير به جاي نور از الكترون ها بهره مي جست. در اين ميكروسكوپ ها، الكترون هاي مورد نياز توسط يك تفنگ الكتروني ايجاد مي شوند؛ اين تفنگ متشكل از رشته اي سيم تنگستن است كه با عبور جريان از داخل آن، تا دماي 2500 درجه سانتيگراد گرم شده و الكترون ساطع مي كند. الكترون هاي حاصل توسط ميدان الكتريكي شتاب گـرفـته، انرژي جنبشي خود را افزايش مي دهند و با قدرت به سطح نمونه برخورد مي‌كنند.
نـخـسـتـيـن مـيـكـروسـكـوپ الـكـتـرونـي كـه در سـال 1931 ابداع شد، ميكروسكوپ الكتروني گذاره بود؛ به دنبال اين دستاورد موفقيت بخش، در سال 1935 ميكروسكوپ الكتروني نگاره ابداع شد. علاوه بر اين دو نوع، ميكروسكوپ اشعه ايكس نيز در دسته ميكروسكوپ هاي الكتروني قرار مي گيرد.
ميكروسكوپ الكترونی گذاره
مبناي كار اين ميكروسكوپ شبيه به ميكروسكوپ نوري است، با اين تفاوت كه در آن به جاي نور از باريكه الكتروني و به جاي لنزهاي شيشه اي از آهنرباي مغناطيسي بهره گرفته شده است. در اين حالت الكترون ها به سمت نمونه پرتاب شده از آن عبور مي كنند و يا برخوردهاي الاستيك و غير الاستيك انجام مي دهند، بنابراين اغلب براي بررسي ساختارهاي درون سلولي از آن استفاده مي شود. استفاده از الكترون ها به جاي نور در اين ميكروسكوپ، منجر به افزايش رزولوشن تصوير دو بعدي حاصل مي شود، به نحوي كه مي توان به اين طريق اتم هاي مجزا را شناسايي كرد.
ميكروسكوپ الكترونی نگاره
در اين ميكروسكوپ يك منبع توليد الكتروني باريكه اي از الكترون ها را ايجاد مي‌كند كه از طريق عدسي هاي الكترومگنتيك هدايت شده و روي سطح نمونه متمركز مي‌شوند؛ سپس الكترون ها و پرتوهاي ثانويه انتشار يافته از سطح نمونه جمع آوري شده و توسط يك تقويت كننده، تقويت مي شوند تا در نهايت يك تصوير سه بعدي حاصل شود.
از آنجا كه در اين نوع ميكروسكوپ، تصوير بر اساس بازگشت الكترون ها از سطح نمونه حاصل مي شود، عموما از آن براي مطالعه سطوح سلولي و نيز آناليز خواص ساختاري نمونه هاي جامد استفاده مي شود.
شكل زیر ، تصوير يك قطعه فلز جامد كه داراي حجم قابل توجهي از منافذ محتوي گاز است را نشان مي دهد. اين تصوير توسط ميكروسكوپ نگاره ايجاد شده است:
ميكروسكوپ اشعه ايكس
اين نوع از ميكروسكوپ، از تابش الكترومغناطيس اشعه ايكس براي ايجاد تصوير بهره مي گيرد. پرتوهاي ايكس برخلاف نور مرئي به سادگي دچار انكسار يا بازگشت نمـي شـونـد و بـراي انسـان قـابل روِيت با چشم نيستند، بنابراين فراينداصلي در يك ميكروسكوپ اشعه ايكس، تابش پرتوها به يك فيلم يا استفاده از دوربين هاي شارژ همزمان براي شناسايي پرتوهاي عبوري از ميان نمونه است.
يكـي از مـزايـاي ايـن ميكـروسكوپ نسبت به ساير ميكروسكوپ هاي الكتروني متداول، اين است كه توسط آن مي توان نمونه هاي بيولوژيك را در وضعيت و حالت طبيعي آن ها مشاهده كرد؛ با وجود اينكه ميكروسكوپ هـاي الكتروني قدرت تفكيكي در حد نانومتر دارند، اما نمي توان يك نمونه نسبتا ضخيم را به وسيله آن ها مشاهده كرد، زيرا نمونه بايد ابتدا از نـظــر شـيميـايـي تثبيـت شـده، آب‌گيـري شـود و سپس داخل رزين جاسازي شده و در نهايت به لايه هاي بسيار نازك تبديل شود.
طريقه نگهداری از ميكروسكوپ
عـدسـي هـاي مـيـكـروسكوپ در صورت كثيف بودن فقط توسط كاغذ مخصوص عدسي تميز مي شوند؛ در صورت كثيف بودن بيش از حد مي توان از گزيلول نيز استفاده كرد.
بــايــد دقــت داشـت در هـنـگـام انـتـقـال، بـه عدسي ها يا اهرم ها نيروي زيادي اعمال نشود.
پس از اتمام كار، ميكروسكوپ خاموش شده، عدسي شيئي با بزرگ نمايي كم در مسير نور قرار مي گيرد.
به منظور جلوگيري از نشستن گرد و غبار بر روي ميكروسكوپ مي توان آن را با پوشش پلاستيكي پوشاند.
