Microscopio
Antecedentes
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| Usos | Observación Pequeña muestra |
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Experimentos notables | Descubrimiento de células |
| Inventor | Zacharias Janssen |
| Artículos relacionados | Microscopio óptico Microscopio electrónico |
Un microscopio (del griego antiguo : μικρός, mikrós, "pequeño" y σκοπεῖν, skopein, "mirar" o "ver") es una instrumento utilizado para ver objetos que son demasiado pequeños para el ojo desnudo. La ciencia de la investigación de pequeños objetos usando tal instrumento se llama microscopía. Microscópica, invisible al ojo a no ser que con la ayuda de un microscopio.
Hay muchos tipos de microscopios, los más comunes y primera por inventar es el microscopio óptico que utiliza la luz de la imagen de la muestra. Otros tipos principales de microscopios son la microscopio electrónico (tanto el microscopio electrónico de transmisión y la Microscopio Electrónico de Barrido) y los diversos tipos de microscopio de sonda de barrido.
Historia
La primera microscopio para ser desarrollado fue el microscopio óptico, aunque el inventor original no es fácil de identificar. Un microscopio temprano se hizo en 1590 en Middelburg, Holanda . Dos gafas fabricantes se dan diversas crédito: Hans Lippershey (que desarrolló un temprano telescopio ) y Zacharias Janssen. Giovanni Faber acuñó el microscopio nombre de Galileo Galilei microscopio compuesto 's en 1625 (Galileo había llamado la "occhiolino" o "ojito").
La rebelión de microscopía óptica moderna
El primer relato detallado de la fabricación del interior de tejido vivo basado en el uso de un microscopio no apareció hasta 1644, en L'mosca occhio della de Giambattista Odierna, o el ojo del Fly.
No fue sino hasta la década de 1660 y 1670 que el microscopio se utiliza ampliamente para la investigación en Italia, los Países Bajos e Inglaterra. Marcelo Malpighi en Italia comenzó el análisis de las estructuras biológicas empezando por los pulmones. Robert Hooke Micrografía tuvo un gran impacto, en gran parte debido a sus impresionantes ilustraciones. La mayor contribución provino de Antonie van Leeuwenhoek descubrió que las células rojas de la sangre y los espermatozoides y ayudó a popularizar la microscopía como técnica. El 9 de octubre 1676, Van Leeuwenhoek informó sobre el descubrimiento de los microorganismos.
En 1893 Agosto Köhler desarrolló una técnica clave para la iluminación de la muestra, Iluminación Köhler, que es fundamental para la microscopía de luz moderna. Este método de iluminación de la muestra da lugar a extremadamente incluso iluminación y supera muchas limitaciones de las técnicas más antiguas de iluminación de la muestra. Otras novedades en la iluminación de la muestra proceden de Fritz Zernike en 1953 y George Nomarski 1955 por su desarrollo de contraste de fase y iluminación de contraste de interferencia diferencial que permiten imágenes de muestras transparentes.
La microscopía electrónica
En el año 1900 se desarrolló una importante alternativa a la microscopía de luz, utilizando electrones en lugar de luz para generar la imagen. Ernst Ruska comenzó el desarrollo de la primera microscopio electrónico en 1931 que era el microscopio electrónico de transmisión (TEM). El microscopio electrónico de transmisión funciona según el mismo principio que un microscopio óptico, pero utiliza los electrones en el lugar de la luz y electroimanes en el lugar de las lentes de vidrio. El uso de electrones en lugar de luz permite una resolución mucho mayor.
Desarrollo del microscopio electrónico de transmisión fue rápidamente seguido en 1935 por el desarrollo de la Microscopio Electrónico de Barrido por Max Knoll.
Los microscopios electrónicos rápidamente se hizo popular después de la Segunda Guerra Mundial . Ernst Ruska, que trabaja en Siemens desarrolló el primer microscopio electrónico de transmisión comercial y grandes conferencias científicas sobre microscopía electrónica comenzó a ser celebrado en la década de 1950. En 1965 el primer microscopio electrónico de barrido comercial fue desarrollado por el profesor Sir Charles Oatley y su estudiante de postgrado Gary Stewart y comercializado por la Compañía de Instrumentos de Cambridge como el "Stereoscan".
Microscopio de sonda de barrido
La década de 1980 vio el desarrollo de la primera microscopios de sonda de barrido. El primero fue el Microscopio de efecto túnel en 1981, desarrollado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer. Esto fue seguido de cerca en 1986 con Gerd Binnig, Quate, y la invención de Gerber de la microscopio de fuerza atómica.
Fluorescencia y microscopía de luz
Los desarrollos más recientes en microscopio de luz en gran parte del centro en la subida de microscopía de fluorescencia en biología . Durante las últimas décadas del siglo 20, sobre todo en el post- era genómica, muchas técnicas para el marcaje fluorescente de celulares se desarrollaron estructuras. Los principales grupos de técnicas son manchas químicas pequeña de las estructuras celulares, por ejemplo, DAPI para etiquetar ADN , el uso de anticuerpos conjugados con los reporteros fluorescentes, ver inmunofluorescencia, y fluorescentes proteínas, tales como proteína fluorescente verde. Estas técnicas utilizan estos fluoróforos diferentes para el análisis de la estructura celular a un nivel molecular en ambas muestras en vivo y fijos.
El aumento de la microscopía de fluorescencia impulsó el desarrollo de un diseño de gran microscopio moderno, el microscopio confocal. El principio fue patentado en 1957 por Marvin Minsky, aunque láser tecnología limita la aplicación práctica de la técnica. No fue sino hasta 1978 cuando Thomas y Christoph Cremer desarrolló la primera práctica microscopio confocal de barrido láser y la técnica rápidamente ganó popularidad a través de la década de 1980.
Mucha investigación actual (a principios del siglo 21) en técnicas de microscopía óptica se centra en el desarrollo de análisis de muestras de superresolución marcados con fluorescencia. Iluminación estructurada puede mejorar la resolución por alrededor de dos a cuatro veces y técnicas como El agotamiento microscopía emisión estimulada se aproxima a la resolución de los microscopios electrónicos.
Tipos
Microscopios se pueden separar en varias clases diferentes. Una agrupación se basa en lo que interactúa con la muestra para generar la imagen, es decir, la luz o fotones (microscopios ópticos), electrones (microscopios electrónicos) o una sonda (microscopios de sonda de barrido). Alternativamente, los microscopios pueden clasificarse de si se analiza la muestra a través de un punto de barrido (microscopios ópticos confocal, microscopios electrónicos de barrido y microscopios de sonda de barrido) o analizar la muestra de una sola vez (microscopio óptico de campo amplio y microscopios electrónicos de transmisión).
Microscopios ópticos de campo ancho y microscopios electrónicos de transmisión utilizan la teoría de lentes ( óptica de los microscopios de luz y lentes de electroimán para microscopios electrónicos) a fin de ampliar la imagen generada por el paso de una onda transmitida a través de la muestra, o reflejada por la muestra. Las ondas utilizadas son electromagnética (en los microscopios ópticos ) o electrones vigas (en microscopios electrónicos). Resolución en estos microscopios está limitada por la longitud de onda de la radiación utilizada para la imagen de la muestra, donde las longitudes de onda más cortas permiten una resolución más alta.
Escaneado de microscopios ópticos y electrónicos, como el microscopio y microscopio electrónico de barrido confocal, usar lentes para enfocar un punto de luz o de electrones sobre la muestra luego analizar las ondas reflejadas o transmitidas. El punto se escanea a continuación sobre la muestra a analizar una región rectangular. Ampliación de la imagen se logra mediante la visualización de los datos de la exploración de un físicamente pequeña área de la muestra en una pantalla relativamente grande. Estos microscopios tienen el mismo límite de resolución tan amplio campo de la óptica, la sonda, y los microscopios electrónicos.
Microscopios de sonda de barrido también analizan un solo punto en la muestra y luego escanear la sonda sobre una región de la muestra rectangular para construir una imagen. Como estos microscopios no utilizan radiación electromagnética o de electrones para la formación de imágenes no están sujetos al mismo límite de resolución en los microscopios ópticos y electrónicos descritos anteriormente.
Óptico
El tipo más común de microscopio (y el primero inventado) es el microscopio óptico . Este es un óptico instrumento que contiene uno o más lentes de producir una imagen ampliada de una muestra colocada en el plano focal. Microscopios ópticos tienen cristal de refracción y de vez en cuando de plástico o de cuarzo , para enfocar la luz en el ojo u otro detector de luz. Microscopios ópticos basados-Mirror operan de la misma manera. Ampliación típica de un microscopio de luz, siempre que la luz rango visible, es de hasta 1500x con un límite teórico de resolución de alrededor de 0,2 micrómetros o 200 nanómetros. Las técnicas especializadas (por ejemplo, La microscopía confocal de barrido, Verticón SMI) puede superar este aumento, pero la resolución es de difracción limitada. El uso de longitudes de onda más cortas de la luz, como el ultravioleta, es una manera de mejorar la resolución espacial del microscopio óptico, como son los dispositivos tales como el de barrido de campo cercano microscopio óptico.
Sarfus, una técnica óptica reciente aumenta la sensibilidad de microscopio óptico estándar a un punto se hace posible visualizar directamente las películas nanométricas (hasta 0,3 nanómetros) y nano-objetos aislados (hasta de 2 nm de diámetro). La técnica se basa en el uso de sustratos no reflectante para microscopía de luz reflejada polarizada transversal.
Ultraviolet luz permite la resolución de características microscópicas, así como a las muestras de imagen que son transparentes para el ojo. Cerca de la luz infrarroja se puede utilizar para visualizar los circuitos integrados en dispositivos de silicio enlazados, ya que el silicio es transparente en esta región de longitudes de onda.
En microscopía de fluorescencia, muchas longitudes de onda de la luz, que van desde el ultravioleta al visible se puede utilizar para causar muestras a fluorescencia para permitir la visualización por el ojo o con el uso de cámaras específicamente sensibles.
Microscopía de contraste de fase es una microscopía óptica técnica de iluminación en el que pequeña cambios de fase en la luz que pasa a través de una muestra de transparencia se convierten en amplitud o contrastar los cambios en la imagen. El uso de contraste de fase no requiere tinción para ver la diapositiva. Esta técnica microscopio hizo posible el estudio de la ciclo celular en células vivas.
El microscopio óptico tradicional ha evolucionado más recientemente en el microscopio digital. Además de, o en lugar de, viendo directamente el objeto a través del oculares, un tipo de sensor similar a los utilizados en una cámara digital se utiliza para obtener una imagen, que a continuación se visualiza en un monitor de ordenador. Estos sensores pueden utilizar CMOS o la tecnología de dispositivos (CCD) de acoplamiento de carga, dependiendo de la aplicación.
Electrón
Existen tres variantes principales de microscopios electrónicos:
- Microscopio electrónico de barrido ( SEM): mira a la superficie de los objetos a granel mediante el escaneo de la superficie con un haz de electrones bien. Ver también microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM).
- Microscopio electrónico de transmisión ( TEM): pases de electrones a través de la muestra, análoga a microscopía óptica básica. Esto requiere preparación de la muestra cuidado, ya que los electrones se dispersan tan fuertemente por la mayoría de materials.This es un dispositivo científico que permite a la gente ver objetos que puedan normalmente no pueden ver a simple vista o sin ayuda.
Sonda de barrido
- AFM, microscopía de fuerza atómica
- BEEM, microscopía de emisión de electrones balísticos
- EFM, microscopio de fuerza electrostática
- ESTM electroquímica microscopio de efecto túnel de barrido
- FMM, microscopía de fuerza modulación
- KPFM, fuerza de sonda Kelvin microscopía
- MFM, microscopía de fuerza magnética
- MRFM, microscopía de fuerza de resonancia magnética
- NSOM, microscopía óptica de barrido de campo cercano (o SNOM, la exploración de campo cercano microscopía óptica)
- PFM, fuerza piezo microscopía
- PSTM, fotón microscopía de efecto túnel
- PTMS, microespectroscopía fototérmica / microscopia
- SAP, sonda atómica de barrido
- SMC, capacitancia microscopía de barrido
- SECM, microscopía de barrido electroquímico
- SGM, puerta de microscopía de barrido
- SICM, barrido de iones-conductancia microscopía
- SPSM girar microscopía de efecto túnel de barrido polarizado
- SThM, microscopía de barrido térmico
- STM, microscopía de efecto túnel de barrido
- SVM, microscopía de barrido de tensión
- SHPM, sonda de microscopía de barrido Salón
- SSM, Microscopio de Barrido SQUID
De éstas técnicas AFM y STM son los más utilizados.
Otros tipos
Exploración de microscopios acústicos utilizan ondas sonoras para medir las variaciones en la impedancia acústica. Similar a Sonar en principio, que se utilizan para estos puestos de trabajo como la detección de defectos en las sub-superficies de materiales, incluyendo los que se encuentran en los circuitos integrados.
