دانلود مقاله میکروسکوپ

میکروسکوپ (از یونانی μικρόσκοπεῖν) یا «بس ریزبین» دستگاهی است که برای دیدن اجسامی که با چشم مسلح دیده نمی‌شوند بکار می‌رود.

[ویرایش] سیر تحولی و رشد در طول قرن هیجدهم میکروسکوپ در زمره وسایل تفریحی به شمار می‌آمد.

با پژوهشهای بیشتر پیشرفتهای قابل توجهی در شیوه ساختن عدسی شئی حاصل شد.

بطوری که عدسی‌های دیگر بصورت ذره‌ بینهای معمولی نبودند بلکه خطاهای موجود در آنها که به کجنمایی معروف هستند، دفع شده‌اند و آنها می‌توانستند جرئیات یک شی را دقیقا نشان دهند.

پس از آن در طی پنجاه سال، پژوهشگران بسیاری تلاش کردند تا بر کیفیت و مرغوبیت این وسیله بیافزایند.

بالاخره ارنست آبه توانست مبنای علمی میزان بزرگنمایی میکروسکوپ را تعریف کند.بدین ترتیب میزان بزرگنمایی مفید آن بین ۵۰ تا ۲۰۰۰ برابر مشخص شد.

البته می‌توان میکروسکوپ‌هایی با بزرگنمایی بیش از ۲۰۰۰ برابر ساخت.

مثلاً قدرت عدسی چشمی را بیشتر کرد.

اما قدرت تفکیک نور ثابت است و درنتیجه حتی بزرگنمایی بیشتر می‌تواند دو نقطه از یک شی را بهتر تفکیک کند.

هر چه بزرگنمایی شی افزایش یابد به میزان پیچیدگی آن افزوده می‌شود.

بزرگنمایی شی در میکروسکوپهای تحقیقاتی جدید معمولاً ۳X، ۶X، ۱۰X، ۱۲X، ۴۰X و ۱۰۰X است.

در نتیجه بزرگنمایی در این میکروسکوپ بین ۱۸ تا ۱۵۰۰ برابر است.

چون بزرگنمایی میکروسکوپ نوری بدلیل وجود محدودیت پراش از محدوده معینی تجاوز نمی‌کند برای بررسی بسیاری از پدیده‌هایی که احتیاج به بزرگنمایی خیلی بیشتر دارند مفید است.

تحقیقات بسیاری صورت گرفت تا وسیله دقیق تری با بزرگنمایی بیشتر ساخته شود.

نتیجه این پژوهشها منجر به ساختن میکروسکوپ الکترونی شد.

[ویرایش] انواع میکروسکوپ از نظر نوع آشکارساز میکروسکوپ‌ های الکترونی میکروسکوپ الکترونی روبشی میکروسکوپ الکترونی عبوری میکروسکوپ نوری میکروسکوپ نوری عبوری میکروسکوپ نوری بازتابی میکروسکوپ‌های پراب پویشی میکروسکوپ نیروی جانبی میکروسکوپ نیروی اتمی میکروسکوپ نیروی مغناطیسی میکروسکوپ تونلی پویشی میکروسکوپ میدان نزدیک نوری میکروسکوپ ولتاژ پویشی [ویرایش] انواح میکروسکوپ از نظر ساختمان داخلی میکروسکوپ ساده میکروسکوپ مرکب میکروسکوپ الکترونی: به دسته‌ای از میکروسکوپ‌ها گفته می‌شود که از اشعه الکترونی برای تصویرسازی استفاده می‌کنند.

[ویرایش] تاریخچه میکروسکوپ الکترونی نوعی میکروسکوپ مرکب است.

اولین میکروسکوپ مرکب، احتمالاً در سالهای ۱۶۰۰ میلادی توسط دو نفر هلندی به نام هانس و زاکاریاسن ساخته شد.

درسال ۱۸۷۳ ارنست آبه ثابت کرد که برای تشخیص دقیق دو ذره نزدیک به هم، طول موج نور نباید بیشتر از دو برابر فاصله دو ذره از یکدیگر باشد.

در سال ۱۹۳۹ اولین میکروسکوپ الکترونی ساخته شد.

[ویرایش] انواع میکروسکوپ الکترونی روبشی میکروسکوپ الکترونی عبوری میکروسکوپ الکترونی روبشی از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو یک میکروسکوپ الکترونی روبشی میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد ۳ تا ۱۰۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد.

[ویرایش] تاریخچه نخستین تلاش‌ها در توسعهٔ میکروسکوپ الکترونی روبشی به سال ۱۹۳۵ بازمی‌گردد که نول*[۱] و همکارانش در آلمان پژوهش‌هایی در زمینهٔ پدیده‌های الکترونیک نوری انجام دادند.

آرْدِن *[۲] در سال ۱۹۳۸ با اضافه کردن پیچه‌های جاروب‌کننده به یک میکروسکوپ الکترونی عبوری توانست میکروسکوپ الکترونی عبوری-روبشی بسازد.

استفاده از میکروسکوپ SEM برای مطالعهٔ نمونه‌های ضخیم اولین بار توسط زوُرِکین*[۳] و همکارانش در سال ۱۹۴۲ در ایالات متحده گزارش شد.

قدرت تفکیک میکروسکوپ‌های اولیه در حدود ۵۰ نانومتر بود.

[ویرایش] نمونه‌ها عکس فریت باریم تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی عکس میکروسکوپ الکترونی روبشی از آلیاژ کبالت-سماریم-مس که بطور عمیق توسط محلول ۱۰ درصد اسید نیتریک در اتیل الکل (نایتال) برای حذف مواد بین دندریت‌های اصلی اچ شده‌است.

شکل هر جامد یا مایعی که فشار بخاری کمتر از ‎۱۰-۳ تور داشته باشد.

اندازه محدودیت اندازه توسط طراحی میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین می‌شود.

معمولاً نمونه‌هایی با اندازهٔ ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر را می‌توان در میکروسکوپ قرار داد.

آماده‌سازی تکنیک‌های پولیش و اچ متالوگرافی استاندارد برای مواد هادی الکتریسیته کافی هستند.

مواد غیرهادی معمولاً با لایهٔ نازکی از کربن، طلا یا آلیاژهای طلا پوشش داده می‌شوند.

[ویرایش] برخی از کاربردها بررسی نمونه‌های آماده شده برای متالوگرافی در بزرگنمایی بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری.

بررسی مقاطع شکست و سطوحی که اچ عمیق شده‌اند و مستلزم عمق میدان بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری هستند.

ارزیابی گرادیان ترکیب شیمیایی روی سطح نمونه‌ها در فاصله‌ای به کوچکی ۱ میکرومتر [ویرایش] محدودیت کیفیت تصویر سطوح تخت نظیر نمونه‌هایی که پولیش و اچ متالوگرافی شده‌اند، معمولاً در بزرگنمایی کمتر از ۳۰۰ تا ۴۰۰ برابر به خوبی میکروسکوپ نوری نیست.

میکروسکوپ الکترونی عبوری از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو میکروسکوپ الکترونی عبوری میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از ریزساختار مواد با بزرگنمایی ۱٬۰۰۰ تا ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد کوچک‌تر از ۱ نانومتر را دارد.

میکروسکوپ الکترونی عبوری همچنین توانایی آنالیز عنصری، تعیین ساختار و جهت کریستالی اجزایی به کوچکی ۳۰ نانومتر را به صورت کیفی و کمی دارد.

[ویرایش] تاریخچه لوئیس دو بروگلی در سال ۱۹۲۵ برای اولین بار تئوری خصوصیات موجی الکترونها که طول موجی کمتر از نور مرئی دارند را ارائه کرد.

در سال ۱۹۲۷ دیویسون و گرمر و همچنین تامپسون و رید بطور مستقل آزمایشات کلاسیک تفرق الکترونی را انجام دادند که نشان‌دهنده‌ی طبیعت موجی الکترون‌ها بود.

در سال ۱۹۳۲ روسکا و نول اولین بار ایده‌ی میکروسکوپ الکترونی را مطرح کردند.

در سال ۱۹۳۶ اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری توسط شرکت Metropolitian-Vickers در انگلستان ساخته شد.

[ویرایش] نمونه‌ها عکس میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک نمونه‌ی آماده شده برای میکروسکوپ الکترونی عبوری که توسط تابش یونی متمرکز نازک شده است.

غشای نازک برای بررسی توسط TEM مناسب است ولی با ضخامت حدود ۳۰۰ نانومتر بدون نازک کردن بیشتر برای بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری وضوح بالا مناسب نخواهد بود.

شکل فقط مواد جامد اندازه دیسکی با قطر ۳ میلی‌متر و ضخامت تقریبی ۵ میکرومتر آماده‌سازی باید برش‌هایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش تا حدی نازک شود که به الکترون ها اجازه‌ی عبور بدهد.

زمان تقریبی مورد نیاز ۳ تا ۳۰ ساعت برای هر نمونه (بدون احتساب زمان آماده‌سازی) [ویرایش] برخی از کاربردها تعیین جهت رشد مواد بلورین و صفحات کریستالی تعیین عیوب بلوری و مرزدانه‌ها تشخیص مناطق دارای تنش پسماند شناسایی ترکیب شیمایی فازهای غیرآلی [ویرایش] محدودیت‌ها فرآیند تهیه‌ی نمونه‌ها بسیار زمان‌بر و خسته‌کننده است.

میکروسکوپ نوری میکروسکوپ نوری یا ریزنمای نوری را آنتونی وان لیوون هوک در سدهٔ ۱۷ اختراع کرد.

این وسیله با بزرگنمائی‌های متفاوت برای بررسی موجودات و ساختار موادی که با چشم غیر مسلح قابل بررسی نیستند کاربرد دارد.

ساختمان میکروسکوپ نوری شامل عدسی چشمی و عدسی شیئ، دسته یا بدنه صفحه چرخان، صفحه میکروسکوپ، دیافراگم، منبع نور، گیره‌های صفحه، پیچ ماکرومتری، پیچ میکرومتری و پایه می‌‌باشد.

میکروسکوپ نوری یا ریزنمای نوری را آنتونی وان لیوون هوک در سدهٔ ۱۷ اختراع کرد.

میکروسکوپ پراب پویشی پرش به: ناوبری, جستجو میکروسکوپ‌های پراب پویشی از یک پراب که بر روی نمونه حرکت می‌کند، برای بررسی سطح نمونه‌ها استفاده می‌کنند.

با استفاده از این میکروسکوپ‌ها علاوه بر توپوگرافی سطح، می‌توان راجع به اصطکاک، مغناطش، خواص حرارتی و الاستیسیته‌ی سطح نیز اطلاعاتی بدست آورد که با استفاده از روش‌های دیگر قابل دستیابی نیستند.

[ویرایش] طبقه‌بندی میکروسکوپ تونلی پویشی میکروسکوپ نیروی اتمی میکروسکوپ نیروی مغناطیسی میکروسکوپ نیروی جانبی (میکروسکوپ نیروی اصطکاکی) علاوه بر تکنیک‌های ذکر شده در بالا، تکنیک‌های متعدد دیگری نیز بر پایهٔ میکروسکوپ‌های پراب پویشی به وجود آمده‌اند که کاربردهای کمتری داشته و برای مقاصد خاص مناسب هستند.

از جمله: میکروسکوپ مدولاسیون نیرو میکروسکوپ آشکارساز فازی میکروسکوپ نیروی الکترواستاتیک میکروسکوپ کاپاسیتانس پویشی [ویرایش] شرایط کارکرد معمولاً میکروسکوپ‌های پراب پویشی به آماده‌سازی نمونه و یا خلاء بسیار بالا که برای میکروسکوپ‌های الکترونی لازم است، نیازی ندارند.

[ویرایش] کاربرد [ویرایش] در علوم زیستی چون خلاء بسیار بالا و پرتوهای الکترونی به نمونه‌های زنده آسیب می‌رساند، در علوم زیستی بیشتر از میکروسکوپ‌های پراب پویشی استفاده می‌شود.

علاوه بر این به علت قابلیت مطالعهٔ نمونه‌ها در محلول آبی، امکان بررسی را در شرایط شبه-بیولوژیکی فراهم می‌کند.

[ویرایش] در علم مواد میکروسکوپ‌های نیروی پویشی را می‌توان برای تصویر برداری از اکثر مواد بکار برد.

این تکنیک‌ها برای تعیین خصوصیات سطحی مانند تخلخل، اندازه دانه، مرز دانه، ترک‌ها، عیوب بلوری و ...

بکار می‌رود.

میکروسکوپ نیروی اتمی پرش به: ناوبری, جستجو میکروسکوپ نیروی اتمی(م.ن.ا)*[۱] یا میکروسکوپ نیروی پویشی|میکروسکوپ‌های نیروی پویشی*[۲] در سال ۱۹۸۶ توسط کوئِیْت، بنینگ و گربر*[۳] اختراع شد.

مانند تمام میکروسکوپ‌های پراب پویشی*[۴] دیگر، م.ن.ا از یک پراب (probe) تیز که بر روی سطح نمونهٔ تحت بررسی حرکت می‌کند، استفاده می‌کند.

در مورد م.ن.ا، نوکی*[۵] بر روی کانتی‌لیور(اهرم) وجود دارد که در اثر نیروی بین نمونه و نوک خم می‌شود.

عکس شماره ۱ طرز کار یک م.ن.ا را نشان می‌دهد.

شکل شماره ۱ - ساختمان شماتیک یک میکروسکوپ نیروی اتمی با خم شدن کانتی‌لیور، انعکاس نور لیزر بر روی آشکارسازنوری*[۶] جابجا می‌شود.

بدین ترتیب می‌توان جابجایی نوک کانتی‌لیور را اندازه‌گیری کرد.

از آنجایی که کانتی‌لیور در جابجایی‌های کوچک از قانون هوک پیروی می‌کند، از روی جابجایی کانتی‌لیور می‌توان نیروی برهم‌کنش بین نوک و سطح نمونه را بدست آورد.

و از روی نیروی بین اتم‌های سطح نمونه و پراب، می‌توان فاصلهٔ بین نوک و سطح نمونه، یا همان ارتفاع آن قسمت از نمونه را بدست آورد.حرکت پراب بر روی نمونه توسط دستگاه موقعیت‌یاب بسیار دقیقی انجام می‌شود که از سرامیک‌های پیزوالکتریک ساخته می‌شود.

این پویشگر توانایی حرکت در مقیاس زیر آنگستروم را دارد.

شکل ۲ یکی از عکس‌های بدست آمده توسط م.ن.ا را نشان می‌دهد.

عکس شماره ۲- عکس میکروسکوپ نیروی اتمی رسوب‌های Ni3Al در سیستم آلومینیوم-نیکل - اندازه: ۳×۳ میکرومتر [ویرایش] حالت‌های کارکرد حالت تماسی در این حالت تماسی بین نوک میکروسکوپ و نمونه وجود ندارد و تصویر سازی از نیروی جاذبهٔ بین نوک و نمونه انجام می‌شود.

حالت بدون تماس در این حالت نوک میکروسکوپ با نمونه در تماس بوده و تصویر سازی از نیروی دافعهٔ بین نوک و نمونه انجام می‌شود.

حالت تماس متناوب (ضربه‌ای) این حالت نیز مانند حالت بدون تماس است با این تفاوت که در حالت تماس متناوب نوک کانتی‌لیور مرتعش به آرامی با نمونه برخورد می‌کند.

در این روش، تصویرسازی با استفاده از دامنه‌ی ارتعاش کانتی‌لیور انجام می‌شود.

شکل شماره ۳ - منحنی نیرو-فاصله شکل ۳ یک منحنی شماتیک نیرو-فاصله را برای م.ن.ا نشان می‌دهد.

در فاصلهٔ دور از نمونه، کانتی‌لیور توسط نیروی بین‌اتمی جذب نمی‌شود و در حالت تعادل آزاد خود است.

اما هنگامی که کانتی‌لیور به سطح نمونه نزدیک می‌شود، نیروهای جاذبه کانتی‌لیور را به سمت نمونه جذب می‌کنند.

هنگامی که نوک با سطح در تماس است، نیروهای دافعه غالب بوده و کانتی‌لبور را دور می‌کنند.

خطوط پررنگ دامنهٔ کار معمول م.ن.اها را در حالت‌های تماسی و بدون تماس نشان می‌دهند.

پیکان افقی دراز، دامنهٔ معمول تماس متناوب را نشان می‌دهد.

[ویرایش] مزایا و معایب مزایا سادگی تهیهٔ نمونه اطلاعات دقیق ارتفاع قابلیت کار در هوا، خلا و مایعات قابلیت مطالعهٔ سیستم‌های زیستی زنده معایب بازهٔ مطالعهٔ عمودی محدود بازهٔ بزرگنمایی محدود وابستگی اطلاعات بدست آمده به نوع نوک میکروسکوپ امکان آسیب دیدن نوک میکروسکوپ یا نمونه میکروسکوپ نیروی مغناطیسی پرش به: ناوبری, جستجو میکروسکوپ نیروی مغناطیسی (به انگلیسی: Magnetic force microscope) نوعی میکروسکوپ توسعه یافته از ایدهٔ میکروسکوپ نیروی اتمی است.

این میکروسکوپ از تغییرات فضایی نیروی مغناطیسی بین سطح نمونه و نوک کانتی لیور برای تصویرسازی استفاده می‌کند.

میکروسکوپ تونلی روبشی پرش به: ناوبری, جستجو نمای شماتیک یک میکروسکوپ تونلی روبشی نوعی میکروسکوپ پراب پویشی است که براساس روبش سطح رسانا به‌وسیله نوک بسیار باریک ( در حد چند نانومتر ) و تغییر در میزان جریان عبوری برحسب فاصله کار می‌کند.

بااین میکروسکوپ می‌توان نحوه آرایش اتمها در سطح شبکه را به تصویر کشید.

به عبارت دیگر تصویر ایجاد شده نشان دهنده آرایش فضایی نوار رسانش فلز یا نیمه هادی است.

میکروسکوپ نوری کلی با توجه به گسترش روز افزون میکروسکوپها در شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنعت هر روزه شاهد پیشرفتهای مختلف در صنعت میکروسکوپها می‌باشیم.

این پیشرفتها شامل پیشرفت سیستم روزی طراحی اجزای مکانیکی ، پایداری استحکام و راحتی در استفاده از آنها می‌باشد.

میکروسکوپهای نوری معمولی که در تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی بکار می‌روند دو دسته می‌باشند.

یک دسته دارای چشمه نوری مجزا از میکروسکوپ می‌باشند و دسته دوم میکروسکوپهایی می‌باشند که دارای چشمه نوری تعبیه شده در میکروسکوپ می‌باشند.

میکروسکوپهای معمولی مدرن مورد استفاده از نوع دوم می‌باشد و تقریبا ساخت و استفاده نوع اول منسوخ شده است.

اجزای اصلی میکروسکوپ نوری پایه یک قطعه شامل یک بخش پایین به صورتهای مختلف و گاهی بصورت نعل اسبی می‌باشد که بر روی میز محل مطالعه قرار می‌گیرد.

پایه دارای ستون می‌باشد که اجزا مختلف به آن متصل می‌شود، وزن پایه نسبتا زیاد است و اجزائی که بر روی پایه سوارند عبارتند از: چشمه نور و حرکت دهنده لوله میکروسکوپ.

لوله میکروسکوپهای مختلف تک چشمی (monocular) و یا دو چشمی (binocular) می‌باشند، وقتی به مدت طولانی می‌خواهیم از میکروسکوپ استفاده کنیم دو چشمی بهتر است، چون مانع خستگی چشم می‌باشد.

لوله شامل دو گروه عدسی به نامهای چشمی و شیئی است.

عدسیهای شیئی در میکروسکوپهای معمولی چهار عدسی شیئی بر روی صفحه چرخان نصب شده که ویژگیهای این عدسیها بصورت زیرا است: دو عدسی اول در حالت خشک و دو عدسی بعدی در حالت ایمرسیون روغنی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وظیفه عدسی شئی تهیه تصویر بزرگ شده از شیئی مورد نظر است عدسیهای شیئی وقتی به صورت خشک بکار می‌روند، دارای N.A زیاد نمی‌باشند و لذا مدت تفکیک آنها است.

استفاده از روش ایمرسیون روغنی می‌تواند موجب افزایش N.A و افزایش روزلوشن شود.

عدسیهای شیئی معمولا بصورت عدسیهای مرکب می‌باشند.

کیفیت در عدسیهای شیئی وابسته به شدت روشنایی تصویر می‌توان تفکیک می‌باشد.

عدسیهای چشمی وظایفی که چشمی بر عهده دارند عبارتند از: بزرگ سازی تصویر معکوس حاصله از عدسی شیئی ، تشکیل تصویر مجازی از تصویر حاصله بوسیله عدسی شیئی ، اندازه گیری و سنجش اجزا واقع در تصویر.

چشمیها دارای انواع مختلفی می‌باشند که دو نوع معروف و معمول آنها عبارتند از چشمی هویگنس (Huygenian) و چشمی رامزدن (Ramsden).

چشمی هویگنس متشکل از دو عدسی سطح محدب می‌باشد که یک طرف هر کدام مسطح و یکطرف محدب می‌باشد.در نوع هویگنس سطح محدب هر دو عدسی بطرف پایین می‌باشد و بین این دو عدسی دیافراگم قرار گرفته ، دیافراگم در محل کانون عدسی بالای عدسی چشمی واقع است.

عدسی پایین پرتوهای رسیده از عدسی شی را جمع آوری نموده و در محل دیافراگم یا در نزدیکی آن متمرکز می‌نماید.

عدسی چشمی این تصویر را بزرگ نموده و البته بصورت یک تصویر مجازی بزرگ شده به چشم فرد مشاهده‌گر منتقل می‌کند.کار دیافراگم کاهش خیره کننده‌گی نور رسیده به چشم بیننده است.چشمیهای هویگنس به چشمیهای منفی معروفند و دارای بزرگنمایی 10 و 5 می‌باشند.

چشمی هویگنس دارای قیمت نسبتا ارزان و کارایی مناسب می‌باشد، اشکال عمده آن محدود بودن میدان دید و عدم تامین راحتی کافی برای چشم است.

چشمیهای رامزدن به چشمیهای مثبت معروفند، این چشمیها با دقت خوبی انحرافات عدسیهای آپکروماتیک را تصحیح می‌نمایند.

سیستم روشنایی میکروسکوپها دارای محدودیتهای متعددی می‌باشند و لیکن در عمل اغلب روشنایی میکروسکوپ موجب محدودیت اصلی می‌شود.

بنابراین تلاشهای زیادی در تهیه روشنایی و روش تهیه روشنایی مناسب برای میکروسکوپها گردیده است.

پس تهیه نور مناسب می‌تواند نقش اساسی در وضوح تصویر داشته باشد.

روشنی محیط نمی‌تواند برای تهیه تصویر مناسب و کافی باشد، لذا در تهیه روشنایی حتما باید از لامپها و چشمه‌های مصنوعی نوری استفاده می‌شود.

لامپهای مورد استفاده در میکروسکوپها عبارتند از: لامپ هالوژن: این لامپ نور سفید ایجاد می‌کند و متشکل از یک رشته تنگستن در گاز هالوژن می‌باشد.

حاصلضرب شدت نور حاصله در طول عمر این لامپ تقریبا ثابت است.

از لحاظ قیمت در مقایسه با لامپ جیوه و گزنون ارزانتر می‌باشد و برای کارهای فتومیکروگرافی مفید است.

لامپ تنگستن: این لامپها در میکروسکوپهای ارزان قیمت و آموزشی بکار می‌روند.

لامپ گزنون: این نوع لامپ یک لامپ تخلیه الکتریکی است.

این لامپها دارای پایداری بیشتری نسبت به لامپهای جیوه‌ای می‌باشند.

لامپ جیوه‌ای: این لامپ همانند لامپ گزنون از طریق تخلیه الکتریکی ایجاد نور می‌نماید.

لامپ جیوه‌ای حاوی مقدار کمی جیوه است که در اثر یونیزه شدن هوای داخل لامپ ، یونهای تولید شده موجب تبخیر و یونیزه شدن جیوه‌ها می‌شوند.

کندانسور وظیفه کندانسور متمرکز سازی نور بر روی نمونه می‌باشد.

کندانسور در زیر Stage که محل قرار‌‌‌گیری نمونه است واقع می‌شود.

کندانسور آبه: این نوع کندانسور عموما در میکروسکوپهای معمولی بکار می‌روند.

در این نوع کندانسورها دو عدسی بکار رفته است و دارای قیمت ارزان می‌باشند.

این کندانسورها با عدسیهای شیئی و آکرومات CF با بزرگنمایی 4x تا 100x برای مشاهدات عمومی و کاربردهای تشخص مفید می‌باشند.

کندانسور با عدسی متحرک: این کندانسور برای فتومیکروگرافی همراه با عدسی‌های شیئی و پلن آکرومات از نوع CF مفید می‌باشند.

کندانسور آکرومات: این گروه کندانسور در مشاهدات و فتومیکروگرافی مورد استفاده قرار می‌گیرد این نوع کندانسور با عدسیهای شیئی 4x تا 100x می‌تواند بکار رود.

کندانسور آکرومات - آپلانت: این نوع کندانسور را پایه همراه با عدسی های شیئی آپوکرومات بکار برد این کندانسور ها برای فتومیکروگرافی جهت تصویرگیری از اجزا بسیار ریز بسیار مفید می باشد.

کندانسور جهت عدسیهای شیئی با توان کم ، که این نوع کندانسور معمولا در بزرگنماییهای بسیار پایین مثل عدسی شیئی با بزرگنمایی 4x تا 460x مفید هستند.

چگونگی تشکیل و مشاهده تصویر نور به صورت موج سینوسی پیوسته انتشار نمی‌یابد و لیکن می‌توان تصور کرد که یک فوتون همچون یک بار ولی با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند.

و چون این ذرات بطور پی‌در‌پی در حال تعقیب یکدیگرند، لذا در عمل راهی جز نمایش آنها به صورت یک موج پیوسته نیست.

فوتونهای نوری می‌توانند دارای طول موجهای متفاوتی باشند، رنگ نور بوسیله طول موج آن تعیین می‌شود.

مخلوط نورهای مختلف موجب تحریک شبکیه چشم می‌شود که انسان احساس رنگ سفید می‌نماید.

اکثرا اشیایی که توسط میکروسکوپ مشاهده می‌شوند نسبت به نور شفاف می‌باشند و اجزای آنها تنها وقتی قابل مشاهده می‌باشند که این اجزا نسبت به زمینه دارای کنتراست (کنتراست در شدت و یا رنگ) باشند.

وقتی که نور سفید به یک جسم قرمز بتابد، تمامی طول موجهای موجود در نور سفید بجز نور قرمز در آن جذب می‌شود.

بنابراین یک جسم با ناحیه قرمز را در یک زمینه سفید بخاطر آنکه دارای کنتراست رنگی می‌باشد می‌توان دید.عدسی شیئی در میکروسکوپ که یک عدسی همگرا با فاصله کانونی کوچک است، تصویر حقیقی و وارونه و بزرگتر از شیئ را تشکیل می‌دهد.

برای این منظور شیئ باید بین کانون عدسی شیئی و قرار گیرد، توان عدسی شیئی بزرگتر از توان عدسی چشمی است و تصویر اول را بزرگتر می‌کند (عدسی چشمی مثل ذره بین عمل می‌کند) و تصویر حاصل از عدسی شیئی باید در فاصله کانونی عدسی چشمی باشد.

از این شیئ ، تصویر مجازی نهایی تشکیل می‌شود که بزرگتر است.

(ESEM) میکروسکوپ الکترونی محیطی 1 به خوبی شناخته شده اند.

به (SEM) محدودیت های روش مطالعه با میکروسکو پهای الکترونی روبشی عنوان مثال حتی در نمون ههایی که دارای پوشش با هدایت الکتریکی بالا هستند بر روی سطوح شکست یا درمواد متخلخل و فوم ها تجمع بار مشاهده می شود.

این تجمع بار میتواند باعث کاهش کیفیت تصویربرداری شود.

علاوه بر این، پسماندهای آلی انواع چس بها و بایندرها مثل روغن، مواد روانساز و دیگر مواد افزودنی ممکن است در خلأ بالا تبخیر شده و تصویرسازی نمونه را با مشکل مواجه نماید.

در این موارد می توان از.[ میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی استفاده نمود :[ اساس کار [ 2 میکروسکوپ الکترونی محیطی نیز مانند تمامی انواع میکروسکوپ های الکترونی دارای یک منطقه خلأ10 پاسکال قرار دارد.

به علاوه - برای تولید و متمرکز کردن پرتو الکترونی می باشد که همیشه در فشار کمتر از 960 ) مورد نیاز است که البته این دو ناحیه باید به نحو مطلوب و توسط یک kpa یک منطقه با فشار بالا (بیش ازتکنیک ویژه از یکدیگر مجزا گردند.

این کار یا توسط فیلم های پنجره عبور الکترون 2 و یا توسط دریچ ههای به دلیل بهره گیری از ولتاژهای شتاب دهنده بسیار ESEM کوچک محدودکننده گاز 3 فشار انجام می پذیرد.

درپایین تر، فقط دریچه های محدودکننده به کار گرفته می شود.

شکل ( 1) به ساده ترین بیان، این سیستم کاری رانشان می دهد.

حداقل دو دریچه برای محدودکردن مؤثر فشار ایجاد شده در ستون الکترون نوری مورد نیازاز طریق سیستمی از لول هها و پم پها به ESEM م یباشد.

جریان گاز از میان اولین دریچه محدودکننده فشارنشت (PLA بیرون پمپ م یشود و فقط بخش کوچکی از گاز از طریق دومین دریچه محدودکننده فشار1می کند.

بقیه پمپ ها و سوپاپ های نشان داده شده برای نگه داشتن فشار مورد نیاز در محفظه نمونه و همچنین برای تسهیل انتقال نمونه به داخل و خارج از سیستم به کار گرفته می شوند.دومین دریچه محدودکننده، = PLA اولین دریچه محدودکننده، 2 = PLA شکل 1 - شکل شماتیک ساده یک سیستم با دو پمپ .

1 تله نیتروژن = LN پمپ توربومولکولار، 2 =TMP ، پمپ دیفوزیونی =DP (diffusion pump) ، پمپ روتاری =RP(rotary pump)سوپاپ ها = V1, V2, G(airlock) ، محفظه تعویض نمونه = N(nitrogen trap) ، مایع اگر پارامترهای نشان داده شده در سیستم بالا به درستی انتخاب شوند، پرتو الکترونی م یتواند از دو ستون واز میان هر دو دریچه با حداقل افت عبور کند اما پس از واردشدن به محفظه نمونه، پرتو الکترونی با مولکول های گاز برخورد کرده و پخش می شوند.به هر حال نشان داده شده است که تا یک فاصله مشخص در داخل گاز، یک پرتو متمرکز شده مناسب وجود دارد و اگر یک نمونه به این محدوده منتقل شود یا در این منطقه وجود داشته باشد، می تواند مورد مطالعه قرار گیرد.

بنابراین م یتوان آشکارساز مناسبی طراحی نمود و در جای صحیح قرار داد تا بتوان سیگنال های پدیدآمده را دریافت کرد.

شکل( 2) به صورت شماتیک، آرایش سیستم آشکارساز را نشان می دهد.

فاصله می باشد.

X تعیین کننده مقدار نسبی سیگنال های دریافت شده نظیر الکترو نهای برگشتی و پرتو PLA نمونه از 1 قطره های آب در مقادیر معین می تواند یک نمونه آزمایشی را حین مطالعه به .

ESEM شکل 2 - نمونه ای از یک آشکارساز درصورت درجا تر کند.

آشنایی با میکروسکوپ ها و طریق عملکرد شان اولین میکروسکوپ فقط از یک لوله ساخته شده بود که در یک انتها صفحه یی داشت که جسم در آن قرار می گرفت و در انتهای دیگر آن ذره بینی نصب شده بود.

در قرن هجدهم با ساخت عدسی هایی که انحنای بیشتری داشتند و در نتیجه بزرگنمایی شان بیشتر بود و همچنین ترکیب چندین عدسی با یکدیگر، قدرت تفکیک میکروسکوپ ها زیاد شد.

اما با فرارسیدن قرن بیستم و ارائه نظریه های علمی جدید و فناوری های تازه، ابداع انواع دیگر میکروسکوپ ها امکان پذیر شد.با استفاده از فناوری ها و روش های جدید به کار رفته در میکروسکوپ های فلورسانس، درک فرآیندهای سلولی در مقیاس هایی که پیش از این تصورش را نمی کردیم، امکان پذیر شد.این فناوری ها نه تنها باعث درک بهتر ما از فرآیندهای حیات شد، بلکه امکانات بی شماری را برای توسعه روش های درمانی جدید در حوزه هایی مانند درمان بیماری هایی مثل سرطان و بیماری های قلبی- عروقی و ایمن شناسی فراهم می آورد.با استفاده از چنین میکروسکوپ هایی دستیابی به قدرت تفکیک ۵۰-۲۰ نانومتر امکان پذیر می شود.

کارکرد میکروسکوپ های فلورسانس بیشتر میکروسکوپ هایی که تاکنون ابداع شده اند، میکروسکوپ نوری بودند.

میکروسکوپ های نوری میکروسکوپ هایی هستند که برای بررسی یک جسم، از پرتوهای نور استفاده می کنند و نور را به جسم موردنظر می تابانند.با این همه میکروسکوپ نوری یک ضعف عمده دارد که محدودیت قدرت تفکیک آن است.

به دلیل ماهیت موجی نور، موج های مختلف موجود در یک پرتو نور، با یکدیگر تداخل می کنند.

به همین دلیل، وقتی با استفاده از عدسی یک پرتو نور را متمرکز می کنیم، بسته به طول موج نور و زاویه یی که عدسی می تواند نور را جمع کند، یک نقطه نورانی به پهنای ۲۰۰ نانومتر در جهت های X و Y و عمق ۵۰۰ نانومتر در راستای Z تشکیل می شود.در دهه ۱۹۳۰ انواع میکروسکوپ های الکترونی ابداع شد.هر چند این میکروسکوپ ها همچنان گران است، اما استفاده از آنها متداول شد.

با ابداع میکروسکوپ های الکترونی (که از پرتوهای الکترون به جای پرتو نور استفاده می کند) قدرت تفکیک به شدت افزایش یافت، زیرا طول موج پرتوهای الکترون کمتر از طول موج فوتون است.

فوتون «ذره» تشکیل دهنده نور است.هر چند با ابداع میکروسکوپ های الکترونی دنیای کاملاً تازه یی از جزئیات به روی ما باز شد که پیش از آن مشاهده نکرده بودیم، اما استفاده از آن برای تصویربرداری از نمونه های زیستی چندان مناسب نیست.

برای آنکه بتوانیم نمونه یی را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مشاهده کنیم، باید نمونه ها را در خلأ و به دور از هوا نگهداری کرد.علاوه بر این پیش از اینکه بتوان جسم را زیر میکروسکوپ تماشا کرد، باید با استفاده از روش هایی آن را آماده کرد، از جمله برش جسم به لایه های نازک با استفاده از فلزهایی مثل اورانیوم، سرب یا پوشاندن نمونه با انواع فلزهای رسانا.

در هر مورد ماده زیستی شناختی مشاهده شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی دیگر زنده نیست.هر چند میکروسکوپ الکترونی در زیست شناسی و پزشکی کاربردهای فراوانی دارد، اما مطلوب آن است که بدون کشتن نمونه ها بتوانیم قدرت تفکیک را زیاد کنیم گرچه سلول های انسان ها و حیوانات به قدر کافی بزرگ است و می توان با استفاده از میکروسکوپ های نوری آنها را مشاهده کرد.

کارکرد سلول به سنتز و انتقال پروتئین هایی بستگی دارد که با یکدیگر بر هم کنش دارند یا به هم متصل می شوند تا کار ویژه یی را انجام دهند.برای مثال واکنش های ایمنی شناختی بدن ما به توانایی سلول ها برای تولید پروتئین هایی بستگی دارد که می توانند با اجسام خارجی مقابله کنند.

علاوه بر این مرگ سلول ها نیز به پروتئین ها مربوط می شود و ناتوانی سلول ها برای مرگ کنترل شده به سرطان منجر می شود.با توجه به اینکه قدرت تفکیک میکروسکوپ های نوری معمولی حدود ۲۰۰ نانومتر است، نمی توان چگونگی برهم کنش پروتئین را دید و دریافت که آیا پروتئین ها اصولاً با یکدیگر برهم کنش دارند یا خیر، چگونه پروتئین ها به بخش های خاصی از سلول منتقل می شوند و چرا وجود آنها در این بخش خاص ضروری است.

درک این مکانیسم ها در پژوهش های پزشکی و ابداع روش های درمانی جدید بسیار ضروری است.

کارکرد میکروسکوپ های فلورسانس در ابتدای قرن بیستم پدیده فلورسانس در ساخت میکروسکوپ به کار گرفته شد.

فلورسانس یکی از پدیده های مربوط به نورتابی(لومین سانس) است.

ما معمولاً وقتی جسمی را می بینیم که نور از آن جسم بازتاب می شود.رنگ جسم نیز به این موضوع وابسته است که جسم چه طول موجی را بازتاب می کند.

در پدیده فلورسانس مولکول یک فوتون(یک ذره نور) با طول موج خاص را جذب و سپس آن را با طول موج بلندتری منتشر می کند.فلورسانس یکی از روش های بسیار متداول در تصویربرداری بافت های زیست شناختی است.

مواد زیست شناختی معمولاً نور را به شدت متفرق می کنند و در نتیجه تماشای آن ورای سطح سلول دشوار است.در پدیده فلورسانس معمولاً طول موج نور گسیل شده از طول موج نور تابیده شده بیشتر است، بنابراین نور متفرق شده از سطح سلول را می توان از نور تابیده شده به سلول تفکیک کرد.

برای انجام این کار از آینه های دورنگی استفاده می کنند.

این آینه ها نور تابیده شده را دوباره به نمونه برمی گردانند، اما نور فلورسانس از آن عبور می کند، در نتیجه تماشای ساختارهای درونی سلول امکان پذیر می شود.برخی مواد زیست شناختی به طور طبیعی فلورسنت هستند، اما رنگ ها و پروتئین های فلورسنت فراوانی نیز وجود دارد که می توان از آنها برای رنگ آمیزی بخش های ویژه یک سلول مثل هسته استفاده کرد.حتی می توان آنها را به پروتئین های خاص درون سلول متصل کرد، در نتیجه پیگیری حرکت آنها درون سلول امکان پذیر می شود.استفاده از رنگ ها و پروتئین های نور کلید زدنی فلورسنت که به تازگی کشف شده است، کاربردهای بسیاری در تصویربرداری فلورسانس دارد.

این مولکول ها می توانند دو حالت داشته باشند؛ یک حالت درخشان یا حالت فلورسنت و یک حالت تاریک یا غیرفلورسنت.کلیدزنی بین این دو حالت با تاباندن نور با دو طول موج متفاوت انجام می شود.یکی از کاربردهای مولکول های نور کلیدزدنی ردیابی پروتئین ها است.

اگر مولکول های فلورسنت به پروتئین های خاص متصل شوند و یک بخش کوچک از آنها فعال شود، پیگیری جابه جایی پروتئین ها بسیار آسان تر از حالتی است که همه پروتئین های درون سلول نور را گسیل کنند.

علاوه بر این لحظه دقیق فعال سازی را می توان کنترل کرد.

قدرت تفکیک زیاد بدون کشتن نمونه چگونه می توان بدون آنکه نمونه های زیست شناختی را از بین برد، میکروسکوپ هایی با قدرت تفکیک زیاد ساخت؟

از آنجایی که قدرت تفکیک یک میکروسکوپ به طول موج بستگی دارد، یک راه برای افزایش قدرت تفکیک کاهش دادن طول موج است.با این همه هنگامی که از طیف نور مرئی به سمت طیف فرابنفش(UV) می رویم، نور برای سلول های زنده کشنده می شود.

حتی کم ضررترین نور UVA این قدرت را دارد که پیوندهای درون DNA را بشکند و باعث جهش شود و سلول را از انجام فعالیت های طبیعی آن بازدارد.

اما دانشمندان توانستند با استفاده از دو عدسی شیئی رودررو قدرت تفکیک در راستای Z (یعنی عمق) را افزایش دهند.از آنجا که زاویه جمع آوری نور زیاد می شود دستیابی به قدرت تفکیک ۱۰۰ نانومتر امکان پذیر می شود.

با این همه در این روش قدرت تفکیک فقط در یک راستا زیاد می شود.

علاوه بر این دشواری های فنی هم وجود دارد که از جمله آنها می توان به نگهداری شی ء موردنظر در راستای درست و صحیح اشاره کرد.مولکول های نور کلید زن می توانند تصویربرداری از نمونه های زنده در مقیاس نانومتر را امکان پذیر کنند.اگر مولکول ها در نقطه کوچکی از نمونه در حالت روشن (on) باشد و یک پرتو دونات شکل (شیرینی حلقه یی) حوالی این نقطه در حالت خاموش(off) باشد نقطه موثری که از آن پرتو فلورسنت بازتابیده می شود، بسیار کوچک تر می شود.

در حقیقت با استفاده از میکروسکوپ های «کاهش نشر تحریک شده» (STED) دستیابی به قدرت تفکیک در مقیاس ده ها نانومتر امکان پذیر شده است.در این روش از اصول تشریح شده استفاده می شود، هرچند تاکنون مشخص نشده که آیا این روش برای تصویربرداری از سلول های زنده مناسب است یا خیر.

اگر در این روش از پروتئین ها یا رنگ های نور کلید زدنی استفاده شود، به قدرت تفکیک بیشتری نیاز نیست.روشی دیگر برای اسکن کردن یک نقطه در یک نمونه استفاده از روش پراش است که روی جسم تابانده می شود تا تابش فلورسنت در خط باریکی متمرکز شود.

سپس الگو را می توان در کل نمونه اسکن کرد.

هر چند در این روش برای ارائه نتیجه نهایی به تهیه چندین تصویر با قدرت تفکیک زیاد نیاز است، با این همه تهیه تصویر سریع تر از روش های پیشین است.علاوه بر اینها یک روش دیگر برای تصویربرداری در مقیاس نانو با استفاده از رنگ ها و پروتئین های نور کلیدزدنی این است که در ابتدا همه مولکول های درون نمونه در حالت خاموش باشند.

سپس شدت فعال سازی را در حدی تنظیم کنیم که فقط چند مولکول روشن باشند.با توجه به میزان درخشندگی مولکول ها می توان موقعیت مولکول ها را با دقت ده ها نانومتر محاسبه کرد.

پس از انجام تصویربرداری، مولکول ها خاموش می شوند و در ادامه این فرآیند مولکول های دیگر روشن می شوند.

تصویر نهایی از ترکیب چندین تصویر تهیه می شود.نقطه ضعف این روش آن است که با توجه به تصویربرداری تنها چند مولکول در هر مرحله به صدها تصویر نیاز داریم در نتیجه این روش بسیار کند است و مناسب تصویربرداری از نمونه های زیستی نیست.

هرچند این تکنیک های باتفکیک بسیار بالا هنوز به صورت تجاری در دسترس نیست، اما انتظار می رود این وضعیت تا چند سال آینده تغییر کند