Optikaviy mikroskopiya

Optikaviy mikroskopiya
Mikroskopiya (ISS) (grekcha: μικρόςmikroskop — kichik, kichik va skapote — tushunaman) — mikroskop yordamida ob’ektlarni oʻrganish. U bir nechta turlarga boʻlishdi yaʼni: optik mikroskopiya, elektron mikroskopiya, multifoton mikroskopiya, rentgen mikroskopiyasi, rentgen lazer mikroskopiyasi va namunaning kattalashtirilgan tasvirlarini kuzatish va roʻyxatga olish uchun moʻljallangan turli xillardagi mikroskoplar mavjud.
Tarixi
Dastlab, mikroskoplar faqat koʻrinadigan yorugʻlik nurlaridan foydalanadigan optik asboblar edi, chunki koʻz ham optik toʻlqin uzunligi oraligʻida ishlagan edi. Shunga koʻra, optik mikroskoplar mos yozuvlar nurlanishining yarim toʻlqin uzunligidan (koʻrinadigan diapazon uchun toʻlqin uzunligi 0,4-0,7 mkm yoki 400-700 nm tashkil etgan) 2000 marta mumkin boʻlgan maksimal kattalashtirishga ega boʻlishi mumkin emas.
Transmissiya elektron mikroskopining gʻoyasi mos yozuvlar elektromagnit nurlanishni elektron nur bilan almashtirish edi. Maʼlumki, elektromagnit nurlanishdan foydalangan holda mikroskoplarning ruxsatini oshirish uchun elektromagnit nurlanish toʻlqin uzunligini ultrabinafsha diapazongacha rentgen nurlarigacha kamaytirish kerak (toʻlqin uzunligi moddadagi atomlararo masofalar bilan taqqoslanadi) va asosiy qiyinchilik ultrabinafsha va ayniqsa, rentgen nurlarini qaratishda yotadi.
Rentgen nurlarining materiya bilan oʻzaro taʼsirining oʻziga xos xususiyati rentgen optik tizimlarini yorugʻlik va elektron nurlar uchun optik tizimlardan ajratib turadi. (Rentgen nurlarining sinishi indeksining birlikdan kichik ogʻishi (10 −4 dan kam) ularni fokuslash uchun linzalar va prizmalardan foydalanishga deyarli imkon bermaydi. Elektr va magnit linzalar ham bu maqsadda qoʻllanilmaydi, chunki rentgen nurlari elektr va magnit maydonlarga inertdir. Shuning uchun rentgen mikroskopida rentgen nurlari ularning egri oyna tekisliklari orqali toʻliq tashqi aks etishi yoki kristallografik egri tekisliklardan aks etishi fenomeni yordamida fokuslanadi). Reflektor rentgen mikroskoplari shu tamoyilga asoslananib ishlaydi.
Rezolyutsiyasi
Mikrodunyoga kirish darajasi, uni oʻrganish mikroelementning qiymatini hisobga olish qobiliyatiga, mikroskopning ruxsatiga bogʻliq hisoblanadi. Koʻpincha mikroskopning oʻlchamlari farqlanadigan ob’ektlar orasidagi minimal masofa sifatida ham tushunish mumkin.
Mumkin boʻlgan piksellar soniga erishilgan kattalashtirish oshib ketganda, tasvir tafsilotlarining chegaralari birlashib ketadi. Namuna tasvirini yanada kattalashtirish oʻz maʼnosini yoʻqotadi.
Elektron mikroskoplar ancha yuqori aniqlikka ega boʻladi. 2011-yilda Skanerli elektron mikroskop uchun eng yaxshi ruxsat 0,4 nm, Transmissiya elektron mikroskopi uchun esa 0,05 nm boʻlgan.
Mikroskopning turlari
Optik mikroskop
Yaqin maydon optik mikroskopiyasi
infraqizil mikroskop
Floresan mikroskopiyasi
Ikki fotonli lazer mikroskopiyasi
Rentgen mikroskopiyasi
Lazerli rentgen mikroskopiyasi
Elektron mikroskop
Skanerli (rastr) elektron mikroskop
Transmissiya elektron mikroskopiyasi
Koʻzgu mikroskopiyasi
Skanerli zond mikroskopi
Skanerli tunnel mikroskopiyasi
Atom kuch mikroskopiyasi
Yaqin maydon optik mikroskopiyasi
Magnit kuch mikroskopiyasi
Elektro-kuch mikroskopiyasi kabi juda koʻp mikroskoplarning turlari mavjud.
Inson koʻzi — bu maʼlum bir aniqlik bilan tavsiflangan tabiiy optik tizim, yaʼni kuzatilayotgan ob’ektning elementlari orasidagi eng kichik masofa (nuqta yoki chiziqlar sifatida qabul qilinadi), bunda ularni hali ham bir-biridan ajratish mumkin. Oddiy koʻz uchun, ob’ektdan uzoqlashayotganda, eng yaxshi koʻrish masofasi (D = 250 mm), oʻrtacha normal ruxsat 0,176 mm. Mikroorganizmlarning oʻlchamlari, koʻpgina oʻsimlik va hayvon hujayralari, kichik kristallar, metallar va qotishmalarning mikro tuzilishi tafsilotlari va boshqalar bu qiymatdan ancha kichikdir. Har xil turdagi optik mikroskoplar bunday ob’ektlarni kuzatish va oʻrganish uchun moʻljallangan. Endi optik mikroskopiyada yutuq boʻldi, buning natijasida asosiy Reyl mezoni yengildi, bu farqlanadigan ob’ektning minimal oʻlchami ishlatiladigan yorugʻlik toʻlqin uzunligidan biroz kichikroq va tubdan cheklanganligidan iborat, radiatsiya diffraksiyasi bilan boʻbogʻliq. Bu optik mikroskopda mumkin boʻlgan chegara edi. Yaqin vaqtgacha elementlar orasidagi masofa 0,20 mkm gacha boʻlgan tuzilmalarni farqlash imkonini beruvchi toʻsiqni yengib oʻtish mumkin emas edi.
Shunga qaramay, 10 nm optik ruxsatga ega boʻlgan nanoskopning optik tizimining ajoyib soʻnggi ishlanmasi optik mikroskopiya — nanoskopiya diapazonini oʻnlab nanometrlarga kengaytiradi, bu esa 0,20 mikron bilan solishtirganda, ajralib turadigan elementlar orasidagi masofani bir necha marta qisqartirdi yaʼni 20 omilga. (Masalan, tanamizni tashkil etuvchi oqsil molekulalarining hajmi 3 nm dan 10 nm gacha boʻlar ekan).
Nemis olimlari Stefan Hell (inglizcha: Stefan Hell) va Mariano Bossi (inglizcha: Mariano Bossi) 2006-yilda biofizik kimyo instituti nanoskopini ishlab chiqdi, u taxminan 15 nm oʻlchamdagi ob’ektlarni kuzatish imkonini beradi.
Tomsk davlat politexnika universitetining rossiyalik olimlari nanoskopni klassik konfiguratsiyadagidek mikrolinzalar emas, balki oltin plitalari bilan maxsus difraksion panjaralar yordamida takomillashtirdilar. Bunday qurilmadan tasvir olinganda anomal amplituda apodizatsiya effekti, Fabri-Perot rezonansi va Fano rezonansi bir vaqtda ishga tushib ketadi. Ular birgalikda anʼanaviy difraksion panjara bilan solishtirganda 0,3 l gacha ruxsatni oshirishga yordam beradi.
Elektron mikroskop
Elektron mikroskop. 1960-yillar modeli
Elektron mikroskopiya tasvirni yaratish uchun yorugʻlik nurlari oʻrniga elektronlar nuridan foydalananib kelingan. Bu yorugʻlik mikroskopiga nisbatan elektron mikroskopning aniqligini yuzlab marta oshirish imkonini beradi.
Elektron mikroskopning birinchi ishchi prototipi 1932-yilda E. Ruska va M. Knoll tomonidan qurilgan, 1986-yilda Ruska elektron mikroskoplarning boshqa ishlab chiqaruvchilari bilan birgalikda ushbu ishlanma uchun fizika boʻyicha Nobel mukofotiga sazovor boʻlgan edi. Elektron mikroskoplarning seriyali ishlab chiqarilishi 1930-yillarning oxirida boshlangan.
Rentgen mikroskopiyasi
X-nurli mikroskopiya usullarining aniqligi amalda 100 nm ga yetadi, bu optik mikroskoplardan (200 nm) yaʼni 2 baravar yuqori deganidir. Nazariy jihatdan, rentgen nurlari mikroskopiyasi optikaga qaraganda 2 ta kattalikdagi yaxshi aniqlikka erishishga imkon beradi (chunki rentgen nurlarining toʻlqin uzunligi 2 darajaga qisqaroq). Biroq, zamonaviy optik mikroskop — nanoskop 3-10 nm gacha ruxsatga ega.
Proyeksiyali rentgen mikroskoplari
Lazerli rentgen mikroskopiyasi
Skanerli zond mikroskopi
Skanerli zond mikroskopi — sirt tasvirini va uning mahalliy xususiyatlarini olish uchun mikroskop. Tasvirlash jarayoni prob yordamida sirtni skanerlashga asoslangan boʻlib, umumiy holda, u yuqori aniqlikdagi sirtning uch oʻlchovli tasvirini (topografiyasini) olish imkonini beradigan mikroskop hisoblanadi.