ویدیو های آموزشی، عمومی
مقایسه میکروسکوپ ها – دوبله ژنیران
در این ویدئو ما به دنبال تفاوت های انواع میکروسکوپ ها هستیم و بعدا در مورد میکروسکوپ های نوری ، میکروسکوپ الکترونی scanning و میکروسکوپ الکترونی transmission صحبت می کنیم . پس بیایید نگاهی گذرا به موضوع امروز داشته باشیم .
ابتدا بایستی در مورد نحوه ی عمل این سه میکروسکوپ بدانیم بعدا بایستی تصاویر هر کدام از میکروسکوپ ها را بتوانیم شناسایی کنیم و سپس در مورد مزایا و معایب هر کدام از میکروسکوپ ها صحبت می کنیم . بیائید شروع کنیم : می خواهم واژه ی قدرت resolving یا وضوح را تعریف کنم : که همان توانایی میکروسکوپ برای تمایز دو نقطه نوری خیلی خیلی نزدیک به هم می باشد اگر میکروسکوپ وضوح بالایی داشته باشد می تواند نقاط نزدیک به هم را از همدیکر تفکیک نماید، بنابراین این چنین می توان گفت که وضوح بالا به این معنی است که نقاط نزدیک به هم به عنوان نقاط جدا از هم می توان مشاهده نمود و این تصویر است که یک مثال بصری برای این موضوع می باشد. در تصویر بالایی ما وضوح بالایی داریم که به طور واضح دو نقطه ی کامل مشخص را می بینیم و در تصویر پائین ما وضوح پائین داریم که دونقطه تقریبا با همدیگر ادغام شده اند که به حالت یک توده ی روشن دیده می شوند . بنابراین بیایید اول میکروسکوپ را بررسی کنیم:
میکروسکوپ نوری: این روشی است که این میکروسکوپ کار میکند ، مایک چشم داریم و نور از پائین به بالا از طریق یک لنز کندانسور به نمونه تابانده می شود واز طریق لنز شئی و لنز چشمی به چشم ما می رسد. نور با استفاده از لنزهای شیشه ای (glass) متمرکز می شود که وابسته به نوری است که می تواند از نمونه عبور کند. اگر نمونه واقعا نازک و شفاف باشد و نواحی که نور زیادی را جذب می کنند، در تصویر تاریک تر دیده می شوند و برای محاسبه ی بزرگنمایی میکروسکوپ نوری می توانیم به اعدا کوچک روی لنز چشمی (eye piece) مراجعه کنیم که در اکثر مواقع 10 برابر است و سپس ضربدر بزرگنمایی لنز شئی می کنیم بنابراین اکثر میکروسکوپ های نوری دارای آرایش چرخان شئی از سه لنز شئی هست که این امکان را می دهد که تا حد امکان به نمونه خود نزدیکتر باشید . بنابراین بیائید به تصاویر حاصل از میکروسکوپ نوری داشته باشیم
مزایای میکروسکوپ نوری : 1 سهولت استفاده از آن ها می باشد، وقتی شما با یکی از آن ها کار می کنید، آن ها واقعا ارزان هستند، در واقع در مورد کمتر از هزار پوند صحبت می کنیم.
آن ها رنگ های واقعی را نشان می دهند به این معنی که شما هر چه را گرفته اید می بینید. گاهی اوقات رنگ بندی اجسامی که می بینیم نیازمند رنگ آمیزی برای ظهور تصاویر هستند تا نمونه ها راحتتر قابل وضوح باشند. مورد خوب در مورد میکروسکوپ ها، اینکه اگر شما از یک میکروسکوپ برشی یا dissection استفاده کنید، می توانید از نمونه های زنده استفاده کنید، اما ما قادر به مشاهده ی درون سلول ها نمی باشیم، بنابراین می توانید از یک نمونه ی زنده برای مشاهده ی ساختار یک جسم با جزئیات زیاد بهره بگیرید.با این حال میکروسکوپ نوری یک سری محدودیت هایی دارد در واقع به خاطر طول موج های نوری ضعیف ، وضوح پائینی دارد. به طوری که تنها اجسام جدا از هم که 2 میکرومتر از هم فاصله دارند را می توانیم از هم تفکیک کنیم.
آن ها، بزرگنمایی کمی دارند، حداکثر برزرگنمایی انها 1250 بار می باشد که برای میکروسکوپ های نوری ، بزرگ است . 1250بار بزرگنمایی بزرگی است. میکروسکوپ های مدرسه یا دانشگاه تنها 400 بار بزرگنمایی دارند. الان نمونه ها بسار نازک هستند تا جایی که مجبوریم روی اسلایه ها قرار دهیم ، به خاطرهمین نازکی، ممکن است شکل واقعی سلول ها مشاهده نشود. خب بیایید در مورد میکروسکوپ الکترونی صحبت کنیم .
در میکروسکوپ الکترونی به جای نور از الکترون استفاده می شود. الکترون ها عالی هستند چرا که طول موج های کوتاه تری دارند، که این امکان را میدهد که اجسام خیلی خیلی نزدیک به هم را از هم تفکیک نماید، بنابراین وضوح بالایی را به ما می دهد. در این نوع میکروسکوپ در واقع ما مستقیما به نمونه ها نگاه نمی کنیم ، در واقع از یک لنز چشمی یا eye piece به نمونه نگاه نمی کنیم . در میکروسکوپ الکترونی ، یک کامپیوتر به آن متصل می شود که این تصویر ایجاد می کند که به ما می گوید، چقدر الکترون توسط بخش های مختلف نمونه، جذب شده است و سپس آن کامپیوتر می تواند تصویر را برای ما قابل مشاهده کند.
اولین میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ scanning یا SEM بود. نحوه ی کار آن به اینگونه است که ما یک تفنگ الکترونی داریم که دارای آند می باشد که شعاع های الکترون ها را متمرکز می نماید همچنین آهنرباهای focusing داریم که ردیاب coil ها را اسکن می کند که می توانند یک تصویر را ایجاد کنند در انتها یک stage داریم که الکترون ها را از نمونه ها انعکاس می دهد نحوه ی کار به اینگونه است که شعاعی از الکترون ها را به سمت نمونه هدایت می کند و تصویری برا ساس انعکاس الکترون ها ایجاد می کند. بنابراین مواردی که از سطح نمونه منعکس می شوند، متمرکز شده و با این الکترومغناطیس ها حفاظت می شوند.
یک نمونه میکروسکوپ الکترونی که در واقعیت می توان مشاهده کرد.چند تصویر از میکروسکوپ الکترونی scanning مشاهده می کنید که تصاویر دارای کیفیت سه بعدی می باشند که مربوط به دو جفت حشره و برخی گرده ها می باشد. توجه کنید که در یک ثانیه به تصویر سیاه و سفید خواهیم رسید. من گفتم که آخرین آنها سیاه و سفید است، اجازه دهید نگاهی به برخی از آنها که دارای رنگ کاذب هستند، داشته باشیم. از آنجایی که الکترون ها با طول موج نور و رنگ مطابقت ندارند، بایستی با توجه به تعداد الکترون های جذب شده به صورت دیجیتالی رنگ اضافه کنیم. الان تصویر جالبی به صورت رنگ کاذب داریم.
مزایای میکروسکوپ الکترونی scanning
نسبت به میکروسکوپ نوری ، وضوح بالاتر ی دارند به طوری که می توانند اجسام در هر 1 نانومتر را از همدیگر تفکیک نمایند که واقعا خیلی نزدیک به هم به حساب می آیند.
قادر به تهیه ی تصاویر با جزئیات بالا از ساختار های سطحی هستند همانطور که در اسلاید ها قبلی مشاهده نمودید و همچنین بزرگنمایی فوق العاده زیادی دارید که دویست هزار برابر می باشد. قادر به تولید تصاویر فوق العاده سه بعدی می باشند. همچنین یکسری محدودیت هایی نیز دارند: تقریبا گران قیمت هستند . نیازمند آموزش های بسیاری برای استفاده از این میکروسکوپ ها می باشند نمونه ها بایستی مرده باشند چرا که الکترون ها بایستی از یک فضای خالی عبور کنند و همچنین رنگ هایی که استفاده می کنیم معمولا حاوی فلزات سنگین می باشند که به طور معمول سمی هستند. همچنین تصاویر سیاه-سفید یا false color ایجاد می کنند که به ما قادر به ارائه ی صحیحی از رنگ نمونه ها نمی باشیم که مجبوریم حدس بزنیم سومی و آخرین نوع میکروسکوپ و دومین و آخرین نوع میکروسکوپ الکترونی که با هم بررسی می کنیم ، میکروسکوپ الکترونی transmission یا TEM می باشد و این دیاگرام آن می باشد. اینجا هم الکترون داریم که با لنز های آهنربایی متمرکز ی شوند. اینبار الکترون های ما از بین نمونه عبور می کنند و بر روی یک سطح تصویر برداری قرار می گیرند که توسط کامپییوتر خوانده می شوند بنابراین دوباره یک تشعشعی از الکترون ها به سمت نمونه هدایت می شود.و منجر به ایجاد یک تصویر برمبنای الکترون ها جذبی می شود نه اینکه مانند روش الکترون …… الکترون هایی که انعکاس داده می شوند.
نه اینکه مثل میکروسکوپ الکترونی scanning بر مبنای الکترون های منعکسی باشد.و باز هم focusing بوسیله ی الکترومگنت ها صورت می گیرد.
این تصویری از یک میکروسکوپ الکترونی transmission می باشد لطفا عنوان بالایی که اشاره به SEM دارد را نادیده بگیرید . بخاطر اشتباه هم عذر خواهی میکنم همگی اشتباه می کنیم و این یک میکروسکوپ الکترونی Transmission است. بیائید به چند عکس نگاه کنیم ، تصویری از میتوکندری ، تصویری از ویروس ها bits and bobs و همچنین دستگاه گلژی و باز هم می توانیم از false coloring برای تصاویر میکروسکوپ الکترونی استفاده کنیم و اینجا یک میتوکندری دوست داشتنی داریم . خب بیائید نگاهی به مزایای میکروسکوپ TEM داشته باشیم ، این میکروسکوپ وضوح بسیار بالاتری نسبت به میکروسکوپ الکترونی دارد ( در حد یک نانومتر ) قادر به تهیه ی تصاویر با دقت بالا از ساختار های داخلی ارگانل های سلولی می باشد.و قدرت بزرگنمایی فوق العاده بالایی دارد. تقریبا دو برابر یا بیشتر از دو برابر میکروسکوپ scanning دارد و 500000 برابر است .
خب محدودیت های این میکروسکوپ چیست ؟گران قیمت است ، نیازمند آمورزش های زیادی می باشد، نمونه ها بایستی مرده باشند( به خاطر اینکه مواد رنگی حاوی فلزات سنگین می باشد که باعث مرگ سلول ها می شود. و داخل محفظه انجام می شود. و باز هم مشکل تصاویر سیاه ، سفید یا تصاویر false coloration وجود دارد.
در اینجا می توانید یک مقاله خوب در مورد میکروسکوپ مطالعه کنید و یک وبسایت عالی 15 تصویر زیبا از میکروسکوپ که از درون بدن انسان گرفته شده است .
خلاصه ای از مطالب ارائه شده : میکروسکوپ الکترونی دارای وضوج بالاتری می باشد ، چون میکروسکوپ الکترونی از الکترون ها استفاده می کند که طول موج کوتاهتری نسبت به میکروسکوپ نوری دارد. میکروسکوپ SEM قادر به تولید تصاویر سه بعدی می باشد. میکروسکوپ TEM قادر به تولید تصاویر با جزئیات از سلول های داخلی می باشد و میکروسکوپ نوری ارزان تر و کاربرپسند تر یا user-friendly هستند . نور توسط لنز ها متمرکز می شود در حالی که الکترون ها توسط الکترومگنت ها متمرکز می شوند.
همچنین بخوانید:
