انواع میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی، تحقیقاتی و لوازم جانبی

انواع میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی، تحقیقاتی و لوازم جانبی

1. میکروسکوپ آزمایشگاهی
2. میکروسکوپ دو چشمی
3. میکروسکوپ 3 چشمی
4. استریومیکروسکوپ (لوپ)
5. میکروسکوپ دیجیتال
6. میکروسکوپ پلاریزان
7. میکروسکوپ اینورت (Invert)
8. میکروسکوپ فلورسنس
9. میکروسکوپ الکترونی SEM
10. میکروسکوپ کانفوکال
11. میکروسکوپ الکترونی TEM
12. میکروسکوپ نیروی اتمی AFM
13. میکروسکوپ متالورژی
14. میکروسکوپ آموزشی
15. CCDهای قابل نصب روی چشمی میکروسکوپ
16. میکروسکوپ مانیتورینگ

میکروسکوپ الکترونی ، انواع میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی، تحقیقاتی و لوازم جانبی

TEM (میکروسکوپ الکترونی عبوری)، یکی از ابزارهای مورد استفاده در فناوری‌ها و علوم مختلف از جمله نانو فناوری می باشد. یکی دیگر از ابزارهای بزرگنمایی که در آن‌ها به جای پرتوهای نور، از الکترون استفاده میگردد، SEM است. SEM (میکروسکوپ الکترونی روبشی) از ابزارهای مطالعه در نانوفناوری می باشد که می‌تواند به شیوه بمباران الکترونی، تصاویری از اجسامی به کوچکی 10nm تهیه بکند. استفاده از این ابزار، آماده‌سازی نمونه برای مطالعه و … ، نیازمند اطلاعاتی درباره امکانات، ساز و کار، اجزا و چگونگی عملکرد آن میباشد که در این مقاله به آن‌ها اشاره میگردد.

 میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM ، انواع میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی، تحقیقاتی و لوازم جانبی

اساس عملکرد میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscope) که به اختصار به آن TEM می‌گویند، مشابه میکروسکوپ‌های نوری می باشد با این تفاوت که به‌جای پرتوی نور در آن از پرتوی الکترونی استفاده می‌گردد. آن چه که می‌توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرد بسیار محدود میباشد؛ در حالی‌ که با استفاده از الکترون‌ها به‌جای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری میباشد.

با استفاده از TEM می‌توان جسمی به اندازه چند آنگستروم (10-10 متر) را مشاهده کرد. برای مثال، می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده بکنید. برای بزرگنمایی، TEM ابزار مناسبی میباشد که هم در تحقیقات پزشکی و زیست‌شناسی و هم در تحقیقات مرتبط با مواد قابل استفاده می باشد.

در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو می باشد که در آن پرتویی از الکترون‌ها از تصویر عبور داده می‌گردد. الکترون‌هایی که از جسم عبور می‌کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده، سبب ایجاد تصویر از جسم بر روی پرده می‌گردند. قسمت‌های تاریک‌تر بیان‌گر این امر می باشند که الکترون‌های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده‌اند (این بخش از نمونه، چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن‌تر، مکان‌هایی هستند که الکترون از آن‌ها عبور کرده است (بخش‌های کم چگال‌تر).

وضوح این میکروسکوپ 0/2 نانومتر می باشد که در حد اتم می باشد(بیشتر اتم‌ها ابعادی تقریباً برابر 0/2 نانومتر دارند). با این نوع میکروسکوپ حتی می‌توان نحوه قرار گرفتن اتم‌ها در یک ماده را بررسی کرد.
استفاده از این میکروسکوپ گران و وقت‌گیر می باشد، چرا که نمونه باید در ابتدا به شیوه‌ای خاص آماده گردد، لذا تنها در مواردی خاص از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می‌کنند. از این میکروسکوپ جهت تحلیل و آنالیز ریخت‌شناسی، ساختار بلوری (نحوه قرارگیری اتم‌ها در شبکه بلوری) و ترکیب نمونه‌ها استفاده می‌گردد.

 

 عملکرد میکروسکوپ ،انواع میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی، تحقیقاتی و لوازم جانبی

با کمک یک منبع نور در بالای میکروسکوپ، الکترون‌ها گسیل و منتشر می‌شوند. الکترون‌ها از تیوب خلأ میکروسکوپ عبور می‌کنند. در میکروسکوپ‌های نوری از عدسی‌های شیشه‌ای برای متمرکز کردن نور استفاده می‌گردد، در حالی که در TEM از عدسی‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌گردد تا الکترون‌ها را جمع و متمرکز ساخته و به صورت یک پرتوی باریک گسیل کند. این پرتوی الکترونی از نمونه عبور داده می‌گردد. بسته به چگالی مواد، الکترون‌ها ممکن می باشد از بخش‌هایی از جسم بگذرند و به صفحه فلورسانس برخورد بکنند و تصویر سایه مانندی از نمونه ایجاد کنند که میزان تیرگی بخش‌های مختلف جسم به چگالی مواد در آن بخش‌ها وابسته می باشد. هر چه جسم چگال‌تر باشد، تصویر تیره‌تر خواهد است. این تصویر می‌تواند مستقیماً توسط اپراتور مطالعه شود یا با کمک یک دوربین، تصویربرداری گردد.

 


 آماده‌سازی نمونه

همان‌طور که در بالا اشاره شد، آماده کردن نمونه نیز به دقت خاصی نیاز دارد که در ادامه به نحوه آماده‌سازی نمونه برای مطالعه آن با TEM اشاره می‌شود.
نمونه‌ای که می‌خواهید با TEM بررسی کنید، باید چگالی آن به حدی باشد که اجازه دهد الکترون‌ها تا حدی از آن عبور کنند. راه‌های مختلفی برای تهیه این نوع نمونه وجود دارد. می‌توانید برش‌های بسیار نازکی از نمونه مد نظر تهیه کنید و آن را در یک پلاستیک، ثابت کنید یا این که آن را منجمد کنید. روش دیگر تهیه نمونه، ایزوله کردن نمونه و مطالعه محلولی از مولکول‌ها یا ویروس‌های مورد نظر با کمک TEM است.
همچنین می‌توان نمونه را با روش‌های مختلف رنگ کرد و با استفاده از نشانه‌گذاری، آن را مطالعه کرد. برای مثال، فلزات سنگین رنگ شده مانند اورانیوم و سرب، الکترون‌ها را به خوبی متفرق می‌کنند و کنتراست نمونه را در زیر میکروسکوپ بهبود می‌بخشند.

در ادامه روش تهیه دو نمونه برای مطالعه آن‌ها با TEM آورده شده است:

– تهیه برش با کمک مواد دربرگیرنده:

مواد زیستی شامل مقادیری آب می باشند. با توجه به این که برای استفاده در TEM باید کار در خلأ انجام شود، لازم می باشد تا آب به گونه‌ای تبخیر یا جداسازی شود (با کمک الکل یا استون) و در نهایت نمونه فیکس و ثابت می‌گردد. حال نمونه در پلاستیکی محصور می‌گردد (به شکل یک بلوک پلاستیکی سخت) و سپس برش‌های نازکی از آن به کمک چاقوی الماس مربوط به دستگاه اولترامیکروتوم (برای ایجاد برش‌های بسیار ظریف) تهیه می‌گردد که تنها 100-50 نانومتر ضخامت دارند. برش‌های تهیه شده روی یک توری مسی قرار داده می‌گردند و با کمک فلزات سنگین رنگ می‌گردند. حال نمونه بافت آماده مطالعه با کمک پرتوی الکترونی TEM می باشد.

– تهیه نمونه به روش رنگ کردن: در این روش از مواد ایزوله (که می‌توانند برای مطالعه باکتری‌ها یا مولکول‌های ایزوله استفاده گردند) استفاده می‌گردد، به این طریق که ابتدا محلول محتوای باکتری روی توری ریخته و با پلاستیک پوشانده می‌گردد. محلول نمکی یک فلز سنگین (مانند اورانیوم یا سرب) به آن‌ها اضافه می‌گردد. محلول نمکی فلز با مواد ترکیب نمی‌شود اما هاله‌ای را در اطراف آن، روی توری تشکیل می‌دهد. نمونه به صورت یک تصویر منفی، هنگامی که با کمک TEM مورد مطالعه قرار می‌گیرد، نمایان می‌شود.

 

 میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی روبشی که به آن Scanning Elecron Microscope یا به اختصار SEM می‌گویند، یکی از ابزارهای مورد استفاده در فناوری نانو است که با کمک بمباران الکترونی، تصاویر اجسامی به کوچکی 10 نانومتر را برای مطالعه تهیه می‌کند. ساخت SEM سبب شد تا محققان بتوانند نمونه‌های بزرگ‌تر را به سادگی و با وضوح بیشتری مطالعه کنند. بمباران نمونه سبب می‌شود تا از نمونه، الکترون‌هایی به سمت صفحه دارای بار مثبت رها شود که این الکترون‌ها در آن جا تبدیل به سیگنال می‌شوند. حرکت پرتو بر روی نمونه مجموعه‌ای از سیگنال‌ها را فراهم می‌کند که بر این اساس میکروسکوپ می‌تواند تصویری از سطح نمونه را بر صفحه کامپیوتر نمایش دهد. SEM اطلاعات زیر را در خصوص نمونه در اختیار می‌گذارد:

– توپوگرافی نمونه: خصوصیات سطوح
– مورفولوژی: شکل، اندازه و نحوه قرارگیری ذرات در سطح جسم
– ترکیب: اجزایی که نمونه را می‌سازند.