Когато трябва да видите най-малките предмети в детайли, се обръщате към микроскопа. Но има много видове микроскопи и всеки от тях е подходящ за различни цели на наблюдение. Двете основни категории, които трябва да разгледате, са светлинни микроскопи и електронни микроскопи. Въпреки че и двата вида дават възможност да се видят микроскопични предмети, те го правят по съвсем различни начини.

Нека да разгледаме по-отблизо всеки от тези мощни инструменти и да видим какви са разликите между тях. След това можем да обсъдим кога всеки от тях е по-приложим инструмент за работа.

Накратко:

Как работи светлинният микроскоп?

Както подсказва името, светлинните микроскопи използват светлина, за да виждат. Светлината преминава през обекта, който разглеждате, и обективът го увеличава до много по-голям размер, така че да можете ясно да видите малкия обект в големи подробности.

Ако си спомняте за часовете по природни науки в гимназията, всички микроскопи, които сте използвали, са били светлинни. Наричани още оптични микроскопи, светлинните микроскопи обхващат множество различни микроскопи, включително често използвания съставен микроскоп и стереомикроскопа, който е по-добър за разглеждане на малко по-големи обекти.

Тъй като светлинните микроскопи използват само светлина, за да видят обекта, те могат да се използват с мъртви или живи образци. Те няма да причинят увреждане на образеца или да го убият. Това ги прави идеални за изследване на живи клетки, бактерии и други живи организми.

Препаратите се подготвят много по-бързо за светлинен микроскоп, като обикновено отнемат от няколко минути до максимум няколко часа.

Преглед на светлинния микроскоп

Приложения

Светлинните микроскопи се използват в различни хобита, професии и области. Те обикновено се използват в медицината за преглед на кръвни проби, клетки и др. Очевидно е, че те се използват в много различни научни области за разнообразни микроскопски изследвания.

Децата и любителите използват светлинните микроскопи, за да разглеждат всичко - от камъни, през буболечки до живи клетки. Ботаниците ги използват, за да изследват вътрешната структура на растенията. Разследващите на местопрестъплението дори ги използват, за да задържат престъпници! Както виждате, приложенията на светлинния микроскоп са многобройни и разнообразни.

Вижте

Светлинните микроскопи могат да имат впечатляващи нива на увеличение до 1000x. Това е достатъчно увеличение, за да можете да наблюдавате размножаването на клетките или да изследвате тромбоцитите в кръвта си.

В по-малката част на спектъра стереомикроскопите, друг вид светлинен микроскоп, имат нива на увеличение от около 60x-70x, което е идеално за разглеждане на по-големи образци.

Но светлинните микроскопи са ограничени от начина, по който работят. Тъй като разчитат на преминаването на светлината през обекта, те са възпрепятствани от размера на светлинните частици. Въпреки че може да си мислите, че светлинните частици са малки, а те са, те не са толкова малки, колкото някои неща, които учените искат да видят.

Фотонът на светлината е с размер около 400-700 нанометра. В сравнение с човешкия косъм, който е 50 000-100 000 нанометра, фотонът на светлината изглежда малък. Но в сравнение с 10-нанометров протеин фотонът на светлината вече изглежда огромен.

Светлинните фотони трябва да могат да преминат през обекта, за да можете да го видите, така че обекти, по-малки от светлинните фотони, не могат да се видят през светлинен микроскоп. Това означава, че най-малките образци са оставени за електронните микроскопи.

Преносимост

Ако се върнете към часовете по природни науки в гимназията, може би си спомняте как взехте микроскопа си от количката и го отнесохте до бюрото си. Това е така, защото светлинните микроскопи са малки и компактни.

Някои от моделите от най-висок клас с най-голямо увеличение могат да бъдат малко по-здрави, но тези инструменти обикновено могат да бъдат преместени от един човек.

Цена

Макар че някои светлинни микроскопи от висок клас могат да струват над 1000 USD, има много висококачествени варианти за много по-малко пари. Лесно можете да намерите приличен светлинен микроскоп за по-малко от 100 USD.

За професионален светлинен микроскоп можете да очаквате да похарчите 200-400 долара. Те наистина са по-скъпи от тази сума, но в този ценови диапазон има много такива, които предлагат невероятни характеристики и функционалност.

Плюсове и минуси на светлинните микроскопи

• На достъпна цена както за любители, така и за професионалисти
• Достатъчно компактен, за да може да се премести от един човек
• Позволява ви да виждате обекти, които са твърде малки, за да се видят с човешкото око.
• Може да видите живи екземпляри

• Максимално увеличение от 1 000x
• Не можете да видите нищо, което е по-малко от 700 нанометра

Как работи електронният микроскоп?

Докато светлинният микроскоп пропуска светлинни фотони през образеца, за да може да го разгледате през лещи, електронният микроскоп пропуска електрони през образеца. Тук се намесва електромагнитният спектър. Електронните микроскопи работят в ултравиолетовия до гама-лъчите край на спектъра.

За да разберете по-добре тази концепция, вижте следващата диаграма:

В светлинния микроскоп фотоните, които преминават през образците, продължават направо през лещите и попадат в окото ви. Но в електронния микроскоп електроните, които преминават през вашия образец, продължават да преминават през поредица от електромагнити. Електромагнитите огъват и пречупват електронния лъч, като увеличават по същия начин, както оптичната леща на светлинния микроскоп.Електронният микроскоп е многократно по-мощен и предлага увеличения до 2 000 000.

Но тези електрони никога не достигат до окото ви. Вместо това изображението се прожектира на екран, за да го видите.

Проблемът е, че електронните лъчи - рентгенови и още по-лоши - преминаващи през вашия образец, са силно разрушителни. Ето защо електронните микроскопи могат да се използват само с мъртви образци. Освен това образецът трябва да бъде внимателно подготвен в процес, който отнема няколко дни, и трябва да се разглежда във вакуум, тъй като електроните не пътуват надалеч във въздуха.

Подобно на светлинните микроскопи, има няколко различни вида електронни микроскопи. Трите основни вида са трансмисионни електронни микроскопи (TEM), сканиращи електронни микроскопи (SEM) и микроскопи с атомна сила (AFM).

• Вижте също: Трансмисионни (TEM) и сканиращи (SEM) електронни микроскопи: каква е разликата?

Преглед на електронния микроскоп

Приложения

Електронните микроскопи се използват винаги, когато е необходимо да се видят в детайли най-малките образци. Става дума за образци с размер до един нанометър, тъй като това е размерът на един електрон.

Ако искате да разгледате малки бактерии или протеини, обикновено трябва да използвате електронен микроскоп.

Електронните микроскопи осигуряват и триизмерно изображение, така че винаги, когато трябва да видите структурата на нещо микроскопично, вероятно ще използвате електронен микроскоп.

Те се използват за биопсични изследвания, за изследване на метали, на клетките на кристали и дори за контрол на качеството.

Вижте

Електронните микроскопи са невероятно мощни. Те увеличават обекта 100 000 пъти, но това е само началото. Повечето от тях достигат нива на увеличение 1 000 000 пъти. Някои дори успяват да увеличат обекта 2 000 000 пъти.

Освен това електронните микроскопи осигуряват триизмерен изглед на образеца, което ви позволява да видите структурата на клетките по-пълно, отколкото със светлинен микроскоп.

Кредит за изображение: pxhere.com

Но има уловка: Електронните микроскопи предоставят само черно-бели изображения в сравнение с пълноцветните изображения, които получавате със светлинен микроскоп. Компютърното подобряване се грижи за останалото. В крайна сметка: ако разглеждате нещо с размери, по-малки от 700 нанометра, електронният микроскоп е наистина единствената ви възможност.

Преносимост

Електронните микроскопи са голямо и обемисто оборудване. След като веднъж са поставени на определено място, ще искате да ги оставите там, освен ако не е абсолютно необходимо да ги преместите. Те са толкова големи, че съществуват специализирани фирми само за преместване на вашия електронен микроскоп.

Настолните СЕМ са с размерите на малка съдомиялна машина, но пълноразмерните СЕМ са с размерите на хладилник. ТЕМ е голяма кутия, простираща се на два метра ширина и пет метра височина. Те се нуждаят и от множество други инструменти за правилното функциониране, включително вакуумно оборудване за предметно стъкло и др.

Цена

Тук разликите между светлинните и електронните микроскопи са най-драстични. Докато светлинните микроскопи са по силите на повечето професионалисти и любители, много малко хора могат да си позволят електронен микроскоп. Те обикновено се купуват от огромни компании с огромни средства.

За електронен микроскоп от висок клас с всички необходими аксесоари и оборудване ще трябва да заплатите близо един милион долара. Дори за употребяван електронен микроскоп, който е на много години и е използван в продължение на много години, ще трябва да заплатите петцифрена сума. За употребяван, но висококачествен уред, който не е твърде стар, ще трябва да заплатите между 150 000 и 500 000 долара.

Плюсове и минуси на електронните микроскопи

• Увеличава до 2 000 000 пъти
• Осигурява триизмерно изображение
• Това е единственият инструмент за разглеждане на образци, по-малки от 700 нанометра.

• Извън бюджетите на повечето хора
• Много голям и труден за преместване
• Може да работи само с мъртви екземпляри
• Предоставя само черно-бяло изображение

Разбиране на микроскопите, мощността и размера на нещата

Светлинните микроскопи имат максимално увеличение от 1000x. Ако микроскопът твърди, че има 2000x увеличение, всичко над 1000x ще бъде размазано и неизползваемо; празно увеличение.

Тези микроскопи са ограничени до 1000-кратно увеличение, тъй като разчитат на светлината, а тя е ограничена от дължината на вълната.

Но не всички светлинни микроскопи имат 1000-кратно увеличение. Някои от тях са предназначени за разглеждане на по-големи обекти, при които такова увеличение би било излишно. Стереомикроскопите са вид светлинни микроскопи с около 60-70-кратно увеличение, които са идеални за разглеждане на скали, насекоми и др.

Тъй като светлинните фотони трябва да преминат през обекта в светлинния микроскоп, обектът ви трябва да е по-голям от светлинния фотон, за да можете да го видите. Това означава, че 700 нанометра е най-малкият обект, който можете да видите със светлинен микроскоп.

Електронните микроскопи предлагат невероятни нива на увеличение. В крайния случай някои от тях могат да направят увеличение от 2 000 000 пъти, въпреки че повечето са с увеличение от 1 000 000 пъти. Някои от тях могат дори да създадат триизмерно изображение.

Тъй като размерите на електроните са само около един нанометър, с електронния микроскоп можете да разглеждате миниатюрни обекти с размери само няколко нанометра. Те са единствената възможност за такова микроскопично разглеждане, тъй като светлинните микроскопи не могат да разглеждат обекти с размери, по-малки от 700 нанометра.

Обмислете вашия образец

Тъй като електроните, преминаващи през образеца в електронния микроскоп, могат да бъдат много разрушителни, процесът работи само с мъртви образци. Това означава, че светлинните микроскопи са единственият избор за живи образци.

От друга страна, ако вашият образец е по-малък от фотон светлина, около 700 нанометра, няма да можете да го разгледате със светлинен микроскоп. В този случай ще ви трябват миниатюрните електрони на електронния микроскоп, които могат да преминат през малкия обект.

Снимка: Pixabay

Ако трябва да видите триизмерно изображение, например при изучаване на структурата на клетките на кристал, ще ви е необходим електронен микроскоп. Но ако изучавате нещо и трябва да видите цветовете, ще ви е необходим светлинен микроскоп, тъй като електронните микроскопи виждат само в черно и бяло.

Цена

За много хора цената ще бъде решаващият фактор. Тъй като светлинните микроскопи са достъпни както за любители, така и за професионалисти, те ще бъдат очевидният избор за повечето хора.

Електронните микроскопи, от друга страна, ще ви струват шестцифрена сума или повече в най-ниската част на спектъра, освен ако не искате нещо, което е остаряло и износено. Тези инструменти могат да струват близо 1 000 000 USD, когато са нови, така че те просто не са осъществими за повечето хора или фирми.

Светлинен микроскоп срещу електронен микроскоп - кой е подходящ за вас?

И така, кой от тези мощни инструменти е правилният избор за вашите нужди? Освен ако не сте учен от най-високо ниво или медицински изследовател, вероятно ще ви е най-подходящ светлинен микроскоп. Най-вероятно това са единствените инструменти, които така или иначе ще бъдат във вашия бюджет, тъй като повечето хора не могат да си позволят да похарчат половин милион за микроскоп.

Ако искате да разглеждате кръвни проби, живи образци или нещо по-голямо от светлинни фотони, най-добре ще се справите със светлинен микроскоп. По същия начин, ако някога искате да го преместите, тогава светлинен микроскоп е най-добрият избор. Освен това ще прекарате по-малко време в подготовка на пробите и няма да се нуждаете от толкова скъпо и специализирано оборудване.

Но ако разглеждате най-малките образци за медицински и научни цели, може би се нуждаете от невероятното увеличение, което може да осигури само електронният микроскоп. Те могат да разглеждат образци с размер само няколко нанометра, така че са идеални за изследване на бактерии, протеини и други безкрайно малки образци. Но те могат да разглеждат само мъртви образци и изискват многоспециализирано оборудване, за да работи правилно, тъй като диапозитивите трябва да са във вакуум.

• Вижте също: SkyLight Scope: адаптерът за микроскоп за мобилен телефон, който вече не съществува

Препоръчана снимка: (L) Herney Gómez, Pixabay