Najdroższe mikroskopy świata

Obecnie istnieje już kilka rodzajów mikroskopów. Pojawiło się już wiele terminów związanych z tym nieraz zwanym „nieosiągalnym” instrumentem, które mogą się nam czasami mylić, jeżeli zastanawiamy się jaki rodzaj mikroskopu wybrać, który jest idealny do przy pewnym scenariuszu pracy lub celu. Na przykład, nie widzimy różnicy między mikroskopem przemysłowym i mikroskopem biologicznym. Następnie, można również spotkać takie pojęcia jak i mikroskopy stereo czy mikroskopy złożone.

Biorąc pod uwagę fakt, że tematem tego artykułu są najdroższe mikroskopy świata, warto zatem rzucić trochę światła na temat mikroskopów przemysłowych, które należą do najdroższych na świecie. Więc co to jest? Gdy są one wykorzystywane? Mikroskopy przemysłowe, jak sugeruje nazwa, są powszechnie stosowane w produkcji przez firmy i inne gałęzie przemysłu. W przeciwieństwie do mikroskopów biologicznych, są one wykorzystywane przede wszystkim do obserwacji nieożywionych struktur. Zazwyczaj są one wykorzystywane do prac montażowych oraz w kontroli jakości, aby bliżej przyjrzeć się między innymi połączeniom przewodów elektrycznych, proszkom, tworzywom sztucznym i materiałom włókienniczym. Dlatego też, aby łatwo zapamiętać do czego są wykorzystywane mikroskopy przemysłowe, powinniśmy kojarzyć je z firmami i zakładami przemysłowymi. W ten sposób dostaniemy prawidłową odpowiedź.

Oczywiście, po tym, gdy wiemy do czego są wykorzystywane mikroskopy przemysłowe, należy wiedzieć, jak prawidłowo je obsługiwać i dbać o nie. Po tym wszystkim, warto dowiedzieć się, że każdy inny rodzaj mikroskopu, też dużo kosztuje. To jest tak ogromna inwestycja dla każdej firmy – więc jest to jednak konieczne, aby, zwłaszcza jeśli jesteś użytkownikiem tego sprzętu, powinno się wiedzieć, jak prawidłowo go obsługiwać.

Utrzymuj mikroskop w czystości i dobrym stanie technicznym

Jak wspomniano, mikroskopy przemysłowe używane są w laboratoriach i obszarach pracy, w których są one narażone na kurz, zarysowania i zabrudzenia. Dlatego tuż po ich użyciu, należy je oczyścić. Używa się do tego odpowiednich środków czyszczących (np. tkaniny i rozpuszczalników, które są specjalnie wykorzystywane do czyszczenia części optycznych. Oczywiście, zaraz po każdym użyciu, zakrywa się mikroskopy przemysłowe. To daje możliwość rzadszej konieczności częstego ich oczyszczania.

Prawidłowe zabezpieczenie mikroskopów

Koniecznością jest właściwy sposób zabezpieczenia mikroskopu podczas transportu, przenoszenia i korzystania z niego (należy też sprawdzać jego stan okablowania, na przykład). W trakcie przenoszenia musisz trzymać mikroskop przemysłowy za jego tubus (ramię) i drugą ręką należy wspierać podstawę. Nigdy nie należy chwytać go za okular.

Bądź bardzo ostrożny z soczewkami

Mikroskopy przemysłowe, podobnie jak inne rodzaje, są drogie – a nawet ich części są niezwykle kosztowne. Soczewki, na przykład są jednymi z najważniejszych cech tego instrumentu i należą do najdroższych. Dlatego należy zachować ostrożność podczas ich przenoszenia, a także zwłaszcza gdy przeprowadzamy ich czyszczenie. Nigdy nie należy moczyć ich w nieodpowiednim rodzaju rozpuszczalnika. Inaczej, istnieje ryzyko rozpuszczenia kleju, który utrzymuje soczewki w miejscu. 

Grafen – co nam może dać?

Coraz wyraźniej słychać głosy, że już niedługo za sprawą grafenu na naszych oczach wydarzy się zupełnie nowy przewrót technologiczny. Dzięki niemu czeka nas szereg udogodnień w świecie komputerów aż po rozwój medycyny. Pomimo tego, że od wyodrębnienia czystego płatka grafenu po raz pierwszy z grafitowej płytki minęło dopiero dziesięć lat, to już możemy mówić o rewolucji. Stąd też warto bliżej przyjrzeć się tej technologii przyszłości.

Spyta więc ktoś czym właściwie jest grafen? Grafen to taka przezroczysta i do tego niezwykle cieniutka węglowa powłoka. Charakteryzuje się ona doskonałą elastycznością, przezroczystością, a do tego jak nic innego przewodzi prąd elektryczny. Grubość tego niezwykłego materiału to ledwie pojedyncza warstwa atomów, które są uporządkowane w strukturach przypominających te znane z plastra miodu.

Jak już to zostało wcześniej wspomniane grafen jest pochodną grafitu. Ten z kolei zbudowany jest z jednoatomowych powłok skontaminowanych ze sobą atomów węgla. Ta wiedza była już znana od lat 60-tych XX wieku. Taką pojedynczą warstwę nazwano grafenem, lecz nikt nie był wówczas w stanie go wyizolować pojedynczych warstw atomów węgla. Udało się to dopiero w 2004 roku Konstantinowi Nowosielowowi oraz Andriejowi Geimowi pracujących w University of Manchester. Wspomniani naukowcy za swoje osiągnięcia dotyczące grafenu w 2010 roku otrzymali nagrodę Nobla. Do najważniejszych właściwości jakie odkryli oni w grafenie należy fakt, że prąd przepływa w nim bez żadnych przeszkód i odbywa się to bardzo szybko. Stąd też zaczęto widzieć w grafenie jeden z najlepszych przewodników elektryczności, co czyni go optymalnym komponentem do produkcji elektroniki. Coraz głośniej zaczyna się mówić o tym, że ten rewolucyjny materiał ma wyprzeć krzem z komputerów. Jak na razie największym problemem jest wytworzenie tego surowca w masowej ilości. Stąd też trwa ogólnoświatowy wyścig mający na celu wyłonienie światowego potentata, który zrobi to możliwie najbardziej ekonomicznie i wydajnie.

Godne odnotowania jest to, że wśród czołówki krajów zajmujących się wspomnianym surowcem jest Polska. Za sprawą niezwykle efektywnej pracy rodzimych naukowców jesteśmy w stanie produkować grafen charakteryzujący się znacznie większą jakością niż konkurencja. Nasi naukowcy udoskonalili metodę produkcji grafenu. Początkowo wykorzystywali oni węglik krzemu podgrzany do temperatury ponad 1500 st. C. Tego rodzaju działanie prowadzi do odparowania krzemu i powstania cienkiej warstwy węgla, czyli właśnie grafenu. To jednak nie była najwyższej jakości technika wytwarzania grafenu. Jednak nasi rodacy zaczęli jego produkcję w oparciu o zupełnie nową metodę tj. poprzez osadzanie chemiczne. W tym wypadku nie występuje odparowanie krzemu, co sprawia, że płytki grafenu są powtarzalne i bez jakichkolwiek uszkodzeń. Polscy badacze opanowali produkcję dużych arkuszy owego materiału. Są to płaty o powierzchni 30 x 30 cm, a zatem nadają się one wręcz idealnie do powszechnego wykorzystania chociażby w elektronice. To ogromny przełom, ponieważ niedawno nie do pomyślenia było zrobienie arkusza grafenu większego niż paznokieć.

Jak to już kilkukrotnie zostało wspominane największą zaletą grafenu doskonałe przewodzenie prądu oraz danych. Prędkość ich przesyłu jest kilkaset razy większa niż ma to miejsce np. w wypadku miedzi. Stąd też grafen będzie można też wykorzystać przy tworzeniu bezprzewodowej sieci przydatnej do połączenia się z internetem oraz w telefonii komórkowej. Z jego pomocą wspomniane rozwiązania technologiczne staną się znacznie bardziej wydajne. W ten sposób polepszy się sygnał tych urządzeń, który będzie znacznie silniejszy od tego emitowanego przez urządzenia oparte na krzemie. Znikną więc raz na zawsze już kłopoty z brakiem sygnału lub też jego przerywaniem. To jednak nie wszystko, ponieważ grafen może pochwalić się znacznie większą ilością atutów. Ta pochodna węgla jest przynajmniej kilkaset razy bardziej wytrzymała od stali, co oznacza, że jest to jak dotąd najmocniejszy surowiec znany ludziom. Na dodatek przy swojej wytrzymałości jest też niezwykle giętki.

Słów kilka o obserwacjach mikroskopowych

Do obserwowania anatomii organizmów stosowany jest mikroskop. W jego budowie można wyszczególnić dwie zasadnicze części: mechaniczną i optyczną.

Część mechaniczna czyli:

• statyw z podstawką
• stolik (poziomo osadzony)
• tubus
• rewolwer trzymający obiektywy
• śruba makrometryczna o dużym skoku
• śruba mikrometryczna o małym skoku
• przesłona (blenda)

Część optyczna czyli:

• okular lub okulary
• obiektywy
• kondensor
• lusterko płasko-wklęsłe (lub wbudowane źródło światła)

Zasady bezpiecznego korzystania

Podczas oglądania preparatu przy większym powiększeniu niezbędne jest zachowanie szczególnej ostrożności. Dokonując zmiany powiększenia z mniejszego na większe należy delikatnie podnieść do góry tubus przy pomocy śruby makrometrycznej, z kolei ustawić obiektyw na podany obiekt i bardzo powoli kręcić tą samą śrubą opuszczając go w dół, aby nie przegapić obrazu obiektu. W momencie ukazania się zarysu preparatu, ostrość obrazu należy już nastawić śrubą mikrometryczną.

Nie zachowując tych zasad ostrożności można doprowadzić do zgniecenia preparatu i zarysowania soczewki obiektywu, a nawet jej pęknięcia.

W mikroskopie obiektywy są przymocowane do rewolweru. Jeżeli chcemy skorzystać z innego powiększenia, należy przesunąć rewolwer w prawo bądź w lewo, razem z nim przesunie się wybrany obiektyw. Delikatny dźwięk stuknięcia przy przesuwaniu wskazuje, że obiektyw został ustawiony we właściwym położeniu.

Zasady obserwacji mikroskopowych

Mikroskop daje obraz pozorny, powiększony i odwrócony. Dlatego gdy przesuwamy preparat w dowolnym kierunku, widzimy obraz przesuwany w odwrotną stronę.

• Przed przystąpieniem do obserwacji mikroskopowych, mikroskop należy przeczyścić czystą, cienką i delikatną szmatką (pomijając części optyczne).

• Przy pomocy wklęsłego lusterka lub poprzez włączenie źródła światła skierować promienie świetlne do mikroskopu przy ustawionym obiektywie o najsłabszym powiększeniu oraz przy największym otworze w przesłonie. Jednocześnie patrząc w okular należy manewrować lusterkiem tak, by otrzymać równorodne pole widzenia. Jeżeli źródło światła w mikroskopie stanowi żarówka, należy wyregulować jej natężenie poprzez odpowiednie pokrętło.

• W pierwszej kolejności należy obserwować preparat pod małym, następnie stopniowo pod coraz większym powiększeniu. Pod mocniejszym obiektywem pole widzenia bardziej ciemnie co utrudnia obserwacje. Dlatego należy zadbać o silne oświetlenie preparatu, powiększając otwór w przesłonie lub zwiększając natężenie światła żarówki przy pomocy pokrętła.

• Mikroskop należy ustawić na obraz preparatu przy pomocy śruby makrometrycznej, natomiast śrubę mikrometryczną należy stosować do regulacji ostrości obrazu.

• Podczas zmiany obiektywu na mocniejszy podnieść nieznacznie tubus śrubą makrometryczną, następnie wybrać odpowiedni obiektyw.

• Im obiektyw mocniejszy, to tym bardziej jest on zbliżony do preparatu, trzeba więc być ostrożnym, aby nie uszkodzić szkiełka oraz obiektywu. Nie należy wyjmować preparatu spod silnego powiększenia.

• Nie jest wskazane dotykanie soczewek przy pomocy palców, ani odkręcanie obiektywów.

Po zakończeniu obserwacji mikroskop powinno się wyczyścić mikroskop, z kolei obiektyw pozostawić na najsłabszym powiększeniu.

Budowa mikroskopu

Mikroskop zwykły – biologiczny

Mikroskop biologiczny składa się z dwóch zasadniczych części:
– zespołu części mechanicznych,
– zespołu części optycznych.

Do zespołu części mechanicznych stanowiących oprawę dla części optycznych zaliczamy:
– statyw składający się z podstawy i ramienia
– tubus z głowicą i nasadką
– rewolwer obiektywowy (tarcza obrotowa)
– stolik przedmiotowy z suwakiem krzyżowym
– mechanizmy ruchu: śruby makro- i mikrometryczna oraz śruba przesuwu kondensora.

Pełny obrót śruby makrometrycznej przesuwa tubus wraz z układem optycznym górnym o 1,8 cm, a jeden obrót śruby mikrometrycznej o 0,1 mm, czyli o 100 mm.

 

Do zespołu części optycznych wliczamy:
– komplet obiektywów
– komplet okularów
– aparat oświetlający według Abbego, zwany inaczej kondensorem
– lusterko (wklęsło-płaskie) lub specjalna żarówka umieszczona w gniazdku

Układ optyczny mikroskopu stanowi jego najważniejszą część, gdyż głównie od niego zależy jakość obrazu.

 

Obiektywy

Wszystkie obiektywy mikroskopowe składają się z kilku soczewek. Połączenie kilku soczewek w obiektywie ma na celu wytworzenie obrazu bardziej podobnego do przedmiotu oraz usunięcie niektórych wad optycznych. W mikroskopie obiektywy zamocowane są na tarczy obrotowej (rewolwerze), znajdującej się nad stolikiem przedmiotowym. Obiektywy oznaczone oznacza się cyframi, co wskazuje na ich powiększenie. Powiększenie obiektywów ma zwykle wartości od 10 do 100 razy.

Posługujemy się
– obiektywami suchymi
– obiektywami mokrymi (zanurzalnymi – imersyjnymi).

Obiektywy suche dają powiększenia mniejsze od 5 do 60 razy. Między ich powierzchnią czołową, a oglądanym preparatem znajduje się warstwa powietrza. W obiektywach imersyjnych dających powiększenie od 60 do 100 razy ogniskowe soczewek frontalnych wahają się w przedziałach 1,5-2,7 mm, a sama soczewka jest niezwykle mała. Ilość promieni świetlnych biegnących od oglądanego preparatu do takiej soczewki jest nieliczna. Aby zapobiec ich rozpraszaniu stosuje się olejek imersyjny. Soczewkę tego obiektywu zanurza się w cieczy (najczęściej jest to olejek cedrowy) poprzez umieszczenie tej cieczy na oglądanym preparacie.

 

Okular

Składa się z dwóch soczewek płasko-wypukłych, z których górna
jest soczewką powiększającą, a dolna soczewką kolektywną. Najczęściej używa się okularów powiększających 5-15 razy, rzadziej silniejszych, gdyż nie wykrywają one
nowych szczegółów, dają tylko większe liniowe powiększenie obrazu.

 

Urządzenia oświetlające

Najważniejszą z części aparatu oświetlającego jest kondensor umieszczony bezpośrednio pod stolikiem przedmiotowym. Składa się on najczęściej z kilku soczewek skupiających w specjalnej oprawie, przymocowanej do statywu za pomocą łożyska saneczkowego oraz śruby (pokrętki) umożliwiającej opuszczanie i podnoszenie kondensora. Jego zadaniem jest dobre i prawidłowe oświetlenie badanego preparatu przez skupienie promieni świetlnych odbitych od lusterka. Do regulowania wielkości pola oświetlanego służy przesłona (diafragma), a do tłumienia zbyt jasnego oświetlenia· szklane filtry umieszczane w ramkach (oprawkach). Najprostszym sposobem oświetlenia preparatu jest użycie zwykłej lampy stołowej, której światło kieruje się do kondensora przy pomocy lusterka.

Historia mikroskopu

Wszystko rozpoczęło od wynalezienia szklanej soczewki. Na długo przed okresem renesansu, czyli okresu licznych osiągnięć w świecie nauki, w mglistej nie odnotowanej przeszłości, ktoś podniósł kawałek przezroczystego kryształu, który był grubszy w środku niż na krawędziach, spojrzał przez niego i odkrył, że widziane przez niego rzeczy wydają się być większe. Ten ktoś stwierdził również, że taki kryształ skupia promienie słoneczne i podpalił kawałek pergaminu lub szmatkę. „Lupy i okulary wzniecające płomienie” lub samo słowo „lupy” jest wymieniane w pismach Seneka i Pliniusza Starszego, byli to rzymscy filozofowie, którzy żyli w pierwszym wieku naszej ery. Zostały one nazwane soczewkami, ponieważ mają one kształt nasion soczewicy.

Najwcześniej powstał prosty mikroskop, który miał kształt jedynie rury z płytą na jednym końcu, a na drugim obiektywem, który dawał powiększenie mniejsze niż 10 razy.

Narodziny mikroskopu

O 1590 roku dwóch holenderskich producentów okularów, Zaccharias Janssen i jego syn Hans zaczęli eksperymentowanie z kilkoma soczewkami w probówce i odkryli, że w probówkach pojawiły się znacznie powiększone obiekty. Byli oni prekursorami wynalazków takich, jak mikroskop i teleskop. W 1609 Galileo, ojciec współczesnej fizyki i astronomii słyszał o tych wczesnych doświadczeniach i opracował zasady korzystania z soczewek, wykonał znacznie lepsze urządzenie powiększające o większej ostrości.

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723)

Ojciec mikroskopii Anton van Leeuwenhoek z Holandii, rozpoczął pracę jako praktykant w magazynie towarów, gdzie lupy były używane do liczenia niewielkich elementów. Nauczył się nowych metod szlifowania i polerowania małych obiektywów, co pozwoliło uzyskać większą krzywiznę, a tym samym powiększenie do 270 razy, to były najlepsze w tamtym czasie znane obiektywy. To doprowadziło do skonstruowania profesjonalnych mikroskopów i biologicznych odkryć, które są dziś znane. Po raz pierwszy można było zobaczyć i opisać bakterie, rośliny, aż do zbadania tętniącego życia w kropli wody i cyrkulacji ciałek krwi w naczyniach włosowatych. W ciągu długiego okresu używano jego mikroskopu do pionierskich badań, a otrzymane wyniki doświadczeń wysłano w ponad stu listach do Royal Society w Anglii i Akademii Francuskiej.

Robert Hooke

Znany jako angielski ojciec mikroskopii, ponownie potwierdził, że obiektywy Antona van Leeuwenhoeka przyczyniły się do odkrycia istnienia drobnych organizmów żyjących w kropli wody. Hooke zrobił kopię mikroskopu Leeuwenhoeka, a potem poprawił jego projekt.

Charles A. Spencer

Później wprowadzono kilka głównych ulepszeń – do połowy XIX wieku. Następnie w kilku krajach europejskich rozpoczęła się produkcja sprzętu optycznego. Charles A. Spencer rozpocząć ten przemysł w Ameryce. Obecne uważa się, że zmienił on wiele w możliwościach mikroskopów, jego mikroskop daje powiększenia do 1250 razy ze zwykłym światłem i do 5000 z niebieskim światłem.

W roku 1980 nastąpił rozwój pierwszych mikroskopów z sondą skanującą. Pierwszym z nich był skaningowy mikroskop tunelowy wyprodukowany w 1981 roku, opracowany przez Gerda Binniga i Heinricha Rohrera.

Powitanie!

Witam wszystkich na moim nowo powstałym blogu! 😀