Mikroskop
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Et mikroskop (gresk: μικρόν (micron) = liten + σκοπεῖν (skopein) = å se på) er et instrument som brukes til å se på og studere objekter som vanskelig kan sees med øyet. Læren om å granske små strukturer kalles mikroskopi.
Innhold |
[rediger] Historie
Helt siden middelalderen kjente man til bruk av luper. Noe som lignet mikroskoper har vært laget i Nederland siden ca 1590. Det er mye usikkerhet og forvirring både om oppfinneren og om dato for oppfinnelsen. Tre forskjellige brillemakere har fått æren for oppfinnelsen. De tre er Hans Lippershey (som også utviklet det første teleskopet, Hans Janssen og hans sønn Zacharias. Siden har mikroskopet gjennomgått en betydelig utvikling. De tidligste mikroskopene hadde linser som var grovt tilpasset og ga uskarpe bilder, men var likevel av stor betydning i utforskning, spesielt av biologisk materiale. Det største problemet med de tidligere mikroskopene var fargespredning (kromatisk avvik) og bildekrumming (sfærisk avvik), og man forsøkte å løse problemene ved å konstruere objektiver av flere linser med ulik fargespredningsevne (noe som Isaac Newton hevdet var umulig i praksis).
I 1824 konstuerte Jacques Louis Vincent Chevalier et akromatisk objektiv med flere linser skrudd inn i hverandre og delvis kittet sammen med kanadabalsam. Senere forbedring av denne typen objektiv gjorde det mulig å oppdage cellekjernen. Det første moderne mikroskopobjektivet ble konstuert gjennom et samarbeide mellom Ernst Abbe og Carl Zeiss i Jena. Forbedringene fremkom delvis gjennom utvikling av matematiske formler for beregning av objektivkonstuksjoner og i 1886 ble det første apokromatiske objektivet demonstrert av Abbe. Sfærisk og kromatisk avvik var i det nærmeste eliminert, og når antirefleksbehandling ble vanlig (1950 tallet), ble kontrasten betydelig forbedret i disse kompliserte objektivene. Andre milepæler i mikroskopets utvikling var utviklingen av fasekontrast (Frits Zernike 1932, nobelpris 1953), som gjorde det mulig å studere ytterst fine strukturer i levende celler, samt utviklingen av konfokale mikroskop hvor objektet skannes av en tynn lyskilde og bildet rekonstueres av en datamaskin.
I 1931 bygger Ernst Ruska et elektronmikroskop i samarbeide med andre, og det første kommersielle elektronmikroskop produseres av Siemens GmbH i 1939.
[rediger] Funksjon
I et lysmikroskop forstørres et bilde av et objekt, som oftest montert i mellom et dekkglass og et objektglass, gjennom et objektiv opp til et reellt mellombilde projisert i tubus. Gjennom ett eller to okular observerer vi dette mellombildet (egentlig blir det to mellombilder i et binokulart mikroskop). Ved hjelp av en kondensator (virker på tilsvarende måte som et objektiv) projiseres en lyskilde (dagslys, glødetråd i en lampe eller LED) på objektet underfra. Et mikroskop fungerer nesten på samme måte som en lysbildeprojektor, hvis vi tenker oss at vi observerer lerretet (det projiserte bildet) bakfra gjennom en linse (denne tilsvarer okularet). Begge øyne ser på samme bilde, som da blir et flatt bilde (ikke-tre-dimmensjonalt eller et «mono-bilde»). Objektet avbildes med svært liten dybdeskarphet (mindre dess høyere numerisk apertur for ojektivet), og må derfor være svært tynt (10-20 mikrometer eller tynnere). Ofte er preparatet montert mellom ett objektglass og et dekkglass (dekkglasset skal være vendt mot objektivet). Det er viktig at dekkglasset har en tykkelse tilpasset objektivet (den mest brukte standarden er 0,17 mm).
Et mikroskop består av: okular, tubus (røret mellom), objektiv (eventuellt flere objektiver i en revolver), objektbord (et kryssbord underletter manøvrering og sentrering av objektet), kondensator med blender, lyskilde (lampe eller et speil for å konsentrere dagslys eller annen lyskilde), samt sokkel. Fokuseringen skjer med en grovskrue og i tillegg er en finskrue nødvendig ved større forstørrelser.
[rediger] Okularet
Okularet er oftest optisk sett av enklere konstruksjon enn objektivene i et mikroskop. Det virker som en lupe som vi betrakter det reelle mellombildet i mikroskopet. Okularet må være oppbygd av minst to linser og da kalles den linsen nærmest øyet øyelinsen, og den linsen nærmest objektivet for feltlinsen eller kollektivlinsen. De enkleste okularene er såkalte Huygensokularer, andre og dyrere okularer er eksempelvis kompensasjonsokularer (Inngravert f.eks. "komp" eller "KPL") og planokularer (f.eks. "periplan"). Okularene har ofte en egenforforstørrelse på mellom 6,3 og 20 ganger. Står det f.eks "komp. 10x/18 P", betyr det at okularet et et kompensasjonsokular med forstørrelse 10 ganger, med et synsfelt på 18 mm og at det er beregnet på bruk med polarisert lys (spenningsfri optikk). Andre typer okularer er f.eks Fasekontrast-"kikkerter" for å sentrere faseringene ved fasekontrast, projiseringsokular, spesialokular for fotografering samt måle og telleokular.
Det er viktig at okularene er tilpasset objektivene og resten av mikroskopet og det fungerer ofte ikke å blande okular og objektiver fra forskjellige produsenter.
[rediger] Tubus
Den mekaniske tubuslengden er en viktig egenskap ved mikroskopet og defineres som avstanden mellom den øverste rand av tubus som okularet hviler på ned til basis av objektivet (kanten av gjengene hvor objektivet skrus inn). DIN standarden er 160 mm, men 170 mm var f.eks vanlig for litt eldre Leitz mikroskop. Dette står f.eks inngravert som 160/0,17 eller 160/- på objektivet (graveringen "-" respektive "0,17" refererer til at ingen dekkglasstykkelse er definert henholdsvis til at 0,17 mm skal brukes som dekkglasstykkelse). Moderne objektiv og mikroskop har gjerne en uendelig tubuslengde, da har tubus en tubuslinse som fokuserer lysgangen fra objektivet. Dette er benevnt med et uendelig symbol istedet for f.eks. 160 på objektivet. Egenforstørrelsen for objektivet finnes ved formelen E = T / B, hvor T er optisk tubuslengde og B er brennvidden for objektivet.
[rediger] Monokular tubus
Eldre mikroskop og billigere mikroskop er oftest monokulare. Det anvendes bare ett okular og tubus inneholder som oftest ingen ekstra optiske element.
[rediger] Binokular tubus
Vi kan oppnå mye større komfort med binokulare mikroskop, her er det satt inn et halvgjennomsiktlig speil i tubus, samt prismer og to okular, som gjør at vi kan anvende begge øynene for observasjon. Et lysmikroskop med binokular tubus er ikke det samme som et stereomikroskop siden vi ser objektet kun fra en vinkel gjennom ett objektiv. Ved å sette in ytterligere ett halvspeil eller gjennom å forskyve speil eller prismer kan trinokulare mikroskop konstrueres for f.eks å kunne fotografere eller sentrere fasekontrast-ringene gjennom det tredje okularet.
[rediger] Objektiver
Objektivet er den viktigste delen av mikroskopet, og det finnes en rekke objektiver av forskjellig kvalitet, beregnet på forskjellige forstørrelser, kontrasteringsteknikker og forskjellige immersjonsmedier mm. De rimeligste objektivene er såkalte akromater (og da står det oftest ingenting på objetivet annet enn produsent og tallbenevnelser). Akromatene er korrigert for to farger, rødt og blått. Er obektivene korrigert for flatt bildefelt står det gjerne inngravert "Plan", "Pl", eller "NPL" (Normal Plan) på objektivet. Fluoritobjektiver, (Plan-) Neofluar, eller Fluotar er benevnelser på dyrere objektiver, med bedre fargekorrigering og disse er også svært kontrastrike på grunn av enkel konstuksjon kombinert med bruk av spesielle glassorter. De dyreste objektivene er apokromatene, hvor det er korrigert for alle farger (alt kromatisk avvik). Et oljeimmersjonsobjektiv av denne typen kan være oppbygd av opp til 13 linser. Apokromatene har oftest også høyere numerisk apertur enn andre objektiver med tilsvarende egenforstørrelse, noe som gir både høyere lysstyrke og økt oppløsning. Det finnes en mengde objektiv for spesielle behov, f.eks spesielle kontrasteringsteknikkerer; fasekontrast ("Ph","Phase"), "DIC" (differential interference contrast/Nomarski kontrast), poarisert lys ("P" i rød tekst, "Pol"), Fluorescens ("Fluorezens", ikke det samme som et objektiv med glass av fluoritt). Objektiver med irisblender er tilpasset mørkefeltkontrast (Darkfield). Andre objektiver er konstruert for ulike immersjonsmedier, vann ("W"), glycerin ("Glyc."), olje ("Oel", "Oil", "imm." eller "homog. imm."). Ved pålysmikroskopi sendes lys ned gjennom objektivet (spesielle pålysobjektiv - "Epi-") i stedet for fra undersiden, det benyttes ikke dekkglass, og pålysobjektiver med egenforstørrelse mer enn 10 ganger kan ikke brukes til lysfeltmikroskopi ("vanlig mikroskopering") med bra resultat.
 Eldre Zeiss Winkel akromatisk objektiv |
 Eldre apokromat med korrigeringsring for varierende dekkglasstykkelse |
 Moderne Fasekontrastobjektiv med fargekoder (her blå ring for 40 x og grå for tørrobjektiv) |
 Oljeimmersjonsobjektiv, planapokromat med numerisk apertur på 1,40 (svart ring for oljeimmersjon) |
 Pålysobjektiver montert i revolver, objektivene er beregnet for DIC og i lysgangen er et Wollastonprisme montert |
Det finnes tre typer mikroskop:
- lysmikroskop - kan forstørre ca. opp til 10 000 ganger.
- elektronmikroskop - kan forstørre en million ganger.
- rasterelektronmikroskop
[rediger] Stereomikroskopet
En stereolupe (også kalt stereomikroskop eller disseksjonsmikroskop) brukes til å se detaljer som er for små å se med det blotte øye, men samtidig for store til å sees i et mikroskop. Det som skiller en stereolupe fra et mikroskop er de to objektivene, et sett linser for hvert øye, slik at en kan se tre dimensjoner (stereoskopisk eller et «stereo-bilde»). En stereolupe forstørrer vanligvis mellom 5 og 75 ganger, noe som gir bedre oversikt og større dybdeskarphet enn ved bruk av et tradisjonellt lysmikroskop.
[rediger] Referanser
Motzfeldt Laane, Morten og Thore Lie (1992): Håndbok i Mikroskopi og fremstilling av preparater. Universitetsforlaget, Oslo.
[rediger] Eksterne lenker
Nikon MicroscopyU - The Source for Microscopy Education
Microscopy UK - With Miscape Magazine
