Sikker utsjekking

Tidslinje for mikroskopet

1300-tallet: briller først laget i Italia

1590: To nederlandske brilleprodusenter og far -og sønnen team, Hans og Zacharias Janssen, lager det første mikroskopet.

1667: Robert Hookes berømte «Micrographia» utgis, som skisserer Hookes forskjellige studier ved bruk av mikroskopet.

1675: Skriv inn Anton van Leeuwenhoek, som brukte et mikroskop med en linse for å observere insekter og andre prøver. Leeuwenhoek var den første som observerte bakterier. 1700-tallet: Etter hvert som teknologien ble bedre, ble mikroskopi mer populært blant forskere. En del av dette skyldtes oppdagelsen at kombinasjon av to typer glass reduserte den kromatiske effekten.

1830: Joseph Jackson Lister oppdager at bruk av svake linser sammen på forskjellige avstander ga klar forstørrelse.

1878: En matematisk teori som knytter oppløsning til lysbølgelengde, blir oppfunnet av Ernst Abbe.

1903: Richard Zsigmondy oppfinner ultramikroskopet, som muliggjør observasjon av eksemplarer under lysets bølgelengde.

1932: Transparente biologiske materialer studeres for første gang ved bruk av Frits Xernikes oppfinnelse av fasekontrastmikroskopet.

1938: Bare seks år etter oppfinnelsen av fasekontrastmikroskopet kommer elektronmikroskopet, utviklet av Ernst Ruska, som innså at bruk av elektroner i mikroskopi forbedret oppløsning.

1981: 3D-eksemplarer mulig med oppfinnelsen av skanningstunnelmikroskopet av Gerd Binnig og Heinrich Rohrer.

Historie av det sammensatte mikroskopet

Akkurat som grekerne hadde et fullt fungerende strålevarmesystem som fungerte to tusen år før de som nå bare ble introdusert i USA, slik opprinnelsen til det sammensatte lysmikroskopet ser ut til å være sporet, ikke til Holland, England eller Frankrike – men til Kina som kanskje er hensiktsmessig med tanke på Kinas nåværende overvekt når det gjelder å levere sammensatte lysmikroskoper!

Vannmikroskopet

I følge en gammel kinesisk tekst, kineserne så forstørrede prøver gjennom en linse på enden av et rør, hvilket rør var fylt med varierende nivåer av vann i henhold til forstørrelsesgraden de ønsket å oppnå. Genial, effektiv og repeterbar i hjemmet, i dag. At dette skjedde for 4000 år siden i Chow-Foo-dynastiet og mer enn 3500 år før «faren til moderne mikroskopi» ble født, er ganske bemerkelsesverdig.

At disse kinesiske eldgamlene oppnådde forstørrelsesnivåer på 150 ganger i dag. «Standard, eller 100 moou, er fantastisk. Det er som om de utviklet en bybil som oppnådde Mach II. Hvis de bygde en slik bil, har det aldri blitt funnet noen referanse til den. Tilsvarende er det ingen videre kjent referanse til en slik sammensatt mikroskopanordning til vi kommer tilbake til grekerne igjen.

Ikke mindre en person enn Aristoteles beskriver virkemåtene til et mikroskop i noen Grekerne brukte absolutt god bruk av buede linser, som er en viktig komponent i ethvert stereo- eller sammensatt mikroskop. Gamle greske gutter delte antagelig enhver amerikansk guttes følelse av triumf ved å bruke en buet linse, eller forstørrelsesglass, for å starte en Brann. Grekerne brukte den imidlertid også til kirurgiske inngrep, ikke på maur som små gutter ikke pleier å gjøre, men på mennesker – for å tære sår og lesjoner forårsaket av spedalskhet og så videre.

Gamle egyptere og romere brukte også forskjellige buede linser, selv om det ikke er funnet noen referanse til et sammensatt mikroskop. Grekerne ga oss imidlertid ordet «mikroskop». Den kommer fra to greske ord, «uikpos», «liten og» okottew, «visning. Imidlertid, mens eldgamle kinesere, grekere og romere alle brukte sin uendelige visdom på problemet, er det ingen kjent referanse til verken bruk av kunstig lys eller til flere linser. Med andre ord, vi kan gi de gamle æren for deres fremsyn og prestasjoner, men vi må se andre steder for å avdekke både det første lys- og sammensatte mikroskopet.

Utrolig nok de neste historiske referansene med noe på alt å gjøre med mikroskop, eller mer nøyaktig, optikk er 1200 år etter at Roma ble sagt opp, og til og med da refererer det bare til bruk av linser i oppfinnelsen av briller. Sagt på en annen måte, noen av de smarteste menneskene planeten noensinne har produsert, spilt og jobbet med enkeltlinser i flere tusen år uten å ta det lenger.

Briller

Så, i løpet av få år i Toscana, Italia, hevdet to menn at de selv hadde oppfunnet briller. Beviset? Gravsteinene deres! Den ene, Salvano d «Aramento degli Amati døde i 1284 i Firenze og hevdet å ha holdt prosessen hemmelig. Den andre, Allessandro della Spina døde i 1317 og hevdet å ha avslørt sin prosess. Pisa og Firenze er bare en kort galopp unna. Tilfeldighet ? Du bestemmer.

Under alle omstendigheter holdt en lokal munk, Girodina da Rivalta, en preken i 1306 der han entusiastisk støttet briller som en fantastisk oppfinnelse og i forbifarten indikerte at de hadde vært i bruk i omtrent 20 år. Til slutt, i 1289, beklaget en annen lokalbefolkning fra Popozo-familien at «Jeg er så svekket av alder at uten brillene kjent som briller, ville jeg ikke lenger være i stand til å lese eller skrive.»

Teleskoper

Omtrent samtidig ser det ut til at linser ble brukt i tidlige teleskoper. På 1200-tallet diskuterer engelskmannen Roger Bacon dem utførlig. Både briller og mikroskop er relevante for mikroskop, fordi de sporer den stadig mer sofistikerte bruken av linser – den essensielle optiske komponenten i ethvert mikroskop.

Så bare 200-300 år senere finner vi en mengde referanser og hardt bevis på både teleskoper og mikroskoper. Renessansen hadde ankommet og med det en rik blomstring innen kunst og vitenskap. Viktigst, med oppfinnelsen av trykkeriet, kunne ideer og utvikling spres enkelt og raskt. Som et resultat ble Thomas Digges «arbeidet med teleskopet i England i midten av 1500-tallet og Hans Lippersheys arbeid som inkluderte søknad om et teleskoppatent overført til andre, inkludert ikke mindre et geni enn Galileo.

Galileo begynte umiddelbart å jobbe med linser. I løpet av en kort tidsramme utviklet han et forbedret teleskop med en fokuseringsenhet og fortsatte å erobre stjernene. Når det er sagt, skal vi også hylle Sir Isaac Newton som omtrent samtidig i Storbritannia oppfant det reflekterende teleskopet.

Sammensatte mikroskop

Men hva med mikroskop? samme Hans Lippershey og sønnen Zaccharias Hanssen eksperimenterte med en rekke linser. På slutten av 1590 brukte de flere linser i et rør og ble overrasket over å se at gjenstanden på enden av røret ble forstørret betydelig utover muligheten til et forstørrelsesglass. De hadde nettopp oppfunnet det sammensatte mikroskopet. Det vil si at de hadde oppdaget at et bilde forstørret av en enkelt linse kan forstørres ytterligere med et sekund eller flere linser.

I midten av 1600-tallet tok en engelskmann, Robert Hooke og en nederlender, Anthony Van Leeuwenhoek mikroskopet til nye nivåer . Hooke var et sykt geni som elsket å eksperimentere. Han gjorde det over et stort utvalg av vitenskapelige studieretninger og med stor suksess. Han oppfant universalleddet, irismembranen (en annen nøkkelkomponent i mange moderne lysmikroskoper), åndedrettsvern, ankerutslipp og balansefjær for klokker.

Han utarbeidet også den riktige forbrenningsteorien; utarbeidet en ligning som beskriver elastisitet som fortsatt brukes i dag («Hookes lov») og oppfant eller forbedret meteorologiske instrumenter som barometer, vindmåler og hygrometer, og så videre. Mest av alt er han imidlertid kjent for Micrographia, hans studier med et mikroskop, publisert i 1665. Micrographia ble en sensasjon over natten ikke bare for det han beskrev, men for de fantastiske tegningene han laget.

Han beskrev en ny verden sammen med utsøkte tegninger av de stikkende hårene på en brennesle, en loppe og, mest kjent av alt, bikakestrukturen eller «cellene» i en kork. Det var Hooke som laget betegnelsen «celler» når han beskrev levende vev. Interessant, mens Hooke brukte et sammensatt mikroskop, fant han ut at det var veldig anstrengt og svekket synet. For Micrographia foretrakk han å bruke et enkelt mikroskop med en linse laget av gull og lær og belyst av et lys. Kanskje det første lyset mikroskop?

Antonie van Leeuwenhoek – Mikroskopets far

Det var imidlertid Leeuwenhoek som levde samtidig som Hooke og trakk på Hookes arbeid for å ta mikroskopdesign til nye raffinementnivåer. Som drapering brukte han et enkelt mikroskop for å undersøke klut. Som forsker begynte han å eksperimentere med nye måter å male linser for å forbedre den optiske kvaliteten. Totalt malt han 550 linser, hvorav noen hadde en lineær forstørrelseseffekt på 500 og en oppløsningskraft på en milliontedel tomme – en forbløffende prestasjon.

Leeuwenhoek detaljerte disse prestasjonene med nesten 200 bokstaver. til The Royal Society i London hvor ikke mindre en person enn Robert Hooke validerte dem. Resultatet av alt dette arbeidet var et enkelt, enkelt linse, håndholdt mikroskop. Prøven ble montert på toppen av pekeren, over hvilken det lå en konveks linse festet til en metallholder. Prøven ble deretter sett gjennom et hull på den andre siden av mikroskopet og ble fokusert med en skrue.

Kanskje hans mest berømte eksperiment kom i 1674 da han så på litt vann i sjøen:

«Jeg så nå veldig tydelig at dette var små ål, eller ormer, liggende sammen samlet og krøllet akkurat som om du så med et blikk øye, en hel tubful av små åler og vann, med ålene som krøllet seg imellom, og hele vannet så ut til å være i live med disse mangfoldige animalcules.

Dette var for meg blant alle underverkene jeg har oppdaget i naturen, den mest fantastiske av alle, og jeg må si for min del at ikke mer behagelig syn har enda kommet for øynene mine at disse mange tusen levende skapninger sett alle i live i en liten dråpe vann, beveger seg mellom hverandre, hver flere skapninger har sin egen rette bevegelse. «

Han hadde oppdaget bakterier. Han hadde oppnådd tittelen som mikroskopfaderen. Interessant nok tok det til 1839, nesten to hundre år senere, før cellene endelig ble anerkjent som livets grunnleggende enheter.

18. / 19. århundre

Det neste store trinnet i historien. av mikroskopet skjedde ytterligere 100 år senere med oppfinnelsen av den akromatiske linsen av Charles Hall, på 1730-tallet. Han oppdaget at ved å bruke en andre linse med ulik form og brytningsegenskaper, kunne han justere farger med minimal innvirkning på forstørrelsen til den første linsen.

Så i 1830 løste Joseph Lister problemet med sfærisk aberrasjon ( lys bøyes i forskjellige vinkler, avhengig av hvor det treffer linsen) ved å plassere linser i nøyaktige avstander fra hverandre. Kombinert bidro disse to oppdagelsene til en markant forbedring av bildekvaliteten. Tidligere, på grunn av den dårlige kvaliteten på glass og ufullkomne linser, hadde mikroskopister ikke sett på annet enn forvrengte bilder – omtrent som de første radioene var ekstremt sprakk.

Det er verdt å huske at inntil nå, hver nye skritt har vært i kvaliteten eller bruken av linsene. Så, i 1863, adresserte en av de flere nye produsentene av mikroskoper, Ernst Leitz-selskapet, et mekanisk spørsmål med introduksjonen av det første revolverende tårnet med ikke mindre enn fem mål.

Denne forbedringen ble raskt fulgt i 1866 da Carl Zeiss rekrutterte Ernst Abbe som sin forskningsdirektør ved Zeiss Optical Works. Abbe la ut rammene for hva som ville bli den moderne beregningsoptiske utviklingsmetoden. Han tydeliggjorde forskjellen mellom forstørrelse og oppløsning og kritiserte bruken av å bruke okularer med for høy forstørrelse som «tom forstørrelse.» I 1869 produserte hans arbeid et nytt patentert belysningsapparat – Abbe-kondensatoren.

Abbe-kondensator: Abbes arbeid med en bølgeteori om mikroskopisk avbildning (Abbe Sine Condition) gjorde det mulig å utvikle en ny utvalg av sytten mikroskopmål – tre av disse var de første nedsenkningsmålene, og alle ble designet basert på matematisk modellering. Som Abbe bemerket, var hans kreasjoner «basert på en nøyaktig studie av materialene som ble brukt, de aktuelle designene spesifiseres ved beregning til siste detalj – hver krumning, hver tykkelse, hver blenderåpning på en linse – slik at enhver prøving og feiltilnærming er ekskludert. «

Herfra ble mikroskoper designet basert på fysiske lydlover i stedet for rettssaken. og feil som hadde preget pionerene. Samtidig opprettet en rekke selskaper spesialiserte produksjonsanlegg med fokus på produksjon av presisjonsmikroskoper. Forskning og utvikling fortsatte å bære frukt.

I 1880 kom de første mikrotomene begynte å bli brukt som gjorde det mulig å fremstille betydelig tynnere prøver for å forbedre prøven. I 1893 fant en annen Zeiss-ansatt, August Kohler, ut et belysningssystem uten sidestykke som fortsatt er kjent som Kohler-belysning. Ved bruk av doble membraner gir systemet tredobbelte fordeler med et jevnt opplyst eksemplar, et lyst bilde og minimal gjenskinn. Med andre ord oppnådde Kohler et nesten perfekt image.

Massemarkedet for mikroskoper hadde kommet samtidig med presisjonsteknikk, og det er ikke rart at en mengde fantastiske resultater ble oppnådd: I 1879, Walter Flemming oppdaget cellemitose og kromosomer, en prestasjon anerkjent som en av de 100 viktigste vitenskapelige prestasjonene gjennom tidene.

20th Century

Ved begynnelsen av 1800- / 1900-tallet Louis Pasteur oppfant pasteurisering mens Robert Koch oppdaget sine berømte eller beryktede postulater: miltbrannbacillus, tuberkulosebacillus og kolera vibrio.

UV og fase: Innen 1900, den teoretiske grensen for oppløsning for mikroskop med synlig lys (2000 Ångstrøm) var nådd. I 1904 overvant Zeiss denne begrensningen med introduksjonen av det første kommersielle UV-mikroskopet med oppløsning dobbelt så mye som et synlig lysmikroskop.I 1930 oppdaget Fritz Zernike at han kunne se ufargede celler ved hjelp av fasevinkelen til stråler. Forkastet av Zeiss ble hans fasekontrastinnovasjon ikke introdusert før i 1941, selv om han vant Nobelprisen for sitt arbeid i 1953.

Elektronmikroskop: I 1931 oppfant Max Knoll og Ernst Ruska det første elektronmikroskopet. som sprengte seg forbi lysets optiske begrensninger. Fysikk tilsier at lysmikroskoper er begrenset av lysets fysikk til 500x eller 1000x forstørrelse og en oppløsning på 0,2 mikrometer.

Knoll og Ruska bygde et overføringselektron mikroskop (TEM) – en som overfører en elektronstråle (i motsetning til lys) gjennom prøven. Den påfølgende interaksjonen mellom elektronstrålen og prøven registreres og forvandles til et bilde. Så, i 1942, forbedret Ruska TEM ved å bygge det første skanningelektronmikroskopet (SEM) som overfører en stråle elektroner over prøven.

Ruskas prinsipper danner fremdeles grunnlaget for moderne elektronmikroskop. – mikroskoper som kan oppnå forstørrelsesnivåer på opptil 2 millioner ganger! Den andre store utviklingen for mikroskoper i det 20. århundre var utviklingen av massemarkedet. Startet på 1800-tallet da Leitz hevdet å ha eksportert 50 000 mikroskoper til USA, dette trenden akselererte i det 20. århundre. Som et resultat sprang et stort antall produsenter opp for å tilby mer konkurransedyktige priser til etablerte europeiske selskaper som Zeiss og Leitz.

Kina: Kina har blitt en stor leverandør av mikroskop for daglig bruk, og med utviklingen av deres optiske produksjonsevne, leverer de nå optiske komponenter til noen av de største mikroskopmerkene. Denne markedstrenden har hatt en gunstig effekt på prisen på f mikroskoper, som muliggjør spredning av mikroskoper utenfor forskerens rike til daglig kommersiell og individuell bruk.

Nye lyskilder – halogen, fluorescerende og LED har forbedret eller lagt til en større allsidighet i lysmikroskopet. , mens fremveksten av bomstativ har ført til omfattende kommersielle inspeksjonsapplikasjoner som ikke kan utføres med en standard sokkelmikroskopbase. Den siste nyvinningen har imidlertid vært ankomsten av det digitale mikroskopet.

Digitale mikroskoper: Digitale mikroskoper tillater live bildesending til en TV eller datamaskin skjermen og har bidratt til å revolusjonere mikrofotografi. Digitale mikroskop integrerer ganske enkelt et digitalt mikroskopkamera på trinokulærporten til et standardmikroskop. En alternativ og mer fleksibel løsning er ganske enkelt å plassere et digitalt mikroskopkamera på et trinokulært mikroskop!

Dino-Lite: En av de mer originale innovasjonene i Det 21. århundre har vært Dino-Lite digitale mikroskoper. Dino-Lite er håndholdte digitale mikroskoper, ikke mye større enn en fettpenn. De tilbyr zoomeffekt med lav effekt med forstørrelse opptil 500 ganger. De har hatt en markant innvirkning på industrielle inspeksjonsapplikasjoner.