Войти
Современный оптический микроскоп с ртутной лампой для флуоресценции микроскопия. В микроскопе есть цифровая камера , подключенная к компьютеру.Оптический микроскоп, также называемый световым микроскопом, представляет собой тип микроскопа, который обычно использует видимый свет и систему линз для создания увеличенных изображений небольших объектов. Оптические микроскопы - это старейшая конструкция микроскопов, которая, возможно, была изобретена в нынешней сложной форме в 17 веке. Базовые оптические микроскопы могут быть очень простыми, хотя многие сложные конструкции направлены на улучшение разрешения и контрастности.
образца. Объект помещается на столик, и его можно непосредственно просматривать через один или два окуляра на микроскопе. В микроскопах с большим увеличением оба окуляра обычно показывают одно и то же изображение, но в стереомикроскопе используются несколько разные изображения для создания трехмерного эффекта. Для захвата изображения обычно используется камера (микрофотография ).
Образец можно зажечь разными способами. Прозрачные объекты можно освещать снизу, а твердые - светом, проходящим через (светлое поле ) или вокруг (темное поле ) линзы объектива. Поляризованный свет может использоваться для определения кристаллической ориентации металлических объектов. Фазово-контрастное изображение можно использовать для увеличения контрастности изображения путем выделения мелких деталей с различным показателем преломления.
Ряд объективов с различным увеличением обычно устанавливается на турели, что позволяет их поворачивать на место и дает возможность увеличивать масштаб. Максимальное увеличение оптических микроскопов обычно ограничивается примерно 1000x из-за ограниченной разрешающей способности видимого света. Увеличение составного оптического микроскопа - это произведение увеличения окуляра (скажем, 10x) и линзы объектива (скажем, 100x), что дает общее увеличение в 1000 раз. Измененная среда, такая как использование масла или ультрафиолетового света, может увеличить увеличение.
Альтернативы оптической микроскопии, которые не используют видимый свет, включают сканирующую электронную микроскопию и просвечивающую электронную микроскопию и сканирующую зондовую микроскопию и, как результат, можно добиться гораздо большего увеличения.
Схема простой микроскоп Существует два основных типа оптических микроскопов: простые микроскопы и составные микроскопы. В простом микроскопе для увеличения используется оптическая сила одной линзы или группы линз. В составном микроскопе используется система линз (один набор увеличивает изображение, создаваемое другим) для достижения гораздо большего увеличения объекта. Подавляющее большинство современных исследовательских микроскопов являются составными микроскопами, тогда как некоторые более дешевые коммерческие цифровые микроскопы представляют собой простые микроскопы с одной линзой. Составные микроскопы можно далее разделить на множество других типов микроскопов, которые различаются своей оптической конфигурацией, стоимостью и назначением.
В простом микроскопе используется линза или набор линз для увеличения объекта только с помощью углового увеличения, давая зрителю прямое увеличенное виртуальное изображение. Использование одной выпуклой линзы или групп линз можно найти в простых устройствах увеличения, таких как увеличительное стекло, лупы и окуляры для телескопов и микроскопов.
Схема составного микроскопа В составном микроскопе для сбора света используется линза, расположенная рядом с просматриваемым объектом (так называемая линза ), которая фокусирует реальное изображение объекта внутри микроскопа (изображение 1). Затем это изображение увеличивается с помощью второй линзы или группы линз (называемой окуляром ), которая дает зрителю увеличенное перевернутое виртуальное изображение объекта (изображение 2). Использование комбинированной комбинации объектива и окуляра позволяет добиться гораздо большего увеличения. Обычные составные микроскопы часто оснащены сменными линзами объектива, что позволяет пользователю быстро регулировать увеличение. Составной микроскоп также позволяет использовать более сложные настройки освещения, такие как фазовый контраст.
Существует множество вариантов конструкции составного оптического микроскопа для специализированных целей. Некоторые из них являются физическими различиями в конструкции, позволяющими специализироваться для определенных целей:
Другие варианты микроскопа разработаны для различных методов освещения:
Миниатюрный USB-микроскоп.A цифровой микроскоп - это микроскоп, оснащенный цифровая камера , позволяющая наблюдать образец с помощью компьютера. Микроскопы также могут частично или полностью управляться компьютером с различными уровнями автоматизации. Цифровая микроскопия позволяет лучше анализировать изображение под микроскопом, например, измерять расстояния и площади, а также определять количество флуоресцентных или гистологических пятен.
Цифровые микроскопы с низким энергопотреблением, USB-микроскопы также коммерчески доступны. По сути, это веб-камеры с мощным макрообъективом, которые обычно не используют трансиллюминацию. Камера подключается непосредственно к порту USB компьютера, так что изображения отображаются прямо на мониторе. Они предлагают небольшое увеличение (примерно до 200 ×) без необходимости использования окуляров и по очень низкой цене. Освещение высокой мощности обычно обеспечивается источником LED или источниками, примыкающими к объективу камеры.
Цифровая микроскопия с очень низким уровнем освещенности, позволяющая избежать повреждения уязвимых биологических образцов, доступна с использованием чувствительных цифровых камер подсчета фотонов. Было продемонстрировано, что источник света, дающий пары запутанных фотонов, может минимизировать риск повреждения наиболее светочувствительных образцов. В этом применении формирования фантомных изображений к микроскопии с разреженными фотонами образец освещается инфракрасными фотонами, каждый из которых пространственно коррелируется с запутанным партнером в видимом диапазоне для эффективного получения изображения камерой для счета фотонов.
Самые ранние микроскопы были с одинарными линзами увеличительными стеклами с ограниченным увеличением, которые датируются по крайней мере так давно как широко распространенное использование линз в очках в 13 веке.
Составные микроскопы впервые появились в Европе около 1620 года, включая один, продемонстрированный Корнелисом Дреббелем в Лондоне (около 1621 года).) и один выставлен в Риме в 1624 году.
Фактический изобретатель сложного микроскопа неизвестен, хотя за эти годы было сделано много заявлений. В их число входит заявление голландского производителя очков Иоганнеса Захариассена через 35 лет после их появления о том, что его отец, Захариас Янссен, изобрел составной микроскоп и / или телескоп еще в 1590 году. Йоханнес «(некоторые утверждают, что это сомнительно) свидетельство отодвигает дату изобретения так далеко назад, что Захария был ребенком в то время, что привело к предположению, что, если утверждение Йоханнеса является правдой, составной микроскоп должен был быть изобретен Йоханнесом». дедушка, Ганс Мартенс. Другое утверждение состоит в том, что конкурент Янссена, Ханс Липперши (который подал заявку на первый патент на телескоп в 1608 году), также изобрел составной микроскоп. Другие историки указывают на голландского новатора Корнелиса Дреббеля с его составным микроскопом 1621 года.
Галилео Галилей также иногда упоминается как изобретатель составного микроскопа. После 1610 года он обнаружил, что может близко сфокусировать свой телескоп, чтобы рассмотреть мелкие объекты, такие как мухи, крупным планом и / или мог смотреть не с того конца в обратном направлении, чтобы увеличивать мелкие объекты. Единственным недостатком было то, что его телескоп длиной 2 фута пришлось удлинить до 6 футов, чтобы видеть объекты так близко. Увидев составной микроскоп, построенный Дреббелем, выставленный в Риме в 1624 году, Галилей построил свою улучшенную версию. В 1625 году Джованни Фабер придумал название микроскопа для сложного микроскопа, который Галилей представил в Accademia dei Lincei в 1624 году (Галилей называл его «окчиолино» или «маленьким глазком»). Фабер придумал название из греческих слов μικρόν (микрон), означающих «маленький», и σκοπεῖν (skopein), означающего «смотреть на», имени, которое должно быть аналогично «телескоп ", еще одно слово, придуманное линцеанцами.
Христиан Гюйгенс, другой голландец, в конце 17 века разработал простую двухлинзовую окулярную систему, которая была ахроматически исправлена, что стало огромным шагом вперед. вперед в развитии микроскопов. Окуляр Гюйгенса все еще производится по сей день, но он страдает небольшим размером поля зрения и другими незначительными недостатками.
Самый старый опубликованный снимок, который, как известно, был сделан с помощью микроскопа: пчелы Франческо Стеллути, 1630 Антони ван Левенгук (1632–1724) - это Считается, что микроскоп привлек внимание биологов, хотя простые увеличительные линзы производились уже в 16 веке. Самодельные микроскопы Ван Левенгука были простыми микроскопами с одной очень маленькой, но прочной линзой. Они были неудобны в использовании, но позволяли ван Левенгук видеть подробные изображения. Потребовалось около 150 лет оптических разработок, прежде чем составной микроскоп смог обеспечить изображение того же качества, что и простые микроскопы Ван Левенгука, из-за трудностей с настройкой нескольких линз. В 1850-х годах Джон Леонард Ридделл, профессор химии в Тулейнском университете, изобрел первый практический бинокулярный микроскоп, одновременно проводя одно из самых ранних и самых обширных американских микроскопических исследований холера.
Хотя основные микроскопические технологии и оптика доступны уже более 400 лет, гораздо позже были разработаны методы освещения образцов для получения изображений высокого качества, которые можно увидеть сегодня.
В августе 1893 г. Август Келер разработал освещение Келера. Этот метод освещения образца обеспечивает чрезвычайно равномерное освещение и преодолевает многие ограничения старых методов освещения образца. До разработки освещения Келера изображение источника света, например нити накала лампочки, всегда было видно на изображении образца.
Нобелевская премия по физике была присуждена голландскому физику Фрицу Зернике в 1953 году за разработку фазового контраста освещения, позволяющего получать изображения прозрачных образцы. Используя интерференцию, а не поглощение света, можно визуализировать чрезвычайно прозрачные образцы, такие как живые клетки млекопитающих, без необходимости использования методов окрашивания. Всего два года спустя, в 1955 г., Жорж Номарски опубликовал теорию дифференциальной интерференционной контрастной микроскопии, другого интерференционного метода визуализации.
Современная биологическая микроскопия во многом зависит от разработки флуоресцентных зондов для специфических структур внутри клетки. В отличие от обычной просвечивающей световой микроскопии, в флуоресцентной микроскопии образец освещается через линзу объектива узким набором длин волн света. Этот свет взаимодействует с флуорофорами в образце, которые затем излучают свет с более длинной длиной волны. Именно этот излучаемый свет составляет изображение.
С середины 20-го века химические флуоресцентные красители, такие как DAPI, который связывается с ДНК, использовались для мечения определенных структур внутри клетки. Более поздние разработки включают иммунофлуоресценцию, в которой используются флуоресцентно меченые антитела для распознавания специфических белков в образце, а также флуоресцентные белки, такие как GFP, которые могут выразить, сделав его флуоресцентным.
Основные элементы оптического просвечивающего микроскопа (1990-е годы) Все современные оптические микроскопы, предназначенные для просмотра образцов в проходящем свете, имеют одни и те же основные компоненты светового пути. Кроме того, подавляющее большинство микроскопов имеют одинаковые «структурные» компоненты (пронумерованные ниже в соответствии с изображением справа):
окуляр, или окулярная линза, представляет собой цилиндр, содержащий две или более линз; его функция заключается в том, чтобы сфокусировать изображение для глаза. Окуляр вставляется в верхний конец тубуса. Окуляры взаимозаменяемы, и в них можно вставить много разных окуляров с разной степенью увеличения. Типичные значения увеличения для окуляров включают 5 ×, 10 × (наиболее распространенные), 15 × и 20 ×. В некоторых высокопроизводительных микроскопах оптическая конфигурация линзы объектива и окуляра согласована для обеспечения наилучших оптических характеристик. Чаще всего это происходит с апохроматическими объективами.
Револьвер, револьвер или вращающаяся передняя часть - это часть, которая удерживает набор линз объектива. Это позволяет пользователю переключаться между линзами объектива.
На нижнем конце типичного составного оптического микроскопа имеется одна или несколько линз объектива, которые собирают свет от образца. Объектив обычно находится в цилиндрическом корпусе, содержащем стеклянную одно- или многоэлементную составную линзу. Обычно в круглую носовую часть ввинчиваются около трех линз объектива, которые можно поворачивать для выбора необходимой линзы объектива. Эти устройства разработаны так, чтобы быть парфокальными, что означает, что при смене одной линзы на другую в микроскопе образец остается в фокусе. Объективы микроскопа характеризуются двумя параметрами, а именно: увеличением и числовой апертурой. Первый типично находится в диапазоне от 5 × до 100 ×, а последний - от 0,14 до 0,7, что соответствует фокусным расстояниям примерно от 40 до 2 мм, соответственно. Объективы с большим увеличением обычно имеют более высокую числовую апертуру и меньшую глубину резкости получаемого изображения. Для некоторых объективов с высокими характеристиками могут потребоваться согласованные окуляры для обеспечения наилучших оптических характеристик.
Два объектива микроскопа Leica с масляной иммерсией : 100 × (слева) и 40 × (справа) В некоторых микроскопах используется масло- иммерсионные объективы или водно-иммерсионные объективы для большего разрешения при большом увеличении. Они используются с материалом согласования по показателям, например иммерсионным маслом или водой, и согласованным покровным стеклом между линзой объектива и образцом. Показатель преломления материала с согласованием показателей выше, чем у воздуха, что позволяет линзе объектива иметь большую числовую апертуру (больше 1), так что свет проходит от образца к внешней поверхности линзы объектива с минимальным преломлением. Числовая апертура может достигать 1,6. Большая числовая апертура позволяет собирать больше света, делая возможным детальное наблюдение более мелких деталей. Маслоиммерсионная линза обычно имеет увеличение от 40 до 100 ×.
Ручки настройки перемещают стол вверх и вниз с раздельной регулировкой для грубой и точной фокусировки. Одинаковые элементы управления позволяют микроскопу адаптироваться к образцам разной толщины. В старых конструкциях микроскопов колеса регулировки фокуса перемещали трубку микроскопа вверх или вниз относительно стойки и имели фиксированный столик.
Весь оптический блок традиционно прикреплен к жесткому рычагу, который, в свою очередь, прикреплен к прочной U-образной ножке для обеспечения необходимой жесткости. Угол рычага может регулироваться, чтобы можно было регулировать угол обзора.
На раме можно установить различные элементы управления микроскопом. Обычно это включает элементы управления для фокусировки, как правило, большое колесо с накаткой для настройки грубой фокусировки вместе с меньшим колесиком с накаткой для управления точной фокусировкой. Другими функциями могут быть элементы управления лампой и / или элементы управления для регулировки конденсатора.
Столик представляет собой платформу под линзой объектива, на которой находится просматриваемый образец. В центре предметного столика находится отверстие, через которое свет проходит для освещения образца. Столик обычно имеет ручки для удержания предметных стекол (прямоугольные стеклянные пластины с типичными размерами 25 × 75 мм, на которых крепится образец).
При увеличении более 100 × перемещение слайда вручную нецелесообразно. Механический столик, типичный для микроскопов средней и более высокой ценовой категории, позволяет осуществлять крошечные перемещения предметного стекла с помощью ручек управления, которые изменяют положение образца / предметного стекла по желанию. Если в микроскопе изначально не было механического предметного столика, возможно, его можно будет добавить.
Все этапы перемещаются вверх и вниз для фокусировки. С помощью механического предметного столика слайды перемещаются по двум горизонтальным осям для позиционирования образца для исследования деталей образца.
Фокусировка начинается при меньшем увеличении, чтобы пользователь мог отцентрировать образец на предметном столике. Для перехода к большему увеличению требуется, чтобы предметный столик был перемещен выше по вертикали для перефокусировки при большем увеличении, а также может потребоваться небольшая регулировка положения образца по горизонтали. Регулировка горизонтального положения образца является причиной использования механического столика.
Из-за сложности подготовки образцов и установки их на слайды детям лучше всего начинать с подготовленных слайдов, которые центрируются и легко фокусируются независимо от используемого уровня фокусировки.
Можно использовать множество источников света. В простейшем случае дневной свет направляется через зеркало . Однако у большинства микроскопов есть собственный регулируемый и управляемый источник света - часто галогенная лампа, хотя освещение с использованием светодиодов и лазеров становится все более распространенным. Освещение Келера часто применяется на более дорогих приборах.
Конденсатор - это линза, предназначенная для фокусировки света от источника освещения на образец. Конденсатор может также включать в себя другие элементы, такие как диафрагму и / или фильтры, для управления качеством и интенсивностью освещения. Для таких методов освещения, как темное поле, фазовый контраст и дифференциальный интерференционный контраст микроскопия, дополнительные оптические компоненты должны быть точно выровнены на пути света.
Фактическая мощность или увеличение составного оптического микроскопа - это произведение мощностей окуляра (окуляра ) и объектива. линза. Максимальные нормальные увеличения окуляра и объектива составляют 10 × и 100 × соответственно, что дает конечное увеличение в 1000 ×.
При использовании камеры для захвата микрофотографии эффективное увеличение изображения должно учитывать размер изображения. Это не зависит от того, находится ли это на отпечатке с пленочного негатива или отображается в цифровом виде на экране компьютера .
. В случае фотопленочных фотоаппаратов расчет прост; Окончательное увеличение является произведением увеличения объектива, увеличения оптики камеры и коэффициента увеличения отпечатка пленки относительно негатива. Типичное значение коэффициента увеличения составляет около 5 × (для случая пленки 35 мм и отпечатка 15 × 10 см (6 × 4 дюйма)).
В случае цифровых камер размер пикселей в детекторе CMOS или CCD и размер пикселей на экране должны быть известны. Затем можно рассчитать коэффициент увеличения от детектора до пикселей на экране. Как и в случае с пленочной камерой, окончательное увеличение является продуктом увеличения объектива, увеличения оптики камеры и коэффициента увеличения.
США CBP Агент полевых операций, проверяющий подлинность проездного документа в международном аэропорту с помощью стереомикроскоп Доступны многие методы, которые изменяют путь света для создания улучшенного контрастного изображения из образца. Основные методы для создания увеличенного контраста из образца включают освещение кросс-поляризованный свет, темное поле, фазовый контраст и дифференциальный интерференционный контраст. Недавний метод (Sarfus ) объединяет кросс-поляризованный свет и специальные слайды с повышенным контрастом для визуализации нанометрических образцов.
Яркое поле освещение, контраст образца зависит от поглощения света в образце.
Кросс-поляризованный свет освещение, контраст образца достигается за счет вращения поляризованного света через образец.
Темное поле освещение, контраст образца исходит из света , рассеянного образцом.
Фазовый контраст освещение, контраст образца возникает из-за интерференции различных длин пути света через образец.
Современные микроскопы позволяют не только наблюдать изображение образца в проходящем свете; есть много методов, которые можно использовать для извлечения других типов данных. Большинство из них требует дополнительного оборудования в дополнение к основному составному микроскопу.
Изображение клеток с 40-кратным увеличением в медицинском тесте мазка, полученное через оптический микроскоп с использованием влажного крепления метод, помещающий образец на предметное стекло и смешивая с раствором соли Оптическая микроскопия широко используется в микроэлектронике, нанофизике, биотехнологии, фармацевтических исследованиях, минералогии и микробиологии.
Оптическая микроскопия используется для медицинский диагноз, поле называется гистопатия ology при работе с тканями или в мазках свободных клеток или фрагментов тканей.
В промышленности широко используются бинокулярные микроскопы. Помимо приложений, требующих истинного восприятия глубины, использование двойных окуляров снижает напряжение глаз, связанное с долгими рабочими днями на микроскопической станции. В некоторых случаях полезны микроскопы с большим рабочим расстоянием или длиннофокусные микроскопы. Может потребоваться изучить предмет за окном, или промышленные объекты могут представлять опасность для цели. Такая оптика напоминает телескопы с возможностью фокусировки.
Измерительные микроскопы используются для точных измерений. Есть два основных типа. У одного есть шкала сетки с градуировкой, позволяющая измерять расстояния в фокальной плоскости. Другой (и более старый) тип имеет простое перекрестие и микрометрический механизм для перемещения объекта относительно микроскопа.
Предел дифракции, высеченный в камне на памятнике Эрнст Аббе.При очень большом увеличении в проходящем свете точечные объекты видны как нечеткие диски, окруженные дифракционными кольцами . Они называются дисками Эйри. Под разрешающей способностью микроскопа понимается способность различать два близко расположенных диска Эйри (или, другими словами, способность микроскопа выявлять соседние структурные детали как отдельные и отдельные). Именно эти эффекты дифракции ограничивают возможность разрешения мелких деталей. На протяженность и величину дифракционных картин влияют как длина волны света (λ), преломляющие материалы, используемые для изготовления линзы объектива, так и числовая апертура (NA) линзы объектива. Следовательно, существует конечный предел, за которым невозможно разрешить отдельные точки в поле объектива, известный как предел дифракции. Предполагая, что оптические аберрации во всей оптической системе пренебрежимо малы, разрешение d можно определить как:
Обычно предполагается длина волны 550 нм, что соответствует зеленому свету. С воздухом в качестве внешней среды максимальная практическая числовая апертура составляет 0,95, а с маслом - до 1,5. На практике наименьшее значение d, получаемое с помощью обычных линз, составляет около 200 нм. Новый тип линз, использующий многократное рассеяние света, позволил улучшить разрешение до уровня ниже 100 нм.
Доступны несколько методов для достижения разрешений, превышающих описанный предел пропускаемого света над. Голографические методы, описанные Куржоном и Булабоисом в 1979 году, также способны нарушить этот предел разрешения, хотя разрешающая способность была ограничена в их экспериментальном анализе.
Использование флуоресцентных образцов доступно больше методов. Примеры включают Vertico SMI, сканирующую оптическую микроскопию ближнего поля, в которой используются затухающие волны, и истощение стимулированного излучения. В 2005 году микроскоп, способный обнаруживать одиночную молекулу, был описан как обучающий инструмент.
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последнее десятилетие, методы преодоления дифракционного предела остаются ограниченными и специализированными.
Хотя большинство методов ориентированы на увеличение латерального разрешения, существуют также методы, позволяющие анализировать чрезвычайно тонкие образцы. Например, методы sarfus помещают тонкий образец на усиливающую контраст поверхность и тем самым позволяют непосредственно визуализировать пленки толщиной всего 0,3 нанометра.
8 октября 2014 года Нобелевская премия по химии была присуждена Эрику Бетцигу, Уильяму Моернеру и Стефану Хеллу <72.>для разработки флуоресцентной микроскопии со сверхвысоким разрешением.
SMI (микроскопия с пространственно-модулированным освещением) - это светооптический процесс так называемой функции рассеяния точки (PSF) инженерия. Это процессы, которые изменяют PSF микроскопа подходящим образом, чтобы либо увеличить оптическое разрешение, либо максимизировать точность измерений расстояния флуоресцентных объектов, которые малы по сравнению с длина волны освещающего света, или для извлечения других структурных параметров в нанометровом диапазоне.
Трехмерная двухцветная микроскопия сверхвысокого разрешения с Her2 и Her3 в клетках груди, стандартные красители : Alexa 488, Alexa 568 LIMON SPDM (прецизионная спектральная дистанционная микроскопия), основная технология локализационной микроскопии представляет собой светооптический процесс флуоресцентной микроскопии, который позволяет измерять положение, расстояние и угол на «оптически изолированном» частицы (например, молекулы) значительно ниже теоретических значений для световой микроскопии. «Оптически изолированный» означает, что в данный момент времени регистрируется только одна частица / молекула в области размера, определяемого обычным оптическим разрешением (обычно приблизительно 200–250 нм диаметр ). Это возможно, когда все молекулы в такой области несут разные спектральные маркеры (например, разные цвета или другие полезные различия в световом излучении разных частиц).
Многие Стандартные флуоресцентные красители, такие как GFP, красители Alexa, красители Atto, Cy2 / Cy3 и молекулы флуоресцеина, могут быть использованы для локализационной микроскопии при наличии определенных фотофизических условий. Используя эту так называемую технологию SPDMphymod (физически модифицируемые флуорофоры), для создания наноизображений достаточно одной длины волны лазера подходящей интенсивности.
3D микроскопия сверхвысокого разрешения со стандартными флуоресцентными красителями может быть достигается комбинацией локализационной микроскопии для стандартных флуоресцентных красителей SPDMphymod и структурированного освещения SMI.
Микроскопическое изображение актиновых нитей внутри клетки при стимулированном истощении излучения (STED). Истощение при стимулированном излучении является простым примером того, как возможно более высокое разрешение, превышающее дифракционный предел, но оно имеет серьезные ограничения. STED - это метод флуоресцентной микроскопии, который использует комбинацию световых импульсов для индукции флуоресценции в небольшой подгруппе флуоресцентных молекул в образце. Каждая молекула создает на изображении световое пятно с ограничением дифракции, и центр каждого из этих пятен соответствует местоположению молекулы. Поскольку количество флуоресцирующих молекул невелико, пятна света вряд ли будут перекрываться и поэтому могут быть размещены точно. Затем этот процесс повторяется много раз для создания изображения. Стефан Хелл из Института биофизической химии Макса Планка был удостоен 10-й премии German Future Prize в 2006 г. и Нобелевской премии по химии в 2014 г. за разработку микроскопа STED и связанных с ним методологий.
Чтобы преодолеть ограничения, установленные пределом дифракции видимого света, были разработаны другие микроскопы, в которых используются другие волны.
Важно отметить, что более высокочастотные волны имеют ограниченное взаимодействие с веществом, например мягкие ткани относительно прозрачен для рентгеновских лучей, что дает различные источники контраста и различные целевые области применения.
Использование электронов и рентгеновских лучей вместо света обеспечивает гораздо более высокое разрешение - длина волны излучения короче, поэтому дифракционный предел ниже. Чтобы сделать коротковолновый зонд неразрушающим, была предложена система формирования изображения с помощью атомного пучка (атомный наноскоп ), которая широко обсуждается в литературе, но она пока не может конкурировать с обычными системами формирования изображения.
СТМ и АСМ - это методы сканирующего зонда с использованием небольшого зонда, который сканируется по поверхности образца. Разрешение в этих случаях ограничено размером зонда; Методы микромеханической обработки позволяют производить зонды с радиусом кончика 5–10 нм.
Кроме того, в таких методах, как электронная или рентгеновская микроскопия, используется вакуум или частичный вакуум, что ограничивает их использование для живых и биологических образцов (за исключением сканирующего электронного микроскопа окружающей среды ). Камеры для образцов, необходимые для всех таких инструментов, также ограничивают размер образца, и манипуляции с образцом более трудны. На изображениях, сделанных этими методами, цвет не виден, поэтому некоторая информация теряется. Oни тем не менее, важны при исследовании молекулярных или атомарных эффектов, таких как старение в алюминиевых сплавах или микроструктура полимеров.
