Mikroskope

Ein Mikroskop  ist ein Instrument, um Objekte zu sehen, die zu klein sind, um mit dem bloßen Auge gesehen zu werden. Mikroskopie ist die Wissenschaft der Untersuchung kleiner Objekte und Strukturen mit einem solchen Instrument.

Mikroskopisch bedeutet für das Auge unsichtbar, wenn nicht durch ein Mikroskop unterstützt.

Es gibt viele Arten von Mikroskopen, die auf verschiedene Arten gruppiert werden können. Eine Möglichkeit besteht darin, die Art und Weise zu beschreiben, in der die Instrumente mit einer Probe interagieren, um Bilder zu erzeugen, entweder durch Senden eines Lichtstrahls oder von Elektronen zu einer Probe in ihrem optischen Pfad oder durch Scannen über einen kurzen Abstand von der Oberfläche einer Probe eine Probe. Das gebräuchlichste Mikroskop (und das erste, das zu erfinden ist) ist das optische Mikroskop, das Licht verwendet, um eine Probe zu durchlaufen, um ein Bild zu erzeugen. Andere Haupttypen von Mikroskopen sind das Fluoreszenzmikroskop, das Elektronenmikroskop (sowohl das Transmissionselektronenmikroskop als auch das Rasterelektronenmikroskop) und die verschiedenen Arten von Rastersondenmikroskopen.

Aufstieg moderner Licht-  Mikroskope

Die erste detaillierte Beschreibung der mikroskopischen Anatomie von organischem Gewebe, die auf der Verwendung eines Mikroskops basiert, erschien erst 1644 in Giambattista Odiernas L’occhio della mosca oder The Fly’s Eye.

Das Mikroskop war bis in die 1660er und 1670er Jahre noch weitgehend neu, als Naturwissenschaftler in Italien, den Niederlanden und England damit anfingen, Biologie zu studieren, sowohl Organismen als auch ihre Ultrastruktur. Der italienische Wissenschaftler Marcello Malpighi, der von einigen Historikern der Biologie als Vater der Histologie bezeichnet wurde, begann seine Analyse biologischer Strukturen mit den Lungen. Robert Hookes Micrographia hatte einen großen Einfluss, vor allem wegen seiner beeindruckenden Illustrationen. Einen bedeutenden Beitrag leistete Antonie van Leeuwenhoek, die mit einem einfachen Einlinsenmikroskop eine bis zu 300-fache Vergrößerung erzielte. Er nahm eine sehr kleine Glaskugellinse zwischen den Löchern in zwei miteinander vernieteten Metallplatten und mit einer durch Schrauben verstellbaren Nadel auf, um die Probe zu befestigen. Dann entdeckte Van Leeuwenhoek rote Blutkörperchen (nach Jan Swammerdam) und Spermatozoen neu und trug dazu bei, die Verwendung von Mikroskopen zur Beobachtung der biologischen Ultrastruktur populärer zu machen. Am 9. Oktober 1676 berichtete van Leeuwenhoek die Entdeckung von Mikroorganismen.

Die Leistung eines Lichtmikroskops hängt von der Qualität und der korrekten Verwendung des Kondensorlinsensystems ab, um Licht auf die Probe und die Objektivlinse zu fokussieren, um das Licht von der Probe einzufangen und ein Bild zu erzeugen.

Die frühen Instrumente waren begrenzt, bis dieses Prinzip vom späten 19. bis zum frühen 20. Jahrhundert vollständig gewürdigt und entwickelt wurde und bis elektrische Lampen als Lichtquellen zur Verfügung standen. 1893 entwickelte Köhler ein Schlüsselprinzip der Probenbeleuchtung, die Köhler-Beleuchtung, die für das Erreichen der theoretischen Grenzen der Auflösung des Lichtmikroskops von zentraler Bedeutung ist. Diese Methode der Probenbeleuchtung erzeugt eine gleichmäßige Beleuchtung und überwindet den begrenzten Kontrast und die Auflösung, die durch frühe Techniken der Probenbeleuchtung hervorgerufen werden. Weitere Entwicklungen in der Probenbeleuchtung kamen von der Entdeckung des Phasenkontrasts durch Frits Zernike im Jahr 1953 und der differentiellen Interferenzkontrastbeleuchtung von Georges Nomarski im Jahr 1955. beide erlauben die Abbildung von ungefärbten, transparenten Proben.

Elektronen- Mikroskope

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde eine bedeutende Alternative zum Lichtmikroskop entwickelt, ein Instrument, das einen Elektronenstrahl anstelle von Licht verwendet, um ein Bild zu erzeugen. Der deutsche Physiker Ernst Ruska entwickelte zusammen mit dem Elektrotechniker Max Knoll 1931 das erste Prototyp-Elektronenmikroskop, ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM). Das Transmissionselektronenmikroskop arbeitet nach ähnlichen Prinzipien wie ein optisches Mikroskop, verwendet jedoch Elektronen anstelle von Licht und Elektromagneten anstelle von Glaslinsen. Die Verwendung von Elektronen anstelle von Licht ermöglicht eine viel höhere Auflösung.

Der Entwicklung des Transmissionselektronenmikroskops folgte 1935 rasch die Entwicklung des Rasterelektronenmikroskops von Max Knoll. Obwohl TEMs vor dem Zweiten Weltkrieg für Forschungszwecke verwendet wurden und danach populär wurden, war das SEM erst 1965 kommerziell erhältlich.

Transmissionselektronenmikroskope wurden nach dem Zweiten Weltkrieg populär. Ernst Ruska entwickelte bei Siemens das erste kommerzielle Transmissionselektronenmikroskop. In den fünfziger Jahren fanden große wissenschaftliche Konferenzen zur Elektronenmikroskopie statt. Das erste kommerzielle Rasterelektronenmikroskop wurde 1965 von Professor Sir Charles Oatley und seinem Doktoranden Gary Stewart entwickelt und von der Cambridge Instrument Company als “Stereoscan” vermarktet.

Eine der neuesten Erkenntnisse zur Verwendung eines Elektronenmikroskops ist die Fähigkeit, ein Virus zu identifizieren. Da dieses Mikroskop ein sichtbares, klares Bild von kleinen Organellen erzeugt, sind in einem Elektronenmikroskop keine Reagenzien erforderlich, um das Virus oder die schädlichen Zellen zu sehen. Dies führt zu einem effizienteren Nachweis von Krankheitserregern.

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