Microscope
Renseignements généraux
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| Utilisations | Petite observation de l'échantillon |
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Expériences notables | Découverte de cellules |
| Inventeur | Zacharias Janssen |
| Articles connexes | Microscope optique Microscope électronique |
Un microscope (du grec ancien : μικρός, Mikros "petit" et σκοπεῖν, skopein, «regarder» ou «voir») est un instrument utilisé pour voir les objets qui sont trop petites pour l'œil nu. La science de l'enquête petits objets à l'aide d'un tel instrument est appelé microscopie. Un moyen microscopique invisible à l'œil, à moins assistée par un microscope.
Il existe de nombreux types de microscopes, les plus communes et les premiers à inventer est le microscope optique qui utilise la lumière à l'image de l'échantillon. Autres grands types de microscopes sont les Microscope électronique (à la fois le Microscope électronique à transmission et le Microscope électronique à balayage) et les différents types de sonde à balayage microscope.
Histoire
Le premier microscope à développer est le microscope optique, bien que l'inventeur original ne est pas facile à identifier. Un microscope début a été faite en 1590 dans Middelburg, Pays-Bas . Deux lunettes décideurs sont diversement donné crédit: Hans Lippershey (qui a développé un début télescope ) et Zacharias Janssen. Jean Faber a inventé le nom microscope pour Galileo Galilei microscope composé s 'en 1625 (Galileo avait appelé le "Occhiolino» ou «petit œil").
Rise of microscopie optique moderne
Le premier compte rendu détaillé de l'aménagement intérieur de tissu vivant basé sur l'utilisation d'un microscope ne apparaît pas avant 1644, à L'occhio della Mosca de Giambattista Odierna ou des yeux de la mouche.
Ce ne était pas jusqu'à ce que les années 1660 et 1670 que le microscope a été largement utilisé pour la recherche en Italie, aux Pays-Bas et l'Angleterre. Marcelo Malpighi en Italie a commencé l'analyse des structures biologiques en commençant par les poumons. Robert Hooke Micrographia eu un impact énorme, en grande partie en raison de ses illustrations impressionnantes. La plus grande contribution est venue de Antonie van Leeuwenhoek qui a découvert les globules rouges et les spermatozoïdes et a contribué à populariser la microscopie comme une technique. Le 9 Octobre 1676, Van Leeuwenhoek a signalé la découverte de micro-organismes.
En 1893, Août Köhler a développé une technique clé pour l'éclairage de l'échantillon, Éclairage de Köhler, qui est au cœur de la microscopie optique moderne. Cette méthode d'illumination de l'échantillon donne lieu à extrêmement même éclairage et surmonte de nombreuses limites des techniques d'éclairage plus âgés de l'échantillon. D'autres développements de l'éclairage de l'échantillon provenaient Fritz Zernike en 1953 et George Nomarski 1955 pour leur développement de contraste de phase et contraste interférentiel différentiel illumination qui permet l'imagerie des échantillons transparents.
La microscopie électronique
Dans les années 1900 une alternative importante à la microscopie optique a été développée, en utilisant des électrons plutôt que la lumière pour générer l'image. Ernst Ruska a commencé le développement du premier microscope électronique en 1931 qui était le Microscope électronique à transmission (MET). Le microscope électronique à transmission fonctionne sur le même principe comme un microscope optique mais utilise des électrons à l'endroit de la lumière et des électro-aimants à la place de lentilles en verre. Utilisation d'électrons au lieu de lumière permet une résolution beaucoup plus élevée.
Le développement de la microscopie électronique à transmission a été rapidement suivie en 1935 par le développement de la microscope électronique à balayage par Max Knoll.
Les microscopes électroniques est rapidement devenu populaire après la Seconde Guerre mondiale . Ernst Ruska, le travail à Siemens a développé le premier microscope électronique à transmission commerciale et grandes conférences scientifiques sur la microscopie électronique a commencé à être tenu dans les années 1950. En 1965, le premier microscope électronique à balayage commerciale a été développé par le Professeur Sir Charles Oatley et son étudiant de troisième cycle Gary Stewart et commercialisé par la Instrument Company Cambridge comme "Stereoscan".
Microscopie à sonde locale
Les années 1980 ont vu le développement de la première microscopes à sonde à balayage. Le premier était le microscope à effet tunnel en 1981, développé par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer. Cela a été suivi de près en 1986 avec Gerd Binnig, Quate, et l'invention de Gerber de la microscope à force atomique.
Fluorescence et microscopie optique
Les développements les plus récents en microscope optique largement centre sur la montée de la microscopie à fluorescence en biologie . Pendant les dernières décennies du 20e siècle, en particulier dans le post- ère de la génomique, de nombreuses techniques pour le marquage fluorescent des cellulaires structures ont été développées. Les principaux groupes de techniques sont petites coloration chimique des structures cellulaires, par exemple DAPI d'étiqueter l'ADN , l'utilisation d'anticorps conjugués à des journalistes fluorescentes, voir immunofluorescence, et protéines fluorescentes, telles que la protéine fluorescente verte. Ces techniques utilisent ces différents fluorophores pour l'analyse de la structure des cellules à un niveau moléculaire dans les deux échantillons vivants et fixes.
La hausse de la microscopie de fluorescence conduit le développement d'une conception moderne de microscope majeur, le Microscope à foyer commun. Le principe a été breveté en 1957 par Marvin Minsky, bien laser Technology Limited application pratique de la technique. Ce ne est qu'en 1978, lorsque Thomas et Christoph Cremer a développé la première pratique microscope confocal à balayage laser et la technique ont gagné rapidement en popularité dans les années 1980.
La recherche actuelle Much (au début du 21e siècle) sur les techniques de microscopie optique est focalisé sur le développement de analyse à hyper-résolution d'échantillons marqués par fluorescence. Illumination structurée peut améliorer la résolution de l'ordre de deux à quatre fois et techniques comme émission stimulée épuisement microscopie approchent la résolution des microscopes électroniques.
Types
Microscopes peuvent être séparés en plusieurs classes différentes. Un groupement est basé sur ce interagit avec l'échantillon pour générer l'image, ce est à dire, la lumière ou photons (microscopes optiques), électrons (microscopes électroniques) ou une sonde (microscopes à sonde à balayage). Alternativement, microscopes peuvent être classés qu'elles analysent l'échantillon via un point de balayage (microscopes optique confocal, microscopes électroniques à balayage et microscopes à sonde à balayage) ou analyser l'échantillon à la fois (microscope optique à champ large et microscopes électroniques à transmission).
Grand champ microscopes optiques et des microscopes électroniques de transmission utilisent la théorie de lentilles ( optiques pour microscopes optiques et lentilles électro-aimant pour microscopes électroniques) afin de grossir l'image générée par le passage d'une onde transmise à travers l'échantillon ou réfléchi par l'échantillon. Les vagues sont utilisés électromagnétique (en microscopes optiques ) ou électrons faisceaux (en microscopes électroniques). La résolution de ces microscopes est limitée par la longueur d'onde du rayonnement utilisé pour l'image de l'échantillon, où les longueurs d'onde plus courtes permettent une plus haute résolution.
Numérisation des microscopes optiques et électroniques, comme le microscope électronique à balayage confocal microscope et, utiliser des lentilles pour concentrer une tache de lumière ou des électrons sur l'échantillon, puis analyser les ondes réfléchies ou transmises. Le point est ensuite scanné sur l'échantillon à analyser une zone rectangulaire. Agrandissement de l'image est obtenue par l'affichage des données de numérisation d'un petit coin physiquement échantillon sur un écran relativement grand. Ces microscopes ont la même résolution limite aussi large champ optique, sonde et microscopes électroniques.
microscopes à sonde à balayage analysent également un point unique dans l'échantillon, puis de numériser la sonde sur une région de l'échantillon rectangulaire pour construire une image. Comme ces microscopes ne utilisent pas un rayonnement électromagnétique ou d'électrons pour l'imagerie ils ne sont pas soumis à la même limite de résolution que les microscopes optiques et électroniques décrits ci-dessus.
Optique
Le type le plus commun de microscope (et le premier inventé) est le microscope optique . Il se agit d'une optique instrument contenant un ou plusieurs lentilles produisant une image agrandie d'un échantillon placé dans le plan focal. Microscopes optiques ont verre de réfraction et parfois de plastique ou de quartz , de focaliser la lumière dans l'œil ou d'un autre détecteur de lumière. Microscopes optiques à base de miroir fonctionnent de la même manière. Grossissement typique d'un microscope optique, en supposant que la lumière visible, est jusqu'à 1500X avec un limite de résolution théorique de l'ordre de 0,2 micromètres ou 200 nanomètres. Techniques spécialisées (par exemple, la microscopie confocale à balayage, Vertico SMI) peut dépasser ce grossissement mais la résolution est diffraction limitée. L'utilisation de longueurs d'onde plus courtes de lumière, tels que l'ultraviolet, est une façon d'améliorer la résolution spatiale du microscope optique, ainsi que des dispositifs tels que la balayage en champ proche microscope optique.
Sarfus, une technique récente optique augmente la sensibilité du microscope optique standard pour un point, il devient possible de visualiser directement des films nanométriques (jusqu'à 0,3 nanomètre) et nano-objets isolés (en bas à 2 nm de diamètre). La technique est basée sur l'utilisation de substrats non réfléchissante pour la microscopie optique à polarisation croisée réfléchie.
Ultraviolet lumière permet la résolution des caractéristiques microscopiques, ainsi que d'échantillons d'image qui sont transparentes à l'oeil. La lumière dans le proche infrarouge peut être utilisée pour visualiser des circuits intégrés dans des dispositifs de silicium liés, car le silicium est transparent dans cette région de longueurs d'onde.
En la microscopie à fluorescence, de nombreuses longueurs d'onde de lumière allant de l'ultraviolet au visible peut être utilisé pour entraîner des échantillons de fluorescence pour permettre la visualisation à l'oeil nu ou avec l'utilisation de caméras particulièrement sensibles.
La microscopie à contraste de phase est un microscope optique technique d'éclairage dans lequel petite déphasages de la lumière passant à travers un spécimen transparentes sont convertis en amplitude ou les changements dans le contraste de l'image. L'utilisation de contraste de phase ne nécessite pas coloration pour voir la diapositive. Cette technique de microscope a permis d'étudier la cycle cellulaire dans les cellules vivantes.
Le microscope optique traditionnel a plus récemment évolué dans le microscope numérique. En plus, ou au lieu de visualiser directement l'objet à travers le oculaires, un type de capteur similaires à ceux utilisés dans un l'appareil photo numérique est utilisé pour obtenir une image, qui est ensuite affichée sur un écran d'ordinateur. Ces capteurs peuvent utiliser Ou CMOS dispositif à couplage de charge (CCD) de la technologie, en fonction de l'application.
Électron
Trois variantes principales de microscopes électroniques existent:
- Microscopie électronique à balayage ( SEM): l'air à la surface des objets en vrac en balayant la surface avec un faisceau d'électrons bien. Voir également microscope électronique à balayage environnemental (ESEM).
- Microscope électronique à transmission ( TEM): transmet les électrons à travers l'échantillon, analogue à la microscopie optique de base. Cela exige une préparation minutieuse de l'échantillon, car les électrons sont dispersés si fortement par la plupart des materials.This est un appareil scientifique qui permet aux gens de voir les objets qui pourraient normalement pas être vus par l'œil nu ou nu.
sonde de balayage
- AFM, la microscopie à force atomique
- BEEM, microscopie à émission d'électrons balistiques
- EFM, microscope à force électrostatique
- ESTM électrochimique microscope à effet tunnel à balayage
- FMM, microscopie vigueur de modulation
- KPFM, vigueur de la sonde kelvin microscopie
- MFM, microscopie à force magnétique
- MRFM, résonance magnétique microscopie à force
- NSOM, la microscopie optique à balayage en champ proche (SNOM ou, le balayage en champ proche de la microscopie optique)
- GFP, microscopie à force piézo
- PSTM, microscopie à effet tunnel de photons
- PTMS, photothermique microspectroscopie / microscopie
- SAP, sonde atomique de balayage
- SMC, numérisation capacité microscopie
- SECM, microscopie électrochimique à balayage
- SGM, numérisation porte microscopie
- SICM, balayage microscopie à conductance ionique
- MSPS tourner numérisation polarisée microscopie à effet tunnel
- SThM, microscopie thermique
- STM, microscopie à effet tunnel
- SVM, La microscopie à balayage de tension
- SHPM, Salle balayage microscopie à sonde
- SSM, Numérisation SQUID microscope
Parmi ces techniques AFM et STM sont le plus couramment utilisé.
D'autres types
Numérisation microscopes acoustiques utilisent des ondes sonores pour mesurer les variations d'impédance acoustique. Pareil à Sonar, en principe, ils sont utilisés pour ces emplois que la détection de défauts dans les sous-surfaces de matériaux, y compris ceux trouvés dans les circuits intégrés.
