تخيل عالمًا غير مرئي للعين المجردة، حيث تتلألأ الخلايا مثل النجوم وترقص الكائنات الدقيقة مثل الأرواح الأثيرية. يعمل المجهر كمفتاحنا لفتح هذا العالم الخفي، وتوسيع رؤيتنا ليس فقط، بل أيضًا فهمنا للطبيعة الأساسية للحياة. تقدم هذه المقالة فحصًا متعمقًا لمبادئ المجهر وأنواعه وتقنيات استخدامه وطرق صيانته لتعزيز استكشافاتك المجهرية.
أساسيات المجهر: التكبير والتمييز
الوظائف الأساسية لأي مجهر هي التكبير والتمييز. يشير التكبير إلى زيادة الحجم الظاهر للكائن بدلاً من أبعاده الفعلية. في علم الأحياء الدقيقة، تمثل قوة التكبير النسبة بين حجم الصورة والحجم الفعلي للكائن. تفحص المجاهر عادةً عينات رقيقة مثبتة على الشرائح، مما يجعلها مثالية لمراقبة الكائنات وحيدة الخلية والكائنات الدقيقة والخلايا والتركيبات الخلوية.
ومع ذلك، فإن التكبير وحده غير كافٍ - يلعب التمييز دورًا حاسمًا بنفس القدر. يحدد التمييز قدرة المجهر على التمييز بين نقطتين متجاورتين، مما يمثل الحد الأدنى للمسافة التي يمكن عندها تمييز كائنين متجاورين بوضوح. تنتج المجاهر عالية الدقة صورًا أكثر وضوحًا وتفصيلاً.
مكونات التمييز
يعتمد تمييز المجهر على الفتحة العددية للعدسة البصرية وطول موجة الضوء المستخدمة للمراقبة. على وجه التحديد، يتكون التمييز من نوعين:
-
التمييز الجانبي:
يقيس قدرة المجهر على التمييز بين النقاط المتجاورة على مستوى عمودي على المحور البصري، ويُعرَّف بأنه أقصر مسافة بين نقطتين جانبيتين مميزتين على مستوى العينة.
-
التمييز المحوري:
يقيم قدرة المجهر على فصل النقاط المتجاورة على طول المحور البصري، ويمثل أقصر مسافة بين نقطتين طوليتين مميزتين على مستوى العينة.
عمق المجال ومجال الرؤية
بالإضافة إلى التكبير والتمييز، يشكل عمق المجال ومجال الرؤية معلمات أساسية للمراقبة المجهرية.
-
عمق المجال:
النطاق الرأسي الذي تظل فيه العينة مركزة بشكل حاد، ويمتد من أقرب إلى أبعد المستويات المركزة. تتميز العدسات الشيئية عالية الطاقة بعمق مجال ضحل، بينما توفر العدسات الشيئية منخفضة الطاقة عمقًا أكبر.
-
مجال الرؤية:
المنطقة القابلة للملاحظة المرئية من خلال المجهر. يؤدي التكبير الأعلى إلى مجالات رؤية أصغر.
التركيز
عندما تظهر الصورة حادة وواضحة من خلال العدسة العينية، تكون العينة قد ركزت بشكل صحيح على التكبير المطلوب.
أنواع المجاهر وهياكلها
تختلف المجاهر على نطاق واسع بناءً على التطبيق ومبادئ التشغيل. يركز هذا القسم على نوعين شائعين: المجاهر المجسمة والمجاهر المركبة.
أ. المجاهر المجسمة
تفحص المجاهر المجسمة، التي تسمى أيضًا المجاهر التشريحية، في المقام الأول عينات ثلاثية الأبعاد معتمة، مما ينتج صورًا مجسمة. يتراوح تكبيرها عادةً بين 2x و 100x، مما يجعلها مناسبة لمراقبة الصخور والنباتات والزهور واللافقاريات.
1. هيكل المجهر المجسم
تتكون المجاهر المجسمة من عدة مكونات رئيسية:
-
رأس مجسم:
يتصل بالعدسات العينية
-
العدسات العينية:
عدسات المراقبة
-
تعديل الديوبتر:
يعوض عن اختلافات الرؤية بين العينين لمنع إجهاد العين
-
مقبض التكبير/التصغير:
يضبط قوة التكبير
-
مقبض التركيز:
يحرك الرأس عموديًا لضبط التركيز
-
المضيء:
يوفر إضاءة منعكسة أو منعكسة مع سطوع قابل للتعديل
-
الذراع/الدعامة:
يدعم الرأس والمكونات
-
القاعدة:
تحتوي على المسرح لوضع العينة، غالبًا ما تكون مزودة بألواح سوداء/بيضاء قابلة للإزالة أو إمكانية الإضاءة المنقولة
2. تشغيل المجهر المجسم
يؤدي التشغيل والصيانة المناسبة إلى إطالة عمر الأداة وضمان الأداء الأمثل:
- انقل دائمًا بكلتا اليدين - إحداهما تدعم الذراع، والأخرى القاعدة - مع إبقاء المجهر في وضع مستقيم
- ضع على سطح ثابت بعيدًا عن الحواف مع توجيه الذراع بعيدًا عن المستخدم
- قم بإزالة وغلق الغطاء الواقي من الغبار
- قم بتوصيل سلك الطاقة دون التسبب في مخاطر التعثر
- قم بتنشيط إضاءة القاعدة وضبط السطوع حسب الحاجة
3. صيانة المجهر المجسم
تحافظ العناية بعد الاستخدام على وظائف الأداة:
- قم بإزالة العينات من المسرح
- أطفئ الإضاءة واتركها لتبرد
- أعد ضبطها على أقل تكبير
- نظف سطح المسرح
- لف سلك الطاقة حول العدسات العينية (وليس الذراع)
- أعد الغطاء الواقي من الغبار
- أعده إلى التخزين المخصص
ب. المجاهر المركبة
تستخدم المجاهر المركبة أنظمة عدسات متعددة لتحقيق تكبيرات أعلى (عادةً 40x-1000x) وجودة صورة فائقة مقارنة بالمجاهر البسيطة.
1. هيكل المجهر المركب
تحتوي هذه الأدوات الدقيقة على العديد من المكونات المتخصصة:
-
القاعدة:
الأساس الذي يدعم المجهر بأكمله
-
المكثف:
يوضع أسفل المسرح لتركيز الضوء على العينات عبر مقابض الضبط
-
المضيء:
إضاءة قاعدة مدمجة مع عناصر تحكم في الكثافة قابلة للتعديل
-
الذراع:
إطار هيكلي يدعم المكونات العلوية
-
الأنف الدوار:
برج دوار يحمل أهدافًا متعددة
-
المسرح:
منصة مزودة بأدوات تحكم ميكانيكية لتحديد موضع الشريحة بدقة
-
الحجاب الحاجز القزحي:
ينظم كمية الضوء التي تصل إلى العينة
-
مقابض التركيز الخشن/الدقيق:
عناصر تحكم منفصلة للتركيز السريع والدقيق
-
العدسات العينية:
تكبير 10x عادةً، مثبت على أنابيب ثنائية العين قابلة للتعديل
-
الأهداف:
العناصر البصرية الأساسية التي توفر تكبيرات مختلفة:
- 4X: هدف المسح
- 10X: طاقة منخفضة
- 40X: طاقة عالية
- 100X: غمر الزيت
2. تقنية غمر الزيت
يتطلب الهدف 100X زيت الغمر لزيادة التمييز إلى أقصى حد عن طريق مطابقة مؤشرات الانكسار بين الشرائح الزجاجية والعدسة الشيئية. لا تستخدم الزيت مع الأهداف الأخرى أو تشغل الهدف 100X بدون زيت.
إجراء غمر الزيت المناسب:
- ركز العينات بعناية تحت تكبير 40X أولاً
- أدر الأنف الدوار في منتصف الطريق بين وضعي 40X و 100X
- ضع قطرة زيت صغيرة مباشرة فوق العينة
- أدر الهدف 100X في الزيت
- بعد الاستخدام، نظف الهدف جيدًا بورق العدسة والمنظف المناسب
3. تشغيل المجهر المركب
- انقل بكلتا اليدين مع دعم الذراع والقاعدة
- ضعها بأمان مع توجيه الذراع بعيدًا عن المستخدم
- قم بإزالة الغطاء الواقي من الغبار وتخزينه بشكل صحيح
- اضبط الرأس ثنائي العينين على وضع العمل إذا تم تخزينه مطويًا
- قم بتوصيل الطاقة دون إنشاء عوائق
- أدر الهدف 4X إلى الموضع وزد مسافة العمل إلى أقصى حد
- قم بتنشيط الإضاءة وضبط الكثافة
- خصص مسافة ما بين الحدقتين للعرض المريح
4. صيانة المجهر المركب
- أوقف تشغيل المضيء
- نظف جميع البصريات بمواد العدسة المناسبة
- أزل الشرائح والحطام من المسرح
- أعدها إلى وضع 4X
- اخفض المسرح تمامًا
- افصل الطاقة وقم بتخزين الأسلاك بشكل صحيح
- أعد الغطاء الواقي من الغبار
ج. تحضير الشرائح الرطبة
تتيح الشرائح الرطبة مراقبة العينات السائلة:
- ضع قطرة سائلة على مركز الشريحة
- قم بإمالة الغطاء الزجاجي للمس حافة القطيرة
- اخفضها ببطء لنشر السائل بالتساوي
- افحصها تحت التكبيرات المناسبة (لا تستخدم أبدًا 100X)
التقنيات المتقدمة: إضاءة كوهلر ومعايرة المجهر
أ. إضاءة كوهلر
تضمن طريقة الإضاءة المحسنة هذه إضاءة موحدة وأقصى تمييز من خلال تعديلات دقيقة للمكثف والحجاب الحاجز.
خطوات التنفيذ:
- اضبط ديوبتر العدسة العينية للتركيز الصحيح
- ضع شريحة ملطخة تحت تكبير 10X
- أغلق الحجاب الحاجز الميداني إلى حوالي 25٪ من الإضاءة
- أغلق الحجاب الحاجز الفتحة جزئيًا
- ركز المكثف حتى تظهر صورة الحجاب الحاجز حادة
- ركز الإضاءة باستخدام مسامير ضبط المكثف
- افتح الحجاب الحاجز الميداني بالكامل
- اضبط الحجاب الحاجز الفتحة بدقة للحصول على أفضل تباين
ب. معايرة المجهر
تتطلب القياسات الدقيقة معايرة صحيحة باستخدام كل من العدسة العينية ومقاييس المسرح.
1. أنواع الميكرومتر
-
ميكرومتر العدسة العينية (O):
شبكة زجاجية موضوعة في عدسة عينية مع تكبير غير متغير
-
ميكرومتر المسرح (S):
شريحة معايرة بأبعاد معروفة (عادةً 10 ميكرومتر بين العلامات)
2. إجراء المعايرة
- قم بمحاذاة ميكرومتر المسرح
- ضع مقياسين الميكرومتر فوق بعضهما البعض
- طابق نقاط البداية بدقة
- حدد علامات المطابقة البعيدة
- احسب التقسيمات بين العلامات المتوافقة
التقاط الصور والمعالجة: مجموعة تطبيقات Leica (LAS EZ)
تستخدم العديد من المختبرات التعليمية أنظمة مجهر Leica مع كاميرات مدمجة وبرامج LAS EZ لعرض الصور وتحليلها في الوقت الفعلي.
أ. إعداد مجهر المدرب
- قم بتوصيل الطاقة بالمجهر
- قم بالتنشيط باستخدام مفتاح القاعدة
- ضع الشرائح بشكل صحيح
ب. تشغيل الكاميرا
- تأكد من توصيل USB بالكمبيوتر
- قم بتشغيلها باستخدام أزرار التحكم في الكاميرا
ج. برنامج LAS EZ
- ابدأ التشغيل عبر بحث Windows
- اسمح بوقت الاتصال (1-2 دقائق)
- انتقل بين علامات التبويب Acquire و Browse و Process
- التقط الصور أو سجل الفيديو حسب الحاجة
- قم بإجراء القياسات والتعليقات التوضيحية في وضع المعالجة
- احفظ الملفات في الدلائل المناسبة
د. تكامل جهاز العرض
- قم بتشغيل نظام العرض
- قم بمحاذاة الشرائح باستخدام الصور المعروضة
- اضبط السطوع والتباين عبر عناصر التحكم في البرنامج
الخلاصة
تعمل المجاهر كبوابات قوية إلى العالم المجهري. من خلال فهم مبادئ التشغيل الخاصة بها، وتقنيات الاستخدام المناسبة، ومتطلبات الصيانة، يمكن للباحثين فتح رؤى عميقة في الهياكل والعمليات الأساسية للحياة. يوفر هذا الدليل الشامل المعرفة الأساسية المطلوبة لتعزيز تحقيقاتك المجهرية بثقة ودقة.
