Cấu tạo của kính hiển vi

GIỚI THIỆU CHUNG

Hiện nay, với công nghệ khoa học kỹ thuật hiện đại, ngành công nghiệp chế tạo kính hiển vi đã cho ra đời rất nhiều thế hệ thiết bị mới, với cấu tạo và chức năng vô cùng đa dạng, ưu việt. Kính hiển vi là một trong những nhóm thiết bị được con người sử dụng nhiều nhất để phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học.

Do sự phong phú về thiết kế và ứng dụng của kính hiển vi hiện đại, rất khó để có thể phân loại một cách chính xác. Tuy nhiên, dựa vào cấu tạo và chức năng cơ bản, chúng ta có thể phân loại tóm lược như sau:

1. Kính hiển vi quang học: 

Là một loại cấu trúc kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến nhằm quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ được phóng đại nhờ hệ thống các thấu kính thủy tinh. Đây là dạng kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng phổ biến nhất hiện nay.

Ban đầu, chúng được thiết kế để nhìn trực tiếp hình ảnh phóng đại, nhưng hiện nay các loại kính hiển vi quang học đã được gắn thêm những bộ phận chụp ảnh như phim quang học, hoặc các CCD camera (Charge-Coupled Device) để ghi lại hình ảnh, video quan sát được.

- Kính hiển vi ánh sáng truyền qua

Là hệ thống các thấu kính quang học của kính hiển vi, cho phép ánh sáng đi qua mẫu và tập trung tại điểm khúc xạ của vật thể. Kính hiển vi ánh sáng truyền qua được sử dụng để quan sát các cấu trúc tế bào nhỏ trong mẫu bằng cách sử dụng ánh sáng tán xạ để tạo ra hình ảnh. 

- Kính hiển vi soi nổi

Là thiết bị được sử dụng để quan sát những vật mẫu ở độ phóng đại thấp, hoạt động trên nguyên lý chiếu sáng phản xạ hoặc phân cực để tạo ra hình ảnh. Kính có hai đường truyền quang của hai vật kính và thị kính tách biệt nhau tạo nên hình ảnh 3 chiều của mẫu. Hiện nay kính hiển vi soi nổi được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cho hình ảnh rõ nét, màu sắc chính xác, ảnh thuận chiều như khi ta quan sát bằng mắt thường.

- Kính hiển vi soi ngược

Hay còn gọi là kính hiển vi soi chiếu ngược, là loại kính có nguồn sáng và tụ quang ở phía trên, sau đó là bàn đặt mẫu ở phía dưới và cuối cùng là bàn xoay vật kính hướng lên trên để quan sát. Kính hiển vi soi ngược được ứng dụng cho việc quan sát các tế bào sống hoặc các loại sinh vật dưới đáy của bình chứa, giúp chúng ta thấy được hình ảnh tự nhiên hơn so với những loại kính hiển vi thông thường khác.

Ngoài ra, kính hiển vi soi ngược cũng được ứng dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học, y tế và công nghiệp để quan sát chi tiết các mẫu nhỏ.

- Kính hiển vi phản pha

Hay còn gọi là kính hiển vi tương phản, cũng là một trong những loại kính hiển vi quang học có thể chuyển đổi lệch pha ánh sáng truyền qua một mẫu vật trong suốt để thay đổi độ sáng trên hình ảnh. Hiện tượng tương phản sẽ rất hữu ích khi quan sát các mẫu không màu, trong suốt hoặc không nhuộm.

Kính hiển vi phản pha được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt trong lĩnh vực sinh học phân tử, sinh học tế bào, vi sinh và nghiên cứu về y khoa. Một số mẫu có thể quan sát bằng kính hiển vi phản pha đó là: Hồng cầu, vi khuẩn, nấm mốc, sợi, mảnh thủy tinh và các hạt dưới mức tế bào như nhân và các bào quan.

- Kính hiển vi phân cực

Là một loại kính hiển vi được sử dụng để quan sát các mẫu vật không đồng nhất hoặc có cấu trúc phức tạp. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý dùng ánh sáng phân cực để tạo ra hình ảnh vật thể, giúp việc quan sát và phân tích các đặc điểm của vật liệu dễ dàng hơn.

- Kính hiển vi huỳnh quang

Là loại kính hiển vi sử dụng nguyên lý huỳnh quang để tạo ra hình ảnh. Khi ánh sáng chiếu vào mẫu, các phân tử trong mẫu sẽ phát huỳnh quang, tạo ra các tia sáng khác nhau để kính hiển vi có thể thu nhận và quan sát.

- Kính hiển vi đồng tụ

Chúng được thiết kế đặc biệt giúp tăng cường độ phân giải và độ sáng của hình ảnh so với các loại kính hiển vi khác. Một ưu điểm của kính hiển vi đồng tụ là hình ảnh được quan sát rõ ràng và sắc nét hơn, giúp người sử dụng dễ dàng phân tích cấu trúc và đặc điểm của mẫu.

2. Kính hiển vi điện tử:

Là một trong những loại kính hiển vi được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Khi quan sát, bức xạ ánh sáng được thay thế bằng các chùm điện tử hẹp, tăng tốc dưới hiệu điện thế từ vài chục kV đến vài trăm kV. Không giống như thấu kinh thủy tinh, kính hiển vi điện tử sử dụng các loại thấu kính từ hội tụ chùm điện tử để tạo ra hình ảnh. 

- Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope - TEM)

Là một loại kính hiển vi sử dụng các tia electron để tạo ra hình ảnh của mẫu trong một môi trường không khí rất thấp. Các hạt electron phóng ra từ nguồn phát điện tử được tăng tốc và hướng vào mẫu, đi qua mẫu và tạo ra hình ảnh trên màn hình hiển thị. TEM có độ phân giải rất cao, cho phép quan sát kích thước, cấu trúc của các tinh thể và hạt nhỏ hơn rất nhiều so với độ quan sát của kính hiển vi quang học. 

- Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM)

Tương tự TEM, kính hiển vi SEM cũng sử dụng tia electron bắn vào mẫu để thu lại hình ảnh thay vì ánh sáng thông thường như kính hiển vi quang học. SEM cung cấp hình ảnh độ phân giải cực cao và sắc nét. Do tính ưu việt, SEM được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, công nghệ và sản xuất.

3. Kính hiển vi quét đầu dò

- Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscope - AFM)

Là một loại kính hiển vi được sử dụng để quan sát các cấu trúc và đặc tính của vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Chúng sử dụng một tia electron để quét qua mẫu, tạo ra hình ảnh tương ứng trên màn hình hiển thị. Kính hiển vi lực nguyên tử cho phép khảo sát các mẫu vật liệu với độ phân giải cực cao, từ 0.1 đến 0.01 nanomet.

- Kính hiển vi quét đường hầm (Scanning Tunneling Microscope - STM)

Là một loại kính hiển vi được sử dụng trong nghiên cứu các vật liệu và cấu trúc tinh thể. Nó cho phép người sử dụng quan sát các đặc tính của mẫu tinh thể ở cấp độ nguyên tử. STM hoạt động dựa trên nguyên lý quét đầu dò cực nhạy để quét qua từng mảnh của bề mặt mẫu, tạo ra hình ảnh chi tiết của cấu trúc bên trong với độ phân giải cao.

- Kính hiển vi quang học quét trường gần (Scanning Near-field Optical Microscopy - SNOM)

SNOM sử dụng một đầu dò có độ phân giải cao để quét trên mẫu và thu thập thông tin quang học của chúng. SNOM cho phép người sử dụng quan sát chi tiết về cấu trúc của mẫu. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng nghiên cứu, sản xuất vi xử lý quang học và các bộ lọc quang học với kích thước rất nhỏ.

CẤU TẠO CỦA KÍNH HIỂN VI

Trên đây là khái niệm của một số loại kính hiển vi mà chúng ta đã biết. Trong bài viết này, OPTVN xin giới thiệu với các bạn nội dung về cấu tạo cơ bản của kính hiển vi quang học. Đây là một trong những nhóm kính hiển vi có ứng dụng phố biến và rộng rãi nhất hiện nay.

Tùy vào từng thiết kế mà chúng có chức năng và cấu tạo khác nhau nhưng có thể chia làm 4 hệ thống chính: hệ giá đỡ, hệ phóng đại, hệ chiếu sáng và hệ điều chỉnh.

1. Hệ giá đỡ

Bao gồm các bộ phận: bệ máy, thân máy, revolve mang vật kính, bàn để tiêu bản và kẹp tiêu bản (vật mẫu).

2. Hệ phóng đại

Bao gồm các bộ phận: 

- Thị kính: là một loại thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn dùng để tạo ra ảnh thật của vật mẫu. Đây là bộ phận dùng để quan sát trực tiếp bằng mắt thường, có 2 loại là ống đôi và ống đơn.

- Vật kính: là một loại thấu kính được đặt gần sát vật mẫu, có chức năng phóng đại và tạo ra hình ảnh rõ nét của vật mẫu. Các thông số cơ bản của vật kính sử dụng cho những loại kính phổ thông thường là 10X, 40X, 100X...

*** Hiện nay, những thế hệ kính hiển vi hiện đại được tích hợp thêm màn hình hiển thị để người dùng quan sát trực tiếp, thay vì sử dụng thị kính.

3. Hệ chiếu sáng

Bao gồm các bộ phận:

- Nguồn sáng: thường sử dụng đèn led hoặc đèn sợi đốt với công suất phù hợp để quan sát.

- Màn chắn sáng: có chức năng điều chỉnh lượng ánh sáng đi qua tụ quang.

- Tụ quang: có chức năng tập trung nguồn sáng vào vật mẫu để nâng cao chất lượng quan sát. Thông thường, tụ quang có thể điều chỉnh theo hướng lên - xuống để tạo ra độ sáng phù hợp.

4. Hệ điều chỉnh:

Bao gồm các bộ phận:

- Ốc vĩ cấp (Focus knob): hay còn gọi là núm điều chỉnh thô, có chức năng điều chỉnh độ sâu của vật mẫu. 

- Ốc vi cấp (Zoom knob): hay còn gọi là núm điều chỉnh tinh, có chức năng điều chỉnh độ phóng đại của vật mẫu (phóng to - thu nhỏ).

- Ốc (núm) điều chỉnh lên - xuống.

- Ốc (núm) điều chỉnh độ tập trung nguồn sáng.

- Ốc (núm) điều chỉnh màn chắn sáng.

- Ốc (núm) di chuyển phiến kính mang vật mẫu.

Như vậy, chúng ta có thể hiểu cấu tạo cơ bản của kính hiển vi quang học cũng không quá phức tạp. Tuy nhiên, đối với những người dùng chưa làm quen với kính hiển vi thì việc hình dung được cách vận hành chúng sẽ có những khó khăn nhất định.

Trong các bài viết khác, OPTVN sẽ chia sẻ với bạn những kiến thức chi tiết nhất về thế giới kính hiển vi. 

Cách sử dụng kính hiển vi (chèn link)

Cách bảo quản kính hiển vi (chèn link)

Những lưu ý khi thu thập vật mẫu (chèn link)