Wysiging soos op 12:34, 28 Maart 2019
20 367 grepe bygevoeg , 2 jaar gelede
Wysiging soos op 22:33, 7 September 2018 (wysig)
Wysiging soos op 12:34, 28 Maart 2019 (wysig) (maak ongedaan)
Die '''Mikroskoop''' is 'n instrument met vergrotingslense wat kleiner voorwerpe sodanig vergroot dat dié wat nie met die oog gesien kan word nie, mikroskopies besigting kan word. Daar'n Mikroskoop is verskeie'n tipeoptiese mikroskopeinstrument met behulp waarvan aansienlik vergrote beelde van klein voorwerpe verkry kan word, wat die ondersoek van sulke voorwerpe moontlik maak of vergemaklik ([[Grieks|Griek]]<nowiki/>s: ''mikras'' = "klein" en ''skopein'' = "ondersoek").
Die berigte oor die eerste teleskope en mikroskope is ongelukkig so onvolledig dat die waare verhaal oor die ontstaan van die twee instrumente onbekend is. Al sekerheid is dat albei in [[Nederland]] ontstaan het, waarskynlik tussen [] en [].
Die algemeenste tipe is die optiese mikroskoop, waarby 'n ligbron en 'n lensstelsel gebruik word om 'n vergrote beeld te verkry. Die maksimumvergroting wat hiermee moontlik is, is nagenoeg 1000 maal. In plaas van lig kan 'n mens ook straling van baie korter golflengte as ondersoekmiddel gebruik. Die vergroting wat verkry kan word, is dan teoreties hoër. Jare lank was daar egter geen lense bekend wat vir sulke straling geskik was nie, Die oplossing vir die probleem is gevind in die gebruik van elektronbundels waarby elektriese en magnetiese velde as "lense" kan dien. Op hierdie manier is die elektronmikroskoop en sy skouspelagtige jonger broer, die aftastingsmikroskoop, ontwikkel.
'n Snit is 'n uiters dun, deursigtige skyfie wat met behulp van deurvallende lig bestudeer kan word. Hooke het die snitte op deurskynende mika-plaatjies gemonteer. Hierdie metode het dit teoreties moontlik gemaak om selstrukture waar te neem. Voor Hooke sy bydraes gelewer het. is voorwerpe met behulp van weerkaatste lig ondersoek, waarby natuurlik slegs die uitwendige strukture waargeneem kon word. Klein kristalle, klein plantjies en insekte is aan 'n speldpunt vasgegom.
Die Nederlanders [[Jan Swammerdam]] (1637-1680) en [[Antonie van Leeuwenhoek]] (1632-1723) en die Engelsman [[Nehemiah Crew]] (1641 - 1712) het ook belangrike bydraes gelewer. Crew het in die bestudering van plante gespesialiseer, terwyl Swammerdam diere bestudeer het (sy snitte van bye en ander insekte was wêreldberoemd). Van Leeuwenhoek het die grondslag gelê vir die mikrobiologie, dit wil sê die studie van eensellige en ander mikroörganismes.
Die instrument het toe sy huidige vorm begin aanneem en die lensstelsel kon ook deur wetenskaplike berekenings ontwerp word, met 'n gevolglik eenvormigheid in gehalte. Die moontlikheid om fyn lyne op glas te ets het meegebring dat die vermoë van mikroskooplense nou ook gemeet en getoets kon word.
=== Verligting ===
Die lig wat van die oppervlak weerkaats word, val ook deur die prisma. By die bestudering van gepoleerde oppervlakke word spesiale etstegnieke gebruik. Gedeeltes met 'n afwykende of versteurde struktuur word dieper geëts en is dus as 'n soort reliëf waarneembaar. Gewoonlik word voorbereide snitte verlig deur 'n sterk kunsmatige ligbron wat via 'n hol spieël (of via een of meer plat spieëls en 'n [[kondensor]]) 'n skerp ligkol op die gemonteerde snit gooi.
Die kondensor is gewoonlik 'n eenvoudige lensstelsel, maar vir optimale resultate word 'n gekorrigeerde aplanatiese kondensor gebruik. By kritieke verligting word 'n filament (gloeidraad) van 'n spesiale lamp presies op die voorbereide snit geprojekteer. Die [[Galaktiese filament|filament]] moet 'n groot, egalig gloeiende oppervlak hê. Vir lampe met 'n normale gloeidraad word [[Köhler-verligting]] gebruik. In hierdie geval word die gloeidraad op die diafragma voor die kondensor geprojekteer.
Die diafragma word dan sover moontlik gesluit totdat die opening presies so groot is soos die beeld van die [[gloeidraad]] (dit skakel weerkaatsings en ligverspreiding uit). Die kondensor projekteer die sterk verligte beeld van die [[Diafragmagetal|diafragma]] presies op die voorbereide snit. 'n Bykomstige diafragma voor die lamp word vervolgens so ver gesluit dat slegs die waargenome beeld verlig word: ligverspreiding word hierdeur ook verder teëgewerk. By donkerveldverligting word 'n spesiale kondensor gebruik.
=== Skeidingsvermoë ===
Die formule vir die bepaling van skeidingsvermoë ''ov'' is ''ov'' = 0,6 λ/''n'' sin α, waar λ die golflengte van die gebruikte lig is, ''n'' die brekingsindeks in die voorwerpruimte en α die helfte van die openingshoek van die objektief: ''n'' sin α heet die numeriese opening (numeriese apertuur; NA) van die objektief in gebruik. (Eintlik is dit die NA van die ligbundel wat deur die objektief val. In hierdie verband kan die term NA ook met betrekking tot elektronbundels gebruik word.) Goeie olie-immersie-objektiewe het 'n NA van 1,40, wat meebring dat die skeidingsvermoë vir geel lig ongeveer 2500 Å (angström) is (λ = 6000 Å = 6 x 10<sup>-7</sup> m).
=== Fasekontras- en interferensiemikroskoop ===
Die Nederlander [[Frits Zernike]] (1888-1966) het in 1933 'n fasekontrasmikroskoop ontwerp waarin faseverskille sigbaar gemaak kon word. Hiervoor het Zernike in 1953 die [[Nobelprys vir fisika|Nobelprys]] vir fisika ontvang. Hy het gebruik gemaak van die teorieë van die Duitser [[Ernst Abbe]] (1840-1905), wat die eerste wetenskaplike was wat dieptestudies oor optiese instrumente gedoen het en wat die Zeiss-maatskappy daarmee help uitbrei het. Abbe het die ligbeeld wat deur een lens verkry word, beskou as die som van 'n ligbundel wat reg deur 'n lens val en 'n aantal gebreekte buigingsbundels (Abbe se buigingsteorie).
== Elektronmikroskoop ==
In 1924 het [[Louis de Broglie]] (gebore 1892) die teorie voorgestel dat die beweging van klein partikels golfkenmerke toon. Hul golflengte λ hang af van hul snelheid ''v'' en massa ''m'' volgens λ = ''h/mv'', waar ''h'' die konstante van [[Konstante van Planck|Planck]] is. Vir elektrone word snelheid gewoonlik nie gegee nie, maar wel hul energie (E = ½''mv''<sup>2</sup>, dus v= Elektrone kan afgebuig word in elektriese en/of magnetiese velde en in 1926 het [[Hans Busch]] (gebore 1884) die gedagte geopper dat dit moontlik moet wees om hierdie velde so saam te stel dat 'n lenswerking ontstaan.
Reeds in 1931 het die Duitsers [[Max Knoll]] (gebore 1897) en Ernst Ruska (gebore 1906) 'n elektronmikroskoop volgens hierdie beginsel gebou. Die apparaat het 'n beter skeidingsvermoë as die bestaande optiese mikroskope gehad.
=== Konstruksie ===
'n Elektronkanon word gebruik as bron van elektrone. Dit bestaan uit 'n gloeiende katode waaruit elektrone vrygestel word en 'n versnellingsanode wat aan 'n spanningsbron van 20 000 tot 100 000 V gekoppel is. Die elektrone wat die kanon verlaat, het 'n energie van 20 000 tot 100 000 eV met 'n bygaande golflengte van nagenoeg 0,15-0,03 Å, wat tienduisende kere kleiner as die golflengte van sigbare lig is. [[Elektronbundel Ioonbron|Elektronbundels]] met hierdie hoeveelheid energie het 'n sterk wisselwerking met materie en is dus besonder geskik vir navorsingsdoeleindes.
Vir spesiale toepassings word elektronbundels van 1 000 000 eV en meer gebruik. Hierdie elektronbundels het 'n beter indringingsvermoë, sodat die inwendige struktuur van metale ook ondersoek 'kan word. Die elektronbundels wat normaalweg gebruik word, word ook deur [[lug]] geabsorbeer, wat 'n hoë [[vakuum]] binne die mikroskoop 'n vereiste maak (10-<sup>2</sup> tot 10<sup>-3</sup> Pa). Dit is slegs moontlik as die snitte wat ondersoek moet word, geheel en al ontwater is; gevolglik is alle lewende biologiese snitte uitgeskakel.
Bowendien kan allerlei onvoorsiene struktuurveranderings (krimping, ensovoorts) tydens die droogproses intree. Die elektronbundel uit die elektronkanon word deur een of meer kondensorstelsels op die voorbereide snitte gekonsentreer. In die [[transmissie-elektron]] mikroskoop word die elektrone wat deur die voorbereide snit gaan, deur middel van 'n lensstelsel direk op 'n fluoresseerskerm of op 'n fotografiese plaat gewerp. 'n Gedeelte van die elektrone sal in die voorbereide snit versprei word in direkte verhouding tot die massa by enige gegewe punt.
Biologiese snitte is meestal 300 tot 800 Å dik en word in 'n ultramikrotoom gesny. Die snitte word gewoonlik op 'n dun vliesie met 'n dikte van ongeveer 50 Å gelê en na droging, ensovoorts, via die [[vakuumsluis]] in die mikroskoop geplaas. Die vliesie kan bestaan uit 'n opgedampte lagie koolstof of uit 'n kunsstof waarvan 'n verdunde oplossing op 'n laag water uitgegiet word en dan toegelaat word om te verdamp. Die vliesie word deur 'n dun metaalgaas ondersteun.
'n Groot aantal snitte Kan vinnig gedroog word deur dit in alkohol te doop. Die kontraste binne die snitte word gewoonlik verhoog deur dit in oplossings van swaar metale te week. Die oppervlakreliëf kan goed sigbaar gemaak word deur middel van die [[skadutegniek]], waarby die snit noukeurig met 'n swaar metaal bestof word. Vaste stowwe word deur elektrochemiese [[etstegnieke]] tot ultradun [[foelie]] gesny.
Waar die belangstelling hoofsaaklik gaan om roosterfoute, verplasings en dies meer, kan dikker foelies (ongeveer 5000 Å met 'n elektronbundel wat so energieryk moontlik is) aangewend word as wanneer die struktuur self ondersoek moet word (500-1 000Å). Met suiwer [[Kristallografie|kristalle]] ontstaan buigingspatrone en dit maak die gebruik van objektiewe lense agter die snit oorbodig. Uit die buigingspatroon kan die kristalstruktuur bepaal word. Oppervlakke wat, om watter rede ook al, nie geskik is om regstreeks bestudeer te word nie, kan volgens die replikategniek behandel word.
=== Aftastingsmikroskoop ===
In baie toepassings is die elektronmikroskoop en die optiese mikroskoop deur die aftastingsmikroskoop verdring. In hierdie instrument word die voorbereide snit deur 'n uiters dun elektronbundel afgetas. Die aftasting geskied volgens 'n lynpatroon soortgelyk aan die van 'n [[televisiebeeld]] buis. Elektrone wat deur die voorwerp versprei ot losgeslaan word (sekondêre elektrone), word deur 'n detektor versamel.
Die klein [[stroomsterkte]] van die versamelde elektrone (ongeveer 10- 13 Å) word versterk, meestal deur fotovermenigvuldigers, en word gebruik om die intensiteit van die elektronestraal na die beeldskerm te reguleer. Die beweging van hierdie elektronestraal is presies gesinchroniseer met die straal wat die voorwerp aftas. Die vergroting word gereguleer deur die afbuigspanning in die mikroskoop te verander, wat meebring dat 'n groter of kleiner gedeelte van die voorwerp afgetas word.