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Linha do tempo do microscópio

Século 14: óculos feitos pela primeira vez na Itália

1590: Dois fabricantes de óculos holandeses e pai e a equipe de seu filho, Hans e Zacharias Janssen, criam o primeiro microscópio.

1667: A famosa “Micrographia” de Robert Hooke é publicada, que descreve os vários estudos de Hooke usando o microscópio.

1675: Entra Anton van Leeuwenhoek, que usou um microscópio com uma lente para observar insetos e outros espécimes. Leeuwenhoek foi o primeiro a observar bactérias. Século 18: Com o avanço da tecnologia, a microscopia se tornou mais popular entre os cientistas. Parte disso se deveu à descoberta de que a combinação de dois tipos de vidro reduzia o efeito cromático.

1830: Joseph Jackson Lister descobre que o uso de lentes fracas juntas em várias distâncias proporcionava uma ampliação clara.

1878: Uma teoria matemática ligando a resolução ao comprimento de onda da luz é inventada por Ernst Abbe.

1903: Richard Zsigmondy inventa o ultramicroscópio, que permite a observação de espécimes abaixo do comprimento de onda da luz.

1932: Materiais biológicos transparentes são estudados pela primeira vez usando a invenção de Frits Xernike do microscópio de contraste de fase.

1938: Apenas seis anos após a invenção do microscópio de contraste de fase vem o microscópio eletrônico, desenvolvido por Ernst Ruska, que percebeu que o uso de elétrons em microscopia aumentava a resolução.

1981: Imagens de espécimes em 3-D possíveis com a invenção do microscópio de tunelamento de varredura por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer.

História do microscópio composto

Assim como os gregos tinham um sistema de aquecimento radiante em pleno funcionamento, operando dois mil anos antes dos que só agora estavam sendo introduzidos nos Estados Unidos, as origens do microscópio óptico composto parecem ter sido rastreadas, não para a Holanda, Inglaterra ou França – mas para a China, o que talvez seja apropriado, dada a atual predominância da China no fornecimento de microscópios de luz compostos!

O microscópio de água

De acordo com um antigo texto chinês, os chineses viam espécimes ampliados através de uma lente no final de um tubo, tubo esse cheio com níveis variados de água de acordo com o grau de ampliação que desejavam obter. Engenhoso, eficaz e reproduzível em casa, hoje. Que isso tenha ocorrido cerca de 4.000 anos atrás na dinastia Chow-Foo e mais de 3.500 anos antes do nascimento do “pai da microscopia moderna” é bastante notável.

Que esses antigos chineses alcançaram níveis de ampliação de 150 vezes hoje “O padrão, ou 100 moou, é de tirar o fôlego. É como se eles tivessem desenvolvido um carro de cidade que alcançou Mach II. Se eles construíram esse carro, nenhuma referência a ele jamais foi encontrada. conhecida referência a tal dispositivo de microscópio composto até que voltemos aos gregos novamente.

Nada menos que Aristóteles descreve o funcionamento de um microscópio em alguns detalhe. Os gregos certamente faziam bom uso de lentes curvas, que são um componente essencial de qualquer microscópio estéreo ou composto. Os meninos da Grécia Antiga provavelmente compartilhavam a sensação de triunfo de todo garoto americano de usar lentes curvas, ou lupas, para iniciar uma fogo. Os gregos, entretanto, também o usavam para procedimentos cirúrgicos, não em formigas como os meninos costumam fazer, mas em pessoas – para cauterizar feridas e lesões causadas pela hanseníase e assim por diante.

Antigos egípcios e romanos também usou várias lentes curvas, embora nenhuma referência a um microscópio composto tenha sido encontrada. Os gregos, entretanto, nos deram a palavra “microscópio”. Vem de duas palavras gregas, “uikpos”, pequeno e “okottew”, visão. No entanto, embora os antigos chineses, gregos e romanos aplicassem sua infinita sabedoria ao assunto, não há referência conhecida ao uso de luz artificial ou de lentes múltiplas. Em outras palavras, podemos dar grande crédito aos Antigos por suas previsões e realizações, mas temos que olhar em outro lugar para descobrir o primeiro microscópio óptico e composto.

Incrivelmente, as próximas referências históricas com qualquer coisa em tudo a ver com microscópios, ou mais precisamente, ótica é 1.200 anos após o saque de Roma e, mesmo assim, as referências são apenas ao uso de lentes na invenção de óculos. Dito de outra forma, algumas das pessoas mais inteligentes que o planeta já produziu, tocaram e trabalharam com lentes individuais por vários milhares de anos sem levar isso adiante.

Óculos

Então, em poucos anos na Toscana, Itália, dois homens afirmaram ter inventado óculos de forma independente. A evidência? Suas lápides! Um, Salvano d “Aramento degli Amati morreu em 1284 em Florença e afirmou ter mantido o processo em segredo. O outro, Allessandro della Spina morreu em 1317 e afirmou ter revelado seu processo. Pisa e Florença estão a apenas um galope de distância. Coincidência ? Você decide.

Em qualquer caso, um monge local, Girodina da Rivalta deu um sermão em 1306 no qual endossou entusiasticamente os óculos como uma invenção fantástica e, de passagem, indicou que eles estavam em uso por cerca de 20 anos. Finalmente, em 1289, outro morador da família Popozo lamentou que “Estou tão debilitado pela idade que sem os óculos conhecidos como óculos, não seria mais capaz de ler ou escrever.”

Telescópios

Quase na mesma época, parece que as lentes estavam sendo usadas nos primeiros telescópios. No século 13, o inglês Roger Bacon os discute longamente. Tanto os óculos quanto os microscópios são relevantes para os microscópios porque rastreiam o uso cada vez mais sofisticado de lentes – o componente óptico essencial de qualquer microscópio.

Então, meros 200-300 anos depois, encontramos uma infinidade de referências e evidências concretas de telescópios e microscópios. O Renascimento havia chegado e com ele um florescimento abundante nas artes e nas ciências. Mais importante ainda, com a invenção da imprensa, ideias e desenvolvimentos puderam se espalhar fácil e rapidamente. Como resultado, o trabalho de Thomas Digges “no telescópio na Inglaterra em meados do século 16 e o trabalho de Hans Lippershey, que incluiu o pedido de patente do telescópio, foram transmitidos a outros, incluindo não menos que um gênio do que Galileu.

Galileu imediatamente começou a trabalhar com lentes. Em um curto espaço de tempo, ele desenvolveu um telescópio aprimorado com um dispositivo de foco e passou a conquistar as estrelas. Dito isso, também devemos prestar homenagem a Sir Isaac Newton que, na mesma época, no Reino Unido, inventou o telescópio refletor.

Microscópios compostos

Mas e os microscópios? mesmo Hans Lippershey e seu filho, Zaccharias Hanssen, estava experimentando uma variedade de lentes. No final da década de 1590, eles usaram várias lentes em um tubo e ficaram surpresos ao ver que o objeto no final do tubo foi ampliado significativamente além da capacidade de uma lupa. Eles tinham acabado de inventar o microscópio composto. Ou seja, eles descobriram que uma imagem ampliada por uma única lente pode ser ampliada por um segundo ou mais lentes.

Então, em meados do século 17, um inglês, Robert Hooke e um holandês, Anthony Van Leeuwenhoek, levou o microscópio a novos níveis . Hooke era um gênio doentio que gostava de experimentar. Ele o fez em uma ampla gama de campos científicos de estudo e com sucesso prolífico. Ele inventou a junta universal, o diafragma de íris (outro componente-chave de muitos microscópios de luz modernos), um respirador, um escapamento de âncora e uma mola de equilíbrio para relógios.

Ele também elaborou a teoria correta da combustão; criou uma equação que descreve a elasticidade que ainda é usada hoje (“Lei de Hooke”) e inventou ou aprimorou instrumentos meteorológicos, como barômetro, anemômetro e higrômetro; e assim por diante. Acima de tudo, no entanto, ele é conhecido por Micrographia, seus estudos com um microscópio, publicados em 1665. Micrographia se tornou uma sensação da noite para o dia não apenas pelo que ele descreveu, mas pelos desenhos soberbos que fez.

Ele descreveu um novo mundo ao lado de desenhos requintados dos pêlos ardentes de uma urtiga, uma pulga e, o mais famoso de tudo, a estrutura em favo de mel ou “células” de uma cortiça. Foi Hooke quem cunhou o termo “células” ao descrever o tecido vivo. Curiosamente, embora Hooke usasse um microscópio composto, ele descobriu que isso prejudicava muito e enfraquecia sua visão. Para sua Micrographia, ele preferiu usar um microscópio simples de lente única feito de ouro e couro e iluminado por uma vela. Talvez a primeira luz. microscópio?

Antonie van Leeuwenhoek – o Pai do Microscópio

Foi Leeuwenhoek, entretanto, que viveu na mesma época que Hooke e se valeu do trabalho de Hooke para levar o design do microscópio a novos níveis de sofisticação. Como dramatizador, ele usava um microscópio simples para examinar o tecido. Como cientista, ele começou a experimentar novas maneiras de polir lentes para melhorar a qualidade óptica. No total, ele retificou cerca de 550 lentes, algumas das quais tinham um poder de aumento linear de 500 e um poder de resolução de um milionésimo de polegada – uma conquista impressionante.

Leeuwenhoek detalhou essas conquistas em quase 200 letras à Royal Society de Londres, onde ninguém menos do que Robert Hooke os validou. O resultado de todo esse trabalho foi um microscópio de mão simples, de lente única. O espécime foi montado na parte superior do ponteiro, acima do qual estava uma lente convexa fixada a um suporte de metal. A amostra foi então visualizada através de um orifício do outro lado do microscópio e focada com um parafuso.

Talvez seu experimento mais famoso tenha ocorrido em 1674, quando ele viu um pouco de água do lago:

“Agora vi claramente que eram pequenas enguias, ou vermes, deitados todos amontoados juntos e se contorcendo como se você visse, com o olho curvo, um tubo inteiro de enguias e água, com as enguias se contorcendo umas nas outras; e toda a água parecia estar viva com esses animálculos multifacetados.

Esta foi para mim, entre todas as maravilhas que descobri na natureza, a mais maravilhosa de todas; e devo dizer, de minha parte, que não mais a visão agradável já veio diante de meus olhos que esses muitos milhares de criaturas vivas vistas todas vivas em uma pequena gota dágua, movendo-se entre si, cada uma das várias criaturas tendo seu próprio movimento próprio. “

Ele tinha bactérias descobertas. Ele ganhou seu título de Pai do Microscópio. Curiosamente, demorou até 1839, quase duzentos anos depois, antes que as células fossem finalmente reconhecidas como as unidades básicas da vida.

Séculos 18/19

O próximo grande passo na história do microscópio ocorreu outros 100 anos depois, com a invenção das lentes acromáticas por Charles Hall, na década de 1730. Ele descobriu que, usando uma segunda lente de forma e propriedades de refração diferentes, ele poderia realinhar as cores com impacto mínimo na ampliação da primeira lente.

Então, em 1830, Joseph Lister resolveu o problema da aberração esférica ( a luz se dobra em ângulos diferentes dependendo de onde atinge a lente), colocando as lentes a distâncias precisas umas das outras. Combinadas, essas duas descobertas contribuíram para uma melhoria significativa na qualidade da imagem. Anteriormente, devido à baixa qualidade do vidro e das lentes imperfeitas, os microscopistas não viam nada além de imagens distorcidas – algo como os primeiros rádios eram extremamente quebradiços.

Vale lembrar que até agora, a cada novo passo tem estado na qualidade ou aplicação das lentes. Então, em 1863, um dos vários novos fabricantes de microscópios, a empresa Ernst Leitz, abordou um problema mecânico com a introdução da primeira torre giratória com pelo menos cinco objetivas.

Essa melhoria foi rapidamente seguida em 1866, quando Carl Zeiss recrutou Ernst Abbe como seu diretor de pesquisa na Zeiss Optical Works. Abbe expôs a estrutura do que se tornaria a abordagem de desenvolvimento de óptica computacional moderna. Ele deixou clara a diferença entre ampliação e resolução e criticou a prática de usar oculares com ampliação muito alta como “ampliação vazia”. Em 1869, seu trabalho produziu um novo dispositivo de iluminação patenteado – o condensador Abbe.

Abbe Condenser: o trabalho de Abbe em uma teoria ondulatória de imagens microscópicas (a condição Sine de Abbe) tornou possível o desenvolvimento de um novo gama de dezessete objetivas de microscópio – três delas foram as primeiras objetivas de imersão e todas foram projetadas com base em modelagem matemática. Como Abbe observou, suas criações foram “baseadas em um estudo preciso dos materiais usados, os projetos em questão são especificados por cálculo para o último detalhe – cada curvatura, cada espessura, cada abertura de uma lente – de modo que qualquer abordagem de tentativa e erro seja excluída. “

A partir daqui, os microscópios foram projetados com base nas leis de som da física, e não na tentativa e o erro que caracterizou os pioneiros. Ao mesmo tempo, várias empresas montaram fábricas especializadas voltadas para a fabricação de microscópios de precisão. A pesquisa e o desenvolvimento continuaram a dar frutos.

Em 1880, surgiram os primeiros micrótomos começou a ser usado, o que permitiu que amostras significativamente mais finas fossem preparadas para melhorar a amostra. Em 1893, outro funcionário da Zeiss, August Kohler, descobriu um sistema de iluminação incomparável que ainda é conhecido como iluminação Kohler. Usando diafragmas duplos, o sistema oferece benefícios triplos de uma amostra uniformemente iluminada, uma imagem brilhante e brilho mínimo. Em outras palavras, Kohler alcançou uma imagem quase perfeita.

O mercado de massa para microscópios havia chegado ao mesmo tempo que a engenharia de precisão e não é de admirar que uma infinidade de resultados impressionantes foram obtidos: Em 1879, Walter Flemming descobriu a mitose celular e os cromossomos, uma conquista reconhecida como uma das 100 conquistas científicas mais importantes de todos os tempos.

Século 20

Na virada dos séculos 19/20 Louis Pasteur inventou a pasteurização enquanto Robert Koch descobria seus postulados famosos ou infames: o bacilo do antraz, o bacilo da tuberculose e o vibrião da cólera.

UV e fase: em 1900, o limite teórico de resolução para microscópios de luz visível (2.000 angstroms) foi atingido. Em 1904, a Zeiss superou essa limitação com a introdução do primeiro microscópio UV comercial com resolução duas vezes maior que um microscópio de luz visível.Em 1930, Fritz Zernike descobriu que podia visualizar células não coradas usando o ângulo de fase dos raios. Rejeitado por Zeiss, sua inovação de contraste de fase não foi introduzida até 1941, embora ele tenha ganhado o Prêmio Nobel por seu trabalho em 1953.

Microscópios eletrônicos: em 1931, Max Knoll e Ernst Ruska inventaram o primeiro microscópio eletrônico que ultrapassou as limitações ópticas da luz. A física determina que os microscópios de luz são limitados pela física da luz a uma ampliação de 500x ou 1000x e uma resolução de 0,2 micrômetros.

Knoll e Ruska construíram um elétron de transmissão microscópio (TEM) – aquele que transmite um feixe de elétrons (em oposição à luz) através da amostra. A interação subsequente do feixe de elétrons com o espécime é registrada e transformada em uma imagem. Então, em 1942, Ruska aprimorou o TEM ao construir o primeiro microscópio eletrônico de varredura (SEM) que transmite um feixe de elétrons através da amostra.

Os princípios de Ruska ainda formam a base dos modernos microscópios eletrônicos – microscópios que podem atingir níveis de ampliação de até 2 milhões de vezes! O segundo grande desenvolvimento dos microscópios no século 20 foi a evolução do mercado de massa. Iniciado no século 19, quando Leitz afirmou ter exportado 50.000 microscópios para os EUA, isso tendência acelerada no século 20. Como resultado, um grande número de fabricantes surgiu para oferecer alternativas com preços mais competitivos para empresas europeias estabelecidas, como Zeiss e Leitz.

China: a China se tornou um grande fornecedor de microscópios para uso diário e, com a evolução de sua capacidade de fabricação óptica, agora fornece componentes ópticos para algumas das principais marcas de microscópios. Essa tendência de mercado teve um efeito benéfico sobre o preço. f microscópios, permitindo a disseminação de microscópios além do domínio do cientista pesquisador para uso comercial e individual diário.

Novas fontes de luz – halogênio, fluorescente e LED aprimoraram ou adicionaram uma maior versatilidade do microscópio óptico , embora o advento de suportes de lança tenha levado a aplicações de inspeção comercial extensas que não podem ser realizadas com uma base de microscópio de pedestal padrão. A inovação mais recente, no entanto, foi a chegada do microscópio digital.

Microscópios digitais: microscópios digitais permitem a transmissão de imagens ao vivo para uma TV ou computador tela e ajudaram a revolucionar a microfotografia. Os microscópios digitais simplesmente integram uma câmera de microscópio digital na porta trinocular de um microscópio padrão. Uma solução alternativa e mais flexível é simplesmente colocar uma câmera de microscópio digital em um microscópio trinocular!

Dino-Lite: uma das inovações mais originais no Século 21 foi microscópios Dino-Lite Digital. Dino-Lite são microscópios digitais portáteis, não muito maiores do que uma caneta gorda. Eles oferecem capacidade de zoom de baixa potência com ampliação de até 500x. Eles tiveram um impacto marcante nas aplicações de inspeção industrial.