Το οπτικό μικροσκόπιο, το οποίο στην βιβλιογραφία αναφέρεται επίσης ως μικροσκόπιο φωτός, είναι ένας τύπος μικροσκοπίου που χρησιμοποιεί συνήθως ορατό φως και ένα σύστημα φακών για τη δημιουργία μεγεθυμένων εικόνων μικρών αντικειμένων. Τα οπτικά μικροσκόπια είναι ο παλαιότερος σχεδιασμός μικροσκοπίου και εκτιμάται ότι εφευρέθηκαν τον 17ο αιώνα. Τα βασικά οπτικά μικροσκόπια διαθέτουν σχετικά απλό σχεδιασμό , αν και υπάρχουν και αρκετά με πιο σύνθετα σχέδια, τα οποία αποσκοπούν στη βελτίωση της ανάλυσης και της αντίθεσης των δειγμάτων.
Κυρία μέρη οπτικού μικροσκοπίου:
- Βάση μικροσκοπίου
- Πηγή φωτισμού με ρυθμιστή έντασης και διακόπτη λειτουργίας
- Κοχλίες μικρομετρικής και μακρομετρικής εστίασης
- Συμπυκνωτικός φακός με διάφραγμα ίριδας
- Τράπεζα δείγματος με φορέα τοποθέτησης δειγμάτων
- Χειριστήρια μετακίνησης δείγματος
- Φορέας αντικειμενικών φακών
- Αντικειμενικοί φακοί διαφόρων μεγεθύνσεων
- Κεφαλή προσοφθαλμίων φακών
- Ζεύγος προσοφθαλμίων φακών
Εικόνα 1 
Τρόπος Λειτουργίας:
Το προς εξέταση αντικείμενο τοποθετείται στην τράπεζα δείγματος, φωτίζεται από την πηγή φωτός μέσω του συμπυκνωτικού φακού (τεχνική διερχομένου φωτός) και μπορεί να εξετάζεται απευθείας μέσω ενός προσοφθαλμίου φακού (παλαιότερες και πιο απλοποιημένες κατασκευές) ή δύο προσοφθαλμίων φακών (σχεδιασμός που έχει επικρατήσει στις μέρες μας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές οπτικών μικροσκοπίων).
Για να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή εικόνα, ανάλογα με την περιοχή ενδιαφέροντος του δείγματος, ο χρήστης χρησιμοποιεί μια σειρά αντικειμενικών φακών (βλ. εικόνα 2) διαφορετικών μεγεθύνσεων με εύρος συνήθως από 1.5x έως 100x, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε περιστρεφόμενο φορέα που επιτρέπει την γρήγορη εναλλαγή τους και την σωστή θέση τους ως προς την τράπεζα του δείγματος.
O επιλεγμένος αντικειμενικός φακός εστιάζει μια πραγματική εικόνα του αντικειμένου στο εσωτερικό του μικροσκοπίου και η εικόνα αυτή μεγεθύνεται στη συνέχεια από το σύστημα προσοφθαλμίων φακών, το οποίο με την σειρά του δίνει στον χρήστη μια μεγεθυμένη ανεστραμμένη εικόνα του αντικειμένου. Ανάλογα με τον τύπο του μικροσκοπίου, η τράπεζα δείγματος ή ο φορέας των αντικειμενικών φακών, μετακινείται ως προς στο ύψος, αυξομειώνοντας έτσι την απόσταση μεταξύ του επιλεγμένου αντικειμενικού φακού και του δείγματος, με σκοπό ο χρηστής να πέτυχει την καλύτερη δυνατή εστίαση. Ο συνδυασμός των προσοφθαλμίων και των αντικειμενικών φακών παρέχει τη δυνατότητα διαφορετικών μεγεθύνσεων. Σε ένα οπτικό μικροσκόπιο η μέγιστη μεγέθυνση περιορίζεται συνήθως σε περίπου 1000x λόγω της περιορισμένης διακριτικής ικανότητας του ορατού φωτός, το οποίο χρησιμοποιείται ως η κύρια πηγή φωτισμού.
Στα μικροσκόπια με υψηλή ποιότητα κατασκευής και οι δύο προσοφθάλμιοι φακοί δίνουν την ίδια πληροφορία στο χρήστη ως μια ενιαία εικόνα δυο διαστάσεων (2D), ωστόσο πολλοί κατασκευαστές διαθέτουν και στερεοσκοπικά μικροσκόπια (ονομάζονται και στερεοσκόπια), τα οποία χρησιμοποιούν ελαφρώς διαφορετικές εικόνες από δυο διαφορετικούς οπτικούς άξονες με σκοπό να δημιουργηθεί μια τελική τρισδιάστατη (3D) εικόνα. Επιπλέον, από το σύστημα προσοφθαλμίων φακών, πολλοί κατασκευαστές διαθέτουν ψηφιακές κάμερες μικροσκοπίας οι οποίες χρησιμοποιούνται συνήθως για τη λήψη της εικόνας (μικρογραφία), η οποία χρησιμοποιείται αργότερα για περεταίρω ανάλυση του εξεταζόμενου δείγματος με την βοήθεια ειδικών λογισμικών.
Στις μέρες μας, σε πολλά σύγχρονα εργαστηριακά μικροσκόπια το σύστημα προσοφθαλμίων φακών έχει αντικατασταθεί από ενσωματωμένες κάμερες με τεχνολογία αισθητήρων τύπου CMOS (complementary metal oxide semiconductor) ειδικά σχεδιασμένους για τις εφαρμογές της οπτικής μικροσκοπίας. Τα μικροσκόπια αυτά παρέχουν ζωντανή απεικόνιση του δείγματος μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή ή πιο απλά μέσω μιας ψηφιακής οθόνης χωρίς παρουσία υπολογιστή.
Φωτισμός Δείγματος και τεχνικές παρατήρησης:
Το δείγμα μπορεί να φωτιστεί με διάφορους τρόπους. Τα διαφανή αντικείμενα που τοποθετούνται σε ένα μικροσκόπιο εργαστήριου ορθού τύπου (βλ. εικόνα 1), μπορούν να φωτιστούν από κάτω (τεχνική διερχομένου φωτός) και τα στερεά μη διαφανή αντικείμενα μπορούν να φωτιστούν με φως που έρχεται μέσα (φωτεινό πεδίο) ή περιμετρικά (σκοτεινό πεδίο) από τα οπτικά του αντικειμενικού φακού (τεχνική προσπίπτοντος φωτισμού). Και στις δυο περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί πολωμένο φως για τον προσδιορισμό κρυσταλλικού προσανατολισμού σε ένα δείγμα. Επίσης, αρκετά διαδεδομένη τεχνική στις εφαρμογές διερχομένου φωτός είναι η απεικόνιση αντίθεσης φάσης, η οποία επιτυγχάνει την αύξηση της αντίθεσης της εικόνας με την ανάδειξη μικρών λεπτομερειών διαφορετικού δείκτη διάθλασης. H αντίθεσης διαφορικής παρεμβολής (DIC), επίσης γνωστή ως αντίθεση παρεμβολής Nomarski (NIC) ή μικροσκοπία Nomarski, (βλ. εικόνα 3) είναι μια τεχνική οπτικής μικροσκοπίας που χρησιμοποιείται αρκετά συχνά σε προηγμένα οπτικά μικροσκόπια εργαστηρίου, κυρίως για την ενίσχυση της αντίθεσης σε μη χρωματισμένα, διαφανή δείγματα αλλά και σε στερεά μη διαφανή υλικά.
Λειτουργεί με βάση την αρχή της συμβολομετρίας και χρησιμοποιεί διακυμάνσεις (gradients) στο μήκος της οπτικής διαδρομής και τις μετατοπίσεις φάσης, για να τελέσει τα αντικείμενα φάσης ορατά. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατή η παρατήρηση ζωντανών κυττάρων και οργανισμών με επαρκή αντίθεση και ανάλυση. Επίσης οι υψομετρικές διακυμάνσεις μια επιφάνειας στερεού δείγματος είναι ορατές με αυτή την τεχνική, μολονότι δεν παρέχει μια τοπογραφικά ακριβή εικόνα.
Τέλος, σημαντικό ρολό στην παρατήρηση κυρίως βιολογικών δειγμάτων με ένα οπτικό μικροσκόπιο εργαστηρίου, κατέχει και η μικροσκοπία φθορισμού (βλ. εικόνα 4). H απεικόνιση σε αυτή την περίπτωση προέρχεται από την διέγερση μορίων από συγκεκριμένο μήκος κύματος, τα οποία μεταπηδούν σε άλλη ενεργειακή κατάσταση με αποτέλεσμα την εκπομπή φωτονίων κατά την επιστροφή τους στην αρχική κατάσταση ισορροπίας.
Για την επιτευχθεί αυτό, τα σύγχρονα μικροσκόπια φέρουν ειδικές πήγες φωτός οι οποίες διαθέτουν ένα ευρύ φάσμα, συνήθως μεταξύ 350 nm και 650 nm και οι οποίες αναλαμβάνουν τον ρόλο της διέγερσής των δειγμάτων. Μια σειρά από φίλτρα με τα οποία είναι επίσης εξοπλισμένα τα μικροσκόπια, αναλαμβάνουν να προσαρμόζουν το φως διέγερσης που φθάνει στο προς εξέταση αντικείμενο, να εξασφαλίζουν τη μέγιστη ανάκλαση του επιθυμητού φωτός διέγερσης μέσω ενός διχρωικού κάτοπτρου που διαθέτουν και, τέλος, να παρέχουν τις εικόνες οι οποίες προέρχονται από τα επιθυμητά μήκη κύματος εκπομπής, εμποδίζοντας παράλληλα την ανεπιθύμητη διέγερση.
BACK TO BLOG