Kui teil on vaja näha kõige väiksemaid objekte väga üksikasjalikult, siis pöördute mikroskoobi poole. Kuid mikroskoope on mitut tüüpi ja need sobivad igaüks erinevateks vaatlusülesanneteks. Kaks peamist kategooriat, mida tuleb kaaluda, on valgusmikroskoobid ja elektronmikroskoobid. Kuigi mõlemad võimaldavad näha mikroskoopilisi objekte, teevad nad seda täiesti erinevalt.

Vaatleme lähemalt igaüht neist võimsatest tööriistadest ja vaatame, mis on nende erinevused. Seejärel saame arutada, millal kumbki neist on tööks sobivam vahend.

Ülevaade:

Kuidas töötab valgusmikroskoop?

Nagu nimigi ütleb, kasutavad valgusmikroskoobid nägemiseks valgust. Valgus läbib vaadeldavat objekti ja objektiiv suurendab seda palju suuremaks, nii et saate oma pisikest objekti selgelt ja üksikasjalikult näha.

Kui mõtlete tagasi keskkooli loodusõpetuse tundidesse, siis olid kõik teie kasutatavad mikroskoobid valgusmikroskoobid. Valgusmikroskoobid, mida nimetatakse ka optilisteks mikroskoopideks, hõlmavad erinevaid mikroskoope, sealhulgas üldkasutatavat liitmikroskoopi ja stereomikroskoopi, mis on parem veidi suuremate objektide vaatlemiseks.

Kuna valgusmikroskoobid kasutavad objekti vaatlemiseks ainult valgust, saab neid kasutada nii surnud kui ka elusate proovide puhul. Nad ei kahjusta ega tapa proovi. Seetõttu sobivad need ideaalselt elusate rakkude, bakterite ja muude elusorganismide uurimiseks.

Samuti on diapositiivide ettevalmistamine valgusmikroskoobi jaoks palju kiirem, tavaliselt kulub selleks vaid mõni minut kuni maksimaalselt paar tundi.

Valgusmikroskoobi ülevaade

Rakendused

Valgusmikroskoope kasutatakse mitmesugustes hobides, ametites ja valdkondades. Neid kasutatakse tavaliselt meditsiinis vereproovide, rakkude ja muu hulgas ka vereproovide vaatlemiseks. Ilmselt kasutatakse neid tavaliselt paljudes erinevates teadusvaldkondades mitmesuguste mikroskoopiliste uuringute tegemiseks.

Lapsed ja harrastajad kasutavad valgusmikroskoope, et uurida kõike alates kivist kuni putukateni ja elusate rakkudeni. Botaanikud kasutavad neid taimede sisemise struktuuri uurimiseks. Kriminaalasja uurijad kasutavad neid isegi kurjategijate kinnipidamiseks! Nagu näete, on valgusmikroskoobi kasutusvõimalused arvukad ja mitmekesised.

Vaata

Valgusmikroskoopidel võib olla muljetavaldav suurendustase kuni 1000x. See on piisav suurendustase, mis võimaldab teil jälgida rakkude paljunemist või uurida vereliistakuid veres.

Väiksema spektri poolel on stereomikroskoobid, teine valgusmikroskoobi tüüp, mille suurendustase on umbes 60x-70x, mis sobib ideaalselt suuremate proovide vaatlemiseks.

Kuid valgusmikroskoobid on piiratud oma töömeetodi tõttu. Kuna nad tuginevad valguse läbilaskmisele, siis on nad piiratud valgusosakeste suuruse tõttu. Kuigi te võite arvata, et valgusosakesed on pisikesed, ja nad ongi, ei ole nad nii pisikesed kui mõned asjad, mida teadlased soovivad vaadelda.

Valgusfotoni suurus on umbes 400-700 nanomeetrit. Võrreldes inimese juustega, mille suurus on 50 000-100 000 nanomeetrit, tundub valgusfoton pisike. Kuid võrreldes 10-nomeetrise valguga tundub valgusfoton nüüd tohutu suur.

Valgusfotonid peavad läbima objekti, et saaksite seda vaadelda, nii et valgusfotonitest väiksemad objektid ei ole valgusmikroskoobi kaudu vaadeldavad. See tähendab, et kõige väiksemad proovid jäävad elektronmikroskoopide jaoks.

Kaasaskantavus

Kui mõtlete veel kord tagasi keskkooli loodusõpetuse tunnile, siis võib-olla mäletate, kuidas te oma mikroskoobi käru pealt üles korjasite ja oma laua juurde tagasi viisite. See tuleneb sellest, et valgusmikroskoobid on väikesed ja kompaktsed.

Mõned kõige suurema suurendusega tippmudelid võivad olla pisut kopsakad, kuid neid tööriistu saab tavaliselt liigutada üks inimene.

Hind

Kuigi mõned kõrgekvaliteedilised valgusmikroskoobid võivad maksta üle 1000 dollari, on palju kvaliteetseid võimalusi ka palju odavamalt. Alla 100 dollari eest võib kergesti leida korraliku valgusmikroskoobi.

Professionaalse kvaliteediga valgusmikroskoobi jaoks võite eeldada, et kulutate 200-400 dollarit. Need lähevad küll kallimaks, kuid selles hinnaklassis on saadaval palju selliseid, mis pakuvad uskumatuid funktsioone ja funktsionaalsust.

Plussid &; miinused valgusmikroskoobid

• Taskukohane nii harrastajatele kui ka professionaalidele
• Piisavalt kompaktne, et üks inimene saaks seda liigutada
• Võimaldab näha objekte, mis on liiga väikesed, et neid inimsilmaga vaadata.
• Saab vaadata elavaid isendeid

• Tipptasemel 1000x suurendus
• Ei saa vaadata midagi, mis on väiksem kui 700 nanomeetrit.

Kuidas töötab elektronmikroskoop?

Kui valgusmikroskoop laseb valgusfotonid läbi proovi, et seda läbi läätsede vaadelda, siis elektronmikroskoop laseb elektronid läbi proovi. Siinkohal tulebki mängu elektromagnetiline spekter. Elektronmikroskoobid töötavad spektri ultraviolett- ja gammakiirguse vahel.

Selle kontseptsiooni paremaks mõistmiseks vaata järgmist diagrammi:

Valgusmikroskoobis jätkavad need fotoonid, mis läbivad proovi, otse läbi läätsede ja teie silma. Kuid elektronmikroskoobis jätkavad proovi läbivad elektronid, et läbida rida elektromagneteid. Elektromagnetid painutavad ja murravad elektronikiirt, suurendades samamoodi nagu valgusmikroskoobi optiline lääts. Kuid ükselektronmikroskoop on mitu korda võimsam, pakkudes kuni 2 000 000 suurendusastet.

Kuid need elektronid ei jõua kunagi teie silma. Selle asemel projitseeritakse pilt ekraanile, et te saaksite seda vaadata.

Probleem on selles, et proovi läbivad elektronkiired - röntgenkiired ja veel hullemad - on väga hävitavad. Seepärast saab elektronmikroskoope kasutada ainult surnud proovidega. Lisaks tuleb proovi hoolikalt ette valmistada, mis võtab mitu päeva aega, ja seda tuleb vaadata vaakumis, sest elektronid ei liigu õhus kaugele.

Sarnaselt valgusmikroskoopidele on ka elektronmikroskoope mitut tüüpi. Kolm peamist tüüpi on transmissioonielektronmikroskoobid (TEM), skaneerivate elektronide mikroskoobid (SEM) ja aatomijõu-mikroskoobid (AFM).

• Vt ka: Transmissiooni- (TEM) vs. skaneerivaid (SEM) elektronmikroskoope: mis on erinevus?

Elektroonmikroskoobi ülevaade

Rakendused

Elektronmikroskoope kasutatakse alati, kui on vaja väga üksikasjalikult näha kõige väiksemaid proove. Me räägime proovidest, mis on nii väikesed kui nanometer, sest see on umbes elektroni suurus.

Kui soovite vaadata pisikesi baktereid või valke, peate üldjuhul kasutama elektronmikroskoopi.

Elektronmikroskoobid annavad ka kolmemõõtmelise pildi, nii et alati, kui teil on vaja näha millegi mikroskoopilise struktuuri, kasutate tõenäoliselt elektronmikroskoopi.

Neid kasutatakse biopsiauuringuteks, metallide ja kristallide rakkude uurimiseks ning isegi kvaliteedikontrolliks.

Vaata

Elektronmikroskoobid on uskumatult võimsad. Nad suurendavad teie objekti 100 000x, kuid see on alles algus. Enamik neist saavutab 1 000 000x suurendusastme. Mõned suudavad isegi 2 000 000x suurendusastme.

Lisaks sellele pakuvad elektronmikroskoobid 3-mõõtmelist vaadet proovile, mis võimaldab näha rakkude struktuuri täielikumalt kui valgusmikroskoobi abil.

Pildi krediit: pxhere.com

Kuid siin on üks konks. Elektronmikroskoobid annavad ainult mustvalgeid pilte, võrreldes valguse mikroskoobi täisvärviliste kujutistega. Ülejäänu eest hoolitseb arvutivõimendus. Kokkuvõttes: kui te vaatate midagi, mis on väiksem kui 700 nanomeetrit, on elektronmikroskoop tõesti teie ainus võimalus.

Kaasaskantavus

Elektronmikroskoobid on suured ja mahukad seadmed. Kui need on kord paigutatud teatud kohta, tahate need sinna jätta, kui neid ei ole tingimata vaja teisaldada. Need on nii suured, et eksisteerivad spetsiaalsed ettevõtted, mis tegelevad just teie elektronmikroskoobi teisaldamisega.

Lauapealsed SEM-id on väikese nõudepesumasina suurused, kuid täismõõdulised SEM-id on külmkapi suurused. TEM on suur kast, mis ulatub kahe meetri laiusesse ja viie meetri kõrgusele. Samuti vajavad nad nõuetekohaseks toimimiseks hulgaliselt muid vahendeid, sealhulgas vaakumseadmeid slaidi jaoks ja muud.

Hind

Siinkohal on erinevused valgusmikroskoopide ja elektronmikroskoopide vahel kõige suuremad. Kui valgusmikroskoobid on enamiku professionaalide ja harrastajate eelarves, siis elektronmikroskoopi saavad endale lubada vaid väga vähesed. Neid ostavad tavaliselt tohutute rahaliste vahenditega suured ettevõtted.

Kõrgklassi elektronmikroskoobi eest koos kõigi vajalike lisaseadmete ja varustusega tuleb maksta ligi miljon dollarit. Isegi kasutatud elektronmikroskoobi eest, mis on mitu aastat vana ja mida on palju kasutatud, maksate ikkagi mitu viiekohalist summat. Kasutatud, kuid kvaliteetse seadme eest, mis ei ole liiga vana, maksate ikkagi 150 000 kuni 500 000 dollarit.

Plussid &; Elektroonmikroskoopide miinused

• Suurendab kuni 2,000,000x
• Annab 3-D kujutise
• See on ainus vahend, millega saab vaadelda 700 nanomeetrist väiksemaid isendeid.

• Väljaspool enamiku inimeste eelarvet
• Väga suur ja raskesti liigutatav
• Saab töötada ainult surnud isenditega
• Annab ainult mustvalge pildi

Mikroskoopide mõistmine, võimsus & asjade suurus

Valgusmikroskoopide maksimaalne suurendamine on 1000x. Kui mikroskoop väidab end olevat 2000x suurendusega, on kõik üle 1000x hägune ja kasutuskõlbmatu; tühi suurendus.

Need mikroskoobid on piiratud 1000-kordse suurendusega, sest nad põhinevad valgusel, seega on nad piiratud selle lainepikkusega.

Kuid mitte kõik valgusmikroskoobid ei ole 1000-kordse suurendusega. Mõned on mõeldud suuremate objektide vaatlemiseks, kus selline suurendus oleks liigne. Stereomikroskoobid on valgusmikroskoobi tüüp, mille suurendus on umbes 60x-70x, mis sobib ideaalselt kivide, putukate ja muu vaatlemiseks.

Kuna valgusfotonid peavad valgusmikroskoobis läbima teie objekti, peab teie objekt olema suurem kui valgusfoton, et saaksite seda vaadata. See tähendab, et 700 nanomeetrit on umbes väikseim objekt, mida valgusmikroskoobiga vaadata saab.

Elektronmikroskoobid pakuvad uskumatut suurendusastet. Äärmisel juhul suudavad mõned neist isegi 2 000 000-kordset suurendusastet, kuigi enamik neist piirdub 1 000 000-kordse suurendusega. Mõned neist suudavad isegi 3-mõõtmelist pilti luua.

Kuna elektronid on ainult umbes ühe nanomeetri suurused, saab elektronmikroskoobiga vaadelda vaid mõne nanomeetri suuruseid pisikesi objekte. Need on ainus võimalus selliseks mikroskoopiliseks vaatlemiseks, sest valgusmikroskoobid ei saa vaadata objekte, mis on väiksemad kui 700 nanomeetrit.

Mõelge oma näidisele

Mõnikord piirdub teie proov teatud tüüpi mikroskoobiga. Kuna elektronmikroskoobis proovi läbivad elektronid võivad olla väga destruktiivsed, toimib see protsess ainult surnud proovide puhul. See tähendab, et valgusmikroskoobid on ainus valik elusate proovide puhul.

Teisalt, kui teie proov on väiksem kui valgusfoton, umbes 700 nanomeetrit, siis ei saa te seda valgusmikroskoobiga vaadelda. Sellisel juhul vajate elektronmikroskoobi pisikesi elektrone, mis suudavad teie väikest objekti läbida.

Pildi krediit: Pixabay

Kui teil on vaja näha kolmemõõtmelist pilti, nagu näiteks kristalli rakkude struktuuri uurides, siis on teil vaja elektronmikroskoopi. Kui aga uurite midagi ja peate nägema värve, siis on teil vaja valgusmikroskoopi, sest elektronmikroskoobid näevad ainult mustvalgelt.

Hind

Paljude inimeste jaoks on otsustavaks teguriks hind. Kuna valgusmikroskoobid on taskukohased nii harrastajatele kui ka professionaalidele, on need enamiku inimeste jaoks ilmselge valik.

Elektronmikroskoobid seevastu maksavad teile kõige odavamalt kuuekohalise või suurema summa, kui te ei soovi midagi vananenud ja kulunud seadet. Need tööriistad võivad maksta uuena ligi 1 000 000 dollarit, nii et need ei ole enamiku inimeste või ettevõtete jaoks lihtsalt teostatavad.

Valgusmikroskoop vs elektronmikroskoop - kumb on teie jaoks õige?

Milline neist võimsatest tööriistadest on siis teie vajaduste jaoks õige valik? Kui te ei ole tipptasemel teadlane või meditsiiniteadlane, sobib teile tõenäoliselt kõige paremini valgusmikroskoop. Tõenäoliselt on need ainsad tööriistad, mis on niikuinii teie eelarves, sest enamik inimesi ei saa endale lubada pool miljonit eurot mikroskoopi ostmiseks.

Kui soovite vaadata vereproove, elusaid proove või midagi suuremat kui valgusfotosid, siis saate kõige paremini hakkama valgusmikroskoobiga. Samamoodi, kui soovite seda kunagi liigutada, siis on valgusmikroskoop parim valik. Samuti kulutate vähem aega proovide ettevalmistamisele ja te ei vaja nii kallist ja spetsiaalset varustust.

Kui aga vaatate meditsiinilistel ja teaduslikel eesmärkidel kõige väiksemaid proove, siis võite vajada uskumatut suurendust, mida suudab pakkuda ainult elektronmikroskoop. Need suudavad vaadata vaid mõne nanomeetri suuruseid proove, seega sobivad nad suurepäraselt bakterite, valkude ja muude lõpmatult väikeste proovide uurimiseks. Kuid nad suudavad vaadata ainult surnud proove ja nõuavad paljuerivarustus, et töötada korralikult, kuna slaidid peavad olema vaakumis.

• Vt ka: SkyLight Scope: mikroskoobi mobiiltelefoni adapter, mida enam ei ole

Lisatud pildi krediit: (L) Herney Gómez, Pixabay