Secure Checkout

Chronologie van de microscoop

14e eeuw: brillen voor het eerst gemaakt in Italië

1590: twee Nederlandse brillenmakers en vader -en-zoon-team, Hans en Zacharias Janssen, creëren de eerste microscoop.

1667: Robert Hookes beroemde “Micrografie” wordt gepubliceerd, waarin Hookes verschillende onderzoeken met de microscoop worden beschreven.

1675: Anton van Leeuwenhoek komt binnen, die een microscoop met één lens gebruikte om insecten en andere exemplaren te observeren. Leeuwenhoek was de eerste die bacteriën observeerde. 18e eeuw: naarmate de technologie verbeterde, werd microscopie populairder onder wetenschappers. Een deel hiervan was te danken aan de ontdekking dat het combineren van twee soorten glas het chromatische effect verminderde.

1830: Joseph Jackson Lister ontdekt dat het gebruik van zwakke lenzen op verschillende afstanden een duidelijke vergroting opleverde.

1878: Een wiskundige theorie die resolutie koppelt aan lichtgolflengte is uitgevonden door Ernst Abbe.

1903: Richard Zsigmondy vindt de ultramicroscoop uit, die het mogelijk maakt om monsters onder de golflengte van licht te observeren.

1932: Transparante biologische materialen worden voor het eerst bestudeerd met behulp van Frits Xernikes uitvinding van de fasecontrastmicroscoop.

1938: Slechts zes jaar na de uitvinding van de fasecontrastmicroscoop komt de elektronenmicroscoop, ontwikkeld door Ernst Ruska, die zich realiseerde dat het gebruik van elektronen in microscopie de resolutie verbeterde.

1981: 3D-monsterbeelden mogelijk met de uitvinding van de scanning tunneling microscoop door Gerd Binnig en Heinrich Rohrer.

Geschiedenis van de samengestelde microscoop

Net zoals de Grieken een volledig functionerend stralingsverwarmingssysteem hadden dat tweeduizend jaar werkte voordat de systemen die nu pas in de VS worden geïntroduceerd, zo lijkt de oorsprong van de samengestelde lichtmicroscoop te zijn opgespoord, niet naar Nederland, Engeland of Frankrijk – maar naar China, wat misschien passend is gezien het huidige overwicht van China bij het leveren van samengestelde lichtmicroscopen!

De watermicroscoop

Volgens een oude Chinese tekst, de Chinezen bekeken vergrote exemplaren door een lens aan het uiteinde van een buis, welke buis gevuld was met verschillende niveaus van water naargelang de mate van vergroting die ze wilden bereiken. Ingenieus, effectief en herhaalbaar in huis, vandaag de dag. Dat dit zon 4.000 jaar geleden gebeurde in de Chow-Foo-dynastie en meer dan 3.500 jaar voordat de “vader van de moderne microscopie” werd geboren, is opmerkelijk.

Dat deze Chinese Ouden vandaag een vergroting van 150 keer bereikten De standaard, of 100 moou, is adembenemend. Het is alsof ze een stadsauto ontwikkelden die Mach II behaalde. Als ze zon auto hadden gebouwd, is er nooit een verwijzing naar gevonden. Evenzo is er geen verdere bekende verwijzing naar zon samengesteld microscoopapparaat, totdat we weer bij de Grieken terugkomen.

Niemand minder dan Aristoteles beschrijft de werking van een microscoop in sommige detail. De Grieken maakten zeker goed gebruik van gebogen lenzen, die een essentieel onderdeel vormen van elke stereo- of samengestelde microscoop. Oude Griekse jongens deelden waarschijnlijk het gevoel van triomf van elke Amerikaanse jongen om een gebogen lens of vergrootglas te gebruiken om een brand. De Grieken gebruikten het echter ook voor chirurgische ingrepen, niet op mieren zoals kleine jongens gewoonlijk doen, maar op mensen – om wonden en laesies veroorzaakt door lepra enzovoort te dichtschroeien.

Oude Egyptenaren en Romeinen gebruikte ook verschillende gebogen lenzen, hoewel er geen verwijzing naar een samengestelde microscoop is gevonden. De Grieken gaven ons echter het woord microscoop. Het komt van twee Griekse woorden, “uikpos”, klein en “okottew”, uitzicht. Hoewel de oude Chinezen, Grieken en Romeinen allemaal hun oneindige wijsheid op de kwestie toepasten, is er geen verwijzing bekend naar het gebruik van kunstlicht of naar meerdere lenzen. Met andere woorden, we kunnen de Ouden veel lof geven voor hun vooruitziende blik en prestaties, maar we moeten ergens anders zoeken om zowel het eerste licht als de samengestelde microscoop bloot te leggen.

Ongelooflijk, de volgende historische verwijzingen met alles op alles wat met microscopen te maken heeft, of beter gezegd, optica is 1200 jaar nadat Rome werd geplunderd en zelfs dan hebben de verwijzingen alleen betrekking op het gebruik van lenzen bij de uitvinding van brillen. Anders gezegd: enkele van de slimste mensen die de planeet ooit heeft geproduceerd, gespeeld en gewerkt met enkele lenzen gedurende duizenden jaren zonder verder te gaan.

Brillen

Toen beweerden binnen slechts een paar jaar in Toscane, Italië, twee mannen onafhankelijk van elkaar een bril te hebben uitgevonden. Het bewijs? Hun grafstenen! De ene, Salvano d “Aramento degli Amati stierf in 1284 in Florence en beweerde het proces geheim te hebben gehouden. De andere, Allessandro della Spina stierf in 1317 en beweerde zijn proces te hebben onthuld. Pisa en Florence zijn maar een korte galop verwijderd. Toeval ? Jij beslist.

In elk geval hield een plaatselijke monnik, Girodina da Rivalta, in 1306 een preek waarin hij enthousiast de bril als een geweldige uitvinding onderschreef en terloops aangaf dat ze al ongeveer 20 jaar in gebruik waren. Eindelijk, in 1289, klaagde een andere inwoner van de Popozo-familie dat “ik door mijn leeftijd zo verzwakt ben dat ik zonder de bril die bekend staat als een bril niet langer zou kunnen lezen of schrijven.”

Telescopen

Ongeveer tegelijkertijd lijkt het erop dat lenzen werden gebruikt in vroege telescopen. In de 13e eeuw bespreekt de Engelsman Roger Bacon ze uitvoerig. Zowel brillen als microscopen zijn relevant voor microscopen omdat ze het steeds geavanceerdere gebruik van lenzen volgen – de essentiële optische component van elke microscoop.

Dan, slechts 200-300 jaar later, vinden we een overvloed aan referenties en hard bewijs van zowel telescopen als microscopen. De Renaissance was aangebroken en daarmee een overvloedige bloei in de kunsten en wetenschappen. Het belangrijkste was dat met de uitvinding van de drukkerij ideeën en ontwikkelingen gemakkelijk en snel konden worden verspreid. Als gevolg hiervan werden Thomas Digges “werk aan de telescoop in Engeland in het midden van de 16e eeuw en Hans Lippershey” s werk, waaronder het aanvragen van een telescoopoctrooi, overgedragen aan anderen, waaronder niemand minder dan een genie dan Galileo.

Galileo begon onmiddellijk met lenzen te werken. In korte tijd ontwikkelde hij een verbeterde telescoop met een focusseerapparaat en ging hij verder met het veroveren van de sterren. Dat gezegd hebbende, moeten we ook hulde brengen aan Sir Isaac Newton die rond dezelfde tijd in het VK de spiegeltelescoop uitvond.

Samengestelde microscopen

Maar hoe zit het met microscopen? dezelfde Hans Lippershey en zijn zoon, Zaccharias Hanssen, experimenteerden met verschillende lenzen. Aan het eind van de jaren 1590 gebruikten ze verschillende lenzen in een buis en waren verbaasd te zien dat het object aan het uiteinde van de buis aanzienlijk groter was dan het vermogen van een vergrootglas. Ze hadden net de samengestelde microscoop uitgevonden. Dat wil zeggen, ze hadden ontdekt dat een afbeelding die is vergroot door een enkele lens, verder kan worden vergroot met een seconde of meer lenzen.

Toen, in het midden van de 17e eeuw, brachten een Engelsman, Robert Hooke en een Nederlander, Anthony Van Leeuwenhoek de microscoop naar een hoger niveau . Hooke was een ziekelijk genie dat graag experimenteerde. Hij deed dit in een enorm scala aan wetenschappelijke studiegebieden en met veel succes. Hij vond het universele gewricht uit, het irisdiafragma (een ander belangrijk onderdeel van veel moderne lichtmicroscopen), een gasmasker, een ankergang en een balansveer voor klokken.

Hij werkte ook de juiste verbrandingstheorie uit; bedacht een vergelijking die de elasticiteit beschrijft die vandaag de dag nog steeds wordt gebruikt (wet van Hooke) en uitgevonden of verbeterde meteorologische instrumenten zoals de barometer, anemometer en hygrometer, enzovoort. Maar bovenal staat hij bekend om Micrographia, zijn studies met een microscoop, gepubliceerd in 1665. Micrographia werd een sensatie van de ene op de andere dag, niet alleen voor wat hij beschreef, maar ook voor de prachtige tekeningen die hij maakte.

Hij beschreef een nieuwe wereld naast prachtige tekeningen van de brandharen op een brandnetel, een vlo en, het meest bekende van alles, de honingraatstructuur of cellen van een kurk. Het was Hooke die de term cellen bedacht bij het beschrijven van levend weefsel. Interessant is dat, hoewel Hooke een samengestelde microscoop gebruikte, hij ontdekte dat het erg gespannen was en zijn zicht verzwakte. Voor zijn Micrografie gebruikte hij liever een eenvoudige microscoop met één lens gemaakt van goud en leer en verlicht door een kaars. Misschien het eerste licht. microscoop?

Antonie van Leeuwenhoek – de vader van de microscoop

Het was echter Leeuwenhoek, die in dezelfde tijd leefde als Hooke en op Hookes werk putte om microscoopontwerp naar een nieuw niveau van verfijning te tillen. Als draper gebruikte hij een eenvoudige microscoop om stoffen te onderzoeken. Als wetenschapper begon hij te experimenteren met nieuwe manieren om lenzen te slijpen om de optische kwaliteit te verbeteren. In totaal heeft hij zon 550 lenzen geslepen, waarvan sommige een lineaire vergrotingsfactor van 500 en een oplossend vermogen van een miljoenste van een inch hadden – een verbazingwekkende prestatie.

Leeuwenhoek heeft deze prestaties in bijna 200 brieven uiteengezet. aan The Royal Society in Londen waar niemand minder dan Robert Hooke ze valideerde. Het resultaat van al dit werk was een eenvoudige handmicroscoop met één lens. Het preparaat werd bovenop de wijzer gemonteerd, waarboven een bolle lens aan een metalen houder was bevestigd. Het preparaat werd vervolgens door een gat aan de andere kant van de microscoop bekeken en met een schroef scherpgesteld.

Misschien kwam zijn beroemdste experiment in 1674 toen hij wat meerwater bekeek:

“Ik zag nu heel duidelijk dat dit kleine palingen waren, of wormen, die allemaal bij elkaar ineengedoken lagen en kronkelden, net alsof je met je blote oog een hele bak met kleine paling en water zag, terwijl de paling onder elkaar kronkelde; en het hele water leek te leven met deze veelsoortige diertjes.

Dit was voor mij, van alle wonderen die ik in de natuur heb ontdekt, de meest wonderbaarlijke van allemaal; en ik moet zeggen, van mijn kant, dat er niet meer een aangenaam gezicht is voor mijn ogen gekomen dat deze vele duizenden levende wezens allemaal levend in een kleine druppel water hebben gezien, onder elkaar bewegend, waarbij elk schepsel zijn eigen eigen beweging had. “

Hij had ontdekte bacteriën. Hij had zijn titel van de vader van de microscoop verdiend. Interessant genoeg duurde het tot 1839, bijna tweehonderd jaar later, voordat cellen eindelijk werden erkend als de basiseenheden van het leven.

18e / 19e eeuw

De volgende grote stap in de geschiedenis van de microscoop gebeurde nog eens 100 jaar later met de uitvinding van de achromatische lens door Charles Hall, in de jaren 1730. Hij ontdekte dat hij door een tweede lens met een andere vorm en brekende eigenschappen te gebruiken, kleuren opnieuw kon uitlijnen met minimale impact op de vergroting van de eerste lens.

In 1830 loste Joseph Lister het probleem van sferische aberratie op ( licht buigt onder verschillende hoeken, afhankelijk van waar het de lens raakt) door lenzen op nauwkeurige afstanden van elkaar te plaatsen. Samen droegen deze twee ontdekkingen bij tot een duidelijke verbetering van de beeldkwaliteit. Voorheen keken microscopisten, vanwege de slechte kwaliteit van het glas en de onvolmaakte lens, alleen naar vervormde beelden – ongeveer zoals de eerste radios extreem krakend waren.

Het is de moeite waard eraan te denken dat tot nu toe elke nieuwe stap heeft in de kwaliteit of toepassing van de lenzen gezeten. Toen, in 1863, loste een van de verschillende nieuwe fabrikanten van microscopen, het bedrijf Ernst Leitz, een mechanisch probleem op met de introductie van de eerste draaiende toren met niet minder dan vijf objectieven.

Deze verbetering werd snel gevolgd in 1866 toen Carl Zeiss Ernst Abbe rekruteerde als zijn onderzoeksdirecteur bij de Zeiss Optical Works. Abbe legde het raamwerk uit van wat de moderne ontwikkelingsbenadering van computationele optica zou worden. Hij maakte het verschil tussen vergroting en resolutie duidelijk en bekritiseerde het gebruik van oculairs met een te hoge vergroting als “lege vergroting”. Tegen 1869 produceerde zijn werk een nieuw gepatenteerd verlichtingsapparaat – de Abbe-condensor.

Abbe-condensor: Abbes werk aan een golftheorie van microscopische beeldvorming (de Abbe-sinusconditie) maakte de ontwikkeling mogelijk van een nieuwe reeks van zeventien microscoopobjectieven – drie hiervan waren de eerste onderdompelingsobjectieven en ze waren allemaal ontworpen op basis van wiskundige modellen. Zoals Abbe opmerkte, waren zijn creaties gebaseerd op een nauwkeurige studie van de gebruikte materialen, de betreffende ontwerpen werden gespecificeerd door berekening naar de laatste detail – elke kromming, elke dikte, elk diafragma van een lens – zodat elke benadering van vallen en opstaan uitgesloten is. “

Vanaf hier werden microscopen ontworpen op basis van gezonde natuurwetten in plaats van op proef en fouten die de pioniers hadden gekenmerkt. Tegelijkertijd richtten een aantal bedrijven gespecialiseerde fabrieken op die zich richtten op het vervaardigen van precisiemicroscopen. Onderzoek en ontwikkeling bleven vruchten afwerpen.

In 1880 werden de eerste microtomen begon te worden gebruikt waardoor aanzienlijk dunnere monsters konden worden bereid om het monster te verbeteren. In 1893 bedacht een andere medewerker van Zeiss, August Kohler, een ongeëvenaard verlichtingssysteem dat nog steeds bekend staat als Kohler-verlichting. Door gebruik te maken van dubbele diafragmas biedt het systeem drievoudige voordelen van een gelijkmatig verlicht preparaat, een helder beeld en minimale verblinding. Met andere woorden, Kohler bereikte een bijna perfect beeld.

De massamarkt voor microscopen was tegelijk met precisie-engineering gearriveerd en het is geen wonder dat er een overvloed aan verbluffende resultaten werd behaald: in 1879, Walter Flemming ontdekte celmitose en chromosomen, een prestatie die wordt erkend als een van de 100 belangrijkste wetenschappelijke prestaties aller tijden.

20e eeuw

Aan het begin van de 19e / 20e eeuw Louis Pasteur vond pasteurisatie uit terwijl Robert Koch zijn beroemde of beruchte postulaten ontdekte: de miltvuur bacil, de tuberculose bacil en de cholera vibrio.

UV en fase: tegen 1900, de theoretische resolutiegrens voor zichtbaar-lichtmicroscopen (2000 Angström) was bereikt. In 1904 overwon Zeiss deze beperking met de introductie van de eerste commerciële UV-microscoop met een resolutie die tweemaal zo groot was als die van een zichtbaar-lichtmicroscoop.In 1930 ontdekte Fritz Zernike dat hij ongekleurde cellen kon bekijken met behulp van de fasehoek van stralen. Afgewezen door Zeiss, werd zijn fasecontrastinnovatie pas in 1941 geïntroduceerd, hoewel hij in 1953 een Nobelprijs voor zijn werk won.

Elektronenmicroscopen: in 1931 vonden Max Knoll en Ernst Ruska de eerste elektronenmicroscoop uit dat schoot voorbij de optische beperkingen van het licht. De natuurkunde schrijft voor dat lichtmicroscopen door de fysica van licht beperkt zijn tot 500x of 1000x vergroting en een resolutie van 0,2 micrometer.

Knoll en Ruska hebben een transmissie-elektron gebouwd microscoop (TEM) – een die een elektronenbundel (in tegenstelling tot licht) door het preparaat laat gaan. De daaropvolgende interactie van de elektronenbundel met het preparaat wordt geregistreerd en omgezet in een afbeelding. Toen, in 1942, verbeterde Ruska de TEM door de eerste scanning-elektronenmicroscoop (SEM) te bouwen die een elektronenbundel door het specimen zendt.

Ruskas principes vormen nog steeds de basis van moderne elektronenmicroscopen – microscopen die vergrotingsniveaus tot 2 miljoen keer kunnen bereiken! De tweede belangrijke ontwikkeling voor microscopen in de 20e eeuw was de evolutie van de massamarkt. Begonnen in de 19e eeuw toen Leitz beweerde 50.000 microscopen naar de VS te hebben geëxporteerd. trend versnelde in de 20e eeuw. Als gevolg hiervan is een groot aantal fabrikanten ontstaan om beter geprijsde alternatieven aan te bieden aan gevestigde Europese bedrijven zoals Zeiss en Leitz.

China: China is een belangrijke leverancier geworden van microscopen voor dagelijks gebruik en, met de evolutie van hun optische fabricagemogelijkheden, leveren ze nu optische componenten aan enkele van de belangrijkste microscoopmerken. Deze markttrend heeft een gunstig effect gehad op de prijs. f microscopen, waardoor de verspreiding van microscopen buiten het domein van de onderzoekswetenschapper mogelijk is voor dagelijks commercieel en individueel gebruik.

Nieuwe lichtbronnen – halogeen, fluorescentielampen en LED hebben allemaal een grotere veelzijdigheid van de lichtmicroscoop verbeterd of toegevoegd , terwijl de komst van giekstandaarden heeft geleid tot uitgebreide commerciële inspectietoepassingen die niet kunnen worden uitgevoerd met een standaard sokkelmicroscoopbasis. De meest recente innovatie is echter de komst van de digitale microscoop.

Digitale microscopen: digitale microscopen maken live-beeldoverdracht naar een tv of computer mogelijk scherm en hebben bijgedragen aan een revolutie in microfotografie. Digitale microscopen integreren eenvoudigweg een digitale microscoopcamera op de trinoculaire poort van een standaardmicroscoop. Een alternatieve en meer flexibele oplossing is simpelweg om een digitale microscoopcamera op een trinoculaire microscoop te plaatsen!

Dino-Lite: een van de meer originele innovaties in de De 21ste eeuw is Dino-Lite Digital microscopen geweest. Dino-Lite zijn handheld digitale microscopen, niet veel groter dan een dikke pen. Ze bieden een krachtige zoomfunctie met een vergroting tot 500x. Ze hebben een duidelijke impact gehad op industriële inspectietoepassingen.