Lyhyt historia mikroskoopista

Tuona historiallisena ajanjaksona, joka tunnetaan nimellä renessanssi, "pimeän" jälkeen Keskiaika, tapahtui keksintö painaminen, ruuti ja merimiesten kompassi, jota seurasi Amerikan löytäminen. Yhtä merkittävää oli valomikroskoopin keksintö: instrumentti, joka mahdollistaa ihmissilmän linssin tai linssien yhdistelmien avulla tarkkailla pienten esineiden suurennettuja kuvia. Se teki näkyviin maailmojen kiehtovat yksityiskohdat maailmoissa.

Kauan aikaisemmin, hämärtymättömässä äänittämättömässä menneisyydessä, joku poimi läpinäkyvän kidepalan keskeltä kuin reunoista, katsoi sen läpi ja huomasi, että se sai asiat näyttämään suuremmilta. Joku havaitsi myös, että tällainen kristalli keskittyisi auringonsäteisiin ja sytyttäisi pala pergamenttia tai kangasta. Suurennuslasi ja "palavat lasit" tai "suurennuslasit" mainitaan Rooman filosofien Senecan ja Vanhin Plinius kirjoituksissa ensimmäisen vuosisadan A aikana. D., mutta ilmeisesti niitä ei käytetty paljon ennen kuin silmälasit

Varhaisin yksinkertainen mikroskooppi oli vain putki, jossa toisessa päässä oli levy levyä varten ja toisessa linssi, jonka suurennus oli alle kymmenen halkaisijaa - kymmenen kertaa todellisen koon. Nämä innostunut yleinen ihme, kun niitä käytettiin kirppujen tai pienten hiipivien asioiden tarkastelemiseen, kutsuttiin "kirppulaseiksi".

Noin vuonna 1590 kaksi hollantilaista silmälasien valmistajaa, Zaccharias Janssen ja hänen poikansa Hans, kokeillessaan useita linssejä putkessa, huomasivat, että lähellä olevat esineet näyttivät olevan suuresti laajentuneita. Se oli yhdistelmämikroskoopin ja teleskooppi. Vuonna 1609 galileo, nykyaikaisen fysiikan ja tähtitieteen isä, kuuli näistä varhaisista kokeista, kehitti linssien periaatteet ja teki paljon paremman instrumentin tarkennuslaitteella.

Mikroskopian isä, Anton van Leeuwenhoek, aloitti oppilaana kuivatavaratalossa, jossa suurennuslasilla käytettiin laskettua lankaa kankaalla. Hän opetti itselleen uusia menetelmiä pienien, kaarevien linssien hiomiseksi ja kiillottamiseksi, jotka antoivat suurennuksen jopa 270 halkaisijaan saakka, hienoimmat silloin tunnetut. Nämä johtivat hänen mikroskooppien rakentamiseen ja biologisiin löytöihin, joista hän on kuuluisa. Hän oli ensimmäinen, joka näki ja kuvasi bakteereja, hiivakasveja, täynnä elämää tipassa vettä ja verisolujen kiertoa kapillaareissa. Pitkän elämänsä aikana hän käytti linssinsä pioneeritutkimuksia poikkeuksellisen monenlaisista asioista, sekä elävistä että elottomia ja ilmoittanut löytöistään yli sata kirjettä Englannin kuninkaalliselle seuralle ja Ranskan akatemialle.

Robert Hooke, englantilainen mikroskopian isä, vahvisti uudelleen Anton van Leeuwenhoekin havainnot pienten elävien organismien olemassaolosta vesipisarassa. Hooke teki kopion Leeuwenhoekin valomikroskoopista ja paransi sitten suunnitteluaan.

Myöhemmin tehtiin muutamia merkittäviä parannuksia 1800-luvun puoliväliin saakka. Sitten useat Euroopan maat alkoivat valmistaa hienoja optisia laitteita, mutta yksikään niistä ei ollut hienompaa kuin amerikkalaisen Charles A: n rakentamat ihmeelliset instrumentit. Spencer, ja hänen perustamansa teollisuuden. Nykypäivän instrumentit, muuttuneet, mutta vähän, antavat suurennuksen 1250 halkaisijaan tavallisella valolla ja jopa 5000 siniseen valoon.

Valomikroskoopilla, jopa sellaisella, jolla on täydelliset linssit ja täydellinen valaistus, ei yksinkertaisesti voida erottaa esineitä, jotka ovat pienempiä kuin puolet valon aallonpituudesta. Valkoisen valon keskimääräinen aallonpituus on 0,55 mikrometriä, josta puolet on 0,275 mikrometriä. (Yksi mikrometri on tuhannesosa millimetriä, ja tuumaa kohti on noin 25 000 mikrometriä. Mikrometrejä kutsutaan myös mikroneiksi.) Kaikkia kahta viivaa, jotka ovat lähempänä toisiaan kuin 0,275 mikrometriä, pidetään yhden viivan, ja kaikki esineet, joiden halkaisija on pienempi kuin 0,275 mikrometriä, ovat näkymättömiä tai parhaimmillaan näkyvät hämärtää. Pienien hiukkasten näkemiseksi mikroskoopin alla tutkijoiden on ohitettava valo kokonaan ja käytettävä erilaista "valaistusta", jonka aallonpituus on lyhyempi.

Elektronimikroskoopin käyttöönotto 1930-luvulla täytti laskun. Saksalaisten, Max Knollin ja Ernst Ruskan vuonna 1931 keksimä Ernst Ruska sai puolet Nobelin fysiikan palkinnosta vuonna 1986 keksinnöstään. (Toinen puoli Nobel palkinto jaettiin Heinrich Rohrerin ja Gerd Binnigin välillä STM.)

Tällaisessa mikroskoopissa elektronia nopeutetaan tyhjiössä, kunnes niiden aallonpituus on erittäin lyhyt, vain sadantuhannesosa valkoisen valon aallonpituudesta. Näiden nopeasti liikkuvien elektronien säteet keskittyvät solunäytteeseen ja solun osat absorboivat tai siruttavat ne kuvan muodostamiseksi elektroniherkälle valokuvalevylle.

Raja-arvoon työnnettynä elektronimikroskoopit voivat antaa mahdollisuuden nähdä kohteita, jotka ovat niin pieniä kuin atomin halkaisija. Suurin osa biologisen materiaalin tutkimiseen käytetyistä elektronimikroskoopeista pystyy "näkemään" noin 10 angströmiin - uskomaton saavutus, vaikka tämä ei tee atomista näkyvää, se antaa tutkijoille mahdollisuuden erottaa biologisten molekyylien yksittäiset molekyylit merkitys. Itse asiassa se voi suurentaa kohteita jopa miljoona kertaa. Siitä huolimatta kaikissa elektronimikroskoopeissa on vakava haitta. Koska kukaan elävä yksilö ei voi selviytyä korkeassa tyhjiössä, he eivät voi näyttää jatkuvasti muuttuvia liikkeitä, jotka ovat ominaisia ​​elävälle solulle.

Anton van Leeuwenhoek pystyi tutkimaan kämmenensä kokoista instrumenttia tutkimaan yksisoluisten organismien liikkeitä. Van Leeuwenhoekin valomikroskoopin nykyaikaiset jälkeläiset voivat olla yli 6 jalkaa korkeita, mutta ne ovat edelleen välttämättömiä solubiologille, koska toisin kuin elektronimikroskoopit, valomikroskoopit antavat käyttäjän nähdä elävät solut toiminta. Van Leeuwenhoekin ajoista lähtien valomikroskooppien ensisijainen haaste on ollut parantaa kontrastia vaaleiden solujen ja niiden vaaleamman ympäristön välillä, jotta solurakenteet ja liikkeet voidaan nähdä enemmän helposti. Tätä varten he ovat suunnitelleet nerokkaita strategioita, joihin kuuluvat videokamerat, polarisoitu valo, digitalisointi tietokoneet ja muut tekniikat, jotka tuottavat valtavia parannuksia, sen sijaan ruokkivat renessanssia valossa mikroskoopilla.