Как правильно выбрать микроскоп

Электронный компактный микроскоп

Существуют три основных типа микроскопов: оптические, электронные или зондовые. В чем их различия:

• Оптические микроскопы: используют оптические линзы для формирования изображения, управляя пучком света для освещения образца. Некоторые параметры (тип освещения, поляризация, спектральная фильтрация, пространственная фильтрация) могут быть изменены в зависимости от метода наблюдения. Цифровые микроскопы — это виды оптических микроскопов, в которых глаз наблюдателя заменяет камера. Увеличения в оптической микроскопии порядка 1000 крат.
• Электронные микроскопы: иррадиация образца производится электронным пучком. Увеличение в них намного больше, чем в оптической микроскопии, и может достигать двух миллионов крат. Электронные микроскопы бывают двух видов: трансмиссионные (TEM) и сканирующие (SEM).
• Зондовые микроскопы: этот тип микроскопии состоит в приближении зонда к поверхности объекта и определении рельефа поверхности образца. В зависимости от используемого микроскопа пространственное разрешение может достигать атомной шкалы. Это, например, атомно-силовые микроскопы (AFM) или ближнепольные микроскопы (SNOM).

В области здравоохранения микроскопы используются во многих секторах, таких как:

• Медицина: микроскопы используются для проведения лабораторных исследований, в частности, для изучения образцов и выявления наличия патогенных микроорганизмов, таких как микробы, бактерии или другие микроорганизмы. В гистопатологии, например, микроскопы используются для наблюдения за образцами тканей в диагностических целях.
• Биология: микроскопы можно использовать для изучения микроорганизмов, например, их клеточного состава и развития.
• Судебная медицина: микроскопы используются для анализа улик, обнаруженных на месте преступления, с целью представления доказательств в суде. Такие предметы, как пыль, стекло, кусочки ткани, жидкости для тела, волосы, чернила и микроорганизмы могут быть проанализированы под микроскопом.
• Фармацевтическая промышленность: микроскопы используются в фармацевтической промышленности для обеспечения безопасности и качества продукции. Ученые анализируют продукты под микроскопом для выявления любых дефектов или поражений.
• Образование: существует много моделей, предназначенных для использования в практических кабинетах школ или университетов.
• Научные исследования 

Существует множество различных методов микроскопического наблюдения в зависимости от типа используемого микроскопа и области применения. В настоящее время на рынке представлены следующие модели:

Пример изображения конфокальной лазерной сканирующей микроскопии

Оптическая микроскопия:

• Метод светлого поля: классический метод сбора белого света, передаваемого образцом. Микроскопия светлого поля не требует тщательной подготовки образцов. С другой стороны, она имеет низкий контраст и не подходит для толстых образцов.
• Метод темного поля: свет, излучаемый источником, слабо передается на объектив микроскопа. Только свет, рассеянный образцом, собирается объективом микроскопа. Это микроскопия темного поля. Он предназначен для улучшения контраста и наблюдения за образцами без необходимости окрашивания. Не подходит для толстых образцов.
• Флюоресцентные микроскопы: свет испускается от образцов. Они могут быть естественно флуоресцентными или сделаны для флуоресценции. Это очень чувствительный метод, используемый для маркировки и различения нескольких структур одновременно по их флуоресцентным цветам. Он также эффективен для наблюдения за биохимической динамикой образцов.
• Конфокальные микроскопы с лазерным сканером: источником света служит лазер. Этот метод очень часто сочетается с флуоресцентной микроскопией. Он предлагает лучшее разрешение, подходит для толстых или протяженных объектов. Он одинаково эффективен для фиксированного или динамического наблюдения (на примере живых клеток). Тем не менее, это оборудование очень дорогое, а использование лазера представляет определенные риски.

Электронная микроскопия:

• Сканирующие микроскопы (SEM): тонкий пучок электронов испускается на наблюдаемый образец. Их взаимодействие приводит к образованию вторичных электронов. Они детектируются и преобразуются в сигналы, которые позволяют реконструировать рельефное изображение с большой глубиной резкости.  Тем не менее, подготовка образцов требует времени. Они должны быть обезвожены, а затем подвергнуты обработке, чтобы стать проводящими (фиксация тканей, очистка).
• Трансмиссионные микроскопы (TEM): тонкий электронный пучок излучается на образец. Однако только электроны, которые прошли через образец, будут обнаружены микроскопом. Они предлагают лучшее разрешение, чем микроскопы SEM. Образцы должны быть подготовлены в соответствии с точным протоколом. Они должны сохранять свою структуру и быть проводящими, чтобы пропускать электронный пучок.

Зондовая микроскопия:

• Атомно-силовые микроскопы (AFM) : это метод, который использует силу отталкивания между электронными облаками на поверхности образца и электронным облаком от зонда микроскопа. Таким образом, он позволяет сканировать поверхность образца, при этом зонд может двигаться во всех направлениях. Анализ траектории движения зонда, а также измерение сил взаимодействия между зондом и образцом позволяет определить рельеф поверхности. Он применим к токопроводящим и непроводящим образцам.
• Ближнепольные микроскопы (SNOM): это метод микроскопии сверхвысокого разрешения. Световой детектор расположен очень близко к поверхности образца. Таким образом, мы наблюдаем мимолетную волну, а не рассеянную. Поэтому детали, длина волны которых меньше длины волны света, могут быть визуализированы.

Учитывая большое разнообразие в применении микроскопов, критерии сильно варьируются в зависимости от его конечного назначения. В целом, выбор микроскопа будет производиться исходя из пяти основных характеристик: увеличение, методика наблюдения, конфигурация, количество окуляров и тип освещения.

• Общее увеличение микроскопа: речь идет об увеличении окуляров объективом.

• Методика микроскопического наблюдения

• Конфигурация микроскопа: большинство микроскопов называются прямыми, т.е. свет попадает на образец снизу, а наблюдение производится сверху. Существуют также инвертированные микроскопы, где источник света расположен над образцом, а объектив под ним.

• Количество окуляров: существуют микроскопы монокулярные, бинокулярные и тринокулярные.

• Тип освещения: чаще всего используется освещение LED или галогеновая подсветка.

В зависимости от типа микроскопа и области его применения существует множество совместимых аксессуаров. Камеры, экраны, увеличения.

Вот некоторые из них:

• Камеры: камеры устанавливаются на объективе и позволяют делать снимки анализируемых образцов.
• Экраны: они позволяют отображать в реальном времени происходящее под микроскопом для удобства наблюдений.
• Система совместной дискуссии: она позволяет разделить луч и отобразить его в двух разных объективах, чтобы два пользователя могли наблюдать образец одновременно.
• Сканеры предметных стекол: они позволяют отсканировать наблюдаемый образец, а собранные изображения обрабатываются на компьютере.
• Увеличение: зум позволяет непрерывно увеличивать наблюдаемый образец.
• Двигатель: используется для перемещения предметных стекол.