ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Μικροσκόπιο είναι ένα οπτικό όργανο που επιτρέπει την παρατήρηση αντικειμένων που είναι πολύ μικρά για το γυμνό μάτι. 

  Το μικροσκόπιο αποτελείται από δύο συγκλίνοντες φακούς: 

α) το φακό που βρίσκεται κοντά στο μάτι μας (προσοφθάλμιος φακός) και 

β) το φακό που βρίσκεται κοντά στο αντικείμενο (αντικειμενικός φακός) 

Μικροσκόπιο είναι ένα οπτικό όργανο που επιτρέπει την παρατήρηση αντικειμένων που είναι πολύ μικρά για το γυμνό μάτι

 Ο αντικειμενικός φακός έχει πολύ μικρή εστιακή απόσταση και δημιουργεί πραγματικό είδωλο του αντικειμένου.Αυτό το είδωλο αποτελεί το αντικείμενο για τον προσοφθάλμιο φακό ο οποίος σχηματίζει ένα μεγεθυσμένο φανταστικό είδωλο.

 Η λέξη  μικροσκόπιο προέρχεται από την  ελληνική λέξη «μικρός» και «σκοπείν»,που σημαίνει βλέπω.Η επιστήμη της διερεύνησης μικρών αντικειμένων με χρήση ενός τέτοιου μέσου ονομάζεται μικροσκοπία. 

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ

 Το πρώτο σύγχρονο μικροσκόπιο που κατασκευάστηκε ήταν οπτικό μικροσκόπιο,αν και δεν γνωρίζουμε για τον αρχικό εφευρέτη.Πάντως η εφεύρεση του πρώτου σύνθετου μικροσκοπίου έχει αποδοθεί στους Ολλανδούς Χανς Γιάνσεν,Ζακαρίας Γιάνσεν και Χανς Λιπερσέι.

Το πρώτο σύνθετο μικροσκοπίο 

 Ο φυσικός φιλόσοφος Ρόμπερτ Χουκ δημοσίευσε το έργο Micrographia (1665) με εικόνες γνωστών αντικειμένων και εντόμων σε μικροσκοπική κλίμακα.Ήταν ο πρώτος επιστήμονας που χρησιμοποίησε συστηματικά το μικροσκόπιο.

Ο Ρόμπερτ Χουκ (Robert Hooke,18 Ιουλίου 1635-3 Μαρτίου 1703) ήταν Άγγλος φυσικός και αρχιτέκτονας,ο οποίος διαδραμάτισε πολύ σημαντικό ρόλο στην επιστημονική επανάσταση τόσο με το πειραματικό όσο και με το θεωρητικό έργο του.

 Τα πρώτα μικροσκόπια ήταν οπτικά,δηλαδή συνδύαζαν διαφόρων ειδών φακούς για μεγέθυνση,αποτελώντας ουσιαστικά άμεση εξέλιξη των μεγεθυντικών φακών.Τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιούνται και τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια και αργότερα τα μικροσκόπια ηλεκτρονικής σάρωσης,που μπορούν να υπολογίσουν και να οπτικοποιήσουν το βάθος.

 Ο όρος "Μικροσκόπιο" δεν υπήρχε στην αρχαία Ελληνική γλώσσα αλλά λέγεται ότι προτάθηκε για τη συγκεκριμένη συσκευή από τον διακεκριμένο Έλληνα φιλόσοφο και θεολόγο Ιωάννη Δημησιάνο,ο οποίος γεννήθηκε στην Κεφαλονιά το 1574,ήταν μέλος της Ιταλικής Ακαδημίας Επιστημών και πέθανε στο Παρίσι το 1618.Ήταν σύγχρονος του Γαλιλαίου και  ενέκρινε τους όρους Ηλιοσκοπία και Τηλεσκόπιο που χρησιμοποιούσε ο Γαλιλαίος.
 Ο Ευκλείδης από την Αλεξάνδρεια στην Οπτική του γράφει ότι το φως έχει ευθύγραμμη πορεία και περιέγραψε το νόμο της ανάκλασης των φωτεινών ακτίνων.Πίστευε ότι οι φωτεινές ακτίνες ταξιδεύουν από τα μάτια προς τα αντικείμενα που βλέπει το μάτι και μελέτησε τη σχέση ανάμεσα στο πραγματικό μέγεθος των αντικειμένων και τη γωνία των ακτίνων κατά την έξοδο από το μάτι.

 Ο Έρων από την Αλεξάνδρεια στο έργο του Catoptrica έδειξε με γεωμετρικά σχήματα ότι η πορεία που ακολουθούν η φωτεινή ακτίνα που ανακλάται από ένα επίπεδο καθρέφτη είναι η συντομότερη από οποιαδήποτε άλλη πορεία ανακλώμενης ακτίνας που μπορεί να σχεδιαστεί ανάμεσα στην πηγή και το σημείο παρατήρησης.

Ο Λούκιος ή Λεύκιος Ανναίος Σενέκας (Lucius Anneus Seneca),γνωστός ως Σενέκας ο Νεότερος ή απλώς Σενέκας (περίπου 4 π.Χ.–65 μ.Χ.),ήταν γιος του Σενέκα του Πρεσβύτερου,διδάσκαλος του Ρωμαίου Αυτοκράτορα Νέρωνα,στωικός φιλόσοφος,τραγωδός και ευνοούμενος της Αυλής.Καταγόταν από την Κόρδοβα της ρωμαϊκής επαρχίας της Ισπανίας.

 Ο Ρωμαίος τραγωδός Σενέκας,που γεννήθηκε περίπου το 1 μ.Χ. και πέθανε το 65 μ.Χ.,λέγεται ότι είχε διαβάσει όλα τα βιβλία της Ρώμης κοιτάζοντας μέσα από μια γυάλινη σφαίρα γεμάτη με νερό που μεγέθυνε τα γράμματα.Ο ίδιος γράφει χαρακτηριστικά ότι «Γράμματα όσο μικρά και αν είναι,φαίνονται μεγεθυσμένα και πιο καθαρά μέσα από μια γυάλινη σφαίρα γεμάτη με νερό».

Ο Γάιος Πλίνιος Σεκούνδος, γνωστότερος ως Πλίνιος ο Πρεσβύτερος,ήταν Ρωμαίος φυσικός φιλόσοφος και ιστοριογράφος, περίφημος κυρίως από το έργο του «Φυσική Ιστορία» (Naturalis Historia).Υπήρξε επίσης στρατιωτικός και ναυτικός διοικητής της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας.Γεννήθηκε στο Κόμο το 23 μ.Χ. και πέθανε στις 24 Αυγούστου του 79 μ.Χ.Πίστευε ότι «αληθινή δόξα είναι να κάνεις αυτό που αξίζει να γραφεί,και να γράφεις αυτό που αξίζει να διαβαστεί»

 Η παλαιότερη αναφορά που γίνεται σχετικά με τη χρήση φακών για διευκόλυνση της όρασης, είναι από τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο,ο οποίος αναφέρει ότι το 23-79 μ.Χ ο Νέρωνας παρακολουθούσε τις μάχες των μονομάχων κοιτάζοντας μέσα από ένα σμαράγδι.Ο Νέρωνας όμως μάλλον χρησιμοποιούσε το σμαράγδι,που είναι πράσινο,είτε για να προστατεύει τα μάτια του απ’ τις ακτίνες του ήλιου,είτε,που είναι και το πιο πιθανό,λόγω του ότι ήταν πολύ εκκεντρικός.

Ο Γάιος Πλίνιος Σεκούνδος,γνωστότερος ως Πλίνιος ο Πρεσβύτερος,ήταν Ρωμαίος φυσικός φιλόσοφος και ιστοριογράφος, περίφημος κυρίως από το έργο του «Φυσική Ιστορία» (Naturalis Historia).Υπήρξε επίσης στρατιωτικός και ναυτικός διοικητής της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας.Γεννήθηκε στο Κόμο το 23 μ.Χ. και πέθανε στις 24 Αυγούστου του 79 μ.Χ.Πίστευε ότι «αληθινή δόξα είναι να κάνεις αυτό που αξίζει να γραφεί, και να γράφεις αυτό που αξίζει να διαβαστεί».

 Ο Κλαύδιος Πτολεμαίος,το 2^ο π.Χ. αιώνα περιέγραψε ότι μια βέργα φαίνεται λυγισμένη όταν είναι μισοβυθισμένη στο νερό και μάλιστα υπολόγισε τη γωνία που φαίνεται η βέργα να είναι λυγισμένη με ακρίβεια ½ μοίρας.Στη συνέχεια υπολόγισε με μεγάλη ακρίβεια το δείκτη διάθλασης του νερού.

 Σύμφωνα με τον Πλήνιο οι γιατροί χρησιμοποιούσαν κομμάτια γυαλιού για να καυτηριάζουν πληγές.

Ένα εύρημα που χρονολογείται από το 721-705 π.Χ. που ανακαλύφθηκε από τον Lanyard στα χαλάσματα της αρχαίας Nineveh στο Nimrod έγινε γνωστό ως  ο φακός του Lanyardεπειδή αρχικά νόμισαν ότι ήταν ένας επιπεδόκυρτος φακός

 Ένα εύρημα που χρονολογείται από το 721-705 π.Χ. που ανακαλύφθηκε από τον Lanyard στα χαλάσματα της αρχαίας Nineveh στο Nimrod έγινε γνωστό ως  ο φακός του Lanyard επειδή αρχικά νόμισαν ότι ήταν ένας επιπεδόκυρτος φακός.Το αντικείμενο αυτό ήταν ένας γυαλισμένος ορυκτός κρύσταλλος ο οποίος όμως ήταν αρκετά θαμπός και με πολλές σκιές στη δομή του  που δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σαν φακός και έτσι τελικά θεωρήθηκε ότι ήταν απλά κάποιο διακοσμητικό στοιχείο.

Ο Άραβας Ibn-al-Haitham γνωστός και με το όνομα Alhazen (962-1038 μ.X.) στις μελέτες του χρησιμοποίησε σφαιρικά και παραβολικά κάτοπτρα και είχε υπ’  όψη του τα σφαιρικά σφάλματα

 Πολλά χρόνια αργότερα ο Άραβας Ibn-al-Haitham γνωστός και με το όνομα Alhazen (962-1038 μ.X.) στις μελέτες του χρησιμοποίησε σφαιρικά και παραβολικά κάτοπτρα και είχε υπ’  όψη του τα σφαιρικά σφάλματα.  Ακόμα μελέτησε τη μεγέθυνση που παράγεται από την διάθλαση των φωτεινών ακτίνων  όταν αυτές περνούν από το γυαλί στον ατμοσφαιρικό αέρα και αντίθετα.    Ο Alhazen έγραψε το πρώτο σύγγραμμα Οπτικής που αργότερα μεταφράστηκε στα Λατινικά με τον τίτλο Opticae Thesaurus  ενώ ακόμα περιέγραψε με πολλές λεπτομέρειες την ανατομία του ανθρώπινου ματιού και πως ο φακός του ματιού εστιάζει μια εικόνα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα.

Το 1267 μ.Χ.  ο Roger Bacon στο έργο του «Perspectiva» αναφέρει ότι μικρά αντικείμενα μπορούν να παρατηρηθούν μεγεθυμένα μέσα από ένα τμήμα γυάλινης σφαίρας

 Το 1267 μ.Χ.  ο Roger Bacon στο έργο του «Perspectiva» αναφέρει ότι μικρά αντικείμενα μπορούν να παρατηρηθούν μεγεθυμένα μέσα από ένα τμήμα γυάλινης σφαίρας.Φαίνεται μάλιστα να χρησιμοποίησε τα ίδια λόγια με εκείνα του Σενέκα που είχε πει 1350 χρόνια νωρίτερα.

 Οι κινέζοι φορούσαν πολύχρωμα γυαλιά πριν από εκατοντάδες χρόνια 

 Οι κινέζοι φορούσαν πολύχρωμα γυαλιά πριν από εκατοντάδες χρόνια αλλά απ’ ότι φαίνεται,ήταν μόνο για κοσμητικούς λόγους και για να διώχνουν τους δαίμονες.   

Το πρώτο πορτραίτο που παρουσιάζει κάποιο να φοράει γυαλιά είναι του Tomasso da Modena το 1352

 Η επόμενη αναφορά για τη χρήση γυαλιών γίνεται δώδεκα αιώνες αργότερα περίπου το 1280-1285 όταν στην Φλωρεντία της Ιταλίας άρχισαν να διαδίδονται τα γυαλιά χωρίς όμως να γίνει ποτέ γνωστό ποιος ήταν και αν ήταν ένας ο εφευρέτης τους. 

 Το πρώτο πορτραίτο που παρουσιάζει κάποιο να φοράει γυαλιά είναι του Tomasso da Modena το 1352.

Φορητό μικροσκόπιο τσέπης σε κασετίνα με αντικειμενοφόρους πλάκες και βοηθητικό φακό που βρέθηκε σε παζάρι των Βρυξελλών

 Φορητό μικροσκόπιο τσέπης σε κασετίνα με αντικειμενοφόρους πλάκες και βοηθητικό φακό που βρέθηκε σε παζάρι των Βρυξελλών.Το μικροσκόπιο αυτό θα πρέπει να κατασκευάστηκε γύρω στο 1850,κρίνοντας από την τεχνολογία κατασκευής,το μέγεθος και τη διακόσμηση των αντικειμενοφόρων.

ΓΕΓΟΝΟΤΑ ΣΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΩΝ

1611 Ο Kepler πρότεινε τρόπο κατασκευής σύνθετου μικροσκοπίου.

1655 Ο Hook χρησιμοποίησε ένα σύνθετο μικροσκόπιο για να περιγράψει μικρούς πόρους σε τομές από  φελλό που τους ονόμασε "cells" δηλαδή κύτταρα.

1674 Ο Leeuwenhoek  ανάφερε  ότι  ανακάλυψε  τα πρωτόζωα και 9 χρόνια  αργότερα είδε και  περίγραψε βακτήρια για πρώτη φορά.

1833 Ο Brown  δημοσίευσε  τις μικροσκοπικές  του  παρατηρήσεις στις ορχιδέες και περίγραψε τον πυρήνα των κυττάρων.

1838 Οι Schleiden and Schwann πρότειναν την κυτταρική θεωρία,παρατηρώντας ότι το εμπύρηνο κύτταρο είναι η δομική και η λειτουργική μονάδα στα φυτά και τα ζώα.

1857 Ο Kolliker περίγραψε μιτοχόνδρια σε μυϊκά κύτταρα.

1876 Ο Abbe ανάλυσε την επίδραση της περίθλασης στο σχηματισμό εικόνας στο μικροσκόπιο και έδειξε πώς μπορεί να βελτιωθεί ο σχεδιασμός των μικροσκοπίων.

1879 Ο Flemming περιέγραψε λεπτομερώς τη συμπεριφορά των χρωμοσωμάτων κατά τη μιτωτική διαίρεση σε ζωικά κύτταρα.

1881 Ο Retzius έδωσε λεπτομερείς περιγραφές πολλών ζωικών ιστών ενώ τις επόμενες δυο δεκαετίες μαζί με τον Cajal και άλλους ιστολόγους δημιούργησε μεθόδους χρώσης και έτσι έβαλε τα θεμέλια της μικροσκοπικής ανατομίας.

1882 Ο Koch χρησιμοποίησε χρωστικές ανιλίνης για να χρωματίσει μικροοργανισμούς και αναγνώρισε τα βακτήρια της φυματίωσης και της χολέρας. Τις επόμενες δυο δεκαετίες,άλλοι βακτηριολόγοι,όπως οι Klebs  και Pasteur,αναγνώρισαν πολλούς παράγοντες υπεύθυνους για πολλές άλλες ασθένειες,εξετάζοντας χρωματισμένα παρασκευάσματα με το μικροσκόπιο.

1886 Ο Zeiss κατασκεύασε μια σειρά φακών, που είχε σχεδιάσει ο Abbe,που έδωσε τη δυνατότητα στους μικροσκοπιστές να παρατηρήσουν δομές μεγέθους στο όριο της θεωρητικής διακριτικής ικανότητας του μικροσκοπίου.

1898 Ο Golgi πρώτος παρατήρησε και περίγραψε το σωμάτιο Golgi χρησιμοποιώντας νιτρικό άργυρο ως χρωστική.

1924 Ο Lacassagne και οι συνεργάτες του ανάπτυξαν την τεχνική της αυτοραδιογραφίας για τον εντοπισμό ραδιενεργού πλουτώνιου σε βιολογικά παρασκευάσματα.

1930 Ο Lebedeff σχεδίασε και κατασκεύασε το πρώτο μικροσκόπιο συμβολής,ενώ το 1932,ο Zernicke επινόησε το μικροσκόπιο αντίθεσης φάσης.Αυτές οι δυο ανακαλύψεις επίτρεψαν τη παρατήρηση ζωντανών αχρωμάτιστων κυττάρων να παρατηρηθούν για πρώτη φορά.

1941 Ο Coons χρησιμοποίησε αντισώματα συνδεμένα με φθορίζουσες χρωστικές για να εντοπίσει κυτταρικά αντιγόνα.

1952 Ο Nomarski σχεδίασε και πατεντάρισε το σύστημα αντίθεσης διαφορικής συμβολής για το οπτικό μικροσκόπιο που ακόμα έχει το όνομά του.

1981 Οι Allen και Inoue εφάρμοσαν την αύξηση της αντίθεσης μικροσκοπικών εικόνων με τεχνικές video.

ΓΕΓΟΝΟΤΑ ΣΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ  ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΩΝ  

1897 Ο Thompson εξαγγέλλει την ύπαρξη αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων που αργότερα ονομάστηκαν ηλεκτρόνια.

1924  Ο De Broglie πρότεινε ότι ένα κινούμενο ηλεκτρόνιο έχει κυματικές ιδιότητες.

1926 Ο Busch εστίασε δέσμη ηλεκτρονίων με μαγνητικούς φακούς. 

1931 Οι Knoll και Ruska κατασκεύασαν το πρώτο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

1934 Ο Martin παίρνει τη πρώτη βιολογική ηλεκτρονιογραφία από τη ρίζα του φυτού Neotius nidus avis.

1935 Ο Knoll έδειξε ότι είναι εφικτή η κατασκευή ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης,το οποίο όμως κατασκευάστηκε τρία χρόνια αργότερα από τον Von Ardenne.

1939 Οι Von Borries και Von Ruska κατασκεύασαν το πρώτο εμπορεύσιμο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (Siemens) με διακριτικό όριο 10 nm.

1940 Οι Vance και Hillier  πρόσθεσαν σταθεροποιητή υψηλής τάσης σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο τύπου RCA με διακριτικό όριο 10 nm. 

1941 Βελτίωση διακριτικού ορίου στα 2.2 nm.Από την εταιρεία Siemens.

1944 Ο Von Ardenne  βελτίωσε το διακριτικό όριο στα 1.5 nm.

1946 Ο Hillier βελτίωσε το διακριτικό όριο στο 1.0 nm. 

1952 Οι Palade,Porter και Sjïstrand ανάπτυξαν μεθόδους μονιμοποίησης και κοπής λεπτών τομών που επίτρεψαν τη παρατήρηση πολλών ενδοκυτταρικών δομών.

1953 Οι Porter και Blum κατασκεύασαν το πρώτο υπερμικροτόμο που έγινε γενικά αποδεκτός για την αξιοπιστία του.

1956 Οι Glauert και Luft χρήσημοποίησαν εποξικές ρητίνες ως μέσο έγκλισης (Araldite και EPON αντίστοιχα).

1957 Οι Moor και Muhlethaler ανάπτυξαν την τεχνική της ψυκτοεξάχνωσης (freeze-etching) που αρχικά χρησιμοποίησε ο Steere.

 1960 Οι Depouy και συνεργάτες ανάπτυξαν το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο υπέρ-υψηλής τάσης, 106 Volts. 

1965 Βγαίνει στο εμπόριο το πρώτο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης από την Cambridge Instruments.

1969 Οι Boyde και Wood χρησιμοποιούν για πρώτη φορά το ΗΜΣ για την παρατήρηση βιολογικών παρασκευασμάτων. 

1965-70 Κατασκευή ηλεκτρονικών μικροσκοπίων με διακριτικό όριο 0.3-0.6 nm από την εταιρεία Philips.

1970-80 Κατασκευή  ηλεκτρονικών  μικροσκοπίων με  διακριτικό όριο 0.2-0.3 nm από τις εταιρείες Philips, Jeol, Hitachi και Zeiss.

1980-90 Κατασκευή ηλεκτρονικών μικροσκοπίων με διακριτικό όριο 0.15  nm που έχoυν πολλούς αυτοματισμούς λόγω της εισαγωγής σε αυτά της ψηφιακής τεχνολογίας και είναι πιο εύκολα στη χρήση τους.

1990-2000 Το διακριτικό όριο παραμένει στα 0.15 nm ενώ τα μικροσκόπια γίνονται ακόμα  πιο αυτόματα και πιο εύκολα στη χρήση τους με το συνδυασμό τους με ηλεκτρονικούς υπολογιστές,συστήματα μικροανάλυσης και συστήματα παρατήρησης παγωμένων παρασκευασμάτων (κρυοτεχνικές, φυσική μονιμοποίηση),τηλεχειρισμός του μικροσκοπίου μέσω τηλεφωνικού δικτύου (SDN),τηλεδιάγνωση βλαβών του μικροσκοπίου κλπ. 

2000-σήμερα Τα νέα ηλεκτρονικά μικροσκόπια βελτιώνονται ως προς την ευκολία της χρήσης τους με την ψηφιακή τεχνολογία.Σταδιακά καταργείται η συμβατική φωτογράφιση και αντικαθίσταται με την ψηφιακή ενώ η όλη χρήση του μικροσκοπίου γίνεται μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή.  

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗ

 Τα μικροσκόπια επέδρασαν σημαντικά στην ιστορία της βιολογίας,τουλάχιστον την εποχή που άρχισαν να χρησιμοποιούνται και συντέλεσαν στην ανακάλυψη των μικροβίων καθυστερώντας έτσι την κατάρριψη της θεωρίας της αυτόματης γέννησης.

Ο Antoni van Leeuwenhoek  (24 του Οκτώβρη 1632-26 του Αυγ 1723 ) ήταν Ολλανδός έμπορος και επιστήμονας από το Delft της Ολλανδίας.Είναι κοινώς γνωστό ως «ο Πατέρας της Μικροβιολογίας»,και θεωρείται ότι είναι ο πρώτος μικροβιολόγος.Είναι πιο γνωστός για την εργασία του σχετικά με τη βελτίωση του μικροσκοπίου και για τη συμβολή του στην καθιέρωση της μικροβιολογίας

  Η μεγαλύτερη συνεισφορά προήλθε από τον Antoni van Leeuwenhoek ο οποίος ανακάλυψε τα ερυθρά αιμοσφαίρια και τα σπερματοζωάρια,ενώ βοήθησε να διαδώσει την μικροσκοπία ως τεχνική.

Ο Köhler (4 Μαρτίου του 1866-12 Μαρτίου 1948) ήταν Γερμανός καθηγητής και μέλος του προσωπικού Carl Zeiss AG στην Ιένα,Γερμανία.Είναι πιο γνωστός για την ανάπτυξη του μικροσκοπίου,της τεχνικής του φωτισμού Köhler

 Στις 9 Οκτωβρίου 1676,ο Leeuwenhoek ανακάλυψε τους μικροοργανισμούς.Το 1893 ο Köhler ανάπτυξε μια βασική τεχνική για τον φωτισμό του δείγματος,που ονομάζεται φωτισμός Köhler.Αργότερα ο Fritz Zernike το 1953 και ο George Nomarski τo 1955  ανάπτυξαν την αντίθεση φάσης και το διαφορικό φωτισμό με αντίθεση στις παρεμβολές οι οποίες επιτρέπουν την απεικόνιση των διαφανών δειγμάτων.

ΤΥΠΟΙ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΩΝ

Οι πιο βασικοί τύποι μικροσκοπίων είναι:

α) οπτικό μικροσκόπιο,

β) ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, 

γ) μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα,

δ) μικροσκόπιο φθορισμού,

ε) ομοεστιακό οπτικό μικροσκόπιο.

ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

 Ο πιο κοινός τύπος μικροσκοπίων είναι το οπτικό μικροσκόπιο.Το οπτικό μικροσκόπιο είναι ένα οπτικό μέσο που περιέχει ένα ή περισσότερους φακούς και παράγουν μια εικόνα σε μεγέθυνση ενός δείγματος που τοποθετείται στο εστιακό επίπεδο.Τα οπτικά μικροσκόπια περιέχουν γυαλί και πλαστικά  ή χαλαζία, για να εστιάσει το φως στο μάτι.

Το οπτικό μικροσκόπιο είναι ένα οπτικό μέσο που περιέχει ένα ή περισσότερους φακούς και παράγουν μια εικόνα σε μεγέθυνση ενός δείγματος που τοποθετείται στο εστιακό επίπεδο

 Το οπτικό μικροσκόπιο χρησιμοποιεί τη θεωρία των φακών  για το φως,προκειμένου να μεγεθύνει την εικόνα που παράγεται από τη διέλευση ενός κύματος μέσω του δείγματος,ή αντανακλάται από το δείγμα.Τα κύματα που χρησιμοποιούνται είναι τα ηλεκτρομαγνητικά.Ανάλυση σε αυτά τα μικροσκόπια περιορίζεται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται για την εικόνα του δείγματος,τα μικρότερα μήκη κύματος επιτρέπουν μεγαλύτερη ανάλυση.

Τα οπτικά μικροσκόπια έχουν μέγιστη τυπική μεγέθυνση 1600Χ,με ένα θεωρητικό όριο περίπου 0,2 μικρόμετρα ή 200 νανόμετρα

 Τα οπτικά μικροσκόπια έχουν μέγιστη τυπική μεγέθυνση 1600Χ,με ένα θεωρητικό όριο περίπου 0,2 μικρόμετρα ή 200 νανόμετρα.Την μέγιστη μεγέθυνση την επιτυγχάνουν με την χρήση ειδικού ελαίου με κατάλληλο δείκτη διάθλασης,το κεδρέλαιο,που παρεμβάλλεται ανάμεσα στον φακό και την πλάκα του αντικειμένου.

Το Sarfus, μια πρόσφατη οπτική τεχνική αυξάνει την ευαισθησία του προτύπου οπτικού μικροσκοπίου σε ένα σημείο και απεικονίζει απευθείας τις νανομετρικές ταινίες (έως και 0,3 νανόμετρα) και τα απομονωμένα νανοαντικείμενα (έως 2 nm διαμέτρο)

 Η χρήση των μικρότερων μήκη κύματος του φωτός,όπως η υπεριώδης ακτινοβολία,είναι ένας τρόπος να βελτιωθεί η χωρική ανάλυση του οπτικού μικροσκοπίου.Το Sarfus,μια πρόσφατη οπτική τεχνική αυξάνει την ευαισθησία του προτύπου οπτικού μικροσκοπίου σε ένα σημείο και απεικονίζει απευθείας τις νανομετρικές ταινίες (έως και 0,3 νανόμετρα) και τα απομονωμένα νανοαντικείμενα (έως 2 nm διαμέτρο).Η τεχνική βασίζεται στη χρήση των μη ανακλαστικών υποστρωμάτων για πολωμένο φως που αντανακλάται στο μικροσκόπιο.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

 Στις αρχές του 1900 μια σημαντική εναλλακτική λύση για το οπτικό μικροσκόπιο αναπτύχθηκε,χρησιμοποιώντας ηλεκτρόνια αντί για φως για να δημιουργήσει την εικόνα.Ο Ernst Ruska ξεκίνησε την ανάπτυξη του πρώτου ηλεκτρονικού μικροσκοπίου το 1931 που ήταν το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (TEM).

Ο Ernst  Ruska   (25 Δεκ 1906-27 Μαΐου 1988  ήταν Γερμανός φυσικός που κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής το 1986 για την εργασία του στην ηλεκτρονική οπτική,συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού του πρώτου ηλεκτρονικού μικροσκοπίου

  Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο χρησιμοποιεί τη θεωρία των φακών  για το φως τους φακούς ηλεκτρομαγνήτη, προκειμένου να μεγεθύνει την εικόνα που παράγεται από τη διέλευση ενός κύματος μέσω του δείγματος,ή αντανακλάται από το δείγμα.Τα κύματα που χρησιμοποιούνται είναι οι δέσμες ηλεκτρονίων.Ανάλυση σε αυτά τα μικροσκόπια περιορίζεται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται για την εικόνα του δείγματος,τα μικρότερα μήκη κύματος επιτρέπουν μεγαλύτερη ανάλυση.

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο χρησιμοποιεί τη θεωρία των φακών  για το φως τους φακούς ηλεκτρομαγνήτη, προκειμένου να μεγεθύνει την εικόνα που παράγεται από τη διέλευση ενός κύματος μέσω του δείγματος,ή αντανακλάται από το δείγμα

 Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο λειτουργεί με την ίδια αρχή όπως ένα οπτικό μικροσκόπιο,αλλά χρησιμοποιεί ηλεκτρόνια αντί φωτός και ηλεκτρομαγνήτες στη αντί γυάλινους φακούς.Οι χρήση των ηλεκτρονίων αντί για φως επιτρέπει πολύ υψηλότερη ανάλυση.Μετά την ανάπτυξη του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου ακολούθησε γρήγορα το 1935 η ανάπτυξη του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης από τον Knoll Max.Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια γρήγορα έγιναν δημοφιλή μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.Ο Ερνστ Ruska που εργαζόταν στη Siemens ανέπτυξε το πρώτο εμπορικό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.Αργότερα μετά από το 1950 στα μεγάλα επιστημονικά συνέδρια το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ήταν ένα σημαντικό θέμα.

Ο Sir Charles William Oatley OBE(1904-1996) ήταν καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών,στο Πανεπιστήμιο του Cambridge,το διάστημα  1960-1971 και το έργο του είναι η κατασκευή ενός από τα πρώτα εμπορικά μικροσκόπια σάρωσης ηλεκτρονίων

 Το 1965 το πρώτο εμπορικό ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης αναπτύχθηκε από τον καθηγητή Sir Charles Oatley και τον μεταπτυχιακό φοιτητή του Gary Stewart και διατίθενται στο εμπόριο από την εταιρεία Cambridge.

  Άλλα ηλεκτρονικά μικροσκόπια:

α) Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM):

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM)  

 Εξετάζει την επιφάνεια των αντικειμένων από την επιφάνεια σάρωσης με μια λεπτή δέσμη ηλεκτρονίων. 

β) Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (TEM):

 Περνάει μέσα από τα ηλεκτρόνια του δείγματος,ανάλογα με βασική οπτική μικροσκοπία.Αυτό απαιτεί προσεκτική προετοιμασία του δείγματος,δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια είναι διάσπαρτα.

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (TEM)

 Αυτή είναι μια επιστημονική συσκευή που επιτρέπει στους ανθρώπους να δουν αντικείμενα που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι.

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΑΡΩΣΗΣ ΤΟΥ ΚΑΘΕΤΗΡΑ

 Το 1980 αναπτύχθηκαν τα πρώτα μικροσκόπια με αισθητήρα σάρωσης.Το πρώτο ήταν το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας το 1981,που αναπτύχθηκε από τον Gerd Binnig και Heinrich Rohrer.Λίγο αργότερα ο Gerber έφτιαξε το πρώτο ατομικό μικροσκόπιο δύναμης.

Το μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα χρησιμοποιεί φακούς να εστιάζουν σε ένα σημείο του φωτός/ηλεκτρονίων πάνω στο δείγμα στη συνέχεια αναλύει την ανάκλαση και να μεταδίδει κύματα

  Το μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα χρησιμοποιεί φακούς να εστιάζουν σε ένα σημείο του φωτός / ηλεκτρονίων πάνω στο δείγμα στη συνέχεια αναλύει την ανάκλαση και να μεταδίδει κύματα.Το σημείο,στη συνέχεια, σαρώνει πάνω από το δείγμα για να αναλύσει μια ορθογώνια περιοχή.Η μεγέθυνση της εικόνας επιτυγχάνεται με την εμφάνιση των δεδομένων από τη σάρωση σ'ένα μικρό προς μια μεγάλη οθόνη.Αυτά τα μικροσκόπια έχουν την ίδια ανάλυση με τα οπτικά  και ηλεκτρονικά μικροσκόπια.

Το πρώτο ήταν το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας το 1981,που αναπτύχθηκε από τον Gerd Binnig και Heinrich Rohrer

  Τα μικροσκόπια σάρωσης του καθετήρα αναλύουν επίσης ένα μοναδικό σημείο στο δείγμα και στη συνέχεια σαρώνουν τον καθετήρα πάνω από μια ορθογώνια περιοχή για να δημιουργήθει μια εικόνα. 

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΑΡΩΣΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ

(SCANNING TUNNELING MICROSCOPE STM)

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΑΡΩΣΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Η υπόθεση της ύπαρξης των ατόμων υφίσταται χιλιάδες χρόνια.Ξεκινάει τουλάχιστον από το Δημόκριτο.Μέχρι πρόσφατα τα άτομα παρέμεναν υποθετικά και όχι παρατηρήσιμα.

Το πρώτο ήταν το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας το 1981,που αναπτύχθηκε από τον Gerd Binnig και Heinrich Rohrer

 Το 1981 οι Ελβετοί φυσικοί Gerd Binnig και Heinrich Rohrer ανέπτυξαν το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM) που μας έδωσε τη δυνατότητα να «δούμε» άτομα.Για την ανακάλυψή τους τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ μόλις τέσσερα χρόνια μετά.

ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ ΣΑΡΩΣΗΣ ΣΗΡΑΓΓΑΣ

 Η λειτουργία του STM στηρίζεται στο κβαντομηχανικό φαινόμενο της σήραγγας.Εδώ θα ξεκινήσουμε χρησιμοποιώντας ένα κοντινό ανάλογο,το φαινόμενο της ολικής εσωτερικής ανάκλασης για να καταλάβουμε την αρχή λειτουργίας του STM.

Ένα σύγχρονο μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM) 

 Μία μονοχρωματική δέσμη φωτός που διαδίδεται μέσα σε ένα γυάλινο πλακίδιο και προσπίπτει σε μια έδρα του με γωνία μεγαλύτερη από την κρίσιμη (θcrit) ανακλάται κατά εκατό τοις εκατό.Το φαινόμενο λέγεται ολική εσωτερική ανάκλαση.Στην πραγματικότητα το κύμα του φωτός δε σταματάει ακαριαία πάνω στην ανακλαστική επιφάνεια.Για πολύ μικρό διάστημα, ένα τμήμα της δέσμης, συνεχίζει την πορεία του και έξω από το γυάλινο πλακίδιο.Αυτό μπορούμε να το δείξουμε πλησιάζοντας ένα δεύτερο γυάλινο πλακίδιο κοντά στο πρώτο.Το φωτεινό κύμα που πέρασε έξω από το πρώτο γυάλινο πλακίδιο και εξασθενεί ταχύτατα παραλαμβάνεται από το δεύτερο πλακίδιο και διαδίδεται μέσα σ' αυτό.Η ένταση του μεταδιδόμενου κύματος στο δεύτερο πλακίδιο εξαρτάται από το πόσο κοντά φέραμε τα δύο πλακίδια μεταξύ τους.

Το φωτεινό κύμα που πέρασε έξω από το πρώτο γυάλινο πλακίδιο και εξασθενεί ταχύτατα παραλαμβάνεται από το δεύτερο πλακίδιο και διαδίδεται μέσα σ' αυτό.Η ένταση του μεταδιδόμενου κύματος στο δεύτερο πλακίδιο εξαρτάται από το πόσο κοντά φέραμε τα δύο πλακίδια μεταξύ τους

 Μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις του εικοστού αιώνα είναι ότι τα σωματίδια συμπεριφέρονται ως κύματα.Όπως το φως μπορεί να διαπεράσει την «απαγορευμένη περιοχή» ανάμεσα στα πλακίδια έτσι και τα σωματίδια μπορούν να διαπεράσουν με το φαινόμενο σήραγγας περιοχές που σύμφωνα με την κλασική θεωρία είναι απαγορευμένες.Ένα απλό παράδειγμα του φαινομένου σήραγγας έχουμε στην περίπτωση δύο μετάλλων που βρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο χωρίς όμως να έρχονται σε επαφή.Μια διαφορά δυναμικού εφαρμόζεται ανάμεσα στα δύο μέταλλα.Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του κομματιού στα αριστερά δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να περάσουν στο κομμάτι στα δεξιά.Εντούτοις,όπως τα φωτεινά κύματα,τα κύματα που είναι συνδεδεμένα με τα ηλεκτρόνια δε σταματούν ακαριαία στα όρια της επιφάνειας του μετάλλου αλλά εκτείνονται και έξω από αυτό εξασθενώντας πολύ γρήγορα.Εάν το κενό ανάμεσα στα δύο κομμάτια μετάλλου είναι πολύ μικρό, το ηλεκτρόνιο-κύμα μπαίνει στο δεύτερο κομμάτι πριν εξασθενήσει ολοκληρωτικά και διαδίδεται μέσα σ' αυτό. Ένα ρεύμα ρέει ανάμεσα στα δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια.Το ρεύμα αυτό αυξάνεται εκθετικά καθώς τα δύο τμήματα μετάλλου πλησιάζουν μεταξύ τους.

α) Τα ηλεκτρόνια στο εσωτερικό ενός μετάλλου είναι «φυλακισμένα» μέσα σ' αυτό γιατί βρίσκονται μέσα σ' ένα πηγάδι δυναμικού παραγόμενο από την έλξη των θετικών πυρήνων.Οι ενέργειες των ηλεκτρονίων αντιστοιχούν στη σκιασμένη περιοχή.Είναι φανερό ότι τα ηλεκτρόνια δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να «δραπετεύσουν από το μέταλλο».
β) Εφαρμόζοντας μια διαφορά δυναμικού ανάμεσα σε δύο γειτονικά μεταλλικά τμήματα ψηλώνουμε τα τοιχώματα δυναμικής ενέργειας του ενός πηγαδιού σε σχέση με το άλλο κατά eV.Σύμφωνα με την κλασική θεωρία ένα φράγμα δυναμικού εξακολουθεί να εμποδίζει τα ηλεκτρόνια να περάσουν από το ένα τμήμα στο άλλο.Η κβαντομηχανική προβλέπει ότι κάποια ηλεκτρόνια μπορούν να διαπεράσουν το φράγμα

 Οι Binnig και Rohrer πέτυχαν να κατασκευάσουν ένα μικροσκόπιο εκμεταλλευόμενοι το φαινόμενο σήραγγας.Το εγχείρημα παρουσίασε μεγάλες δυσκολίες.Η τελική επιτυχία αποτελεί απόδειξη της ιδιοφυΐας των ερευνητών.

 Η κεντρική ιδέα τους ήταν να μιμηθούν κάποιον που προσπαθεί να προσδιορίσει την υφή μιας ανώμαλης επιφάνειας μέσα σε ένα σκοτεινό δωμάτιο σαρώνοντας σχολαστικά την επιφάνεια με τα δάκτυλά του πολλές φορές.

Εφαρμόζοντας μια διαφορά δυναμικού, από λίγα millivolts έως λίγα volts, ανάμεσα στην ακίδα και το δείγμα προκαλούμε ένα ρεύμα σήραγγας της τάξεως των 10^-9  Α(nΑ)

 Υποθέστε ότι αντί για ένα δάκτυλο χρησιμοποιούμε μια πολύ αιχμηρή ακίδα την οποία πλησιάζουμε σ' ένα αγώγιμο δείγμα χωρίς να την φέρνουμε ποτέ σε επαφή με αυτό.Εφαρμόζοντας μια διαφορά δυναμικού, από λίγα millivolts έως λίγα volts,ανάμεσα στην ακίδα και το δείγμα προκαλούμε ένα ρεύμα σήραγγας της τάξεως των 10^-9  Α(nΑ).Εάν η ακίδα κινείται παράλληλα στην επιφάνεια του δείγματος, το ρεύμα μεγαλώνει ή μικραίνει ανάλογα με το αν το δείγμα παρουσιάζει «λόφους» και «κοιλάδες» στην επιφάνειά του.Για να διατηρηθεί το ρεύμα σταθερό πρέπει η απόσταση ακίδας-δείγματος να διατηρείται σταθερή.Πρέπει δηλαδή η ακίδα να κινείται συνεχώς πλησιάζοντας ή απομακρυνόμενη από το δείγμα.Παρακολουθώντας την κίνηση της ακίδας έχουμε μια εικόνα των ανωμαλιών που παρουσιάζει η επιφάνεια του δείγματος σε κάθε θέση. 

 Με πολλαπλές σαρώσεις της επιφάνειας του δείγματος και με εξομοιώσεις που πετυχαίνουμε με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών καταλήγουμε σε απεικονίσεις αγώγιμων επιφανειών σε ατομική κλίμακα.

Εικόνα 1.Προσμίξεις ατόμων χρυσού σε επιφάνεια γραφίτη.

Εικόνα 2.Άτομα άνθρακα στην επιφάνεια γραφίτη

 Γεννιέται το ερώτημα πώς είναι δυνατόν η ακίδα να κινείται μπρος-πίσω με την απαιτούμενη ακρίβεια κατά τη σάρωση της επιφάνειας;Σίγουρα αυτό δεν θα μπορούσε να γίνει με μηχανικό τρόπο,με βίδες και γρανάζια.Οι Binnig και Rohrer χρησιμοποίησαν πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους για να στερεώσουν την ακίδα τους και να ελέγξουν την κίνηση της στο επίπεδο xy (σάρωση) και στον άξονα z (πλησίασμα-απομάκρυνση).

 Οι πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι αναπτύσσουν στα άκρα τους μια διαφορά δυναμικού όταν συμπιέζονται και,αντίστροφα,συμπιέζονται ή εκτείνονται όταν μια διαφορά δυναμικού εφαρμόζεται σ' αυτούς.

 Εάν εφαρμοστεί η κατάλληλη διαφορά δυναμικού στους x και y κρυστάλλους μπορούμε να εξασφαλίσουμε την κίνηση σάρωσης της ακίδας με ταχύτητες της τάξης των 10 nm/s.

Εάν εφαρμοστεί η κατάλληλη διαφορά δυναμικού στους x και y κρυστάλλους μπορούμε να εξασφαλίσουμε την κίνηση σάρωσης της ακίδας με ταχύτητες της τάξης των 10 nm/s

 Καθώς η σάρωση προχωράει,ένα κύκλωμα «νιώθει» κάθε αλλαγή στο ρεύμα σήραγγας και παράγει την κατάλληλη τάση,που εφαρμόζεται στον κρύσταλλο z μετακινώντας την ακίδα μέχρι να αποκατασταθεί η σταθερότητα του ρεύματος σήραγγας.

 Από την αρχή λειτουργίας του το STM,δε μπορεί να απεικονίσει επιφάνειες μη αγώγιμων υλικών.Για τέτοιου είδους απεικονίσεις χρησιμοποιείται το SFM (Scanning Force Microscope),το οποίο στηρίζεται στην ανίχνευση των απωστικών δυνάμεων που αναπτύσσονται ανάμεσα στα άτομα όταν αυτά πλησιάσουν πολύ μεταξύ τους.

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ

 Τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται το  μικροσκόπιο φθορισμού στη βιολογία. Κατά τις τελευταίες δεκαετίες του 20ου αιώνα, κυρίως στη μετα-γονιδιωματική εποχή, πολλές τεχνικές αναπτύχθηκαν για τον φθορισμό για την επισήμανση των κυτταρικών δομών.

Τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται το  μικροσκόπιο φθορισμού στη βιολογία

 Οι κύριες ομάδες είναι μικρές τεχνικές χημικών στιγμάτων,των κυτταρικών δομών,για παράδειγμα DAPI με το DNA, τη χρήση των αντισωμάτων συζευγμένο με λαμπτήρες φθορισμού και φθορίζουσες πρωτεΐνες,όπως η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη.Αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούνται  για την ανάλυση της δομής των κυττάρων σε μοριακό επίπεδο,τόσο ζωντανά όσο και σε δείγματα.

ΟΜΟΕΣΤΙΑΚΟ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

 Η άνοδος των μικροσκόπιο φθορισμού οδήγησε στην ανάπτυξη ενός σημαντικού σύγχρονου μικροσκόπιο,το ομοεστιακό μικροσκόπιο.Η αρχή αυτή κατοχυρώνεται με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1957 από τον Marvin Minsky,παρόλο που η τεχνολογία λέιζερ είχε περιορισμένη πρακτική εφαρμογή της τεχνικής.

Το ομοεστιακό μικροσκόπιο  χρησιμοποιεί φακούς να εστιάζουν σε ένα σημείο του φωτός/ηλεκτρονίων πάνω στο δείγμα στη συνέχεια αναλύει την ανάκλαση και να μεταδίδει κύματα

 Το 1978 ο Christoph Cremer ανέπτυξε το πρώτο πρακτικό ομοεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης με λέιζερ και η τεχνική κέρδισε γρήγορα τη δημοτικότητα με τη δεκαετία του 1980.

Ο Christoph  Cremer   (γεννήθηκε στο Φράιμπουργκ,Γερμανία) είναι ένας Γερμανός φυσικός και καθηγητής στο Ruprecht-Karls Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης

 Το ομοεστιακό μικροσκόπιο  χρησιμοποιεί φακούς να εστιάζουν σε ένα σημείο του φωτός/ηλεκτρονίων πάνω στο δείγμα στη συνέχεια αναλύει την ανάκλαση και να μεταδίδει κύματα.Το σημείο, στη συνέχεια, σαρώνει πάνω από το δείγμα για να αναλύσει μια ορθογώνια περιοχή.Η μεγέθυνση της εικόνας επιτυγχάνεται με την εμφάνιση των δεδομένων από τη σάρωση σ'ένα μικρό προς  μια μεγάλη οθόνη.Αυτά τα μικροσκόπια έχουν την ίδια ανάλυση με τα οπτικά  και ηλεκτρονικά μικροσκόπια.

ΑΛΛΑ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

1) Στερεοφωνικό μικροσκόπιο:
 Ένα διεθνές αεροδρόμιο χρησιμοποιεί  το στερεοφωνικό μικροσκόπιο.Το υπεριώδες φως επιτρέπει την ανάλυση των μικροσκοπικών χαρακτηριστικών, καθώς και σε δείγματα εικόνων που είναι διαφανή στο μάτι.Πολλά μήκη κύματος του φωτός, που κυμαίνονται από την υπεριώδη στο ορατό χρησιμοποιούνται για να διεγείρουν εκπομπή φθορισμού από αντικείμενα για προβολή με το μάτι ή με τις ευαίσθητες κάμερες.

Στερεοφωνικό μικροσκόπιο

 Αυτό το μικροσκόπιο κατέστησε δυνατή τη μελέτη του κυτταρικού κύκλου.Το παραδοσιακό οπτικό μικροσκόπιο έχει πρόσφατα τροποποιηθεί σε ένα ψηφιακό μικροσκόπιο,όπου,αντί της απευθείας προβολή του αντικειμένου,μία διάταξη συζευγμένου φορτίου (CCD) χρησιμοποιείται για την καταγραφή της εικόνας,η οποία στη συνέχεια εμφανίζεται στην οθόνη ενός υπολογιστή.
2) Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα AFM,
3) Μικροσκοπίο ατομικής δύναμης BEEM,
4) Βαλλιστικό μικροσκόπιο εκπομπής ηλεκτρονίων EFM,
5) Ηλεκτροστατικό μικροσκόπιο δύναμης ESTM,
6) ηλεκτροχημικό μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας ΓΑΑ,
7) Δύναμη διαμόρφωσης μικροσκόπιο KPFM,
8) Κέλβιν μικροσκόπιο δύναμης καθετήραMFM,
9) Μαγνητικό μικροσκόπιο δύναμης MRFM,
10) Μικροσκοπίο μαγνητικής τομογραφίας NSOM,
11) Κοντινού πεδίου σάρωσης οπτικό μικροσκόπιο SNOM,
12)  Πιεζοηλεκτρικά μικροσκόπιο δύναμης PSTM,
13) Φωτονικό μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας PTMS,
14) Φωτοθερμικό μικροσκόπιο SAP,
15) Μικροσκόπιο σάρωσης καθετήρα ΕΑΜ,
16) Μικροσκόπιο σάρωσης χωρητικότητα SECM,
17) Μικροσκόπιο σάρωσης ηλεκτροχημικό SEM,
18) Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης SGM,
19) Μικροσκόπιο σάρωσης μικροσκόπιο SICM,
20) Μικροσκόπιο σάρωσης ιόντων αγωγιμότητας SPSM,
21) Μικροσκόπιο πολωμένου σπιν,
22) Μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας,
23) Μικροσκόπιο σάρωσης ηλεκτρονίων SThM,
24) Μικροσκόπιο σάρωσης θερμικής ΕΕΜ,
25) Μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας SVM,
26) Μικροσκόπιο σάρωσης τάσης SHPM,
27) Μικροσκόπιο σάρωσης του καθετήρα SSM,
28) Μικροσκόπιο σάρωσης ΚΑΛΑΜΑΡΙ

 Από αυτές τις τεχνικές το SEM,το STEM,το Α.Φ.Μ. και το ΕΕΜ είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τεχνικές.

ΑΛΛΟΙ ΤΥΠΟΙ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΩΝ

 Μικροσκόπια σάρωσης χρησιμοποιούν ακουστικά ηχητικά κύματα για να μετρήσουν μεταβολές στην ακουστική αντίσταση.Παρόμοια με το Sonar χρησιμοποιούνται για τις θέσεις αυτές,όπως στην ανίχνευση ανωμαλιών στις υποεπιφάνειες υλικών,συμπεριλαμβανομένων εκείνων που βρίσκονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα.