Kadar si morate podrobno ogledati najmanjše predmete, uporabite mikroskop. Vendar obstaja več vrst mikroskopov in vsak od njih je primeren za različne namene pregledovanja. Dve glavni kategoriji sta svetlobni in elektronski mikroskopi. Čeprav oba omogočata pregledovanje mikroskopskih predmetov, to počneta na povsem različne načine.

Podrobneje si oglejmo vsako od teh zmogljivih orodij in ugotovimo, kakšne so razlike med njimi. Nato lahko razpravljamo o tem, kdaj je vsako od teh orodij primernejše za določeno nalogo.

Na kratko:

Kako deluje svetlobni mikroskop?

Kot pove že ime, svetlobni mikroskopi za opazovanje uporabljajo svetlobo. Svetloba prehaja skozi opazovani predmet, objektiv pa ga poveča na veliko večjo velikost, tako da lahko jasno in podrobno vidite svoj majhen predmet.

Če se spomnite na pouk naravoslovja v srednji šoli, so bili vsi mikroskopi, ki ste jih uporabljali, svetlobni mikroskopi. Svetlobni mikroskopi, imenovani tudi optični mikroskopi, zajemajo različne mikroskope, vključno s pogosto uporabljenim sestavljenim mikroskopom in stereo mikroskopom, ki je boljši za ogled nekoliko večjih predmetov.

Ker svetlobni mikroskopi za opazovanje predmeta uporabljajo le svetlobo, jih lahko uporabljate za mrtve ali žive vzorce. Vzorca ne poškodujejo in ga ne ubijejo, zato so odlični za preučevanje živih celic, bakterij in drugih živih organizmov.

Diapozitive za svetlobni mikroskop je mogoče tudi veliko hitreje pripraviti, običajno traja le nekaj minut do največ nekaj ur.

Pregled svetlobnega mikroskopa

Aplikacije

Svetlobni mikroskopi se uporabljajo pri različnih hobijih, poklicih in na različnih področjih. Pogosto se uporabljajo v medicini za pregledovanje vzorcev krvi, celic in še več. Seveda se pogosto uporabljajo na različnih znanstvenih področjih za različne mikroskopske študije.

Otroci in ljubitelji si s svetlobnimi mikroskopi ogledujejo vse od kamnov, hroščev do živih celic. Botaniki z njimi preučujejo notranjo zgradbo rastlin, preiskovalci kaznivih dejanj pa jih uporabljajo celo za prijetje zločincev! Kot vidite, je uporaba svetlobnega mikroskopa številna in raznolika.

Oglejte si

Svetlobni mikroskopi imajo lahko impresivno povečavo do 1000-krat. To je dovolj velika povečava, da lahko opazujete razmnoževanje celic ali pregledate trombocite v krvi.

Stereo mikroskopi, druga vrsta svetlobnega mikroskopa, imajo približno 60- do 70-kratno povečavo in so kot nalašč za pregledovanje večjih vzorcev.

Ker so svetlobni mikroskopi odvisni od prehoda svetlobe skozi predmet, jih omejuje velikost svetlobnih delcev. Čeprav se vam morda zdi, da so svetlobni delci majhni, in tudi so, pa niso tako majhni kot nekatere stvari, ki si jih znanstveniki želijo ogledati.

Foton svetlobe je velik približno 400-700 nanometrov. V primerjavi s človeškim lasom, ki meri od 50.000 do 100.000 nanometrov, se zdi foton svetlobe majhen. Toda v primerjavi z 10-nanometrskim proteinom se zdi foton svetlobe zdaj ogromen.

Svetlobni fotoni morajo preiti skozi predmet, da si ga lahko ogledate, zato predmetov, ki so manjši od svetlobnih fotonov, s svetlobnim mikroskopom ni mogoče videti. To pomeni, da so najmanjši primerki namenjeni elektronskim mikroskopom.

Prenosljivost

Če se spomnite na pouk naravoslovja v srednji šoli, se boste morda spomnili, da ste svoj mikroskop vzeli z vozička in ga odnesli nazaj na mizo. To je zato, ker so svetlobni mikroskopi majhni in kompaktni.

Nekateri vrhunski modeli z največjo povečavo so lahko nekoliko trši, vendar lahko ta orodja običajno premika ena oseba.

Cena

Čeprav lahko nekateri vrhunski svetlobni mikroskopi stanejo več kot 1 000 USD, je na voljo veliko visokokakovostnih možnosti za veliko manj denarja. Zlahka najdete spodoben svetlobni mikroskop za manj kot 100 USD.

Za svetlobni mikroskop profesionalne kakovosti lahko odštejete od 200 do 400 dolarjev. Mikroskopi so sicer dražji, vendar je v tem cenovnem razredu na voljo veliko mikroskopov z neverjetnimi lastnostmi in funkcionalnostjo.

Prednosti in slabosti svetlobnih mikroskopov

• Cenovno dostopen tako za ljubitelje kot profesionalce
• Dovolj kompakten, da ga lahko premika ena oseba
• Omogoča ogled predmetov, ki so premajhni, da bi jih lahko videli s človeškim očesom.
• Lahko si ogledate živeče vzorce

• Največja povečava je 1.000-kratna
• Ne more prikazati ničesar, kar je manjše od 700 nanometrov

Kako deluje elektronski mikroskop?

Medtem ko svetlobni mikroskop skozi vzorec prepušča svetlobne fotone, da si ga lahko ogledate skozi leče, elektronski mikroskop skozi vzorec prepušča elektrone. Tu se vključi elektromagnetni spekter. Elektronski mikroskopi delujejo v ultravijoličnem in gama delu spektra.

Za boljše razumevanje tega koncepta si oglejte naslednji diagram:

V svetlobnem mikroskopu fotoni, ki prehajajo skozi vzorce, nadaljujejo naravnost skozi leče in v vaše oko. V elektronskem mikroskopu pa elektroni, ki prehajajo skozi vzorec, nadaljujejo pot skozi vrsto elektromagnetov. Elektromagneti upogibajo in lomijo elektronski žarek ter povečujejo na enak način kot optična leča svetlobnega mikroskopa.Elektronski mikroskop je mnogokrat zmogljivejši, saj ponuja do 2.000.000 povečav.

Vendar ti elektroni nikoli ne pridejo do vašega očesa, temveč se slika projicira na zaslon, ki si jo lahko ogledate.

Težava je v tem, da so elektronski žarki - rentgenski in še hujši -, ki prehajajo skozi vzorec, zelo destruktivni. Zato je elektronske mikroskope mogoče uporabljati le z mrtvimi vzorci. Poleg tega je treba vzorec skrbno pripraviti v postopku, ki traja več dni, in si ga ogledati v vakuumu, saj elektroni v zraku ne potujejo daleč.

Podobno kot svetlobni mikroskopi obstaja več različnih vrst elektronskih mikroskopov. Tri glavne vrste so transmisijski elektronski mikroskopi (TEM), skenirni elektronski mikroskopi (SEM) in mikroskopi na atomsko silo (AFM).

• Oglejte si tudi: Transmisijski (TEM) in skenirni (SEM) elektronski mikroskopi: kakšna je razlika?

Pregled elektronskega mikroskopa

Aplikacije

Elektronski mikroskopi se uporabljajo, kadar je treba podrobno pregledati najmanjše vzorce. Govorimo o vzorcih, majhnih kot nanometer, saj je to približno velikost elektrona.

Če si želite ogledati drobne bakterije ali proteine, morate običajno uporabiti elektronski mikroskop.

Elektronski mikroskopi omogočajo tudi tridimenzionalno sliko, zato boste, kadar koli boste želeli videti strukturo nečesa mikroskopskega, verjetno uporabili elektronski mikroskop.

Uporabljajo se za biopsijske preiskave, pregledovanje kovin, celic kristalov in celo za nadzor kakovosti.

Oglejte si

Elektronski mikroskopi so neverjetno močni. Predmet povečajo 100 000-krat, vendar je to šele začetek. Večina doseže 1 000 000-kratno povečavo, nekateri celo 2 000 000-kratno.

Poleg tega elektronski mikroskopi omogočajo tridimenzionalni pogled na vzorec, kar omogoča popolnejši pregled strukture celic kot svetlobni mikroskop.

Slika: pxhere.com

Elektronski mikroskopi zagotavljajo le črno-bele slike v primerjavi s polnimi barvami, ki jih dobite s svetlobnim mikroskopom. Za vse ostalo poskrbi računalniška izboljšava. Če si želite ogledati kaj manjšega od 700 nanometrov, je elektronski mikroskop vaša edina možnost.

Prenosljivost

Elektronski mikroskopi so veliki in okorni kosi opreme. Ko so enkrat na določenem mestu, jih boste želeli pustiti tam, razen če jih je nujno treba premakniti. So tako veliki, da obstajajo specializirana podjetja samo za premikanje elektronskih mikroskopov.

Namizni SEM je velik kot majhen pomivalni stroj, polnovredni SEM pa kot hladilnik. TEM je velika škatla, ki se razteza v širino dva metra in v višino pet metrov. Za pravilno delovanje potrebujejo tudi številna druga orodja, vključno z vakuumsko opremo za diapozitive in drugo.

Cena

Tu so razlike med svetlobnimi in elektronskimi mikroskopi najbolj drastične. Medtem ko so svetlobni mikroskopi dostopni večini strokovnjakov in ljubiteljev, si elektronski mikroskop lahko privošči le malokdo. Te mikroskope običajno kupujejo velika podjetja z ogromnimi sredstvi.

Za vrhunski elektronski mikroskop z vso potrebno opremo in pripomočki boste odšteli skoraj milijon dolarjev. Tudi za rabljen elektronski mikroskop, ki je star več let in je bil že velikokrat uporabljen, boste plačali več petmestnih številk. Za rabljeno, a kakovostno napravo, ki ni preveč stara, boste odšteli od 150 000 do 500 000 dolarjev.

Prednosti in slabosti elektronskih mikroskopov

• Poveča do 2.000.000x
• Zagotavlja tridimenzionalno sliko
• To je edino orodje za pregledovanje vzorcev, manjših od 700 nanometrov.

• Izven proračunov večine ljudi
• Zelo velik in težko premakljiv
• Deluje lahko samo z mrtvimi osebki
• Zagotavlja le črno-belo sliko

Razumevanje mikroskopov, moči in velikosti stvari

Svetlobni mikroskopi imajo največjo povečavo 1 000x. Če mikroskop navaja, da ima 2 000-kratno povečavo, bo vse nad 1 000-kratno povečavo zamegljeno in neuporabno; gre za prazno povečavo.

Ti mikroskopi so omejeni na 1000-kratno povečavo, ker temeljijo na svetlobi in so omejeni z njeno valovno dolžino.

Toda vsi svetlobni mikroskopi nimajo 1000-kratne povečave. Nekateri so namenjeni za pregledovanje večjih predmetov, pri katerih bi bila takšna povečava pretirana. Stereo mikroskopi so vrsta svetlobnih mikroskopov s približno 60- do 70-kratno povečavo, ki so odlični za pregledovanje kamnin, žuželk in drugih predmetov.

Ker morajo svetlobni fotoni v svetlobnem mikroskopu preiti skozi predmet, mora biti predmet večji od svetlobnega fotona, da ga lahko vidite. To pomeni, da je 700 nanometrov približno najmanjši predmet, ki ga lahko vidite s svetlobnim mikroskopom.

Elektronski mikroskopi ponujajo neverjetne stopnje povečave. Nekateri lahko dosežejo celo 2 000 000-kratno povečavo, večina pa največ 1 000 000-kratno. Nekateri lahko ustvarijo celo tridimenzionalno sliko.

Ker so elektroni veliki le približno en nanometer, si lahko z elektronskim mikroskopom ogledate majhne predmete, velike le nekaj nanometrov. To je edina možnost za tako mikroskopsko opazovanje, saj svetlobni mikroskopi ne morejo opazovati predmetov, manjših od 700 nanometrov.

Razmislite o svojem vzorcu

Včasih ste zaradi vzorca omejeni na določeno vrsto mikroskopa. Ker so elektroni, ki gredo skozi vzorec v elektronskem mikroskopu, lahko zelo destruktivni, je postopek učinkovit le pri mrtvih vzorcih. To pomeni, da so svetlobni mikroskopi edina izbira za žive vzorce.

Če je vzorec manjši od fotona svetlobe, torej približno 700 nanometrov, ga ne boste mogli pregledati s svetlobnim mikroskopom. V tem primeru boste potrebovali drobne elektrone elektronskega mikroskopa, ki lahko prehajajo skozi majhen predmet.

Slika: Pixabay

Če želite videti tridimenzionalno sliko, na primer pri preučevanju strukture celic kristala, boste potrebovali elektronski mikroskop. Če pa nekaj preučujete in morate videti barve, boste potrebovali svetlobni mikroskop, saj elektronski mikroskopi vidijo le črno-belo.

Cena

Za veliko ljudi bo odločilni dejavnik cena. Ker so svetlobni mikroskopi cenovno dostopni tako ljubiteljem kot profesionalcem, bodo za večino ljudi očitna izbira.

Elektronski mikroskopi pa vas bodo v najnižjem cenovnem razredu stali šestmestno številko ali več, razen če želite nekaj zastarelega in obrabljenega. Ta orodja lahko kot nova stanejo skoraj 1 000 000 USD, zato za večino ljudi ali podjetij preprosto niso izvedljiva.

Svetlobni mikroskop proti elektronskemu mikroskopu - kateri je pravi za vas?

Katero od teh zmogljivih orodij je prava izbira za vaše potrebe? Če niste vrhunski znanstvenik ali medicinski raziskovalec, vam bo verjetno najbolj ustrezal svetlobni mikroskop. Najverjetneje so to edina orodja, ki bodo v vsakem primeru v vašem proračunu, saj si večina ljudi ne more privoščiti zapraviti pol milijona za mikroskop.

Če si želite ogledati vzorce krvi, žive vzorce ali kar koli, kar je večje od svetlobnih fotonov, boste najbolje opravili s svetlobnim mikroskopom. Prav tako je svetlobni mikroskop najboljša izbira, če ga želite kdaj premakniti. Prav tako boste porabili manj časa za pripravo vzorcev in ne boste potrebovali tako drage in specializirane opreme.

Če pa si v medicinske in znanstvene namene ogledujete najmanjše vzorce, boste morda potrebovali neverjetno povečavo, ki jo lahko zagotovi le elektronski mikroskop. Z njimi si lahko ogledate vzorce, majhne le nekaj nanometrov, zato so odlični za pregledovanje bakterij, beljakovin in drugih neskončno majhnih vzorcev. Vendar si lahko ogledate le mrtve vzorce in potrebujejo velikospecializirano opremo za pravilno delovanje, saj morajo biti diapozitivi v vakuumu.

• Oglejte si tudi: SkyLight Scope: mikroskopski adapter za mobilni telefon, ki ga ni več

Priporočena slika: (L) Herney Gómez, Pixabay