إن الميكروسكوب أو المجهر (Microscope) هو أداة مخبرية تُستخدم لرؤية الأشياء الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة كالخلية والكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات وغيرها، وذلك عن طريق استخدام الضوء أو الإلكترونات لتكبير هذه الأشياء.
تركيب الميكروسكوب
يتركب الميكروسكوب بشكل أساسي من:
1. العدسات
- تقسم العدسات في المجهر إلى نوعين عدسات عينية وعدسات شيئية.
- العدسات العينية (The Eyepiece Lenses): هي العدسات التي تقع في بداية المجهر من الأعلى، وتمكن الناظر من رؤية العينات بشكل أكبر لأنها تكون قريبة من العين.
- العدسات الشيئية (The Objective Lenses): هي العدسات التي تقع فوق المنضدة مباشرة، وتكون عبارة عن مجموعة تتألف من 2-4 عدسات متصلة بالقرص تتفاوت في قوّة تكبيرها، وسميت بالشيئية لأنها تكون قريبة من الشيء المراد فحصه، وتتميز بقابليتها للسحب لأعلى، فعندما تصطدم هذه العدسة بالشريحة فإنه يتم سحبها للأعلى من خلال نابض، وذلك للحفاظ على مسافة بين العدسة والشريحة وحمايتها.
2. المنصة أو المنضدة
- المنصة (Stage): هي قطعة ثابتة أو متحركة تقع في منتصف المجهر ذات فتحة تسمح بمرور الضوء من مصدر الإضاءة ليصل لنظام العدسة، وكما توفر هذه المنصة سطحاً لوضع شريحة لعينة ما.
- تحتوي معظم أنواع المجاهر على المنصة المتحركة التي يمكن تحريكها عمودياً أو أفقياً عن طريق أدوات التحكم الموجودة على جانب الميكروسكوب.
- تحتوي المجاهر الأقل تعقيداً على منصات ثابتة، يتم فيها وضع الشريحة يدوياً فوق الفتحة المركزية.
3. الإضاءة
- الإضاءة (Illumination): هو مصدر للضوء يقع في قاعدة جهاز الميكروسكوب، ويكون مصدر الضوء مدمجاً لتوفير الإضاءة المباشرة في بعض أنواع المجاهر، ويكون مصدر الإضاءة مزود بمرآة لها جانب مسطح والآخر مقعر.
- يتم وضع مصدر ضوء خارجي مثل المصباح أمام المرآة؛ لتوجيه الضوء لأعلى في نظام العدسة.
4. المكثف
- المكثف (Condenser): يقع تحت المنضدة مباشرة، ويحتوي على مجموعتين من العدسات التي تجمع وتركز الضوء الذي يمر لأعلى من مصدر الضوء إلى أنظمة العدسة.
- تم تجهيز المكثف بغشاء شبيه بغشاء قزحية العين، ويتم التحكم فيه بواسطة رافعة تُستخدم لتنظيم كمية الضوء التي تدخل نظام العدسة.
5. الانبوب الجسدي
- الأنبوب الجسدي (Body Tube): هو جزء من الميكروسكوب يضم نظام العدسة الذي يكبر العينة، ويربط ما بين العدسة العينية والعدسة الشيئية، ويثبت بواسطة ذراع المجهر.
- يحتوي الطرف العلوي للأنبوب على عدسة بصرية أو العدسة العينية.
- يتكون الجزء السفلي من أنف متحركة تحتوي على عدسات الموضوعية أو عدسات شيئية.
- يتم رفع أو خفض أنبوب الجسم بمساعدة مقابض الضبط الخشن والضبط الدقيق الموجودة أعلى أو أسفل المنصة أو المنضدة، وذلك اعتماداً على نوع المجهر.
خصائص الميكروسكوب
يمتلك الميكروسكوب العديد من الخصائص، وهذه الخصائص هي:
- إن المجاهر أدوات مصممة لإنتاج صور بصرية أو فوتوغرافية مكبرة للأجسام الصغيرة.
- يقوم المجهر أو الميكروسكوب بثلاث مهام رئيسية هي: إنتاج صورة مكبرة، وفصل التفاصيل في الصورة، وجعل هذه التفاصيل مرئية للعين البشرية أو الكاميرا.
- إن مهمة جعل التفاصيل مرئية تشتمل على أدوات وتصميمات مجهرية متعددة العدسات ذات أهداف ومكثفات، بالإضافة إلى أجهزة بسيطة أحادية العدسة وتكون محمولة باليد، مثل العدسة المكبرة.
- يمكن تقسيم المجاهر بناءً على ما يتفاعل مع العينة لتوليد الصورة مثل الضوء أو الفوتونات وتسمى بالمجاهر الضوئية، أو الإلكترونات وتسمى بالمجاهر الإلكترونية، أو المسبار وتسمى بمجاهر مسبار المسح.
- يمكن استخدام المجهر بكفاءة وبأقل قدر من الإحباط اعتماداً على المبادئ الأساسية للفحص المجهري وهي: التكبير والدقة والفتحة العددية والإضاءة والتركيز.
- إن قوة التكبير (Magnification) هو عملية تكبير الحجم الظاهر، وليس الحجم المادي لشيء ما لا يمكن للعينة المجردة رؤيته، ويتم تحديد قوة التكبير للمجهر من قوة تكبير العدسات الشيئية والعدسات العينية: قوة التكبير للمجهر تساوي قوة تكبير العدسة العينية ضرب قوة تكبير العدسة الشيئية.
أنواع الميكروسكوب
يوجد العديد من أنواع الميكروسكوب وهي:
1. المجاهر الضوئية
- تعد المجاهر الضوئية أول المجاهر التي تم اختراعها، وأكثر أنواع المجاهر التي يتم استخدامها، والتي تستخدم مصادر الضوء المرئي لكبير الصورة.
- يتم وضع العينة على المنضدة، ويمكن رؤيتها مباشرة من خلال واحدة أو اثنتين من العدسات على المجهر.
- يمكن أن إضاءة الأجسام الشفافة في العينة من الأسفل، ويمكن أن إضاءة الأجسام الصلبة بالضوء القادم من خلال المجال الساطع أو حول الحقل المظلم من العدسة الشيئية.
- يمكن استخدام التصوير بتباين الطور لزيادة تباين الصورة عن طريق إبراز التفاصيل الصغيرة لاختلاف معامل الانكسار.
- يتم توفير مجموعة من العدسات الشيئية ذات نسبة تكبير مختلفة مثبتة فوق المنضدة، ويسمح لها بالدوران في مكانها وتوفير القدرة على التكبير.
- تكون قوة التكبير القصوى للمجاهر الضوئية محدودة بحوالي 1000x بسبب قوة التحليل المحدودة للضوء المرئي.
- يمكن أن تؤدي البيئات المعدلة مثل استخدام الزيت أو الضوء فوق البنفسجي إلى زيادة الدقة والسماح بالتفاصيل التي تم حلها عند تكبير أكبر من 1000x.
- هناك العديد من أنواع المجاهر الضوئية وهي: المجاهر الضوئية البسيطة والمجاهر الضوئية المركبة والمجاهر الضوئية الرقمية، ولكل منها أنواع وأشكال مختلفة.
- يمكن استخدام مجاهر تطبيقات الهاتف المتنقل كمجهر ضوئي عند تنشيط المصباح اليدوي، يصعب استخدام مجاهر تطبيقات الأجهزة المحمولة بسبب الضوضاء المرئية، وتكون محدودة الرؤية بـ 40x اعتماداً على دقة عدسة كاميرا الهاتف نفسه.
2. المجاهر الإلكترونية
- تستخدم المجاهر الإلكترونية شعاعاً من الإلكترونات المتسارعة كمصدر للإضاءة.
- يعد الطول الموجي للإلكترون أقصر من الطول الموجي للضوء، لذلك فإن المجاهر الإلكترونية أكثر دقة من المجاهر الضوئية، ويمكن أن تكشف عن بنية الأجسام الأصغر كالفيروسات.
- تستخدم هذه الأنواع من الميكروسكوبيات مجالات مغناطيسية؛ وذلك لتشكيل أنظمة عدسات بصرية إلكترونية مماثلة للعدسات الزجاجية للمجهر الضوئي.
- تمتلك المجاهر الإلكترونية سلسلة من العدسات الكهرومغناطيسية والإلكتروستاتيكية، والتي تقوم بتركيز شعاع عالي الطاقة من الإلكترونات على العينة.
- هناك العديد من المجاهر الإلكترونية وهي المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، ومجهر المسح الإلكتروني (SEM)، ومجهر الانعكاس الإلكتروني (REM)، ولكل منها خصائص وأشكال مختلفة.
3. مجاهر المسبار
- تستخدم مجاهر مجسات المسح أو مجاهر المسبار (SPM) مجس أو مسبار مادي يقوم بمسح العينة لتشكيل صوراً للأسطح.
- آلية عمل مجاهر المسبار: يتم مسح مسبار صغير ضوئياً ويتفاعل مع عينة ما، فتنتج أنواع مختلفة من التفاعلات، ثم يتم تسجيل هذه التفاعلات، ثم يتم تعيينها كوظيفة للموقع على السطح لتشكيل خريطة توصيف.
- يوجد ثلاثة أنواع رئيسية من مجاهر المسح وهي: مجاهر القوة الذرية (AFM)، ومجاهر المسح الضوئي للمجال القريب أو ما يسمى بالمسح المجهري البصري للمجال القريب (MSOM أو SNOM)، ومجاهر المسح النفقي (STM).
