顕微鏡を正しく選択する

コンパクトな電子顕微鏡

顕微鏡には、主に光学顕微鏡、電子顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡の3種類があります。

• 光学顕微鏡 :光学レンズを使用して画像を形成し、光線を制御しながら試料を照らします。 パラメータ（照明の種類、偏光、スペクトルフィルタリング、空間フィルタリング）を変更して、異なる観測技術を使用できます。 デジタル顕微鏡は、レンズの代わりにカメラが使用される、一種の光学顕微鏡です。 光学顕微鏡の倍率は約1000倍です。
• 電子顕微鏡 : 試料は電子ビームを使用して照射されます。 倍率は光学顕微鏡よりもはるかに高く、200万倍に達する可能性があります。　 電子顕微鏡には主に2種類があります：で透過型電子顕微鏡（TEM）と走査型電子顕微鏡（SEM）です。
• 走査型プローブ顕微鏡 :、プローブを物体の表面に近づけて、試料の表面のトポグラフィを決定することで構成されています。 使用する顕微鏡によっては、空間分解能が原子スケールに達する場合があります。 例えば原子間力顕微鏡（AFM）または近接場光学顕微鏡（SNOM）があります。

健康分野では、顕微鏡は次のような分野で使用されています:

• 医療 :試料を研究し、微生物、バクテリア、その他の微生物などの病原体の存在を検出するために、研究所での検査に使用されます。 例えば組織病理学では、顕微鏡を使用し、診断目的で組織試料を観察します。
• ライフサイエンス（生物学） :微生物の研究に使用され、細胞の構成や その発達などが観察できます。
• 法医学（科学警察） :法廷で証拠を提示する目的で、犯罪現場で見つかった手がかりを分析するために使用されます。 ほこり、ガラス、組織片、体液、髪、インク、微生物などは、顕微鏡で分析できます。
• 製薬産業 :製品の安全性と品質を確保するために顕微鏡が使用されています。 科学者は製品を顕微鏡で分析し、欠陥や汚染物質を検出します。
• 教育現場 :学校や大学の実験室向けです。
• 研究 

顕微鏡法には、使用する顕微鏡の種類と応用分野に依存する数多くの観察技術があります。一般的に見られるものは次の通りです。

共焦点レーザー顕微鏡による画像の例

光学顕微鏡:

• 明視野式（従来型） :試料が透過する白色光を収集する手法。 　 広範な試料の前処理は必要ありません。 一方コントラストが低く、厚い試料には適していません。
• 暗視野式 :光源から発せられた光は顕微鏡の対物レンズに弱く伝達されます。 試料によって散乱された光のみが、顕微鏡対物レンズによって収集され、 　 コントラストを改善し、試料を着色することなく観察することができます。 ただし厚い試料には適していません。
• 蛍光 :試料から光が放射されます。 試料は自家蛍光でも、人工的に加えられた蛍光マーカー由来の光でも構いません。 蛍光色を介して複数の構造を同時にマークおよび区別するために役立つ、非常に感度の高い手法です。 試料の生化学的ダイナミクスの観察にも効果的です。
• 共焦点顕微 :使用される光源はレーザーです。 頻繁に蛍光顕微鏡検査と組み合わされて使われます。 厚い物体に適した解像度を提供し、 固定または動的な観察にも有効です（生細胞の例）。 ただし非常に高価であり、使用するレーザーにはリスクが伴います。

電子顕微鏡:

血栓のSEM画像

• 走査電子顕微鏡 (SEM) :観察対象の試料に波長の短い電子線を当てます。試料への電子線にの接触により、二次電子が形成されます。 これらは検出され、大きな被写界深度での画像を再構築する信号に変換されます。試料は脱水し、導電性になるための処理を行わなければなりません（組織の固定、洗浄）。
• 透過型電子顕微鏡 (TEM) : 同様に、細かい電子ビームが試料から放出されます。 ただし、ここでは、試料を通過した電子が顕微鏡で検出されます。 SEM顕微鏡よりも優れた解像度で、試料は、決まった手順に従って準備する必要があります。 電子ビームが通過できるように、構造を保持し、導電性でなければなりません。

走査型プローブ顕微鏡:

• 原子間力顕微鏡（AFM）：探針と試料に作用する原子間力を検出するタイプの顕微鏡です。この手法により、試料の表面をスキャンでき、プローブはあらゆる方向に移動できます。プローブの経路の分析、プローブと試料間の相互作用力の測定により、表面形状を画像化します。導電性および非導電性の試料に適用できます。
• 走査型近接場光学顕微鏡（SNOM）：超解像顕微鏡法で、近接場光を検出することにより、アッベ限界を超えることができます。光検出器は、試料の表面近くに配置されます。したがって、分散波ではなく近接場光が観測でき、光の波長よりも小さい詳細を視覚化できます。

顕微鏡は幅広い用途に使えるため、その選択の基準は用途によって大きく異なります。 一般に倍率、観察技術、構成、接眼レンズの数、照明の種類の5つに基づいて顕微鏡を選択します。

• 顕微鏡の合計倍率：接眼レンズの倍率と対物レンズの倍率の積です。

• 顕微鏡の観察技術

• 顕微鏡の構成 :大抵の微鏡は正立顕微鏡と呼ばれます。つまり、光は下からサンプルに到達し、上から観察が行われます。 また、光源がサンプルの上に配置され、対物レンズが下に配置される倒立顕微鏡もあります。

• 接眼レンズの数：単眼顕微鏡、双眼顕微鏡、または三眼顕微鏡があります。

• 照明の種類:ほとんどの場合、照明はLEDまたはハロゲンです。

顕微鏡の種類と用途に応じた付属品が多く存在します。

付属品の種類:

• カメラ：カメラがレンズに取り付けられ、分析された試料の写真を撮ることができます。
• スクリーン:顕微鏡下で観察されたものをリアルタイムで表示して、観察しやすくします。
• ディスカッションシステム:複数人で同時に試料を観察できます。
• スライドスキャナー:観察された試料をスキャンし、収集した画像をコンピューターで処理できるようにします。
• ズーム:ズームにより、観察した試料を拡大できます。
• モーターシステム:レンズホルダーの移動に使用されます。