Mİkroskop

Mİkroskop Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimleri görmeye ve incelemeye yarayan aygıttır MERCEK madddesinde anlatılan kolay büyüteçler ara sıra “kolay mikroskop olarak tanımlanır; lakin mikroskop deyimini, daha büyük, daha kompleks ve çok daha etkin bir cihaz olan “alaşım mikroskop için kullanmak daha dürüst olur Mikroskopun oluşturduğu görüntüye ilk elden yada bir ekran üstüne yansıtılılarak yada fotoğrafı çekilerek bakılabilir Mikroskopla incelenen maddeler transparan yada saydamsız olabilir Bileşik mikroskoplarda bakteri boyutlarındaki cisimler incelenebilir, öte yandan elektron mikroskopuyla fazla minik virüslerin ve büyük moleküllerin görülmesi olanaklıdır Optik Mikroskop: (tarihçe) Birincil mikroskop türü 15yy’ın ortalarından başlayarak büyütücü olarak kullanılan tek mercekli mikroskoptu Geliştirdiği tekniklerle çok yüksek kaliteli mercekler yapmayı başaran Felemenkli doğabilimci Antonie van Leeuwenhoek(16321723), bunlara 23 mikrometre(0,0020,003mm) çapındaki bakterileri incelemeyi başardı O dönemde böyle tek mercekli mikroskoplar renkser sapınç(aberasyon) sorununu artıran alaşım(iki yada daha fazla mercekli) mikroskoplara yeğlenmekteydi Birincil bileşik mikroskop, 15901609 arasındaki dönemde Felemenk’te yapıldı; bu nesil mikroskopu Hans Jansen, onun oğlu Zacharias veya Hans Lippershey’in bulduğu kabul edilir Bulunuşundan kısa zaman daha sonra İtalyan ve İngiliz optikçilerin yaptıkları bileşik mikroskoplar yaygın olarak kullanılmaya başlandı; lakin bu mikroskoplarda kullanılan merceklerin renkser sapıncı görüntünün renklenmesine ve bozulmasına yol açıyordu başlangıçta teleskoplarda kullanılan ve renkser sapıncı büyük ölçüde ortadan kaldıran akromatik(akromatik) mercekler mikroskoplarda 18yy’ın sonlarında Hollanda’da kullanılmaya başladı Ayrılımı(farklı dalgaboylarındaki ışığın kırılma indisinin ayrı olması nedeniyle öbür renklerin farklı miktarlarda kırılarak birbirlerinden ayrılması) düşük crown camından yapılmış bir dışbüke(tümsek) mercek ile ayrılımı yüksek flint camından üretilmiş bir içbüaaa(çukur) merceğin birleştirilmesiyle oluşturulan perdesi değişmeyen merceklerin yapımına ilişkin ilk kurumsal çalışmayı İngiliz optikçi Joseph Jackson Lister gerçekleştirdi (1830) mikroskop tasarımında en manâlı gelişme Alman fizikçi Ernst Abbe (18401905) kadar gerçekleştirildi Abbe, yağa daldırılmış nesnel tekniğini (objektif ile incelenecek vücut arasına bir yağ damlasının yerleştirilmesi yöntemi) buldu, ceset üstünde ışığın yoğunlaştırılmasını sağlayan kondansörü geliştirdi, merceklerin ayırma gücü ve ışık birleştirme yeteneklerinin belirlenmesini sağlayan “sayısal tarafsızlık kavramını ortaya koydu ve yüksek kaliteli, sapınçsız apokromatik mercek sistemini geliştirdi Abbe,mikroskopta ayırma gücünün optik sistemin sayısal açıklığının büyütülmesi ya da daha kısa dalgaboyu ışık kullanılmasıyla yükseltilebileceğini de belirledi Görünür ışık kullanılarak birinci yöntemin kuramsal sınırlarına ulaştıktan sonradan, ikinci yolun denenmesine geçildi, böylece morötesi ışınımdan yararlanan mikroskoplar gerçekleştirildi, lakin bu tür mikroskopların yapımında kayda değer teknik zorluklarla karşılaşıldı1924’de Fransız fizikçi LouisVictor Broglie, elektron demetinin bir dalga demeti özelliği gösterdiğini ortaya koydu Elektron demetinin dalgaboyunun ışığın dalga uzunlamasına oranla fazla daha kısa olmasından yararlanarak 1930’lu yıllarda elektron mikroskopu gerçekleştirildi Elektron mikroskopuyla elde edilen büyütme gücü 50 binin üstündedir Bileşik Mikroskop: Tek bir yakınsak mercekten oluşan ve yalın mikroskop olarakta tanıdık büyüteçlerle 20’den yüksek büyütme gücü elde edilmesinde merceğin sapınç özelliklerinden kaynaklanan önemli sorunlar ortaya çıkar Jurnal yaşamda kullanılan büyütme gücü düşük büyüteçlerin yanı sıra aklıselim mekanik aygır yapımcılarının gözlerine kıstırarak kullandıkları ve saatçi gözlüğü denilen büyüteçler yalın mikroskopların günümüzde yararlanılan örnekleridir Çift dışbüaaa yada düzlem dışbüaaa (bir yüzü düzlemsel diğeri dışbüaaa) bir yakınsak mercek olan büyüteçte manzara sanal ve düzdür Alaşım mikroskopta temel olarak iki yakınsak mercek bulunur Bunlardan incelenecek cisme bakan merceğe tarafsız(cismin merceği) , göze yakın olanada gözmerceği(oküler) denir İncelenecek beden üzerine ya bir içbüaaa ayna yada bir ışık kaynağı ile bir yakınsak mercek sisteminden(kondasör) oluşan yakma sistemi yoluyla odaklanmış ışık düşürülür Nesnel ile gözmerceği uygun bir mekanizma yoluyla birbirlerine göre ilerigeri, yada örneğin yerleştirildikleri tabla aşağıdayukarı hareket ettirilebilir ve bu nedenle tarafsız ile cisim arasındaki mesafe fazla sağduyu bir biçimde ayarlanabilir Objektifin odak uzaklığı büyütme gücü düşük mikroskoplarda 2575mm,orta büyütmeli mikroskoplarda 816mm, yüksek büyütmeli mikroskoplarda ise 24mm’dir Çok ufak odak uzaklıkları yağa daldırılmış objektiflerde kullanılır Vücut objektifin odak noktasının önüne ve odağa fazla yakın olarak yerleştirilir, bu durumda objektifin arkadaki odak düzleminin ardından, cisme göre zıt ve büyük bir hakiki manzara elde edilir Bu görüntünün cisme oranla büyüklüğü, 2 ile 100 arasındadır Bu görünüm, büyüteç olarak çalışan ve sanal gösterme oluşturan gözmerceği göre daha da büyütülür Bir mikroskopun sadece cismin büyütülmüş bir görüntüsünü vermesi tatmin edici değildir;cisme ilişkin ince ayrıntıların da görülebilmesi, böylece de görüntünün belirgin olması gerekir Görüntünün keskinliğini sınırlayan ise merceğin sapınç kusurlarıdır Bu kusurların başında faklı dalgaboyundaki ışık ışınları için(kırılma indisinin farklı olmasından dolayı ) odak noktalarının bambaşka olmasından kaynaklanan ve görüntünün kenarlarında renk saçakları oluşmasına neden olan renkser sapınç gelir Renkser sapınç, yakınsak merceğe, ayrılımı daha yüksek camdan yapılmış yerinde bir ıraksak merceğin eklenmesiyle giderilebilir Mercek yüzeylerinin küresel olmasından kaynaklanan küresel sapınçta görüntünün bulanıklaşmasına neden olur Sapınçları ortadan uyandırmak için tasarımlanan mercek sisteminin yapısı merceğin büyütmesi yükseldikçe karmaşıklaşır, dolayısıyla üretim maliyeti yükselir Yüksek ayırma gücü elde yapabilmek için düzeltilmesi gereken dört sapınç türü daha vardır:Koma(manzara ekseninin belirtilen bölümlerinde görüntünün bozulması), astigmatlık, distorsiyon(görüntünün çarpılması) ve bölge eğriliği Tüm bu sapınçları belirtilmiş ölçüde düzeltmek nedeniyle dağıtılmış mercek sistemleri tasarımlanmıştır Bunları renksemez(perdesi değişmeyen), apokramatik ve yarıapokromatik(flüorit) mercekler olarak üç genel sınıfa ayırmak olanaklıdır Fotomikroskopide büyük sakıncalar yaratan bölge eğriliği kusurunu tamir etmek amacıyla “düz alanlı mercek olarak adlandırılan özel mercek sistemleri geliştirilmiştir Gözmerceği genellikle iki farklı mercekten oluşur; bunlardan göze yakın olanı renkser sapıncı engellemek amacıyla crownflint camlarından yapılmış mercek çifti biçimindedir Objektifte bütünüyle giderilemeyen kusurları dengede tutmak üzere özel olarak tasarımlanan gözmerceği keza görüntüde yer belirlemeye yarayan göstergeler ya da görünüm üzerinde kafes biçiminde bir desen oluşturan çizgiler içerir Özel Mikroskop Türleri: Stereoskopik mikroskoplar birbirine özdeş iki mikroskoptan oluşur Bunların eksenleri aralarında takriben 16 derecelik bir açı vardır, bu nedenle iki eksenin incelenecek beden üzerinde kesişmesi sağlanır, bu tür mikroskoplarla cismin stereoskopik bir görüntüsü elde edilir Gözlenen cismin düz görüntüsünü elde etmek için prizma kullanılır Tek bir objektifi yer alan ve ışık ışınlarını ikiye ayırarak iki gözmerceğine yönelten türden stereoskopik mikroskoplar da yaygın olarak kullanılır Ultramikroskop, koloit (asıltı) parçacıklarını incelemek nedeniyle 1903’te geliştirilmiştir Sıradan mikroskopla gaözlenemeyecek değin minik olan bu parçacıklar, dinç bir ışık kaynağı aracılığıyla mikroskop eksenine tepede olan doğrultuda ışıkla aydınlatılır Parcacıkların saçılıma uğrattığı ışık karanlık zemin önünde oluşan parıltılar biçiminde gözlenir Bu yöntemle 510 milimikron çapındaki parçacıkların oluşturduğu parıltıların gözlenmesi olanaklıdır aaaalurji mikroskopları ışık geçirmeyen malzemelerin, özellikle aaaallerin yapısını araştırmak amacıyla kullanılır İncelenecek misal, yüzü altında gelecek biçimde yerleştirilir ve alttan dikey olarak aydınlatılır Bu nesil mikroskoplar genel olarak fotoğraf makinesiyle donatılmışlardır Mikroskopta oluşan görüntünün kontrastlığı, örneğin ışığı soğurma niteliğinden kaynaklanır; kontrastlığı çoğaltmak için çoğunlukla örneğin boyanması gerekir Canlı hücrelerin ve benzer şeffaf cisimlerin incelenmesinde, boyamanın olanaksızlığından nedeniyle büyük zorlukla karşılaşılır Safha kontrastlı mikroskoplar ve girişimli mikroskoplar örneğin herhangi bir işlemden geçirilmesine gerek kalmaksızın, kontrastın optik yöntemlerle yükseltilmesini sağlayan ve özellikle biyolojide yaygın başvuru alanı olan mikroskop türleridir Mikroskopun ayırma gücünü yükseltmenin bir yolu kısa dalga boylu ışık kullanmaktır Bu amaçla gerçekleştirilen ve mor ötesi ışınımdan yararlanan mikroskoplarda incelenecek misal mor ötesi ışınımla aydınlatılır Bu tür mikroskopta merceklerin kuvarstan yapılmış olması gerekir Morötesi ışınım mikroskopu sıradan mikroskopa oranla iki kat yüksek ayırma gücü sağlar; ama bu mikroskop türü, odaklama güçlükleri ve görüntünün sadece fotoğraf aracılığıyla elde edilebilmesi yüzünden yaygınlaşamamıştır Morötesi ışınıma duyarlı televizyon kameralarının geliştirilmesiyle morötesi ışınım mikroskopu daha kullanışlı bir yapıya kavuşmuştur Morötesi ışınımın örnekte oluşturduğu flüorışımadan yararlanan flüorışımalı mikroskoplar da özellikle biyoloji ve tıpta kullanılır Aynalarda renkser sapınca hiç bulunmaması, odak uzaklığının görünür ışık içinde, morötesi ve kızılötesi ışınımlar ıçin de benzer kalması yansıtıcı (mercek yerine ayna kullanan) mikroskop yapımı düşüncesini doğurmuştur Böyle bir mikroskopta ayna kullanma zorunluluğu vardır; küresel olmayan aynaların yapımı ise epeyce zordur Hem ayna yüzeylerinin atmosfer etkisiyle bozulup kararması büyük bi sorun olmaktaydı Öteki mikroskop türleri arasında özellikle jeoloji ve kristalografide kullanılan ve incelenecek mesela kutuplanmış ışıkla aydınlatıldığı kutuplayıcı mikroskop; daha fazla silisyum kristallerindeki kusurların incelenmesinde ve sahte sanat ürünlerinin belirlenmesinde yararlanılan kızılötesi ışınımın mikroskopu; laser ışını ve x ışınları kullanan mikroskoplar ile fazla yüksek frekanslı sesüstü dalgalardan yararlanan fazla yüksek ayırma zinde yankı mikroskoplar sayılabilir Elktron Mikroskopu: Fransız fizikçi LouisVictor Broglie 1924’te, o döneme değin fiziksel parçacık olarak kabul edilen elektronların ve öteki parçacıkların bununla birlikte dalga özelliği gösterdiğini ortaya koydu Elektronların dalga yapısı 1927’de deneysel olarak hesaplandı Parçacıkların bir dalga olarak sahip oldukları dalga boyunu veren ve Broglie’nin ortaya koyduğu eşitliğe tarafından, örneğin 60000 voltla hızlandırılmış elektronların etkili dalga boyu 0,05 angströmdür, bir diğer deyişle yeşil ışın dalga buyunun 100000’de 1’ine eşittir bu nedenle mikroskopta ışık yerine böyle bir dalganın kullanılması durumunda ayırma gücünün çok büyük ölçüde artması beklenebilir Elektrostatik ve magnetik alanların elektronlardan veya başka yüklü parçacıklardan oluşan demetleri saptırabildiği ve odaklayabildiğinin 1926’da kanıtlanması üstüne öbür bir fizik dalı olarak elektronoptiği ortaya çıktı Ilk elektron mikroskopu 1933’te gerçekleştirildi; optik mikroskoplarla elde edilebilen ayırma gücü elektron mikroskopu kullanılarak bir kaç yıl içinde aşıldı Birincil ticari elektron mikroskopunun yapımına 1935’te İngiltere’de başlandı Bunu Almanya ve ABD izledi Günümüzde elektron mikroskoplarıyla 3 angströmden küçük uzunluklar seçilebilmekte, böylece büyük moleküllerin aracısız gözlenmesi makul olmaktadır Optik Mikroskopa Kadar Farklar: Elektronlar hava içinde heve molekülleri ile çarpışmalarından ötürü yol alamadıklarından, elektron demetinin geçtiği yolda havanın boşaltılmış olması gerekir böylece canlı örnekler elektron mikroskopuyla incelenemez Optik mikroskopta merceklerin odak uzaklıkları sabittir ve odaklama için mesela objektife uzaklığı değiştirilir Elektron mikroskopunda kullanılan elektrostatik veya magnetik bölge merceklerin odak uzaklıkları değişkendir ve kolaylıkla ayarlanabilir; böylece mercekler arasındaki uzaklık ve mesela objektife uzaklığı sabit tutulur Optik teleskoplarda genel olarak sanal görüntü elde edilir; elektron mikroskopunda ise manzara gerçektir, böylece flüorışın bir ekran üzerinde oluşturularak doğrudan görülür duruma getirilebilir veya film üstünde oluşturularak fotoğrafı elde edilebilir Optik mikroskopta gösterme, ışığın, incelenen misal kadar soğurulması sonucunda oluşur; elektron mikroskopunda ise görüntüyü yaratıcı, elektronların, örnekteki atomlar göre saçılıma uğratılmasıdır Ağır (atom numarası yüksek) atomlar elektronları daha kolay saçılıma uğrattığından incelenen örnekte ne değin fazla ağır atom varsa görüntünün kontrastlığı da o oranda yüksek olur Elektron mikroskopunda elektron demetini saptırma yada odaklama nedeniyle kullanılan mercekler elektrostatik ya da elektromagnetik merceklerdir En yalın elektrostatik mercek iç içe iki eşeksenli aaaal silindirden ya da seri yerleştirilmiş iki aaaal levhadan oluşur Geçişli Elektron Mikroskopu: Elektron demetini incelenen örneğin içinden geçerek görüş oluşturduğu farklı alanlara yönlendirilmiş elektron mikroskoplarında üç bölüm bulunur: 1) Elektron demetini üreten ve örneğe odaklayan birim 2) Görüntüyü oluşturan birim 3) Görüntü izleme bölümü Elektron demetini yaratıcı birim elektron tabancası olarak adlandırılır Mikroskopun elektron tabancasından ekrana veya filme dek bütün bölümlerinin elektronlarının serbestçe yol almalarını temin etmek üzere havası boşaltılmış bir sistem içinde bulundurulması gerekir Yüksek Gerilimli Mikroskoplar: Normal elektron mikroskoplarında elektronları hızlandıran gerilimin değeri 100 kilovolt civarındadır Buna karşılık, 1200000 voltluk gerilimler kullanan mikroskoplarda yapılmıştır Yüksek gerilim kullanmanın üstünlüklerini şöyle sıralayabiliriz: 1) Gerilim yükseldikçe, elektron hızı büyür 2) Çabuk elektronlar alın örneklerden daha çabuk geçer 3) Enerji kayıplarından kaynaklanan renkser sapınç artar 4) Örnek daha az ısınır, bozucu etkiler azalır 5) Elektron kırınım desenlerinin ayırma gücü yükselir Yüksek süratli elktronların yolu üzerindeki cisimlere çarpmasıyla ortaya çıkan x ışınlarının mikroskop kullananlara zarar vermemesi için de gerekli önlemlerin alınması gerekir Tarıyıcı Elektron Mikroskopu: Cisimlerin yüzeyini incelemek üzere geliştirilen tarıyıcı elktron mikroskopunda yerinde bir saptırıcı düzenek aracılığıyla bir elktron demetinin incelenecek yüzeyi durmadan taraması sağlanır Yüzeye çarpan elektronlar yüzeyden ikincil elektronların fırlamasına yol açar Bu ikincil elektronlar bir kırpışım kristaline (elektronların çarpmasıyla kısa süreli ani ışık parlamaları yaratıcı kristal) gönderilirkristalde ortaya meydana çıkan parlamalar bir fotoçoğaltıcı lamba yoluyla yüzbinlerce defa yükseltilerek elektrik sinyaline dönüştürür Bu elektrik sinyali bir eksi uç ışının lambadaki (televizyon görüş tüpü) görüntünün parlaklığını denetler Eksi Uç ışınlı lambanın ekranını denetleyici demetin mikroskopla incelenecek yüzeyi tarayan demetle eşzamanlı tarama yapması sağlanır Böylece lamba ekranındaki bir noktanın parlaklığı örneğin yüzünde bu noktaya karşılık gelen noktada salınan ikincil elektronların sayısıyla orantılı olur neticede ekranda incelenen yüzeyin yapısını belirten bir görünüm elde edilir Elektron Sondalı Mikroçözümleyici: 1947’de geliştirilen elektron sondalı mikroçözümleyici örnekteki elementleri büyük bir ayırma gücü ile belirleyebilmektedir Elektron sondali mikroçözümleyici özellikle mineraloji ve aaaalurjide yaygın olarak kullanılır Bölge Etkili Mikroskop: Bölge etkisiyle salım olgusundan yararlanarak çalışan bu aygıt, temel olarak, bir katot ışınlı lamba içine yerleştirilmiş çok ince bir telden oluşur Güçlü bir elektrik alanının etkisiyle telin ucandan elektronlar fırlar; bu elktronlar lambanın flüorışın ekranına düşerek ekranda ince telin ucunu görüntüsünü oluşturur Böyle bir aygıtta büyütme, flüorışın ekranının eğrilik sanki çapı ile telin ucunun sanki çapı arasındaki orana eşittir Bu yöntemle yalnızca yüksek sıcaklıklara dirençli tungsten, platin, molibden gibi aaaaller incelenebilir, çünkü telin ucunda ortaya meydana çıkan yüksek akıntı yoğunluğu yüzden büyük ısı açığa çıkar Bölge etkili mikroskopun değişik bir nesil de kristal yapısındaki kusurları aracısız olarak incelenmesine ihtimal sağlayan alan etkin iyon mikroskopudur