میکروسکوپ استریو: کاربرد، اجزا، روش کار، مزایا و معایب

فهرست مطالب نمایش

میکروسکوپ استریو چیست؟

یک میکروسکوپ فرد را به دنیای هیجان انگیز و خارق العاده سلول‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و اشیاء میکروسکوپی متصل می‌کند. امروزه انواع مختلفی از میکروسکوپ‌ها وجود دارد.

میکروسکوپ‌های مرکب (Compound microscope)، میکروسکوپ‌هایی با بزرگ‌نمایی بالا (معمولاً با بزرگ‌نمایی 40 تا 1000 برابری) هستند که برای مشاهده باکتری‌ها و قارچ‌ها مفید هستند. اگرچه آن‌ها بزرگ‌نمایی خوبی دارند، اما محل قرار دادن نمونه کوچک است و برای نمونه‌های بزرگ‌تر مانند سنگ‌ها و گل‌ها، نامناسب است.

استریومیکروسکوپ به غلبه بر مشکل موجود در میکروسکوپ‌های مرکب یعنی مشاهده نمونه‌های بزرگتر کمک می‌کند، زیرا جای بزرگ‌تری برای قرار دادن نمونه دارد. یک میکروسکوپ استریو یا میکروسکوپ تشریح (Dissecting microscope)، تجهیزات نوری است که در بزرگ‌نمایی کم توان (در محدوده بزرگ‌نمایی 6 تا 50 برابری) و دیدن سه بعدی نمونه‌ها استفاده می‌شود.

تاریخچه مختصری از میکروسکوپ استریو

راهب کاپوچینی Antonius Maria de Rheitaform ابزاری شبیه به میکروسکوپ دوچشمی (Binocular microscope) در سال 1645 طراحی کرد. راهب همکار او Chérubin d’Orléans با به کارگیری اصول تلسکوپ دوچشمی، ابزاری شبیه به میکروسکوپ در سال 1677 ساخت. کیفیت تصویر می‌توانست بهتر باشد، همچنین هدف او ایجاد تصویر سه بعدی نبود.
مدل به کار رفته در هر دو میکروسکوپ استفاده از دید کاذب (Pseudoscopic) به جای برجسته‌بینی (Stereoscopic) بود. بنابراین ایده استریوسکوپی توسط فیزیکدان انگلیسی Charles Wheatstone در سال 1832 مطرح شد، یعنی این که تصویر از شیئی سمت راست به چشم راست می‌رود و تصویر از شیئی سمت چپ به چشم چپ می‌رود و عمودی است.
با الهام از توضیحات و آثار Wheatstone، John Leonhard Riddel یا L. Riddel، استاد شیمی و رئیس اداره پست از نیواورلئان، یک میکروسکوپ دوچشمی با یک سیستم شیئی و منشوری واحد در سال 1853 ارائه کرد. اگرچه تصویر سه بعدی بود، اما معکوس بود (دید کاذب).
زیست شناس و جانورشناس آمریکایی Horatio S. Greenough، (1890) اصل گریناف (Greenough) را معرفی کرد که در آن دو سیستم اپتیکی مختلف با زاویه 10 تا 16 درجه به پایه نمونه متصل می‌شوند.
Francis Herbert Wenham میکروسکوپ استریو واقعی را در اواسط قرن نوزدهم در لندن کشف کرد. او از یک منشور (متفاوت با میکروسکوپ Riddel) برای انعکاس نیمی از نیم دایره نوری که وارد شیئی شده و داخل لوله کوچک می‌شود، استفاده کرد.
Carl Zeiss میکروسکوپ استریو مدرن CMO (شیئی اصلی مشترک (Common main objective)) را در دهه 1940 معرفی کرد که به نام سیتوپلاسم شناخته می‌شود. بر اساس این مدل، شرکت West German Zeiss یک میکروسکوپ استریو با برچسب آپشن (Option) تولید کرد. پس از جنگ جهانی دوم، محصولات تولید شده در آلمان به سختی به فروش می‌رفت و West German Zeiss نام خود را به Carl Zeiss تغییر داد.
سپس در سال 1957، Cycloptic توسط یک شرکت اپتیکی آمریکایی با سیستم اپتیکی CMO معرفی شد و در چهار وضعیت بزرگ‌نمایی عرضه شد.

اجزای میکروسکوپ استریو

بخش‌های اصلی میکروسکوپ تشریح مدرن شبیه به بخش‌های میکروسکوپ نوری است که به طور کلی سه بخش دارد: سر، پایه و بازو. سر میکروسکوپ استریو متشکل از ابزارهای اپتیکی است که به مشاهده و بزرگ‌نمایی اجسام کمک می‌کند. پایه ناحیه‌ای است که نمونه را نگه می‌دارد و پایه‌ای برای ایستادن میکروسکوپ است. بازو، پایه و سر میکروسکوپ را به هم متصل می‌کند و دارای پیچ‌های تنظیم (adjustment knob) است.

ادوات اپتیکی

برخلاف میکروسکوپ مرکب، میکروسکوپ استریو دارای دو عدسی شیئی است. برخی از آن‌ها حتی یک لنز بارلو (Barlow) برای بزرگ‌نمایی بیشتر دارند. ادوات اپتیکی در میکروسکوپ‌های استریو به شرح زیر است:

چشمی (Eyepiece)

چشمی یکی از عدسی‌های میکروسکوپ است. همچنین به عنوان یک لنز چشمی نیز شناخته می‌شود. دو چشمی در میکروسکوپ استریو وجود دارند. این چشمی‌ها در قسمت بالای سر میکروسکوپ قرار دارند. میکروسکوپ استریو دارای قدرت بزرگ‌نمایی در محدوده 5 تا 30 برابری است.

برخی از چشمی‌ها میدان وسیعی را برای مشاهده فراهم می‌کنند و دارای برچسب “WF” هستند. میدان گسترده به کاربر امکان می‌دهد نمونه‌ها را در یک سطح وسیع مشاهده کند که در نسخه‌های 18 میلی‌متری و 20 میلی‌متری ارائه می‌شوند. این‌ها نه بزرگ‌نمایی را افزایش می‌دهند و نه وضوح چشمی. ساختار سه بعدی به دلیل داشتن مدل‌های دوچشمی و سه چشمی آن (Amscope SM-4TZ-56S) دیده می‌شود.

لوله‌های چشمی (Eye tube)

لوله‌های چشمی، چشمی‌ها را نگه می‌دارند تا چشمی با عدسی‌های شیئی هم‌تراز شوند.

حلقه‌های تنظیم دیوپتر (Diopter adjustment ring)

حلقه‌های تنظیم دیوپتر قسمت‌هایی از میکروسکوپ‌های استریو دوچشمی هستند که به تنظیم دید بین دو چشم کمک می‌کنند. این حلقه‌ها به تصویرسازی واضح از هر دو چشمی کمک می‌کنند.

تنظیمات بین دو عدسی (Interpupillary adjustments)

میکروسکوپ استریو دوچشمی باید برای تنظیم فاصله بین دو چشم حرکت کند زیرا بیش از یک نفر از میکروسکوپ استفاده می‌کنند. همان‌طور که در بالا ذکر شد، تنظیمات بین دو عدسی، بخشی است که به حرکت چشمی کمک می‌کند.

عدسی‌های شیئی

عدسی شیئی، عدسی اپتیکی اولیه در هر میکروسکوپی است. عدسی شیئی نور عبوری از نمونه را جمع و سپس پرتو نور را برای ایجاد یک تصویر بزرگ‌نمایی شده متمرکز می‌کند. این عدسی، بخش اصلی یک میکروسکوپ است.

بر خلاف شیئی میکروسکوپ مرکب (که به نوزپیس متصل است)، شیئی میکروسکوپ استریو به یک پایه (مخروط استوانه‌ای (Cylindrical cone)) متصل می‌شود و قابل مشاهده نیست. این پایه در یک میکروسکوپ استریو با بیش از یک عدسی شیئی، برای تغییر قدرت بزرگ‌نمایی قابل تنظیم است.

لنز بارلو (Barlow lens)

برخی از میکروسکوپ‌های تشریحی می‌توانند لنزهای بارلو اضافه داشته و بزرگ‌نمایی کل را افزایش یا کاهش دهند. لنز بارلو 2x بزرگ‌نمایی را افزایش می‌دهد، در حالی که لنز بارلو 0.5x بزرگ‌نمایی را کاهش و میدان دید و فضای کاری را افزایش می‌دهد. این لنز به راحتی به مخروط استوانه‌ای شیئی متصل می‌شود.

سیستم اپتیکی میکروسکوپ استریو

سر میکروسکوپ استریو دارای دو نوع سیستم اپتیکی به نام‌های سیستم اپتیکی Greenough و شیئی اصلی مشترک (Common main objective (CMO)) می‌باشد.

سیستم اپتیکی Greenough: این سیستم دارای دو مسیر اپتیکی کاملا مجزا می‌باشد. دو چشمی میکروسکوپ استریو با دو عدسی شیئی در ستون جفت می‌شوند. دو مسیر نوری با اختلاف 15 درجه به نمونه‌ها برخورد می‌کنند. تصویر سه بعدی از طریق مسیر اپتیکی و افست زاویه‌ای (Angular offset) تولید می‌شود. این سیستم در میکروسکوپ استریو Stemi 508 مربوط به شرکت Zeiss و SMZ 745/745T مربوط به شرکت Nikon موجود است.
سیستم اپتیکی شیئی اصلی مشترک (CMO): به سیستم نوری گالیله نیز معروف است. این سیستم دارای دو لنز شیئی نیست. از آن‌جایی که چشمی‌ها با یک عدسی شیئی مشترک جفت می‌شوند، به آن شیئی اصلی مشترک می‌گویند. شیئی دارای قطر بزرگی است که نور از آن برای هر دو چشمی عبور می‌کند. اگرچه انعطاف‌پذیر است و برای میکروفوتوگرافی مناسب است، اما هزینه بالایی دارد. میکروسکوپ SZX7 از Olympus Life Science و PM240T-8M از Amscope دارای سیستم نوری CMO می‌باشند.

پیچ‌های تنظیم

دکمه فوکوس

دکمه فوکوس به عنوان پیچ درشت (Coarse knob) نیز شناخته می‌شود. این نوع پیچ در قسمت جلوی بازوی سفت وجود دارد و چرخاندن آن سر میکروسکوپ را بالا یا پایین می‌آورد تا بتوان روی تصویر فوکوس کرد.

پیچ زوم

پیچ زوم در دو طرف سر میکروسکوپ، درست زیر چشمی‌ها قرار دارد. این پیچ کمک می‌کند تا در یک ناحیه خاص برای گرفتن یک نمای نزدیک زوم کنید. فاصله فوکوس هنگام استفاده از این پیچ تحت تأثیر قرار می‌گیرد، بنابراین هنگام استفاده از پیچ زوم باید مراقب باشید که فوکوس کنید.

منابع نور

میکروسکوپ استریو دارای تکنیک‌های نورپردازی بالای سر یا نورپردازی استیج (Stage) است. کلیدهای نور و کنترل شدت برای تنظیم روشنایی و کنتراست نور استفاده می‌شود. گاهی اوقات استفاده از فیبر نوری خارجی به عنوان منبع نور به کنترل تابش نور در جهت خاصی کمک می‌کند که برای میکروسرجری (Microsurgery) و تشریح مفید است.

برخی از میکروسکوپ‌های کالبد شکافی مانند میکروسکوپ استریو دوچشمی مدل SM-1 BSX-64S Professional مربوط به شرکت Amscope، شدت نور 64 لامپ را ارائه می‌دهند. به علاوه، برخی از میکروسکوپ‌ها مانند مدل SE400-Z مربوط به شرکت Amscope دارای قابلیت تنظیم موقعیت نور LED هستند.

پلیت استیج (Stage plate)

پلیت استیج ناحیه زیر عدسی شیئی است که نمونه‌ها را نگه می‌دارد. برخی از پلیت استیج‌ها دارای استیج سیاه و سفید برگشت‌پذیر برای ارائه کنتراست متفاوت هستند. این پلیت همچنین دارای گیره‌های استیج برای نگه‌داری اسلایدها (Slide) یا نمونه‌های نازک می‌باشد.

قطعات بیشتر

برخی از میکروسکوپ‌ها مانند میکروسکوپ استریو دوچشمی مدل SM-1 BSX-64S Professional مربوط به شرکت Amscope دارای محافظ چشمی هستند که از بدون تکیه گاه بودن روی چشمی جلوگیری می‌کند تا به یک تصویر واضح برسیم. این ویژگی برای افرادی که عینک دارند عالی است.

میکروسکوپ استریو چگونه کار می‌کند؟

یک میکروسکوپ تشریح نوعی میکروسکوپ نوری با بزرگ‌نمایی کم است که تصویر سه بعدی از نمونه‌های بزرگ را به نمایش می‌گذارد. این میکروسکوپ بر این اساس کار می‌کند که دو مسیر نوری مختلف از میان عدسی‌های آن (عدسی شیئی و عدسی چشمی) عبور می‌کنند. دو مسیر نور زاویه دید متفاوتی را فراهم می‌کنند که در آن نور پایین به مشاهده نمونه کمک می‌کند و نور بالا به تشریح هدف کمک می‌کند. تفاوت جزئی در زاویه، تصاویر را توسط مغز ما به تصاویر سه بعدی تبدیل می‌کند.

دو نوع بزرگ‌نمایی در میکروسکوپ تشریح وجود دارد. بزرگ‌نمایی ثابت در چشمی که درجات مختلفی از بزرگ‌نمایی را ارائه می‌دهد و بزرگ‌نمایی زوم‌دار که دامنه‌های متنوعی از بزرگ‌نمایی را ارائه می‌دهد.

دو عدد چشمی در میکروسکوپ تشریح به مشاهده راحت نمونه در زوایای مختلف به طور هم‌زمان کمک می‌کند. برخی از میکروسکوپ‌های استریو دارای دوربینی هستند که به گرفتن تصویر به صورت دیجیتالی در رایانه و ذخیره‌سازی طولانی مدت آن کمک می‌کند. این دوربین همچنین به مشاهده دقیق تصاویر در رایانه کمک می‌کند.

روش استفاده از میکروسکوپ استریو

روش استفاده از میکروسکوپ استریو به شرح زیر است:

میکروسکوپ استریو را روی یک سطح صاف یا میزی قرار دهید که فضای زیادی برای کار روی آن وجود دارد.
سیم دوشاخه میکروسکوپ استریو را برای روشن کردن آن به پریز وصل کنید.
کلید روشن را بزنید. نور پایین برای نمونه‌های شفاف مانند نمونه‌های موجود در اسلاید مناسب است. در مقابل، نور بالایی برای نمونه‌های مات یا جامد که نور از سطح جسم منعکس می‌شود، بهترین است.
نمونه را در مرکز استیج قرار دهید. اگر نمونه اسلاید یا نازک است، از گیره‌های استیج برای محکم کردن نمونه استفاده کنید و اگر نمونه جامد است، گیره‌ها را بچرخانید تا آویزان شوند و فضای بیشتری برای کار به شما بدهند.
کنتراست را بر اساس نمونه تنظیم کنید. اگر نمونه شفاف است، از پس زمینه سیاه برای ایجاد کنتراست استفاده کنید.
دیوپتر (Diopter) و حلقه تنظیم بین دوعدسی را برای مشاهده راحت هدف، تنظیم کنید.
اگر میکروسکوپ استریو دارای یک برجک عدسی (Turret) شیئی قابل تنظیم (شیئی فیکس شده) است، آن را در بزرگ‌نمایی دلخواه تنظیم کنید.
اگر استریو قدرت زوم دارد، زوم را در بزرگ‌نمایی دلخواه تنظیم کنید.
پیچ فوکوس را بچرخانید تا نمونه را در حالی که از طریق چشمی نگاه می‌کنید، قابل مشاهده باشد. هنگامی که طرح کلی نمونه قابل مشاهده است، پیچ را برای رسیدن به یک فوکوس واضح بچرخانید. اگر نمونه در معرض دید نیست، استیج را کمی حرکت دهید تا مطمئن شوید که نمونه مستقیماً زیر عدسی شیئی قرار دارد.
پس از انجام اولین فوکوس، برای مشاهده سایر قسمت‌های نمونه، به اطراف حرکت کنید. ممکن است فوکوس مجدد نیاز باشد.
پس از پایان مشاهده زیر میکروسکوپ، سوئیچ خاموش را زده و میکروسکوپ تشریح را با پوشاندن کافی روی آن، نگه‌داری کنید.

موارد استفاده از میکروسکوپ استریو

میکروسکوپ استریو یا میکروسکوپ تشریح کاربردهای زیادی در آزمایشگاه‌های علمی مختلف دارد. برخی از مزایای میکروسکوپ استریو در زمینه‌های علمی به شرح ذیل می‌باشد:

مطالعه حشرات زنده
آنالیز سنگ‌ها، کانی‌ها و کریستال‌ها
تشریح یک گل
آنالیز بذر‌ها و دانه‌ها
بررسی خاک
آنالیز آب دریاچه‌ها برای یافتن میکروارگانیسم‌ها
میکروسرجری
مطالعه پزشکی قانونی
بررسی فسیل‌ها
تعمیر بردهای الکترونیکی

مزایای میکروسکوپ استریو

به مشاهده نمونه‌های مات کمک می‌کند.
میکروسکوپ استریو امکان عکاسی با میکروسکوپ را فراهم می‌کند.
همچنین به تصویربرداری سه بعدی کمک می‌کند.
یک میکروسکوپ تشریح امکان مشاهده نمونه‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌کند زیرا فضای کاری بزرگی دارد.

معایب میکروسکوپ استریو

میکروسکوپ استریو بسیار گران است.
برای مشاهده ساختارهای بافت، باکتری‌ها و ویروس‌ها مناسب نیست.
میکروسکوپ تشریح بزرگ است.
نگه‌داری از میکروسکوپ استریو پرهزینه و زمان‌بر است.

نکاتی که باید هنگام خرید میکروسکوپ استریو در نظر بگیرید

اگر قصد خرید یک میکروسکوپ استریو را دارید، موارد زیادی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. مواردی که در هنگام خرید میکروسکوپ استریو باید در نظر گرفته شود به شرح زیر است:

محدوده استفاده شما: این میکروسکوپ فقط در آزمایشگاه‌ها یا جاهایی که ابزارها یا اشیاء به اندازه کافی کوچک هستند که بتوان بدون استفاده از میکروسکوپ ترکیبی پرقدرت آن را مشاهده کرد، قابل استفاده است.
در صورت نیاز به میکروفوتوگرافی، انتخاب میکروسکوپ استریو CMO (شیئی اصلی مشترک) بهترین گزینه است.
قدرت بزرگ‌نمایی مورد نیاز آزمایشگاه شما. میکروسکوپ استریو یک میکروسکوپ با قدرت بزرگ‌نمایی کم است و در دو نوع اصلی وجود دارد: شیئی فیکس شده و شیئی زوم‌دار.

جهت خرید در واتساپ پیام بزارید

نوع فیکس شده با قدرت بزرگ‌نمایی تعیین شده (و نه هر محدوده‌ای)، موجود است. حالت فیکس شده به صورت قدرت دوگانه در دسترس است، یعنی دارای دو سطح بزرگ‌نمایی (10x/20x یا 30x/40x) می‌باشد. همچنین میکروسکوپ استریو با عدسی شیئی فیکس شده ارزان‌تر از میکروسکوپ استریو با عدسی شیئی زوم‌دار است.

میکروسکوپ استریو با عدسی شیئی زوم‌دار در محدوده 0.6x تا 45x موجود است. این میکروسکوپ‌ها نیاز به تخصص دارند، زیرا فوکوس در سطح دقیق‌تری است، اما فضای کاری، میدان دید و بزرگ‌نمایی بیشتری را فراهم می‌کنند.

همچنین بخوانید: