Mikroskoper i biologien: Typer, anvendelser og applikationer

Hvad er et mikroskop?

Et mikroskop er en enhed, der tillader folk at se prøver i detaljer for små for det blotte øje at se. De gør dette ved forstørrelse og opløsning. Forstørrelse er, hvor mange gange objektet forstørres inden for visningslinsen. Opløsning er, hvor detaljeret objektet ser ud, når det ses. Mikroskoper er især nyttige i biologien, hvor mange biologer studerer organismer for små til at se uden hjælp. De kan bruge stereoskoper, sammensatte mikroskoper, konfokale mikroskoper, elektronmikroskoper eller nogen af de specialiserede mikroskoper inden for hver kategori. Prøven under observation bestemmer det nødvendige mikroskop.

Stereoskop

Stereoskopen, også kaldet dissekeringsmikroskop og stereo-mikroskop, er et lysbelyst mikroskop, der tillader et tredimensionelt syn af en prøve. Det gør dette ved at bruge to okulærer i forskellige vinkler, der virkelig bare er et par sammensatte mikroskoper. Prøvens billede er også lateralt og retstående. Dog har stereoskoper lavere kraft i forhold til sammensatte mikroskoper. Billeder forstørres kun op til ca. 100x. Stereoskoper tillader elever og videnskabsmænd at manipulere prøver under observation.

Sammensat mikroskop

Ligesom stereoskoper er sammensatte mikroskoper belyst af lys. De giver et todimensionelt syn af en prøve under observation, men kan have forstørrelser mellem 40x og 400x, med mere kraftfulde versioner op til 2000x. Selvom forstørrelsen kan være høj, er opløsningen begrænset af bølgelængden af lys. Sammensatte mikroskoper kan ikke se detaljer mindre end 200 nanometer fra hinanden. Uanset kan sammensatte mikroskoper findes i mange biologiklasserum og forskningslaboratorier.

Konfokalt mikroskop

Konfokale mikroskoper er også lysmikroskoper, men har fordelene ved både stereoskoper og sammensatte mikroskoper. Konfokale mikroskoper tillader høje forstørrelser af prøver med tredimensionelle billeder. De har også højere opløsninger, i stand til at skelne detaljer ned til 120 nanometer fra hinanden. Den mest almindelige type konfokalt mikroskop er det fluorescerende mikroskop. Dette mikroskop bruger intensivt lys til at excitere molekylerne i en prøve. Disse molekyler afgiver lys, eller fluorescens, som observeres, hvilket tillader højere forstørrelse og opløsning.

Transmissions-elektronmikroskop

Det første elektronmikroskop var et transmissionselektronmikroskop (TEM) opfundet i Tyskland i 1931 af Max Knoll og Ernst Ruska. Det blev skabt som en måde at forstørre genstande mere end hvad lysmikroskoper var i stand til. Hvis lysmikroskoper kunne forstørre op til 1000x eller 2000x i bedste fald, så kunne elektronmikroskopet forstørre genstande til 10.000x-rækken. Et TEM virker ved at fokusere en stråle af enkelt-energi elektroner stærkt nok til at passere gennem en meget tynd prøve. De resulterende billeder ses derefter gennem elektron-diffraktion eller direkte elektron-billede.

Scanning-elektronmikroskop

Der er uenighed om, hvordan SEM blev opfundet, men det blev skabt i tidlig 1930'er. Dog var det først i 1965, at Cambridge Instrument Company markedsførte den første SEM. Det skyldtes kompleksiteten i SEMs scanningsteknologi, som var mere kompliceret at bruge end TEM. SEM virker ved at scanne en prøves overflade med en elektronstråle. Denne stråle skaber forskellige signaler, sekundære elektroner, røntgenstråler, fotoner og andre, som alle hjælper med at karakterisere prøven. Signalerne vises på en skærm, der kortlægger prøvens materialeegenskaber.