Microscopio
Antecedentes
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| Usos | Observaci??n Peque??a muestra |
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Experimentos notables | Descubrimiento de c??lulas |
| Inventor | Zacharias Janssen |
| Art??culos relacionados | Microscopio ??ptico Microscopio electr??nico |
Un microscopio (del griego antiguo : μικρός, mikr??s, "peque??o" y σκοπεῖν, skopein, "mirar" o "ver") es una instrumento utilizado para ver objetos que son demasiado peque??os para el ojo desnudo. La ciencia de la investigaci??n de peque??os objetos usando tal instrumento se llama microscop??a. Microsc??pica, invisible al ojo a no ser que con la ayuda de un microscopio.
Hay muchos tipos de microscopios, los m??s comunes y primera por inventar es el microscopio ??ptico que utiliza la luz de la imagen de la muestra. Otros tipos principales de microscopios son la microscopio electr??nico (tanto el microscopio electr??nico de transmisi??n y la Microscopio Electr??nico de Barrido) y los diversos tipos de microscopio de sonda de barrido.
Historia
La primera microscopio para ser desarrollado fue el microscopio ??ptico, aunque el inventor original no es f??cil de identificar. Un microscopio temprano se hizo en 1590 en Middelburg, Holanda . Dos gafas fabricantes se dan diversas cr??dito: Hans Lippershey (que desarroll?? un temprano telescopio ) y Zacharias Janssen. Giovanni Faber acu???? el microscopio nombre de Galileo Galilei microscopio compuesto 's en 1625 (Galileo hab??a llamado la "occhiolino" o "ojito").
La rebeli??n de microscop??a ??ptica moderna
El primer relato detallado de la fabricaci??n del interior de tejido vivo basado en el uso de un microscopio no apareci?? hasta 1644, en L'mosca occhio della de Giambattista Odierna, o el ojo del Fly.
No fue sino hasta la d??cada de 1660 y 1670 que el microscopio se utiliza ampliamente para la investigaci??n en Italia, los Pa??ses Bajos e Inglaterra. Marcelo Malpighi en Italia comenz?? el an??lisis de las estructuras biol??gicas empezando por los pulmones. Robert Hooke Micrograf??a tuvo un gran impacto, en gran parte debido a sus impresionantes ilustraciones. La mayor contribuci??n provino de Antonie van Leeuwenhoek descubri?? que las c??lulas rojas de la sangre y los espermatozoides y ayud?? a popularizar la microscop??a como t??cnica. El 9 de octubre 1676, Van Leeuwenhoek inform?? sobre el descubrimiento de los microorganismos.
En 1893 Agosto K??hler desarroll?? una t??cnica clave para la iluminaci??n de la muestra, Iluminaci??n K??hler, que es fundamental para la microscop??a de luz moderna. Este m??todo de iluminaci??n de la muestra da lugar a extremadamente incluso iluminaci??n y supera muchas limitaciones de las t??cnicas m??s antiguas de iluminaci??n de la muestra. Otras novedades en la iluminaci??n de la muestra proceden de Fritz Zernike en 1953 y George Nomarski 1955 por su desarrollo de contraste de fase y iluminaci??n de contraste de interferencia diferencial que permiten im??genes de muestras transparentes.
La microscop??a electr??nica
En el a??o 1900 se desarroll?? una importante alternativa a la microscop??a de luz, utilizando electrones en lugar de luz para generar la imagen. Ernst Ruska comenz?? el desarrollo de la primera microscopio electr??nico en 1931 que era el microscopio electr??nico de transmisi??n (TEM). El microscopio electr??nico de transmisi??n funciona seg??n el mismo principio que un microscopio ??ptico, pero utiliza los electrones en el lugar de la luz y electroimanes en el lugar de las lentes de vidrio. El uso de electrones en lugar de luz permite una resoluci??n mucho mayor.
Desarrollo del microscopio electr??nico de transmisi??n fue r??pidamente seguido en 1935 por el desarrollo de la Microscopio Electr??nico de Barrido por Max Knoll.
Los microscopios electr??nicos r??pidamente se hizo popular despu??s de la Segunda Guerra Mundial . Ernst Ruska, que trabaja en Siemens desarroll?? el primer microscopio electr??nico de transmisi??n comercial y grandes conferencias cient??ficas sobre microscop??a electr??nica comenz?? a ser celebrado en la d??cada de 1950. En 1965 el primer microscopio electr??nico de barrido comercial fue desarrollado por el profesor Sir Charles Oatley y su estudiante de postgrado Gary Stewart y comercializado por la Compa????a de Instrumentos de Cambridge como el "Stereoscan".
Microscopio de sonda de barrido
La d??cada de 1980 vio el desarrollo de la primera microscopios de sonda de barrido. El primero fue el Microscopio de efecto t??nel en 1981, desarrollado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer. Esto fue seguido de cerca en 1986 con Gerd Binnig, Quate, y la invenci??n de Gerber de la microscopio de fuerza at??mica.
Fluorescencia y microscop??a de luz
Los desarrollos m??s recientes en microscopio de luz en gran parte del centro en la subida de microscop??a de fluorescencia en biolog??a . Durante las ??ltimas d??cadas del siglo 20, sobre todo en el post- era gen??mica, muchas t??cnicas para el marcaje fluorescente de celulares se desarrollaron estructuras. Los principales grupos de t??cnicas son manchas qu??micas peque??a de las estructuras celulares, por ejemplo, DAPI para etiquetar ADN , el uso de anticuerpos conjugados con los reporteros fluorescentes, ver inmunofluorescencia, y fluorescentes prote??nas, tales como prote??na fluorescente verde. Estas t??cnicas utilizan estos fluor??foros diferentes para el an??lisis de la estructura celular a un nivel molecular en ambas muestras en vivo y fijos.
El aumento de la microscop??a de fluorescencia impuls?? el desarrollo de un dise??o de gran microscopio moderno, el microscopio confocal. El principio fue patentado en 1957 por Marvin Minsky, aunque l??ser tecnolog??a limita la aplicaci??n pr??ctica de la t??cnica. No fue sino hasta 1978 cuando Thomas y Christoph Cremer desarroll?? la primera pr??ctica microscopio confocal de barrido l??ser y la t??cnica r??pidamente gan?? popularidad a trav??s de la d??cada de 1980.
Mucha investigaci??n actual (a principios del siglo 21) en t??cnicas de microscop??a ??ptica se centra en el desarrollo de an??lisis de muestras de superresoluci??n marcados con fluorescencia. Iluminaci??n estructurada puede mejorar la resoluci??n por alrededor de dos a cuatro veces y t??cnicas como El agotamiento microscop??a emisi??n estimulada se aproxima a la resoluci??n de los microscopios electr??nicos.
Tipos
Microscopios se pueden separar en varias clases diferentes. Una agrupaci??n se basa en lo que interact??a con la muestra para generar la imagen, es decir, la luz o fotones (microscopios ??pticos), electrones (microscopios electr??nicos) o una sonda (microscopios de sonda de barrido). Alternativamente, los microscopios pueden clasificarse de si se analiza la muestra a trav??s de un punto de barrido (microscopios ??pticos confocal, microscopios electr??nicos de barrido y microscopios de sonda de barrido) o analizar la muestra de una sola vez (microscopio ??ptico de campo amplio y microscopios electr??nicos de transmisi??n).
Microscopios ??pticos de campo ancho y microscopios electr??nicos de transmisi??n utilizan la teor??a de lentes ( ??ptica de los microscopios de luz y lentes de electroim??n para microscopios electr??nicos) a fin de ampliar la imagen generada por el paso de una onda transmitida a trav??s de la muestra, o reflejada por la muestra. Las ondas utilizadas son electromagn??tica (en los microscopios ??pticos ) o electrones vigas (en microscopios electr??nicos). Resoluci??n en estos microscopios est?? limitada por la longitud de onda de la radiaci??n utilizada para la imagen de la muestra, donde las longitudes de onda m??s cortas permiten una resoluci??n m??s alta.
Escaneado de microscopios ??pticos y electr??nicos, como el microscopio y microscopio electr??nico de barrido confocal, usar lentes para enfocar un punto de luz o de electrones sobre la muestra luego analizar las ondas reflejadas o transmitidas. El punto se escanea a continuaci??n sobre la muestra a analizar una regi??n rectangular. Ampliaci??n de la imagen se logra mediante la visualizaci??n de los datos de la exploraci??n de un f??sicamente peque??a ??rea de la muestra en una pantalla relativamente grande. Estos microscopios tienen el mismo l??mite de resoluci??n tan amplio campo de la ??ptica, la sonda, y los microscopios electr??nicos.
Microscopios de sonda de barrido tambi??n analizan un solo punto en la muestra y luego escanear la sonda sobre una regi??n de la muestra rectangular para construir una imagen. Como estos microscopios no utilizan radiaci??n electromagn??tica o de electrones para la formaci??n de im??genes no est??n sujetos al mismo l??mite de resoluci??n en los microscopios ??pticos y electr??nicos descritos anteriormente.
??ptico
El tipo m??s com??n de microscopio (y el primero inventado) es el microscopio ??ptico . Este es un ??ptico instrumento que contiene uno o m??s lentes de producir una imagen ampliada de una muestra colocada en el plano focal. Microscopios ??pticos tienen cristal de refracci??n y de vez en cuando de pl??stico o de cuarzo , para enfocar la luz en el ojo u otro detector de luz. Microscopios ??pticos basados-Mirror operan de la misma manera. Ampliaci??n t??pica de un microscopio de luz, siempre que la luz rango visible, es de hasta 1500x con un l??mite te??rico de resoluci??n de alrededor de 0,2 micr??metros o 200 nan??metros. Las t??cnicas especializadas (por ejemplo, La microscop??a confocal de barrido, Vertic??n SMI) puede superar este aumento, pero la resoluci??n es de difracci??n limitada. El uso de longitudes de onda m??s cortas de la luz, como el ultravioleta, es una manera de mejorar la resoluci??n espacial del microscopio ??ptico, como son los dispositivos tales como el de barrido de campo cercano microscopio ??ptico.
Sarfus, una t??cnica ??ptica reciente aumenta la sensibilidad de microscopio ??ptico est??ndar a un punto se hace posible visualizar directamente las pel??culas nanom??tricas (hasta 0,3 nan??metros) y nano-objetos aislados (hasta de 2 nm de di??metro). La t??cnica se basa en el uso de sustratos no reflectante para microscop??a de luz reflejada polarizada transversal.
Ultraviolet luz permite la resoluci??n de caracter??sticas microsc??picas, as?? como a las muestras de imagen que son transparentes para el ojo. Cerca de la luz infrarroja se puede utilizar para visualizar los circuitos integrados en dispositivos de silicio enlazados, ya que el silicio es transparente en esta regi??n de longitudes de onda.
En microscop??a de fluorescencia, muchas longitudes de onda de la luz, que van desde el ultravioleta al visible se puede utilizar para causar muestras a fluorescencia para permitir la visualizaci??n por el ojo o con el uso de c??maras espec??ficamente sensibles.
Microscop??a de contraste de fase es una microscop??a ??ptica t??cnica de iluminaci??n en el que peque??a cambios de fase en la luz que pasa a trav??s de una muestra de transparencia se convierten en amplitud o contrastar los cambios en la imagen. El uso de contraste de fase no requiere tinci??n para ver la diapositiva. Esta t??cnica microscopio hizo posible el estudio de la ciclo celular en c??lulas vivas.
El microscopio ??ptico tradicional ha evolucionado m??s recientemente en el microscopio digital. Adem??s de, o en lugar de, viendo directamente el objeto a trav??s del oculares, un tipo de sensor similar a los utilizados en una c??mara digital se utiliza para obtener una imagen, que a continuaci??n se visualiza en un monitor de ordenador. Estos sensores pueden utilizar CMOS o la tecnolog??a de dispositivos (CCD) de acoplamiento de carga, dependiendo de la aplicaci??n.
Electr??n
Existen tres variantes principales de microscopios electr??nicos:
- Microscopio electr??nico de barrido ( SEM): mira a la superficie de los objetos a granel mediante el escaneo de la superficie con un haz de electrones bien. Ver tambi??n microscopio electr??nico de barrido ambiental (ESEM).
- Microscopio electr??nico de transmisi??n ( TEM): pases de electrones a trav??s de la muestra, an??loga a microscop??a ??ptica b??sica. Esto requiere preparaci??n de la muestra cuidado, ya que los electrones se dispersan tan fuertemente por la mayor??a de materials.This es un dispositivo cient??fico que permite a la gente ver objetos que puedan normalmente no pueden ver a simple vista o sin ayuda.
Sonda de barrido
- AFM, microscop??a de fuerza at??mica
- BEEM, microscop??a de emisi??n de electrones bal??sticos
- EFM, microscopio de fuerza electrost??tica
- ESTM electroqu??mica microscopio de efecto t??nel de barrido
- FMM, microscop??a de fuerza modulaci??n
- KPFM, fuerza de sonda Kelvin microscop??a
- MFM, microscop??a de fuerza magn??tica
- MRFM, microscop??a de fuerza de resonancia magn??tica
- NSOM, microscop??a ??ptica de barrido de campo cercano (o SNOM, la exploraci??n de campo cercano microscop??a ??ptica)
- PFM, fuerza piezo microscop??a
- PSTM, fot??n microscop??a de efecto t??nel
- PTMS, microespectroscop??a fotot??rmica / microscopia
- SAP, sonda at??mica de barrido
- SMC, capacitancia microscop??a de barrido
- SECM, microscop??a de barrido electroqu??mico
- SGM, puerta de microscop??a de barrido
- SICM, barrido de iones-conductancia microscop??a
- SPSM girar microscop??a de efecto t??nel de barrido polarizado
- SThM, microscop??a de barrido t??rmico
- STM, microscop??a de efecto t??nel de barrido
- SVM, microscop??a de barrido de tensi??n
- SHPM, sonda de microscop??a de barrido Sal??n
- SSM, Microscopio de Barrido SQUID
De ??stas t??cnicas AFM y STM son los m??s utilizados.
Otros tipos
Exploraci??n de microscopios ac??sticos utilizan ondas sonoras para medir las variaciones en la impedancia ac??stica. Similar a Sonar en principio, que se utilizan para estos puestos de trabajo como la detecci??n de defectos en las sub-superficies de materiales, incluyendo los que se encuentran en los circuitos integrados.
