Desde que Hooke inventó el microscopio, éste ha sido el medio más directo de observación y detección fina. Para adaptarse al desarrollo de la ciencia y la tecnología, los propios microscopios también se desarrollan constantemente, formando gradualmente una deslumbrante familia de microscopios, como microscopios ópticos, microscopios ultravioleta, microscopios electrónicos, microscopios ultrasónicos, etc. Dado que los microscopios ópticos operan dentro de longitudes de onda de luz visible, no importa cuán precisa sea la lente, no pueden resolver detalles del objeto observado de menos de 100 micrones. La microscopía UV es difícil de aplicar en la práctica debido a problemas como la aberración que son difíciles de resolver. La resolución de los microscopios ultrasónicos no es tan buena como la de los microscopios ópticos comunes y solo se puede utilizar para ocasiones especiales o demostraciones físicas. El microscopio electrónico, que dominó el campo durante un tiempo, ya tenía un poder de resolución muy alto, pero también tenía muchas deficiencias difíciles de superar. Por ejemplo, los haces de electrones requieren vacío, lo que dificulta extremadamente la observación de muestras biológicas vivas y húmedas. El bombardeo de haces de electrones de alta energía también provoca daños importantes en las muestras. Para muestras que emiten luz por sí mismas, la microscopía electrónica no sirve de nada.
A medida que la gente tiene requisitos cada vez mayores para los microscopios en el proceso de investigación científica y aplicaciones prácticas, los microscopios mencionados anteriormente están lejos de satisfacer las necesidades de la investigación científica y la práctica de producción, lo que obliga a las personas a buscar otros métodos. . Después de años de exploración, finalmente se fabricó un microscopio láser.
Microscopio láser de rayos X
El Dr. Robert Davis de la Facultad de Medicina de la Universidad de Gales en el Reino Unido desarrolló con éxito el microscopio láser de rayos X, que utiliza rayos X con un longitud de onda 100 veces más corta que la luz visible como fuente de luz, por lo que tiene un poder de resolución que es más de 100 veces mayor que el de un microscopio de luz visible.
Utilizando la microscopía láser de rayos X, las muestras biológicas se pueden observar directamente sin teñirlas como en la microscopía electrónica. Dado que la dosis de rayos X necesaria es muy pequeña, el daño por radiación a la muestra también se reduce considerablemente. El uso de este microscopio permite a los biólogos observar directamente los procesos microscópicos que controlan la reproducción, la resistencia a las enfermedades y muchas otras funciones fisiológicas que los científicos esperan comprender. Puede revelar las diminutas estructuras dentro de las células vivas de la manera más precisa. biólogos con Abrir un nuevo mundo de descubrimiento científico.
En la microscopía láser de rayos X se pueden utilizar varias técnicas de microscopía diferentes. Como microscopía de contacto, microscopía de barrido, imágenes de placas de zona, imágenes de espejos multicapa e imágenes de elementos ópticos de incidencia rasante, etc. Cada una de estas tecnologías tiene sus propias características para adaptarse a diferentes requisitos. Por ejemplo, se utiliza un material fotosensible de una resistencia como película fotográfica, se coloca debajo de la muestra a observar y se expone con un haz de rayos X para obtener una fotografía de rayos X del mismo tamaño que la muestra, lo que se denomina "Desarrollo del contacto de rayos X". Con este método, se pueden tomar fotografías de plaquetas humanas; utilizando imágenes de placas de zona, se pueden tomar fotografías transversales de células hepáticas con un espesor de sólo unas pocas micras. El microscopio láser de rayos X también puede mostrar claramente los glóbulos rojos individuales, proporcionando así a los médicos imágenes ideales de los capilares.
***Microscopio focal de barrido láser
Este microscopio, producido por Carl Zeiss de Alemania, enfoca el rayo láser en un plano determinado de la muestra biológica y luego mueve la superficie hacia atrás. y adelante bloquean el haz desenfocado. Esta técnica, llamada "mapeo de sección óptica", permite superponer imágenes con diferentes niveles de enfoque con una gran profundidad de enfoque. La resolución del sistema alcanza los 0,2 micrones. En particular, sus capacidades de obtención de imágenes tridimensionales permiten a los investigadores "viajar" dentro de muestras biológicas nativas o determinar la ubicación del tejido celular que absorbe tinciones fluorescentes. Esto permite revelar la interacción de las células vivas, así como la estructura tridimensional de objetos celulares como el ADN o las redes neuronales. Al analizar los cromosomas, los investigadores pueden observar todo el proceso de transición en un campo de escaneo de células en división y luego acercarse a un cromosoma específico para buscar posibles defectos y roturas. Dado que muchas muestras son delicadas y no pueden resistir láseres de alta energía, se requiere que los tubos fotomultiplicadores utilizados para la detección de fluorescencia tengan una alta sensibilidad para evitar la degradación de la fluorescencia.
Este microscopio láser de alto enfoque se utiliza en neurología, genética, inmunología, patología y biofisiología. Por supuesto, también se puede utilizar en campos industriales. Como en el procesamiento ultrafino de cerámicas y metales, este microscopio se puede utilizar para detectar pequeñas fluctuaciones de altura del orden de 0,1 micrones en la superficie del material.
Microscopía láser de fuerza atómica
La tecnología de microscopía de efecto túnel ganó el Premio Nobel de Física en 1986. Esta es una combinación de física y computadoras.
Aplica voltaje a la muestra y a la sonda. Cuando la sonda entra en contacto con la muestra, se generan electrones de túnel. El número de electrones de túnel cambiará con la distancia entre la muestra y la sonda. Actualmente, su resolución longitudinal y lateral puede alcanzar angstroms (pico). ).
Basado en el microscopio de efecto túnel, American Digital Instruments lanzó el microscopio de fuerza atómica. Esta tecnología transforma la sonda conductora del primero en una aguja de diamante y la suspende en la superficie de la muestra. El método de palanca óptica se utiliza para detectar la fuerza repulsiva entre átomos, proporcionando así datos tridimensionales y gráficos de la superficie medida.
En comparación con el microscopio de efecto túnel, el microscopio láser de fuerza atómica X puede detectar no solo conductores, sino también aislantes, y se ha mejorado del tipo con contacto al tipo sin contacto.