«Միկրոսկոպ» տերմինը հունական արմատներ ունի։ Այն բաղկացած է երկու բառից, որոնք թարգմանության մեջ նշանակում են «փոքր» և «նայում»: Մանրադիտակի հիմնական դերը դրա օգտագործումն է շատ փոքր առարկաներ ուսումնասիրելիս: Միաժամանակ այս սարքը թույլ է տալիս որոշել անզեն աչքով անտեսանելի մարմինների չափերն ու ձևը, կառուցվածքը և այլ բնութագրերը։
Արարման պատմություն
Պատմության մեջ ճշգրիտ տեղեկություն չկա այն մասին, թե ով է եղել մանրադիտակի հայտնագործողը։ Ըստ որոշ աղբյուրների՝ այն նախագծվել է 1590 թվականին ակնոցների արտադրության վարպետ Յանսենի հոր և որդու կողմից։ Մանրադիտակի գյուտարարի կոչման մյուս հավակնորդը Գալիլեո Գալիլեյն է: 1609 թվականին այս գիտնականը Accademia dei Lincei-ում ներկայացրել է գոգավոր և ուռուցիկ ոսպնյակներով սարք՝ հանրությանը դիտելու համար:
Տարիների ընթացքում մանրադիտակային օբյեկտների դիտման համակարգը զարգացել և կատարելագործվել է: Նրա պատմության մեջ հսկայական քայլ էր պարզ ախրոմատիկ կարգավորվող երկու ոսպնյակի սարքի գյուտը: Այս համակարգը ներդրվել է հոլանդացի Քրիստիան Հյուգենսի կողմից 1600-ականների վերջին։ Այս գյուտարարի ակնոցներըայսօր արտադրվում են: Նրանց միակ թերությունը տեսադաշտի անբավարար լայնությունն է։ Բացի այդ, ժամանակակից սարքերի համեմատ, Huygens ակնոցները անհարմար դիրք ունեն աչքերի համար։
Մանրադիտակի պատմության մեջ առանձնահատուկ ներդրում է ունեցել նման գործիքների արտադրող Անտոն Վան Լևենհուկը (1632-1723): Հենց նա էլ կենսաբանների ուշադրությունը հրավիրեց այս սարքի վրա։ Leeuwenhoek-ը արտադրում էր փոքր չափի ապրանքներ՝ հագեցած մեկ, բայց շատ ամուր ոսպնյակով: Նման սարքեր օգտագործելը անհարմար էր, բայց դրանք չեն կրկնապատկել պատկերի թերությունները, որոնք առկա էին բարդ մանրադիտակներում: Գյուտարարները կարողացան շտկել այս թերությունը միայն 150 տարի անց։ Օպտիկայի զարգացմանը զուգընթաց բարելավվել է պատկերի որակը կոմպոզիտային սարքերում։
Մանրադիտակների կատարելագործումը շարունակվում է այսօր. Այսպիսով, 2006 թվականին Կենսաֆիզիկական քիմիայի ինստիտուտում աշխատող գերմանացի գիտնականներ Մարիանո Բոսսին և Ստեֆան Հելլը մշակեցին վերջին օպտիկական մանրադիտակը: Շնորհիվ 10 նմ չափսերով առարկաները դիտելու ունակության և եռաչափ բարձրորակ 3D պատկերների՝ սարքն անվանվել է նանոսկոպ։
Մանրադիտակների դասակարգում
Ներկայումս գոյություն ունի գործիքների լայն տեսականի, որոնք նախատեսված են փոքր առարկաները հետազոտելու համար: Նրանց խմբավորումը հիմնված է տարբեր պարամետրերի վրա: Սա կարող է լինել մանրադիտակի նպատակը կամ ընդունված լուսավորության մեթոդը, օպտիկական նախագծման համար օգտագործվող կառուցվածքը և այլն:
Բայց, որպես կանոն, մանրադիտակների հիմնական տեսակներըդասակարգվում են ըստ միկրոմասնիկների լուծույթի, որոնք կարելի է տեսնել այս համակարգի միջոցով: Ըստ այս բաժանման՝ մանրադիտակներն են՝
- օպտիկական (թեթև);
-էլեկտրոնային;
-ռենտգեն;-սկանավորման զոնդ:
Ամենալայն կիրառվող մանրադիտակները լուսային տիպի են։ Նրանց լայն տեսականի հասանելի է օպտիկայի խանութներում։ Նման սարքերի օգնությամբ լուծվում են օբյեկտի ուսումնասիրության հիմնական խնդիրները։ Մանրադիտակների մյուս բոլոր տեսակները դասակարգվում են որպես մասնագիտացված: Դրանց օգտագործումը սովորաբար կատարվում է լաբորատորիայում։
Սարքերի վերը նշված տեսակներից յուրաքանչյուրն ունի իր ենթատեսակները, որոնք օգտագործվում են որոշակի տարածքում: Բացի այդ, այսօր հնարավոր է գնել դպրոցական մանրադիտակ (կամ կրթական), որը մուտքային մակարդակի համակարգ է։ Առաջարկվում է սպառողներին և պրոֆեսիոնալ սարքերին։
Դիմում
Ինչի՞ համար է մանրադիտակը: Մարդու աչքը, լինելով հատուկ կենսաբանական տիպի օպտիկական համակարգ, ունի լուծողականության որոշակի մակարդակ։ Այլ կերպ ասած, դիտարկվող օբյեկտների միջև կա ամենափոքր հեռավորությունը, երբ դրանք դեռ կարելի է տարբերել: Նորմալ աչքի համար այս թույլտվությունը 0,176 մմ է: Բայց կենդանական և բուսական բջիջների, միկրոօրգանիզմների, բյուրեղների, համաձուլվածքների, մետաղների և այլնի միկրոկառուցվածքի չափսերը շատ ավելի փոքր են, քան այս արժեքը: Ինչպե՞ս ուսումնասիրել և դիտարկել նման առարկաները: Այստեղ է, որ մարդկանց օգնության են հասնում տարբեր տեսակի մանրադիտակներ։ Օրինակ, օպտիկական տիպի սարքերը հնարավորություն են տալիս տարբերակել կառույցները, որոնցում հեռավորությունըտարրերի միջև նվազագույնը 0,20 մկմ է:
Ինչպե՞ս է աշխատում մանրադիտակը:
Սարքը, որը մարդու աչքին հնարավորություն է տալիս հետազոտել մանրադիտակային առարկաները, ունի երկու հիմնական տարր. Դրանք են ոսպնյակը և ակնոցը: Մանրադիտակի այս մասերը ամրացվում են շարժական խողովակի մեջ, որը գտնվում է մետաղական հիմքի վրա։ Այն նաև ունի թեմայի աղյուսակ։
Միկրոսկոպների ժամանակակից տեսակները սովորաբար հագեցված են լուսավորման համակարգով: Սա, մասնավորապես, կոնդենսատոր է, որն ունի ծիածանաթաղանթի դիֆրագմ: Խոշորացույցի պարտադիր հավաքածուն միկրո և մակրոպտուտակներ են, որոնք ծառայում են սրությունը կարգավորելուն։ Մանրադիտակների նախագծումը նախատեսում է նաև համակարգի առկայությունը, որը վերահսկում է կոնդենսատորի դիրքը։
Մասնագիտացված, ավելի բարդ մանրադիտակներում հաճախ օգտագործվում են այլ լրացուցիչ համակարգեր և սարքեր:
Ոսպնյակներ
Ես կցանկանայի սկսել մանրադիտակի նկարագրությունը նրա հիմնական մասերից մեկի մասին պատմվածքով, այսինքն՝ ոսպնյակից։ Դրանք բարդ օպտիկական համակարգ են, որը մեծացնում է տվյալ օբյեկտի չափը պատկերի հարթությունում: Ոսպնյակների դիզայնը ներառում է ոչ միայն մեկ, այլև սոսնձված երկու կամ երեք ոսպնյակների մի ամբողջ համակարգ։
Նման օպտիկա-մեխանիկական դիզայնի բարդությունը կախված է առաջադրանքների շրջանակից, որոնք պետք է լուծվեն այս կամ այն սարքի միջոցով: Օրինակ, ամենաբարդ մանրադիտակն ունի մինչև տասնչորս ոսպնյակ:
Ներառված է ոսպնյակի մեջճակատային մասն են և դրան հաջորդող համակարգերը։ Ո՞րն է ցանկալի որակի պատկեր ստեղծելու, ինչպես նաև գործող վիճակի որոշման հիմքը: Սա առջևի ոսպնյակ է կամ դրանց համակարգ: Ոսպնյակի հետագա մասերը պահանջվում են ապահովելու անհրաժեշտ խոշորացում, կիզակետային երկարություն և պատկերի որակ: Այնուամենայնիվ, նման գործառույթների իրականացումը հնարավոր է միայն ճակատային ոսպնյակի հետ համատեղ: Հարկ է նշել, որ հաջորդ մասի դիզայնը ազդում է խողովակի երկարության և սարքի ոսպնյակի բարձրության վրա։
ակնոցներ
Մանրադիտակի այս մասերը օպտիկական համակարգ են, որոնք նախատեսված են դիտորդի աչքերի ցանցաթաղանթի մակերեսի վրա անհրաժեշտ մանրադիտակային պատկերը կառուցելու համար: Ակնոցները պարունակում են ոսպնյակների երկու խումբ. Հետազոտողի աչքին ամենամոտը կոչվում է աչք, իսկ հեռավորը՝ դաշտ (իր օգնությամբ ոսպնյակը կառուցում է ուսումնասիրվող առարկայի պատկերը):
Լուսային համակարգ
Մանրադիտակն ունի դիֆրագմների, հայելիների և ոսպնյակների բարդ ձևավորում: Նրա օգնությամբ ապահովվում է ուսումնասիրվող օբյեկտի միատեսակ լուսավորությունը։ Ամենավաղ մանրադիտակներում այս ֆունկցիան կատարում էին բնական լույսի աղբյուրները։ Երբ օպտիկական սարքերը բարելավվեցին, նրանք սկսեցին օգտագործել նախ հարթ, ապա գոգավոր հայելիներ։
Այսպիսի պարզ դետալների օգնությամբ արևի կամ լամպի ճառագայթներն ուղղվում էին դեպի ուսումնասիրության օբյեկտ։ Ժամանակակից մանրադիտակներում լուսավորության համակարգն ավելի կատարյալ է։ Այն բաղկացած է կոնդենսատորից և կոլեկտորից։
Թեմայի աղյուսակ
Միկրոսկոպիկ պատրաստուկներ, որոնք պահանջում են ուսումնասիրություն,տեղադրվում են հարթ մակերեսի վրա. Սա թեմայի աղյուսակն է: Տարբեր տեսակի մանրադիտակների այս մակերեսը կարող է նախագծված լինել այնպես, որ ուսումնասիրության առարկան դիտորդի տեսադաշտում պտտվի հորիզոնական, ուղղահայաց կամ որոշակի անկյան տակ:
Գործողության սկզբունք
Առաջին օպտիկական սարքում ոսպնյակների համակարգը ապահովում էր միկրոօբյեկտների հակադարձ պատկերը: Սա հնարավորություն տվեց տեսնել նյութի կառուցվածքը և ուսումնասիրվող ամենափոքր մանրամասները։ Լույսի մանրադիտակի աշխատանքի սկզբունքն այսօր նման է ռեֆրակտորային աստղադիտակի աշխատանքին։ Այս սարքում լույսը բեկվում է, երբ այն անցնում է ապակե մասով։
Ինչպե՞ս են մեծացնում ժամանակակից լուսային մանրադիտակները: Այն բանից հետո, երբ լույսի ճառագայթները մտնում են սարքը, դրանք վերածվում են զուգահեռ հոսքի: Միայն դրանից հետո է տեղի ունենում լույսի բեկումը ակնաբույժում, որի շնորհիվ մեծանում է մանրադիտակային առարկաների պատկերը։ Ավելին, այս տեղեկատվությունը մուտքագրվում է դիտորդի համար անհրաժեշտ ձևով իր տեսողական անալիզատորում:
Լուսային մանրադիտակների ենթատեսակ
Ժամանակակից օպտիկական գործիքները դասակարգվում են՝
1. Ըստ հետազոտության, աշխատանքի և դպրոցի մանրադիտակի բարդության դասի։
2. Ըստ կիրառման վիրաբուժական, կենսաբանական և տեխնիկական ոլորտների։
3. Արտացոլվող և հաղորդվող լույսի, փուլային շփման, լուսարձակող և բևեռացնող սարքերի մանրադիտակի տեսակներով։4. Լույսի հոսքի ուղղությամբ դեպի շրջված և ուղիղ։
Էլեկտրոնային մանրադիտակներ
Ժամանակի ընթացքում միկրոսկոպիկ առարկաները հետազոտելու համար նախատեսված սարքն ավելի ու ավելի կատարյալ է դարձել: Հայտնվեցին մանրադիտակների այնպիսի տեսակներ, որոնցում կիրառվեց աշխատանքի բոլորովին այլ սկզբունք՝ անկախ լույսի բեկումից։ Նորագույն տիպի սարքերի օգտագործման գործընթացում ներգրավվել են էլեկտրոններ։ Նման համակարգերը հնարավորություն են տալիս տեսնել նյութի առանձին մասեր այնքան փոքր, որ լույսի ճառագայթները պարզապես հոսում են դրանց շուրջը։
Ինչի՞ համար է էլեկտրոնային տիպի մանրադիտակը: Այն օգտագործվում է մոլեկուլային և ենթաբջջային մակարդակներում բջիջների կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Նաև նմանատիպ սարքեր օգտագործվում են վիրուսներն ուսումնասիրելու համար։
Էլեկտրոնային մանրադիտակների նախագծում
Ի՞նչն է ընկած միկրոսկոպիկ օբյեկտները դիտելու նորագույն գործիքների շահագործման հիմքում: Ինչպե՞ս է էլեկտրոնային մանրադիտակը տարբերվում լուսային մանրադիտակից: Կա՞ն նմանություններ նրանց միջև:
Էլեկտրոնային մանրադիտակի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի հատկությունների վրա: Նրանց պտտման համաչափությունը կարող է կենտրոնանալ էլեկտրոնային ճառագայթների վրա: Ելնելով դրանից՝ մենք կարող ենք պատասխանել հարցին. «Ինչո՞վ է տարբերվում էլեկտրոնային մանրադիտակը լուսային մանրադիտակից»։ Դրանում, ի տարբերություն օպտիկական սարքի, ոսպնյակներ չկան։ Նրանց դերը խաղում է համապատասխան հաշվարկված մագնիսական և էլեկտրական դաշտերը: Դրանք ստեղծվում են կծիկների պտույտներով, որոնց միջով անցնում է հոսանքը։ Այս դեպքում նման դաշտերը գործում են որպես կոնվերգացիոն ոսպնյակ: Երբ հոսանքը մեծանում կամ նվազում է, կիզակետային երկարությունը փոխվում է:գործիքի հեռավորությունը։
Ինչ վերաբերում է շղթայի գծապատկերին, ապա էլեկտրոնային մանրադիտակի վրա այն նման է լուսային սարքի շղթայի դիագրամին: Միակ տարբերությունն այն է, որ օպտիկական տարրերը փոխարինվում են իրենց նման էլեկտրականներով։
Օբյեկտի խոշորացումը էլեկտրոնային մանրադիտակներում տեղի է ունենում ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով անցնող լույսի ճառագայթի բեկման գործընթացի շնորհիվ։ Տարբեր անկյուններում ճառագայթները մտնում են օբյեկտիվ ոսպնյակի հարթություն, որտեղ տեղի է ունենում նմուշի առաջին խոշորացումը։ Այնուհետև էլեկտրոններն անցնում են միջանկյալ ոսպնյակի ճանապարհը։ Դրանում տեղի է ունենում օբյեկտի չափի մեծացման սահուն փոփոխություն։ Ուսումնասիրված նյութի վերջնական պատկերը տրվում է պրոյեկցիոն ոսպնյակով։ Դրանից պատկերն ընկնում է լյումինեսցենտային էկրանին։
Էլեկտրոնային մանրադիտակների տեսակներ
Խոշորացույցների ժամանակակից տեսակները ներառում են՝
1. TEM կամ փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակ: Այս կարգաբերմամբ, մինչև 0,1 մկմ հաստությամբ շատ բարակ առարկայի պատկեր է ձևավորվում ուսումնասիրվող նյութի հետ էլեկտրոնային ճառագայթի փոխազդեցությունից և օբյեկտի մագնիսական ոսպնյակների կողմից դրա հետագա խոշորացումից:
2: SEM կամ սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ: Նման սարքը հնարավորություն է տալիս ստանալ մի քանի նանոմետրի կարգի բարձր լուծաչափով օբյեկտի մակերեսի պատկեր։ Լրացուցիչ մեթոդների կիրառման ժամանակ նման մանրադիտակը տալիս է տեղեկատվություն, որն օգնում է որոշել մերձմակերևութային շերտերի քիմիական բաղադրությունը:3: Թունելի սկանավորման էլեկտրոնային մանրադիտակ կամ STM: Օգտագործելով այս սարքը, ռելիեֆը հաղորդիչ մակերեսների բարձր տարածականթույլտվություն։ STM-ի հետ աշխատելու ընթացքում ուսումնասիրվող օբյեկտին բերվում է սուր մետաղական ասեղ։ Միաժամանակ պահպանվում է ընդամենը մի քանի անգստրոմի հեռավորություն։ Հաջորդը ասեղի վրա կիրառվում է փոքր ներուժ, որի պատճառով թունելի հոսանք է առաջանում։ Այս դեպքում դիտորդը ստանում է ուսումնասիրվող օբյեկտի եռաչափ պատկերը։
Leuwenhoek մանրադիտակներ
2002 թվականին Ամերիկայում հայտնվեց օպտիկական գործիքներ արտադրող նոր ընկերություն։ Նրա արտադրանքի տեսականին ներառում է մանրադիտակներ, աստղադիտակներ և հեռադիտակներ: Այս բոլոր սարքերն առանձնանում են պատկերի բարձր որակով։
Ընկերության գլխավոր գրասենյակը և զարգացման բաժինը գտնվում են ԱՄՆ-ում՝ Ֆրեմոնդ քաղաքում (Կալիֆորնիա): Իսկ ինչ վերաբերում է արտադրամասերին, ապա դրանք գտնվում են Չինաստանում։ Այս ամենի շնորհիվ ընկերությունը շուկա է մատակարարում առաջադեմ և որակյալ ապրանքներ մատչելի գնով։
Ձեզ մանրադիտակ է պետք: Լևենհուկը կառաջարկի անհրաժեշտ տարբերակը։ Ընկերության օպտիկական սարքավորումների տեսականին ներառում է ուսումնասիրվող օբյեկտը խոշորացնելու թվային և կենսաբանական սարքեր։ Բացի այդ, գնորդին առաջարկվում են դիզայներական մոդելներ՝ մշակված տարբեր գույներով։
Լևենհուկ մանրադիտակն ունի լայնածավալ գործառույթ: Օրինակ, սկզբնական մակարդակի ուսումնական սարքը կարող է միացված լինել համակարգչին և կարող է նաև տեսագրել ընթացիկ հետազոտությունը: Levenhuk D2L մոդելը հագեցած է այս ֆունկցիոնալությամբ:
Ընկերությունն առաջարկում է տարբեր մակարդակների կենսաբանական մանրադիտակներ։ Սրանք ավելի պարզ մոդելներ են և նորույթներ,հարմար է պրոֆեսիոնալների համար։
