Microscópio
Informações de fundo
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| Usos | Observação pequena amostra |
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Experimentos Notáveis | Descoberta de células |
| Inventor | Zacharias Janssen |
| Artigos relacionados | Microscópio óptico Microscópio eletrônico |
Um microscópio (do grego clássico : μικρός, mikros, "pequeno" e σκοπεῖν, skopein, "olhar" ou "ver") é uma instrumento usado para ver objetos que são demasiado pequenos para o olho nu. A ciência de investigar pequenos objetos usando um tal instrumento é chamada microscopia. Microscópica significa invisível para o olho a não ser auxiliado por um microscópio.
Existem muitos tipos de microscópios, a primeira e mais comum a ser inventados é o microscópio óptico que utiliza a luz para a imagem da amostra. Outros tipos principais de microscópios são o microscópio electrónico (tanto o microscopia eletrônica de transmissão ea microscópio electrónico de varrimento) e os vários tipos de microscópio de varredura de sonda.
História
O primeiro microscópio a ser desenvolvido foi o microscópio óptico, embora o inventor original não é fácil de identificar. Um microscópio precoce foi feita em 1590 em Middelburg, Países Baixos . Dois óculos decisores são diversas, dado o crédito: Hans Lippershey (que desenvolveu um dos primeiros telescópio ) e Zacharias Janssen. Giovanni Faber cunhou o microscópio nome para Galileo Galilei microscópio composto 's em 1625 (Galileo tinha chamado o "occhiolino" ou "pequeno olho").
Rise of microscopia de luz moderna
O primeiro relato detalhado da construção do interior de tecido vivo baseado no uso de um microscópio não apareceu até 1644, em L'Occhio della mosca de Giambattista Odierna, ou olho da mosca.
Não foi até a década de 1660 e 1670 que o microscópio foi usado extensivamente para a investigação em Itália, Holanda e Inglaterra. Marcelo Malpighi na Itália começou a análise de estruturas biológicas começando com os pulmões. Robert Hooke da Micrographia teve um enorme impacto, em grande parte por causa de suas ilustrações impressionantes. A maior contribuição veio de Antonie van Leeuwenhoek, que descobriu as células vermelhas do sangue e espermatozóides e ajudou a popularizar a microscopia como uma técnica. Em 9 de Outubro de 1676, Van Leeuwenhoek relatou a descoberta de microrganismos.
Em 1893 Agosto Köhler desenvolveu uma técnica chave para a iluminação da amostra, Iluminação Köhler, que é central para a microscopia de luz moderna. Este método de iluminação da amostra dá origem a extremamente mesmo iluminação e supera muitas limitações das técnicas mais antigas de iluminação da amostra. Outros desenvolvimentos na iluminação da amostra foi proveniente de Fritz Zernike em 1953 e George Nomarski 1955 para o seu desenvolvimento de e de contraste de fase iluminação de contraste de interferência diferencial que permitem imagiologia de amostras transparentes.
Microscopia eletrônica
No início dos anos de 1900 uma alternativa significativa a microscopia de luz foi desenvolvido, utilizando electrões em vez de luz para gerar a imagem. Ernst Ruska iniciou o desenvolvimento do primeiro microscópio eletrônico em 1931, que foi o microscópio electrónico de transmissão (MET). O microscópio electrónico de transmissão funciona com base no mesmo princípio que um microscópio óptico, mas utiliza electrões no lugar de luz e electroímans no lugar de lentes de vidro. Uso de electrões, em vez de luz permite uma resolução muito maior.
Desenvolvimento do microscópio electrónico de transmissão foi rapidamente seguido em 1935 pelo desenvolvimento do microscopia eletrônica de varredura por Max Knoll.
Microscópios eletrônicos rapidamente se tornou popular após a Segunda Guerra Mundial . Ernst Ruska, trabalhando em Siemens desenvolveu o primeiro comercial microscópio eletrônico de transmissão e grandes conferências científicas sobre microscopia eletrônica começou a ser realizada na década de 1950. Em 1965, o primeiro comercial de microscópio eletrônico de varredura foi desenvolvido pelo Professor Sir Charles Oatley e seu aluno de pós-graduação Gary Stewart e comercializado pela Cambridge Instrument Company como o "Stereoscan".
Microscopia de varredura por sonda
A década de 1980 viu o desenvolvimento do primeiro microscópios de varredura da sonda. O primeiro foi a digitalização tunneling microscópio em 1981, desenvolvido por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer. Este foi seguido de perto em 1986, com Gerd Binnig, Quate, ea invenção do da Gerber microscópio de força atômica.
Fluorescência e microscopia de luz
Os mais recentes desenvolvimentos em microscópio de luz em grande parte do centro sobre a ascensão do A microscopia de fluorescência em biologia . Durante as últimas décadas do século 20, particularmente no pós- era genômica, muitas técnicas para marcação fluorescente de celulares foram desenvolvidas estruturas. Os principais grupos de técnicas são manchas químicas pequeno de estruturas celulares, por exemplo DAPI para rotular DNA , utilização de anticorpos conjugados com repórteres fluorescentes, consulte imunofluorescência, e fluorescentes, tais como proteínas proteína fluorescente verde. Estas técnicas utilizam estes diferentes fluoróforos para a análise da estrutura da célula a um nível molecular em ambas as amostras vivas e fixas.
A ascensão de microscopia de fluorescência impulsionou o desenvolvimento de um grande projeto do microscópio moderno, o microscópio confocal. O princípio foi patenteado em 1957 por Marvin Minsky, embora a laser tecnologia limitada aplicação prática da técnica. Não foi até 1978, quando Thomas e Christoph Cremer desenvolveu o primeiro prático microscópio confocal de varredura a laser ea técnica rapidamente ganhou popularidade durante os anos 1980.
Muita pesquisa atual (no início do século 21) em técnicas de microscopia óptica é focada no desenvolvimento de SuperResolution análise de amostras marcadas por fluorescência. Iluminação estruturada pode melhorar a resolução em cerca de duas a quatro vezes e técnicas como microscopia Esgotamento emissão estimulada estão se aproximando a resolução de microscópios eletrônicos.
Tipos
Microscópios pode ser separado em diversas classes diferentes. Um agrupamento é baseado no que interage com a amostra para gerar a imagem, ou seja, luz ou fótons (de microscópios ópticos), elétrons (microscópios eletrônicos) ou uma sonda (microscópios de varredura da sonda). Alternativamente, microscópios podem ser classificados em se eles analisar a amostra através de um ponto de varredura (confocal microscópios ópticos, microscópios eletrônicos de varredura e microscópios de varredura da sonda) ou analisar a amostra de uma só vez (campo largo microscópio óptico e microscópio eletrônico de transmissão).
Wide Field microscópios ópticos e microscópios eletrônicos de transmissão usam a teoria das lentes ( óptica para microscópios de luz e lentes de electromagnetos para microscópios electrónicos), a fim de aumentar a imagem gerada pela passagem de uma onda de transmissão através da amostra, ou reflectida pela amostra. As ondas são usados eletromagnética (em microscópios ópticos ) ou de electrões vigas (em microscópios de elétrons). Resolução nestes microscópios é limitado pelo comprimento de onda da radiação utilizada para a imagem da amostra, onde os comprimentos de onda mais curtos para permitir uma resolução mais alta.
Digitalização de microscópio óptico e eletrônico, como o microscópio confocal e microscópio eletrônico de varredura, usam lentes para focar um ponto de luz ou elétrons sobre a amostra, então, analisar as ondas refletidas ou transmitidas. O ponto é então digitalizado sobre a amostra para analisar uma região retangular. Ampliação da imagem é atingido por apresentar os dados de digitalização de uma amostra fisicamente pequena área em uma tela relativamente grande. Estes microscópios têm o mesmo limite de resolução como vasto campo óptico, sonda, e microscópios eletrônicos.
Microscópios de varredura de sonda também analisar um único ponto na amostra e, então, verificar a sonda sobre uma região amostra rectangular para construir uma imagem. Como estes microscópios não usar radiação eletromagnética ou eletrônica para imagens que não estão sujeitos ao mesmo limite de resolução como as microscópio óptico e eletrônico descritos acima.
Ótico
O tipo mais comum de microscópio (eo primeiro inventado) é o microscópio óptico . Esta é uma óptica instrumento que contém um ou mais lentes que produzem uma imagem ampliada de uma amostra colocada no plano focal. Microscópios ópticos têm vidro de refração e, ocasionalmente, de plástico ou de quartzo , para focalizar a luz para dentro do olho ou outro detector de luz. Microscópios ópticos baseados no espelho operam da mesma maneira. Ampliação típico de um microscópio de luz, assumindo luz faixa do visível, é até 1500X com um limite de resolução teórico de cerca de 0,2 micrómetros ou 200 nanómetros. Técnicas especializadas (por exemplo, microscopia confocal de varrimento, Verticão SMI) pode exceder esta ampliação, mas a resolução é difracção limitada. A utilização de comprimentos de onda mais curtos de luz, tais como a radiação ultravioleta, é uma maneira de melhorar a resolução espacial do microscópio óptico, como são os dispositivos tais como o near-field de varredura microscópio óptico.
Sarfus, uma técnica recente óptico aumenta a sensibilidade do microscópio óptico comum para um ponto em que se torna possível visualizar directamente películas nanométricas (até 0,3 nanómetros) e nanoobjectos isolados (deslocamento de 2 nm de diâmetro). A técnica baseia-se na utilização de substratos não reflectora para a microscopia de luz polarizada cruzada reflectida.
Ultravioleta luz permite a resolução de características microscópicas, bem como para as amostras da imagem que são transparentes para o olho. Luz de infravermelho próximo pode ser utilizado para visualizar um circuito incorporado em dispositivos de silício ligados, uma vez que o silicone é transparente na região dos comprimentos de onda.
Em A microscopia de fluorescência, muitos comprimentos de onda de luz, que variam desde o ultravioleta ao visível pode ser utilizado para fazer com que as amostras de fluorescência para permitir a visualização a olho nu ou com o uso de câmeras especificamente sensíveis.
Microscopia de contraste de fase é uma microscopia óptica técnica de iluminação em que as pequenas deslocamentos de fase na luz que passa através de um espécime transparentes são convertidos em ou amplitude contrastar alterações na imagem. A utilização de contraste de fase não exige coloração para visualizar o slide. Esta técnica microscópio permitiu estudar a ciclo celular em células vivas.
O microscópio óptico tradicional tem mais recentemente evoluiu para o microscópio digital. Além disso, ou em vez de, visualizar diretamente o objeto através do oculares, um tipo de sensor semelhante aos utilizados numa câmara digital é usado para obter uma imagem, que é depois exibido num monitor de computador. Estes sensores podem usar CMOS ou Charge-Coupled tecnologia dispositivo (CCD), dependendo da aplicação.
Elétron
Três principais variantes de microscópios eletrônicos de existir:
- Microscópio eletrônico de varredura ( SEM): olha para a superfície de objetos em massa por digitalizar a superfície com um feixe de elétrons bem. Veja também ambiental microscópio eletrônico de varredura (ESEM).
- Microscópio eletrônico de transmissão ( TEM): passa electrões através da amostra, análogo ao A microscopia óptica de base. Isto requer preparação da amostra cuidadosa, uma vez que os elétrons estão espalhados tão fortemente pela maioria dos materiais.Esta é um dispositivo científico que permite às pessoas ver objetos que normalmente não poderiam ser vistos a olho nu ou sem ajuda.
Sonda de varredura
- AFM, microscopia de força atômica
- BEEM, microscopia de emissão de electrões balístico
- EFM, microscópio de força eletrostática
- ESTM eletroquímica de varredura tunneling microscópio
- FMM, microscopia de força modulação
- KPFM, microscopia de força sonda kelvin
- MFM, microscopia de força magnética
- MRFM, microscopia de força por ressonância magnética
- NSOM, microscopia óptica de varrimento de campo próximo (ou SNOM, varredura de campo próximo microscopia óptica)
- PFM, microscopia de força piezo
- Pstm, microscopia de tunelamento de fótons
- PTMS, fototérmica microespectroscopia / microscopia
- SAP, sonda de átomo de digitalização
- SCM, microscopia de varredura capacitância
- SECM, microscopia eletroquímica de varredura
- SGM, microscopia de varredura portão
- SICM, A microscopia de varrimento de iões condutância
- SPSM girar microscopia de tunelamento polarizado
- STHM, microscopia de varredura térmica
- STM, microscopia de tunelamento
- SVM, microscopia de varredura de tensão
- SHPM, microscopia de varredura por sonda Salão
- SSM, Digitalização SQUID microscópio
Destas técnicas de AFM e STM são os mais vulgarmente utilizados.
Outros tipos
Microscópios acústicos Digitalizando utilizar ondas sonoras para medir variações de impedância acústica. Semelhante a Sonar, em princípio, são usados para tais trabalhos, como a detecção de defeitos nos subsuperfície de materiais, incluindo aqueles encontrados em circuitos integrados.
