Mikroskops

Mikroskops ir ierīce, kuru lieto lai aplūkotu objektus, kas ir pārāk mazi, lai tos varētu saskatīt ar neapbruņotu aci. Zinātni, kas pēta mazus objektus izmantojot šādu ierīci, sauc par mikroskopiju. Jēdziens mikroskopisks apzīmē kaut ko ļoti mazu, tik mazu, ka bez mikroskopa to saskatīt nav iespējams. Pirmo mikroskopu izgudroja Nīderlandē, 17. gadsimta sākumā.

Izplatītākais un arī pirmais izgudrotais mikroskops ir optiskais mikroskops. Parasti ar jēdzienu "mikroskops" saprot tieši optisko mikroskopu. Tas ir optisks instruments, kas satur vienu vai vairākas lēcas, kas veido vienas lēcas fokālajā plaknē izvietotu objektu palielinātu attēlu. Eksistē arī citi mikroskopu veidi.

Mikroskopu iedalījums

Eksistē vairākas iedalīšanas metodes. Var iedalīt pēc darbības principa (galvenās grupas ir optiskie un skenējošie mikroskopi.) Var iedalīt pēc lietotā starojuma veida (optiskie mikroskopi, elektronmikroskopi, rentgenmikroskops). Pēc darbības principa mikroskopus var iedalīt divās grupās: optiskie mikroskopi (tas ir plašāks jēdziens, un ietver visus mikroskopus, kas balstās uz optikas teoriju)(pazīstamākie ir gaismas optiskie mikroskopi, bet šajā grupā ietilpst arī elektronmikroskopi (TEM)) un skenējošie mikroskopi (pazīstamākie ir skenējošie elektronmikroskopi (SEM), bet šajā grupā ietilpst arī visi SPM paveidi).

Vēlviens plaši lietots (taču relatīvi mazākkonsekvents) iedalījuma veids ir:

Optiskie mikroskopi (visi mikroskopi, kas lieto gaismu (vai tai tuvu elektromagnētisko starojumu) un attēlu iegūst vienā paņēmienā.
Elektronmikroskopi (visi mikroskopi, kas lieto elektronu kūļus, ietver gan TEM, gan arī SEM).
Skenējošās zondes mikroskopi (SPM (Scanning probe microscope)) (Visi mikroskopi, kas attēlu iegūst pa punktiem, pa parauga virsmu pārvietojot zondi, kas nosaka parauga īpašības attiecīgajā punktā)(AFM, STM, NSOM, utt.).
Citi mikroskopi (jonu mikroskops, rentgenmikroskops, akustiskais mikroskops un citi eksotiskāki mikroskopi).

Optiskie mikroskopi

Šie mikroskopi visu attēlu iegūst vienlaicīgi, atšķirībā no skenējošajiem mikroskopiem. Nozīmīgākie no šiem ir gaismas optiskie mikroskopi. Vēl pie šīs grupas pieder caurstarojošie elektronmikroskopi (TEM), kas gaismas vietā lieto elektronus un stikla lēcu vietā lieto magnētiskās lēcas. TEM ir dārgākie elektronmikroskopi, to paraugu sagatavošana ir ķēpīga (tiem jābūt dažus desmitus nanometru plāniem vai plānākiem) taču ar tiem var sasniegt visaugstākās izšķirtspējas. Rentgenmikroskopi ir bijuši visai problemātiski, jo rentgenstari iet cauri gandrīz visiem materiāliem. Rentgenstaru optikai lieto spoguļus ar ļoti lieliem atstarošanās leņķiem. Teorētiski ar rentgenmikroskopu varētu sasniegt ļoti augstu izšķirtspēju, jo rentgenstariem ir ļoti mazs viļņa garums, taču to nav izdevies sasniegt. Mūsdienās pieejamie rentgenmikroskopi pārsvarā ir skenējošie caurstarojošie mikroskopi (tur lieto tievu rentgenstaru kūli, kuram cauri rastra veidā pārvieto paraugu). Te izšķirtspēja ir atkarīga no staru kūļa diametra un skenēšanas sistēmas precizitātes.

Skenējošie mikroskopi

Atšķirībā no optiskajiem mikroskopiem, šie mikroskopi attēlu iegūst pa punktiem, vienā laika momentā iegūstot tikai vienu attēla punktu. Tas var būt lēni. Pazīstamākie šāda veida mikroskopi ir skenējošie elektronmikroskopi (SEM). Iekārta konstruktīvi ir līdzīga kineskopam, kur ekrāna vietā novieto paraugu un mēra tā atstaroto elektronu daudzumu. Šie ir lētākie un plašāk pielietojamie elektronmikroskopi.

Vēl pie skenējošajiem mikroskopiem pieder visi SPM (scanning probe microscope)(skenējošās zondes mikroskops?) paveidi. Šajos mikroskopos ir cieta zonde, kuru skenē (kustina) virs parauga virsmas, secīgi novietojot visos apskatāmā attēla punktos. No zondes signāla iegūst attēlu. Šīs metodes ir relatīvi lēnas. Pirmais šāda veida mikroskops bija STM (skenējošais tuneļmikroskops). Tam ir augsta izšķirtspēja (var saskatīt atomus), taču paraugam ir jāvada elektrību. Pēc tam parādījās AFM, tam ir mazāka izšķirtspēja, taču var lietot paraugus, kas nevada elektrību. Pēc tam parādījās NSOM (near field scanning optical microscope) tam ir vēl mazāka izšķirtspēja, taču tas var noteikt parauga optiskās īpašības un tā maksimālā izšķirtspēja ir augstāka nekā optiskajam mikroskopam.

Jonu mikroskops

Galvenais raksts jonu mikroskops

Atsevišķa grupa ar specifisku pielietojumu ir jonu mikroskopi. Tie ir līdzīgi kineskopam, kur katoda vietā ir nosmailinātas adatas veida paraugs. Pieliekot pietiekoši lielu spriegumu, uz ekrāna var iegūt adatas gala attēlu ar ļoti augstu izšķirtspēju. Ar šādiem mikroskopiem bija iespējams saskatīt atomus jau 20. gs. 50. gados. Paraugam ir jāvada elektrību un apskatāmā vieta var būt tikai nosmailināts adatas gals. Šie ierobežojumi ievērojami limitē pielietojumu.