Vývoj a budoucnost
světelné mikroskopie
úvod do kurzu Bi1301
Botanická mikrotechnika
Jaroslava Dubová
„Nejlepší způsob jak předpovědět
budoucnost je začít v minulosti“
(McCrone 1988)
• začátky světelné mikroskopie - asi před 400 lety
• 1590 (1595?) - Hans a Zacharias Janssenovi první složený
mikroskop
• 1653 - Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723)
• F.W. von Schiek (Berlín) a G. Simon Plösl (Vídeň)
• 1829 – J.J.Lister - konstrukce achromatického objektivu
(kombinace čoček) – rozšíření použití mikroskopů v biologii,
medicíně, mineralogii, chemii
• 1828 - William Nicol - hranol z islandského vápence slepený
kanadským balzámem = Nicolův hranol - polarizační mikroskopie
- využití v mineralogii, průmyslu i biologii
První složený mikroskop
rozsah zvětšení 3 – 10x
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/museum/janssen.html
okulárová čočka
bi-konvexní
objektivová čočka
plan-konvexní
výrobce brýlí
Zacharias Janssen
a otec Hans
podle některých pramenů
je datum 1595 sporné,
protože Zacharias Janssen
se narodil roku 1580
„Galileův“ mikroskop
tento mikroskop ze
17. století přisuzován
Galileovi byl vyroben
asi až 50 let po jeho
smrti
vyrobený podle principu Janssenova
mikroskopu =zaostřování výsuvem tubusu
micro.magnet.fsu.edu/primer/
museum/galileo.html
1609 „Occhiolino“
Galileův mikroskop
http://www.library.ethz.ch/exhibit/galilei
/galileod6.html
Anthonj van Leeuwenhoek
jednoduchý mikroskop
http://www.arsmachina.com
/loeuwenhoek.htm
1653
Thonis Philipszoon (1632-1723)
“Anthony from the Lion’s Corner”
Mikroskopy 18. století
tubus z mahagonu
stativ z ořechu
Mikroskopy v expozici muzea
v klášteře Zlatá Koruna
mechanické části
mosazné a dřevěné
WRAP Productions
The microscope stands approx. 20" high and
has the ability to tilt to about a 45 degree
angle. The three brass legs are approx. 5 1/4"
long. The stage platform is approx. 4" square.
Included with the microscope is a brass
Spencer 44x objective with serial #107412
inscribed on it, brass swing out condenser and
mirror. There is also a coarse & fine
adjustment mechanism.
The age and authenticity of the microscope is
not known.
cena asi 2000 dolarů
http://www.microscopestore.com/antiques.asp?c=109
Celomosazný mikroskop - známý ze
seriálu Dr. Quinn Medicine Women
„Mikroskop Dr. Quinové“
stativ ve tvaru trojnožky
= americký typ
http://www.microscopestore.com/antiques.asp?c=109
The microscope stands approx. 12
1/2" high, 4" wide and 7" long with a
4" body tube. There are two lenses
that are affixed to one another.
One optic is marked C Zeiss Jena
160 mm 0.95 N.A. The other
objective just unscrews from the
Zeiss to offer additional
magnification. There is no mirror
however there is a mirror assembly.
This is microscope in a good
condition.
The microscope is estimated to be
in excess of 100 years old.
cena asi 900 dolarů
Celomosazný
petrografický
mikroskop Zeiss
sádkový
objektiv
http://www.microscopestore.com/antiques.asp?c=109
The serial # is 260710. Fully
extended the microscope
measures approx. 14" high. All
original parts are included with
this microscope.
There are three brass Leitz
objectives 10x, 45x, 100x oil with
a 1.30 N.A. Also included is a
mechanical stage and condenser
with brass knobs. The microscope
is in very good condition and a
rare find.
Estimated vintage of this
microscope is early 1900's.
cena v r. 2009 asi 1000 dolarů
Ernest Leitz
Wetzlar microscope
Zakladatelé firmy Carl Zeiss Jena
Carl Zeiss (1816 - 1888)Ernst Abbe (1840 - 1905)
19. století
Abbeův kondenzor
August Köhler - otec správného nastavení
osvětlení mikroskopu
August Köhler
(1866 - 1948)
Köhlerův princip
Předpokladem pro plné využití NA objektivu je,
že kužel paprsků vycházejících z kondenzoru a
osvětlujících preparát odpovídá numerické
apertuře objektivu.
Kondenzor, objektiv a
preparát musí být vůči
sobě umístěny tak, aby
preparát ležel ve
společném ohnisku
kondenzoru a objektivu
http://kfrserver.natur.cuni.cz/studium/prednasky/mikro/mscope/kohler/kohler.htm
Zlepšování rozlišovací schopnosti
λ
• definice rozlišovací schopnosti: a =
n . sin α
• počátek 19. století = asi 0,5 μm
• s Köhlerovým osvětlením a lepšími čočkami (Abbeův
kondenzor) se limit zmenšil na λ/2 = 0,3 μm
• s použitím UV (λ = 254 μm) = rozlišení 0,1 μm
• od poloviny 20. století - rozvoj elektronové
mikroskopie
• SEM 3 nm
• TEM 0,2 nm
Mikroskopy Ústavu
experimentální biologie MU
oddělení fyziologie a anatomie
rostlin
celomosazný mikroskop vyrobený
v Berlíně ve firmě von Schiek
monokulární mikroskop:
objektiv je složen z kroužků
s čočkami = tzv. sádkový objektiv
stativ má tvar podkovy = evropský typ
mikroskop nemá kondenzor, je vybaven
jednoduchou aperturní clonou = otočný
disk s otvory různého průměru,
zrcátkem, křížovým posunem stolku,
perem na tušové značky preparátů,
má pouze jeden ostřící šroub,
možnost sklopení ramene
odhadovaná doba výroby
před rokem 1850
Mikroskop
„von Schick“
Historie
mikroskopu
„von Schick“
1850 jej J.E. Purkyně přivezl
z Wroclawi do Prahy
mikroskop později přešel
do vlastnictví Klubu
přírodovědeckého v Praze
po založení Přírodovědecké
fakulty Masarykovy univerzity
v roce 1921 jej převzal
prof.Vladimír Úlehla a přivezl
do Brna na Katedru fyziologie
rostlin
Mikroskop Zeiss,
Jena
monokulární mikroskop
objektivy na revolverovém měniči
stativ má tvar podkovy = evropský
typ
mikroskop má Abbeův kondenzor
s vysunovatelnou aperturní clonou
(pro šikmé osvětlení), zrcátko,
křížový posun preparátu
a otáčení kruhového stolku
hrubý i jemný posun ramene
možnost sklopení ramene
odhadovaný rok výroby 1910
Mikroskop Reichert
„Heimdal“, Vídeň
odhadovaný rok výroby 1930
skládací polní mikroskop
Abbeův kondenzor
uvnitř kovového pouzdra
kontejnerky na imerzní olej
a barvivo
Mikroskop
Watson, UK
monokulární mikroskop
objektivy na revolverovém měniči
stativ má tvar podkovy = evropský
typ
mikroskop má:
Abbeův kondenzor s aperturní
clonou, zrcátko,
křížový posun stolku,
hrubý i jemný posun ramene,
možnost sklopení ramene
odhadovaná doba výroby:
polovina 20. stol.
Mikroskop
Reichert, Vídeň
studentský monokulární
mikroskop
se zrcátkem pod kondenzorem,
revolverový měnič objektivů
ostření pomocí šroubu hrubého a
jemného posunu
křížový posun stolku
odhadovaná doba výroby:
polovina 20. stol.
v praktiku cytologie a anatomie rostlin
a fyziologie rostlin do roku 1984
Lug Zeiss
Jena
pořizovací cena
8.402,- Kč
mikroskop pro práci
v dopadajícím světle
speciální konstrukce
objektivu, který
štěrbinou ve vnějším
plášti osvětluje
objekt shora
rok výroby asi 1960
Bauch & Lomb,
USA
binokulární mikroskop
objektivy na revolverovém měniči
stativ má tvar podkovy = evropský
typ
mikroskop má kondenzor s
vysunovatelnou aperturní clonou,
zrcátko,
křížový posun stolku
hrubý i jemný posun ramene
možnost sklopení ramene
odhadovaná doba výroby
polovina 20. století
Mikroskop DN 816 Bi
+ mikrolampa DN
+ transformátor
Meopta Praha
pořizovací cena:
5.615,- Kč
+ 1.072,69 Kč (DN lampa)
binokulární badatelský mikroskop +
monokulární tubus
objektivy na revolverovém měniči
stativ má tvar podkovy
mikroskop má kondenzor s
vysunovatelnou aperturní clonou a
nosičem filtru
křížový posun stolku
hrubý i jemný posun stolku
zrcátko lze nahradit DN lampou
(možné další doplňky)
doba výroby 60. léta 20.stol.
Laboval 3
Zeiss Jena
pořizovací cena v roce 1984 = 12.020,- Kč
studentský mikroskop
s vestavěným halogenovým
osvětlením, transformátorem a
potenciometrem
pod kondenzorem vysunovatelná
spojná čočka (šikmé osvětlení) a
nosič filtru (ochrana zraku)
unikátní konstrukce systému
ostření,
zvláštní způsob centrování
obrazu zdroje světla - centrační
destičky
rok výroby asi 1980
v praktiku cytologie a anatomie rostlin
a fyziologie rostlin v letech 1984-2002
Mikroskop Biolar
PZO Warszawa
pořizovací cena
v roce 1984
19.500,- Kč
badatelský mikroskop
s vestavěným
osvětlením
zařízení pro fázový
kontrast
rok výroby asi 1980
pořizovací cena
38. 270,- Kč
Výroba 1970 - 72
badatelský mikroskop
s vestavěným
osvětlením
tři vyměnitelné
kondenzory
poloautomatické
zařízení pro
mikrofotografii
(dnes v TM Brno)
Mikroskop
Amplival
Zeiss Jena
Mikroskop Peraval
Zeiss Jena
pořizovací cena
80. 741,- Kč
výroba 1976 - 78
badatelský interferenční
mikroskop s vestavěným
osvětlením a bohatým
příslušenstvím
trinokulár
Olympus CX-31
Tokio, Japonsko
pořizovací cena
v roce 2002
53. 720,- Kč
kompaktní studentský
mikroskop s vestavěným
osvětlením,
transformátorem a
potenciometrem
výborná optika a snadná
manipulace
rok výroby 2000 - 2002
Olympus BX-51
Tokio, Japonsko
badatelský mikroskop s
vestavěným osvětlením
epifluorescence ve 3
oblastech spektra
Nomarského diferenciální
interferenční kontrast
(DIC)
trinokulár
mikrofotografické
automatické zařízení
možnost připojení
digitálního fotoaparátu
nebo CCD kamery
pořizovací cena přes 1 milion Kč
Desatero světelné mikroskopie
J. James (1990)
1. čisté krycí sklo
2. čistá frontální čočka objektivu
3. správně nastavená aperturní clona
4. správně nastavená kolektorová (polní) clona
5. správná intenzita světla
6. vhodná vlnová délka světla
7. vhodný výběr objektivů
8. vhodný výběr okuláru
9. pozorování virtuálního obrazu
10. mikrofotografie je vždy horší kvality než vizuální obraz
Metody zvyšování kontrastu
mikroskopického obrazu (McCrone 1988)
• Mikroskopie v polarizovaném světle
• Köhlerův princip osvětlení
• Mikroskopie v tmavém poli (zástin)
• Chemické barvení struktur
• Interferenční mikroskopie
• Pokovování objektů (stínování)
• Fázový kontrast (F. Zernike)
• Šikmé osvětlení
• Osvětlování X-paprsky
• Nomarského diferenciální interferenční kontrast (DIC)
• Hofmanův modulační kontrast
• Video-mikroskopie
• Digitální záznam a automatická analýza obrazu
• Použití laseru = konfokální mikroskopie