Microscope optique
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Le microscope optique, souvent d??nomm?? "microscope optique", est un type de microscope qui utilise la lumi??re visible et un syst??me de lentilles pour agrandir des images de petits ??chantillons. Microscopes optiques sont la plus ancienne et la plus simple des microscopes.
Il existe des microscopes optiques non, qui n??cessitent la coloration chimique ou ionique d'??chantillons non vivants, et peut amplifier de fa??on exponentielle sup??rieur au microscope optique. Voir: Microscope ??lectronique ?? balayage, Microscope ??lectronique ?? transmission.
Configurations optiques
Il existe deux configurations de base de microscope optique ?? l'utilisation, de la simple (une lentille) et compos?? (nombreuses lentilles).
Microscope optique simple
Un microscope est un microscope simple, qui utilise seulement une lentille de grossissement, et est le microscope lumineux d'origine. Les microscopes de Van Leeuwenhoek consistaient en un petit, simple lentille convexe mont??e sur une plaque de cuivre, avec un m??canisme de vis pour maintenir l'??chantillon ou d'un sp??cimen ?? examiner. D??monstrations par microscopie Colombie ont produit des images ??tonnamment d??taill??es de ces instruments de base. Bien que maintenant consid??r?? primitive, l'utilisation d'une seule lentille convexe pour la visualisation se trouve encore dans les dispositifs de grossissement simples, tels que la loupe, et loupe. Microscope optique sont en mesure de voir des sp??cimens en couleur , un avantage important par rapport aux microscopes ??lectroniques, en particulier pour analyse m??dico-l??gale.
Histoire du microscope
Il est difficile de dire qui a invent?? le microscope compos??. Lunetiers n??erlandais Hans Janssen et son fils Zacharias Janssen sont souvent dit avoir invent?? le premier microscope compos?? 1590, mais ce ??tait une d??claration faite par Zacharias Janssen lui-m??me au cours de la mi 1600. La date est peu probable, car il a ??t?? d??montr?? que Zacharias Janssen fait est n?? autour de 1590. Un autre favori pour le titre de ??l'inventeur du microscope?? ??tait Galileo Galilei . Il a d??velopp?? un Occhiolino ou microscope compos?? avec une forme convexe et une lentille concave Le microscope de 1609. Galileo a ??t?? c??l??br??e dans la Accademia dei Lincei en 1624 et a ??t?? la premi??re du genre ?? donner le nom de "microscope" une derni??re ann??e de son compatriote Lincean Jean Faber. Faber a invent?? le nom des grecs (le micron) de mots qui signifie "petit", et σκοπεῖν (skopein) "signifie ?? regarder", un nom cens?? ??tre analogus avec " t??lescope ", un mot invent?? par les Linceans.
Christiaan Huygens, un autre N??erlandais, a d??velopp?? un syst??me oculaire 2-lentille simple, ?? la fin des ann??es 1600 qui ??tait achromatiquement corrig??e, et donc un grand pas en avant dans le d??veloppement de microscope. L'oculaire Huygens est toujours produite ?? ce jour, mais souffre d'une petite taille du champ, et d'autres probl??mes mineurs.
Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) est g??n??ralement cr??dit?? d'amener le microscope ?? l'attention des biologistes, m??me si loupes simples ??taient d??j?? produites dans les ann??es 1500. Les microscopes faits maison de Van Leeuwenhoek ??taient tr??s petits instruments simples, avec un seul objectif encore forte,. Ils ??taient maladroits dans l'utilisation, mais ont permis ?? van Leeuwenhoek pour voir des images d??taill??es. Il a fallu environ 150 ann??es de d??veloppement optique avant microscope compos?? ??tait en mesure de fournir la m??me qualit?? d'image que les microscopes simples de van Leeuwenhoek, en raison de difficult??s en temps opportun de la configuration de plusieurs lentilles. Pourtant, malgr?? les affirmations r??pandues, van Leeuwenhoek est pas l'inventeur du microscope.
Les composants du microscope
1. lentille oculaire ou oculaire
2. revolver ?? objectifs
3. lentilles de l'objectif
4. bouton de r??glage grossier
5. bouton de r??glage fin
6. titulaire ou objet Stage
7. miroir
8. diaphragme et condenseur
Tous les microscopes optiques partagent les m??mes composants de base:
- Le oculaire - un cylindre contenant deux ou plusieurs lentilles pour amener l'image ?? se concentrer pour l'??il. L'oculaire est ins??r?? dans l'extr??mit?? sup??rieure du tube de corps. Les oculaires sont interchangeables et plusieurs oculaires diff??rents peuvent ??tre ins??r??s avec des degr??s diff??rents de grossissement. Valeurs d'agrandissement typiques pour oculaires comprennent 5x, 10x et 2x. Dans certains microscopes ?? haute performance, la configuration optique de la lentille objectif et l'oculaire sont appari??es pour donner la meilleure performance optique possible. Cela se produit le plus souvent avec objectifs apochromatiques.
- La lentille d'objectif - un cylindre contenant une ou plusieurs lentilles pour collecter la lumi??re provenant de l'??chantillon. A l'extr??mit?? inf??rieure du tube de microscope une ou plusieurs lentilles d'objectif sont viss??s dans une pi??ce de nez circulaire qui peut ??tre mis en rotation pour s??lectionner la lentille objectif requis. Valeurs d'agrandissement typiques de lentilles d'objectif sont 4x, 5x, 10x, 20x, 40x, 80x et 100x. Certaines lentilles objectif de haute performance peuvent exiger oculaires adapt??s pour offrir la meilleure performance optique.
- L'??tape - une plate-forme ci-dessous l'objectif qui supporte l'??chantillon ??tant consid??r??. Dans le centre de la sc??ne est un trou circulaire par laquelle la lumi??re passe ?? ??clairer l'??chantillon. L'??tape a g??n??ralement bras pour tenir diapositives (Les plaques de verre rectangulaires ayant des dimensions typiques de 25 mm par 75 mm, sur laquelle est mont?? l'??chantillon).
- La source d'illumination - dessous de la sc??ne, la lumi??re est fournie et contr??l??e dans une vari??t?? de fa??ons. ?? son plus simple, la lumi??re du jour est dirig?? par un miroir. La plupart des microscopes, cependant, ont leur propre source de lumi??re contr??lable qui est focalis??e par un dispositif optique appel?? condenseur, avec diaphragmes et filtres disponibles pour g??rer la qualit?? et l'intensit?? de la lumi??re.
L'ensemble de l'ensemble optique est fix?? ?? un bras rigide qui est ?? son tour fix?? ?? un pied en forme de U robuste pour fournir la rigidit?? n??cessaire. Le bras est g??n??ralement capable de pivoter sur son articulation avec le pied pour permettre ?? l'angle de vision ?? r??gler. Mont?? sur le bras sont des contr??les de focalisation, g??n??ralement un grand mollette pour r??gler mise au point grossi??re, avec une molette pour contr??ler plus petite mise au point fine.
Microscopes mises ?? jour peuvent avoir beaucoup plus de fonctionnalit??s, y compris l'??clairage de transmission, microscopie ?? contraste de phase et diff??rentielle microscopie ?? contraste d'interf??rence, et des cam??ras num??riques.
Sur un microscope optique compos?? standard, il existe trois lentilles d'objectif: une lentille de balayage (x 4), la lentille de puissance faible (10 ??) et la lentille de forte puissance (40 ??). Microscopes avanc??s ont souvent quart objectif, appel?? lentille ?? immersion d'huile. Pour utiliser cet objectif, une goutte d'huile d'immersion est plac?? sur le dessus de la lamelle, et la lentille est tr??s soigneusement abaiss??e jusqu'?? ce que l'??l??ment objectif avant est immerg?? dans le film d'huile. De telles lentilles d'immersion sont con??us de telle sorte que l'indice de r??fraction de l'huile et de la lamelle sont ??troitement adapt??e de sorte que la lumi??re est transmise ?? partir de l'??chantillon sur la face ext??rieure de la lentille d'objectif avec un minimum de r??fraction. Une lentille ?? immersion d'huile a g??n??ralement une puissance de 100 ??.
La puissance r??elle ou grossissement d'un microscope optique est le produit des puissances de l'oculaire ( oculaire), habituellement d'environ 10 ??, et la lentille d'objectif utilis??.
Microscopes optiques peuvent produire une image agrandie d'un sp??cimen jusqu'?? 1000 ?? et, ?? fort grossissement, sont utilis??s pour ??tudier les sp??cimens minces car ils ont une tr??s limit?? profondeur de champ.
Comment fonctionne un microscope
Les composants optiques d'un microscope moderne sont tr??s complexes et pour un microscope fonctionne bien, tout le chemin optique doit ??tre r??gl?? de fa??on tr??s pr??cise et contr??l??e. Malgr?? cela, les principes de base optiques d'un microscope sont assez simples.
L'objectif est, ?? sa plus simple, un aliment?? verre de tr??s haute grossissant-??-dire un objectif avec une focale tr??s courte. Ceci est provoqu?? tr??s pr??s de l'??chantillon en cours d'examen de sorte que la lumi??re provenant de l'??chantillon ?? une concentration entre environ 160 mm ?? l'int??rieur du tube du microscope. Cela cr??e une image agrandie de l'objet. Cette image est invers??e et peut ??tre vu en retirant l'oculaire et en pla??ant une feuille de papier calque sur l'extr??mit?? du tube. En se concentrant attentivement un sp??cimen plut??t sombres, une image fortement agrandie peut ??tre vu. Ce est cette l'image r??elle qui est vu par la lentille d'oculaire qui fournit un nouvel ??largissement.
Dans la plupart des microscopes, l'oculaire est une lentille compos??e, avec une lentille de composant ?? l'avant et une ?? l'arri??re du tube d'oculaire. Cette forme un couplet d'air s??par??s. Dans de nombreux mod??les, le image virtuelle est ?? une focalisation entre les deux lentilles de l'oculaire, la premi??re lentille qui porte l'image r??elle ?? une mise au point et la seconde lentille qui permet l'oeil de se concentrer sur l'image virtuelle.
Dans tous les microscopes l'image est regard??e avec les yeux riv??s ?? l'infini (l'esprit que la position de l'oeil dans le figure ci-dessus est d??termin??e par la mise au point de l'??il). Maux de t??te et les yeux fatigu??s apr??s avoir utilis?? un microscope sont g??n??ralement signe que l'??il est forc?? de se concentrer ?? une distance proche plut??t que ?? l'infini.
Microscope st??r??oscopique
Le microscope st??r??o ou dissection est con??u diff??remment des diagrammes ci-dessus, et sert un but diff??rent. Il utilise deux voies optiques s??par??es avec deux objectifs et deux oculaires de fournir l??g??rement diff??rents angles de vue pour les yeux gauche et droit. De cette mani??re, il produit une visualisation tridimensionnelle de l'??chantillon en cours d'examen.
Le microscope st??r??o est souvent utilis?? pour ??tudier les surfaces de sp??cimens solides ou pour effectuer un travail de pr??s telles que le tri, la dissection, microchirurgie, horlogerie, petit circuit fabrication ou inspection bord, et autres.
Contrairement aux microscopes compos??s, l'illumination dans un microscope st??r??o utilise le plus souvent r??fl??chie (??piscopique) plut??t que l'??clairage transmis (diascopique) illumination, ce est la lumi??re r??fl??chie par la surface d'un objet plut??t que de lumi??re transmise ?? travers un objet. Utilisation de la lumi??re r??fl??chie par l'objet permet un examen de sp??cimens qui seraient trop ??pais ou autrement opaque pour la microscopie compos??. Cependant, microscopes st??r??o sont ??galement capables d'??clairage en lumi??re transmise et, en g??n??ral par une ampoule ayant miroir ou sous une sc??ne transparente sous l'objet, mais contrairement ?? un microscope compos??, l'illumination ne est pas focalis?? transmis ?? travers un condenseur dans la plupart des syst??mes. St??r??oscopes avec illuminateurs sp??cialement ??quip??s peuvent ??tre utilis??s pour microscopie ?? fond noir sur le terrain, en utilisant soit la lumi??re r??fl??chie ou transmise.
Grande distance de travail et de la profondeur de champ ici sont des qualit??s importantes pour ce type de microscope. Les deux qualit??s sont inversement corr??l??s ?? la r??solution: plus la r??solution (ce est ?? dire plus la distance ?? laquelle deux points adjacents peuvent ??tre distingu??s comme s??par??), plus la profondeur de champ et la distance de travail. Microscope st??r??o utile a un grossissement de 100 x. La r??solution est au maximum de l'ordre d'un objectif de 10 ?? moyenne dans un microscope compos??, et souvent beaucoup plus faible.
Il ya deux types de syst??mes de grossissement en microscopes st??r??o. L'une est fixe grossissement en grossissement primaire qui est atteint par un ensemble appari?? de lentilles de l'objectif avec un degr?? de grossissement de jeu. L'autre est le zoom ou le grossissement pancratic, qui sont capables d'un degr?? variable en continu d'agrandissement sur une plage de jeu. syst??mes de zoom peuvent r??aliser de nouveaux agrandissement gr??ce ?? l'utilisation d'objectifs auxiliaires qui augmentent grossissement total par un facteur de jeu. Aussi, grossissement total dans les deux syst??mes fixes et zoom peut ??tre modifi??e en changeant oculaires.
Le microscope st??r??o ne doit pas ??tre confondu avec un microscope compos?? ??quip??e avec oculaires binoculaires. Dans un tel microscope deux yeux voient la m??me image, mais les oculaires binoculaires offrent un meilleur confort de visualisation. Cependant, l'image dans un tel microscope ne est pas diff??rente de celle obtenue avec un seul oculaire monoculaire.
Affichage num??rique avec microscopes st??r??o
R??cemment divers double CCD de la cam??ra vid??o micros ont ??t?? install??s sur des microscopes st??r??o, permettant les images pour ??tre affich??es sur un ??cran LCD haute r??solution. Le logiciel convertit les deux images ?? une image 3D Anachrome int??gr??, pour regarder avec des lunettes rouge / cyan en plastique, ou le processus de convergence croix pour les verres clairs et un peu mieux la pr??cision des couleurs. Les r??sultats sont visibles par un groupe portant les lunettes. Ces fichiers peuvent ainsi enregistr??e.
Ex??cutions sp??ciales
D'autres types de microscope optique comprennent:
- la microscope invers?? pour l'??tude d'??chantillons d'en bas; utile pour les cultures cellulaires ?? l'??tat liquide;
- la microscope ??tudiant con??u pour un faible co??t, la durabilit?? et la facilit?? d'utilisation;
- le microscope de recherche qui est un outil co??teux avec de nombreuses am??liorations;
- la microscope p??trographique dont la conception inclut habituellement un filtre polarisant, le stade et la plaque de pl??tre en rotation pour faciliter l'??tude des min??raux ou autres mat??riaux cristallins dont les propri??t??s optiques peuvent varier en fonction de l'orientation.
- le microscope polarisant
- la microscope ?? fluorescence
- la microscope ?? contraste de phase
Limitations de microscopes optiques
A tr??s forts grossissements avec lumi??re transmise, objets ponctuels sont consid??r??s comme des disques flous entour??s anneaux de diffraction. Ils sont appel??s Airy disques. La limite de r??solution est donc prise comme la capacit?? de distinguer entre deux disques Airy ??troitement espac??s. Ce sont ces effets de diffraction qui limitent la capacit?? de r??soudre des d??tails fins. L'??tendue de la grandeur et des diagrammes de diffraction sont affect??es ?? la fois par de la longueur d'onde de la lumi??re ( 
), Les mat??riaux utilis??s pour la fabrication de r??fraction de la lentille d'objectif et le ouverture num??rique (NA ou 
) De la lentille d'objectif. Il existe donc une limite finie au-del?? de laquelle il est impossible de r??gler des points s??par??s dans le champ de l'objectif. En supposant que les aberrations optiques dans l'ensemble optique set-up sont n??gligeables, la r??solution d, est donn?? par:
Habituellement, un de 550 nm est suppos??, correspondant ?? lumi??re verte. Avec l'air comme milieu, le plus pratique est 0,95, et avec de l'huile, jusqu'?? 1,5. Dans la pratique la plus faible valeur de d est d'environ 0,2 pouvant ??tre obtenu microm??tres ou 200 nanom??tres.
D'autres mod??les de microscope optique (p.ex. ??mission stimul??e ??puisement Microscopy) peut offrir une r??solution am??lior??e lors de l'observation des particules auto-lumineux, qui ne est pas couvert par la limite de diffraction de l'abb?? pour le microscope compos??. La th??orie de l'abb?? (par Karl Ernst Abbe) est bas??e sur le fait qu'une particule non auto-lumineux est illumin?? par une source ??trang??re. Pour le travail de Ernst Abbe en microscopie optique, consultez le site Web au Molecular Expressions http://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/abbe.html.
Alternatives ?? la microscopie optique
Afin de surmonter les limites fix??es par la limite de diffraction de la lumi??re visible d'autres microscopes ont ??t?? con??us qui utilisent d'autres ondes.
- Microscope ??lectronique ?? transmission
- Microscopie ??lectronique ?? balayage
- Microscope ?? rayons X
L'utilisation d'??lectrons et de rayons X ?? la place de la lumi??re permet une r??solution beaucoup plus ??lev??e - la longueur d'onde du rayonnement est plus court de sorte que la limite de diffraction est plus faible. Pour rendre la sonde courte longueur d'onde non destructive, le syst??me de formation d'image de faisceau atomique ( Nanoscope atomique) est propos?? et largement discut?? dans la litt??rature, mais il ne est pas encore en concurrence avec des syst??mes d'imagerie classiques.
