Bezpieczne zakupy

Kalendarium mikroskopu

XIV wiek: okulary wyprodukowane po raz pierwszy we Włoszech

1590: Dwóch holenderskich twórców okularów i ojciec -and-son, Hans i Zacharias Janssen, tworzą pierwszy mikroskop.

1667: Opublikowano słynną „Micrographia” Roberta Hookea, która przedstawia różne badania Hookea z użyciem mikroskopu.

1675: wchodzi Anton van Leeuwenhoek, który za pomocą mikroskopu z jedną soczewką obserwował owady i inne próbki. Leeuwenhoek jako pierwszy zaobserwował bakterie. XVIII wiek: Wraz z rozwojem technologii mikroskopia stała się bardziej popularna wśród naukowców. Częściowo wynikało to z odkrycia, że połączenie dwóch rodzajów szkła zmniejszyło efekt chromatyczny.

1830: Joseph Jackson Lister odkrywa, że używanie słabych soczewek razem w różnych odległościach zapewnia wyraźne powiększenie.

1878: Teoria matematyczna łącząca rozdzielczość z długością fali światła została wymyślona przez Ernsta Abbe.

1903: Richard Zsigmondy wynalazł ultramikroskop, który umożliwia obserwację próbek poniżej długości fali światła.

1932: Po raz pierwszy badano przezroczyste materiały biologiczne za pomocą wynalezionego przez Fritsa Xernike mikroskopu z kontrastem fazowym.

1938: Zaledwie sześć lat po wynalezieniu mikroskopu z kontrastem fazowym pojawia się mikroskop elektronowy, opracowany przez Ernsta Ruskę, który zdał sobie sprawę, że użycie elektronów w mikroskopie zwiększyło rozdzielczość.

1981: zdjęcia próbek 3-D możliwe dzięki wynalezieniu skaningowego mikroskopu tunelowego przez Gerda Binniga i Heinricha Rohrera.

Historia mikroskopu złożonego

Tak jak Grecy mieli w pełni funkcjonujący system ogrzewania promiennikowego działający dwa tysiące lat przed tymi, które są dopiero wprowadzane w Stanach Zjednoczonych, tak też pochodzenie złożonego mikroskopu świetlnego wydaje się być śledzone, a nie do Holandii, Anglii czy Francji – ale do Chin, co jest być może właściwe, biorąc pod uwagę obecną przewagę Chin w dostarczaniu złożonych mikroskopów świetlnych!

Mikroskop wodny

Według starożytnego chińskiego tekstu, Chińczycy oglądali powiększone okazy przez soczewkę na końcu rurki, która to rurka była wypełniona wodą o różnym poziomie w zależności od stopnia powiększenia, jaki chcieli osiągnąć. Genialne, skuteczne i powtarzalne dziś w domu. To, że wydarzyło się to około 4000 lat temu w dynastii Chow-Foo i ponad 3500 lat przed narodzinami „ojca nowoczesnej mikroskopii”, jest dość niezwykłe.

To, że ci chińscy starożytni osiągnęli dzisiaj powiększenie 150 razy „standard, czyli 100 moou, zapiera dech w piersiach. To tak, jakby opracowali samochód miejski, który osiągnął Mach II. Jeśli zbudowali taki samochód, to nigdy nie znaleziono do niego żadnej wzmianki. znane odniesienie do takiego złożonego mikroskopu, dopóki nie wrócimy ponownie do Greków.

Nie mniej osoba niż Arystoteles opisuje działanie mikroskopu w niektórych szczegółów. Grecy z pewnością dobrze wykorzystali zakrzywione soczewki, które są niezbędnym elementem każdego mikroskopu stereoskopowego lub złożonego. Starożytni greccy chłopcy prawdopodobnie podzielali poczucie triumfu każdego amerykańskiego chłopca w używaniu zakrzywionej soczewki lub szkła powiększającego, aby rozpocząć ogień. Grecy jednak używali go również do zabiegów chirurgicznych, a nie na mrówkach, jak to zwykle robią mali chłopcy, ale na ludziach – do kauteryzacji ran i uszkodzeń spowodowanych przez trąd itp.

Starożytni Egipcjanie i Rzymianie używali również różnych zakrzywionych soczewek, chociaż nie znaleziono żadnego odniesienia do mikroskopu złożonego. Grecy jednak podali nam słowo „mikroskop”. Pochodzi od dwóch greckich słów „uikpos”, mały i „okottew”, widok. Jednakże, chociaż starożytni Chińczycy, Grecy i Rzymianie stosowali swoją nieskończoną mądrość w tej kwestii, nie ma żadnego znanego odniesienia do użycia sztucznego światła lub wielu soczewek. Innymi słowy, możemy przypisać starożytnym wielką zasługę za ich dalekowzroczność i osiągnięcia, ale musimy szukać gdzie indziej, aby odkryć zarówno pierwszy mikroskop świetlny, jak i złożony.

Niesamowite, kolejne odniesienia historyczne, które zawierają wszystko w wszystko, co dotyczy mikroskopów, a dokładniej – optyki, nastąpiło 1200 lat po zwolnieniu Rzymu, a nawet wtedy wzmianki dotyczą tylko zastosowania soczewek w wynalezieniu okularów. Innymi słowy, niektórzy z najmądrzejszych ludzi, jakich kiedykolwiek stworzyła nasza planeta, bawili się i pracowali z pojedynczymi soczewkami przez kilka tysięcy lat bez dalszych działań.

Okulary

Następnie, w ciągu zaledwie kilku krótkich lat w Toskanii we Włoszech, dwóch mężczyzn twierdziło, że niezależnie wymyślili okulary. Dowód? Ich nagrobki! Jeden, Salvano d „Aramento degli Amati zmarł w 1284 r. We Florencji i twierdził, że utrzymywał ten proces w tajemnicy. Drugi, Allessandro della Spina zmarł w 1317 r. I twierdził, że ujawnił swój proces. Piza i Florencja są odległy o zaledwie krótki galop. Zbieg okoliczności Ty decydujesz.

W każdym razie miejscowy mnich Girodina da Rivalta wygłosił kazanie w 1306 roku, w którym entuzjastycznie poparł okulary jako wspaniały wynalazek i mimochodem wskazał, że były używane od około 20 lat. Wreszcie, w 1289 roku, inny miejscowy z rodziny Popozo narzekał, że „Jestem tak osłabiony wiekiem, że bez okularów zwanych okularami nie byłbym w stanie czytać ani pisać”.

Teleskopy

Mniej więcej w tym samym czasie wydaje się, że we wczesnych teleskopach używano soczewek. W XIII wieku Anglik Roger Bacon obszernie je omawia. Zarówno okulary, jak i mikroskopy są istotne dla mikroskopów, ponieważ śledzą coraz bardziej wyrafinowane zastosowanie soczewek – podstawowego elementu optycznego każdego mikroskopu.

Następnie, zaledwie 200-300 lat później, znajdujemy mnóstwo referencji i twarde dowody zarówno teleskopów, jak i mikroskopów. Nadszedł renesans, a wraz z nim obfity rozkwit sztuki i nauki. Co najważniejsze, wraz z wynalezieniem maszyny drukarskiej, pomysły i osiągnięcia mogą być łatwo i szybko rozpowszechniane. W rezultacie Thomas Digges „prace nad teleskopem w Anglii w połowie XVI wieku i prace Hansa Lippersheya, które obejmowały ubieganie się o patent na teleskop, zostały przekazane innym, w tym nie mniej geniuszowi niż Galileo.

Galileo natychmiast zaczął pracować z soczewkami. W krótkim czasie opracował ulepszony teleskop z urządzeniem do ogniskowania i udał się na podbój gwiazd. To powiedziawszy, powinniśmy również złożyć hołd Sir Isaacowi Newtonowi, który w tym samym czasie w Wielkiej Brytanii wynalazł teleskop zwierciadlany.

Mikroskopy złożone

Ale co z mikroskopami? ten sam Hans Lippershey i jego syn Zaccharias Hanssen eksperymentowali z różnymi obiektywami. Pod koniec 1590 roku używali kilku soczewek w tubusie i byli zdumieni widząc, że obiekt na końcu tubusu był powiększony znacznie poza możliwości szkła powiększającego. Właśnie wynaleźli mikroskop złożony. To znaczy, odkryli, że obraz powiększony przez pojedynczą soczewkę można dodatkowo powiększyć o sekundę lub więcej soczewek.

Następnie w połowie XVII wieku Anglik Robert Hooke i Holender Anthony Van Leeuwenhoek przenieśli mikroskop na nowy poziom . Hooke był chorowitym geniuszem, który uwielbiał eksperymentować. Zrobił to w wielu różnych dziedzinach naukowych i z dużym sukcesem. Wynalazł przegub uniwersalny, przysłonę irysową (kolejny kluczowy element wielu współczesnych mikroskopów świetlnych), respirator, wychwyt kotwiczny i sprężynę równoważącą do zegarów.

Opracował również poprawną teorię spalania; opracował równanie opisujące elastyczność, które jest nadal używane („prawo Hookea”) i wynalazł lub udoskonalił przyrządy meteorologiczne, takie jak barometr, anemometr i higrometr itd. Przede wszystkim jednak jest znany z Micrographii, jego badania z mikroskopem, opublikowane w 1665 roku. Micrographia stała się z dnia na dzień sensacją nie tylko ze względu na to, co opisał, ale także ze względu na wspaniałe rysunki, które wykonał.

On opisał nowy świat wraz ze wspaniałymi rysunkami kłujących włosków pokrzywy, pcheł i, co najbardziej znane, struktury plastra miodu lub „komórek” korka. To Hooke ukuł termin „komórki”, opisując żywą tkankę. Co ciekawe, chociaż Hooke używał mikroskopu złożonego, odkrył, że był on bardzo nadwyrężony i osłabił jego wzrok. W swojej Micrographii wolał użyć prostego mikroskopu z jedną soczewką wykonanego ze złota i skóry i oświetlonego świecą. Być może pierwsze światło mikroskop?

Antonie van Leeuwenhoek – Ojciec mikroskopu

Jednak to Leeuwenhoek żył w tym samym czasie co Hooke i wykorzystał prace Hookea, aby przenieść projektowanie mikroskopów na nowy poziom wyrafinowania. Jako sukiennik korzystał z prostego mikroskopu do badania materiału. Jako naukowiec zaczął eksperymentować z nowymi sposobami szlifowania soczewek w celu poprawy jakości optycznej. W sumie szlifował około 550 soczewek, z których niektóre miały liniową moc powiększającą 500 i zdolność rozdzielczą jednej milionowej cala – zdumiewające osiągnięcie.

Leeuwenhoek opisał te osiągnięcia prawie 200 literami. do The Royal Society w Londynie, gdzie potwierdził je nie mniej niż Robert Hooke. Efektem całej tej pracy był prosty ręczny mikroskop z jedną soczewką. Okazek został zamocowany na górze wskaźnika, nad którym znajdowała się wypukła soczewka przymocowana do metalowego uchwytu. Następnie próbkę oglądano przez otwór po drugiej stronie mikroskopu i ogniskowano za pomocą śruby.

Być może jego najsłynniejszy eksperyment miał miejsce w 1674 roku, kiedy zobaczył trochę wody w jeziorze:

„Teraz wyraźnie zauważyłem, że były to małe węgorze, lub robaki, leżące skulone razem i wijące się tak, jakbyś zobaczył wyłupiastym okiem całą rurkę małych węgorzy i wody, w której węgorze wiły się między sobą, a cała woda wydawała się żywa wśród tych różnorodnych zwierząt.

To był dla mnie, spośród wszystkich cudów, które odkryłem w naturze, najwspanialszy ze wszystkich; i ze swej strony muszę powiedzieć, że nie więcej Przed moimi oczami pojawił się jeszcze przyjemny widok, że te tysiące żywych stworzeń widziało wszystkie żywe w małej kropli wody, poruszające się między sobą, a każda istota miała swój własny ruch.

Miał odkryte bakterie. Zasłużył na tytuł Ojca Mikroskopu. Co ciekawe, zajęło to aż do 1839 roku, prawie dwieście lat później, zanim komórki ostatecznie uznano za podstawowe jednostki życia.

XVIII / XIX wiek

Kolejny ważny krok w historii mikroskopu nastąpiło kolejne 100 lat później, wraz z wynalezieniem achromatycznej soczewki przez Charlesa Halla, w latach trzydziestych XVIII wieku. Odkrył, że używając drugiej soczewki o innym kształcie i właściwościach załamujących, mógł wyrównać kolory przy minimalnym wpływie na powiększenie pierwszej soczewki.

Następnie w 1830 roku Joseph Lister rozwiązał problem aberracji sferycznej ( światło załamuje się pod różnymi kątami w zależności od tego, gdzie pada na soczewkę) poprzez umieszczenie soczewek w precyzyjnych odległościach od siebie. W połączeniu te dwa odkrycia przyczyniły się do wyraźnej poprawy jakości obrazu. Wcześniej, ze względu na kiepską jakość szkła i niedoskonałą soczewkę, mikroskopi oglądali tylko zniekształcone obrazy – podobnie jak pierwsze radia były wyjątkowo trzaskające.

Warto pamiętać, że do tej pory każdy nowy krok miał wpływ na jakość lub zastosowanie soczewek. Następnie, w 1863 roku, jeden z kilku nowych producentów mikroskopów, firma Ernst Leitz, rozwiązał problem mechaniczny, wprowadzając pierwszą obrotową wieżyczkę z nie mniej niż pięcioma obiektywami.

Ta poprawa nastąpiła szybko w 1866 roku, kiedy Carl Zeiss zwerbował Ernsta Abbe na stanowisko dyrektora badań w Zeiss Optical Works. Abbe nakreślił ramy tego, co stanie się nowoczesnym podejściem do rozwoju optyki obliczeniowej. Wyraźnie podkreślił różnicę między powiększeniem a rozdzielczością i skrytykował praktykę używania okularów o zbyt dużym powiększeniu jako „puste powiększenie”. Do 1869 roku jego praca wyprodukowała nowe opatentowane urządzenie oświetlające – kondensator Abbego.

Abbego Condenser: Praca Abbego nad falową teorią obrazowania mikroskopowego (warunek sinusowy Abbego) umożliwiła opracowanie nowego zakres siedemnastu obiektywów mikroskopu – trzy z nich były pierwszymi obiektywami zanurzeniowymi, a wszystkie zostały zaprojektowane w oparciu o modelowanie matematyczne. Jak zauważył Abbe, jego dzieła były „oparte na dokładnym badaniu użytych materiałów, a projekty, o których mowa, są określane przez obliczenia do ostatni szczegół – każda krzywizna, każda grubość, każda apertura obiektywu – tak, że wykluczone jest jakiekolwiek podejście metodą prób i błędów. ”

Odtąd mikroskopy były projektowane w oparciu o prawa fizyki, a nie próby i błąd, który charakteryzował pionierów. W tym samym czasie wiele firm utworzyło wyspecjalizowane zakłady produkcyjne ukierunkowane na produkcję mikroskopów precyzyjnych. Badania i rozwój nadal przynosiły owoce.

W 1880 roku pierwsze mikrotomy zaczęto stosować, co umożliwiło przygotowanie znacznie cieńszych próbek w celu ulepszenia próbki. W 1893 roku inny pracownik firmy Zeiss, August Kohler, opracował niezrównany system oświetlenia, który nadal jest znany jako oświetlenie Kohler. Używając podwójnych diafragm, system zapewnia potrójne korzyści: równomiernie oświetlony preparat, jasny obraz i minimalne odblaski. Innymi słowy, Kohler uzyskał prawie doskonały obraz.

Masowy rynek mikroskopów pojawił się w tym samym czasie, co inżynieria precyzyjna i nic dziwnego, że uzyskano mnóstwo oszałamiających wyników: w 1879 roku Walter Flemming odkrył mitozę komórkową i chromosomy, osiągnięcie uznawane za jedno ze 100 najważniejszych osiągnięć naukowych wszechczasów.

XX wiek

Na przełomie XIX / XX wieku Louis Pasteur wynalazł pasteryzację, podczas gdy Robert Koch odkrył swoje słynne lub niesławne postulaty: prątek wąglika, prątek gruźlicy i cholera vibrio.

UV i faza: do 1900 roku teoretyczna granica rozdzielczości dla mikroskopów światła widzialnego (2000 angstremów) została osiągnięta. W 1904 roku Zeiss pokonał to ograniczenie, wprowadzając pierwszy komercyjny mikroskop UV o rozdzielczości dwukrotnie większej niż mikroskop światła widzialnego.W 1930 roku Fritz Zernike odkrył, że może oglądać niewybarwione komórki za pomocą kąta fazowego promieni. Odtrącony przez Zeissa, jego innowacja w zakresie kontrastu fazowego została wprowadzona dopiero w 1941 roku, chociaż w 1953 roku zdobył Nagrodę Nobla.

Mikroskopy elektronowe: W 1931 roku Max Knoll i Ernst Ruska wynaleźli pierwszy mikroskop elektronowy która przebiła się przez optyczne ograniczenia światła. Fizyka podpowiada, że mikroskopy świetlne są ograniczone przez fizykę światła do powiększenia 500x lub 1000x i rozdzielczości 0,2 mikrometra.

Knoll i Ruska zbudowali elektron transmisyjny mikroskop (TEM) – taki, który przepuszcza wiązkę elektronów (w przeciwieństwie do światła) przez próbkę. Późniejsze oddziaływanie wiązki elektronów z próbką jest rejestrowane i przekształcane w obraz. Następnie, w 1942 roku, Ruska ulepszył TEM, budując pierwszy skaningowy mikroskop elektronowy (SEM), który przesyła wiązkę elektronów przez próbkę.

Zasady Ruskiej nadal stanowią podstawę nowoczesnych mikroskopów elektronowych – mikroskopy, które mogą osiągać powiększenia do 2 milionów razy! Drugim ważnym osiągnięciem mikroskopów w XX wieku była ewolucja rynku masowego. Rozpoczęty w XIX wieku, kiedy Leitz twierdził, że wyeksportował 50 000 mikroskopów do USA, Trend nabrał tempa w XX wieku. W rezultacie wielu producentów zaczęło oferować bardziej konkurencyjne cenowo alternatywy dla uznanych firm europejskich, takich jak Zeiss i Leitz.

Chiny: Chiny stały się głównym dostawcą mikroskopy do codziennego użytku, a wraz z ewolucją ich optycznych możliwości produkcyjnych, obecnie dostarczają komponenty optyczne do niektórych głównych marek mikroskopów. Ten trend rynkowy miał korzystny wpływ na cenę o mikroskopy f, umożliwiające rozprzestrzenianie mikroskopów poza sferę naukowca do codziennego użytku komercyjnego i indywidualnego.

Nowe źródła światła – halogenowe, fluorescencyjne i LED, wszystkie poprawiły lub dodały większą wszechstronność mikroskopu świetlnego podczas gdy pojawienie się wysięgników doprowadziło do rozległych komercyjnych zastosowań kontrolnych, których nie można przeprowadzić przy użyciu standardowej podstawy mikroskopu stojącego. Jednak najnowszą innowacją było pojawienie się mikroskopu cyfrowego.

Mikroskopy cyfrowe: mikroskopy cyfrowe umożliwiają transmisję obrazu na żywo do telewizora lub komputera ekran i pomogli zrewolucjonizować mikrofotografię. Mikroskopy cyfrowe po prostu integrują cyfrową kamerę mikroskopową w trójokularowym porcie standardowego mikroskopu. Alternatywnym i bardziej elastycznym rozwiązaniem jest po prostu umieszczenie cyfrowej kamery mikroskopu na mikroskopie trójokularowym!

Dino-Lite: Jedna z bardziej oryginalnych innowacji w XXI wiek to mikroskopy Dino-Lite Digital. Dino-Lite to ręczne mikroskopy cyfrowe, niewiele większe od grubego długopisu. Oferują możliwość powiększenia o małej mocy i powiększeniu do 500x. Miały znaczący wpływ na zastosowania w inspekcji przemysłowej.