Hướng dẫn Toàn diện về Nguyên tắc và Bảo trì Kính hiển vi

Hãy tưởng tượng một thế giới vô hình trước mắt, nơi các tế bào lấp lánh như những vì sao và các vi sinh vật nhảy múa như những linh hồn trên không. Kính hiển vi đóng vai trò là chìa khóa để mở ra cõi ẩn giấu này, mở rộng không chỉ tầm nhìn của chúng ta mà còn cả sự hiểu biết của chúng ta về bản chất cơ bản của sự sống. Bài viết này cung cấp một nghiên cứu chuyên sâu về các nguyên tắc, loại, kỹ thuật sử dụng và phương pháp bảo trì kính hiển vi để nâng cao các khám phá hiển vi của bạn.

Các chức năng cốt lõi của bất kỳ kính hiển vi nào là độ phóng đại và độ phân giải. Độ phóng đại đề cập đến việc tăng kích thước biểu kiến của một vật thể thay vì kích thước thực tế của nó. Trong kính hiển vi, công suất phóng đại thể hiện tỷ lệ giữa kích thước ảnh và kích thước vật thể thực tế. Kính hiển vi thường kiểm tra các mẫu vật mỏng được gắn trên lam kính, khiến chúng trở nên lý tưởng để quan sát các sinh vật đơn bào, vi sinh vật, tế bào và cấu trúc tế bào.

Tuy nhiên, chỉ riêng độ phóng đại là không đủ—độ phân giải đóng một vai trò quan trọng không kém. Độ phân giải xác định khả năng của kính hiển vi trong việc phân biệt giữa hai điểm liền kề, thể hiện khoảng cách tối thiểu mà tại đó hai vật thể nằm gần nhau có thể được phân biệt rõ ràng. Kính hiển vi có độ phân giải cao tạo ra hình ảnh sắc nét hơn, chi tiết hơn.

Độ phân giải của kính hiển vi phụ thuộc vào khẩu độ số của thấu kính quang học và bước sóng ánh sáng được sử dụng để quan sát. Cụ thể, độ phân giải bao gồm hai loại:

• Độ phân giải ngang: Đo khả năng của kính hiển vi trong việc phân biệt các điểm liền kề trên một mặt phẳng vuông góc với trục quang học, được định nghĩa là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm ngang có thể phân biệt được trên mặt phẳng mẫu vật.
• Độ phân giải dọc: Đánh giá khả năng của kính hiển vi trong việc tách các điểm liền kề dọc theo trục quang học, thể hiện khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dọc có thể phân biệt được trên mặt phẳng mẫu vật.

Ngoài độ phóng đại và độ phân giải, độ sâu trường ảnh và trường nhìn tạo thành các thông số quan sát hiển vi thiết yếu.

• Độ sâu trường ảnh: Phạm vi dọc mà trong đó một mẫu vật vẫn được lấy nét sắc nét, trải dài từ các mặt phẳng được lấy nét gần nhất đến xa nhất. Các vật kính có công suất cao thường có độ sâu trường ảnh nông, trong khi các vật kính có công suất thấp mang lại độ sâu lớn hơn.
• Trường nhìn: Vùng có thể quan sát được nhìn thấy qua kính hiển vi. Độ phóng đại cao hơn dẫn đến trường nhìn nhỏ hơn.

Khi hình ảnh xuất hiện sắc nét và rõ ràng qua thị kính, mẫu vật đã được lấy nét đúng cách ở độ phóng đại mong muốn.

Kính hiển vi rất đa dạng dựa trên ứng dụng và nguyên tắc hoạt động. Phần này tập trung vào hai loại phổ biến: kính hiển vi nổi và kính hiển vi quang học.

Kính hiển vi nổi, còn được gọi là kính hiển vi mổ xẻ, chủ yếu kiểm tra các mẫu vật ba chiều mờ đục, tạo ra hình ảnh nổi. Độ phóng đại của chúng thường nằm trong khoảng từ 2x đến 100x, khiến chúng phù hợp để quan sát đá, thực vật, hoa và động vật không xương sống.

Kính hiển vi nổi bao gồm một số thành phần chính:

• Đầu nổi: Kết nối với thị kính
• Thị kính: Thấu kính quan sát
• Điều chỉnh Diopter: Bù đắp cho sự khác biệt về thị lực giữa các mắt để ngăn ngừa mỏi mắt
• Núm phóng đại thu phóng: Điều chỉnh công suất phóng đại
• Núm lấy nét: Di chuyển đầu theo chiều dọc để điều chỉnh tiêu điểm
• Đèn chiếu sáng: Cung cấp ánh sáng truyền qua hoặc phản xạ với độ sáng có thể điều chỉnh
• Cánh tay/Trụ: Hỗ trợ đầu và các thành phần
• Đế: Chứa bàn để đặt mẫu vật, thường có các tấm đen/trắng có thể tháo rời hoặc khả năng truyền ánh sáng

Vận hành và bảo trì đúng cách sẽ kéo dài tuổi thọ của thiết bị và đảm bảo hiệu suất tối ưu:

1. Luôn vận chuyển bằng cả hai tay—một tay đỡ cánh tay, tay còn lại đỡ đế—giữ kính hiển vi thẳng đứng
2. Đặt trên bề mặt ổn định, tránh xa các cạnh, với cánh tay hướng ra xa người dùng
3. Tháo và gấp nắp che bụi
4. Kết nối dây nguồn mà không tạo ra các mối nguy hiểm
5. Kích hoạt đèn chiếu sáng đế và điều chỉnh độ sáng khi cần thiết

Chăm sóc sau khi sử dụng sẽ bảo toàn chức năng của thiết bị:

1. Loại bỏ các mẫu vật khỏi bàn
2. Tắt đèn chiếu sáng và để nguội
3. Đặt lại độ phóng đại thấp nhất
4. Làm sạch bề mặt bàn
5. Quấn dây nguồn quanh thị kính (không phải cánh tay)
6. Thay thế nắp che bụi
7. Trả lại nơi lưu trữ được chỉ định

Kính hiển vi quang học sử dụng nhiều hệ thống thấu kính để đạt được độ phóng đại cao hơn (thường là 40x-1000x) và chất lượng hình ảnh vượt trội so với kính hiển vi đơn giản.

Các thiết bị chính xác này chứa nhiều thành phần chuyên dụng:

• Đế: Nền tảng hỗ trợ toàn bộ kính hiển vi
• Tụ quang: Được đặt bên dưới bàn để tập trung ánh sáng vào các mẫu vật thông qua các núm điều chỉnh
• Đèn chiếu sáng: Tích hợp ánh sáng nền với các nút điều khiển cường độ có thể điều chỉnh
• Cánh tay: Khung kết cấu hỗ trợ các thành phần phía trên
• Mâm xoay vật kính: Tháp pháo xoay giữ nhiều vật kính
• Bàn: Nền tảng với các điều khiển cơ học để định vị lam kính chính xác
• Màng chắn mống mắt: Điều chỉnh lượng ánh sáng đến mẫu vật
• Núm lấy nét thô/tinh: Các điều khiển riêng biệt để lấy nét nhanh và chính xác
• Thị kính: Thông thường độ phóng đại 10x, được gắn trên các ống hai mắt có thể điều chỉnh
• Vật kính: Các yếu tố quang học chính cung cấp nhiều độ phóng đại khác nhau:
  • 4X: Vật kính quét
  • 10X: Công suất thấp
  • 40X: Công suất cao
  • 100X: Nhúng dầu

Vật kính 100X yêu cầu dầu nhúng để tối đa hóa độ phân giải bằng cách khớp chỉ số khúc xạ giữa lam kính và thấu kính vật kính. Không bao giờ sử dụng dầu với các vật kính khác hoặc vận hành vật kính 100X mà không có dầu.

Quy trình nhúng dầu thích hợp:

1. Cẩn thận đặt các mẫu vật vào giữa dưới độ phóng đại 40X trước
2. Xoay mâm xoay vật kính đến vị trí giữa 40X và 100X
3. Nhỏ một giọt dầu nhỏ trực tiếp lên mẫu vật
4. Xoay vật kính 100X vào dầu
5. Sau khi sử dụng, làm sạch kỹ lưỡng vật kính bằng giấy lau thấu kính và chất tẩy rửa thích hợp

1. Vận chuyển bằng cả hai tay đỡ cánh tay và đế
2. Đặt chắc chắn với cánh tay hướng ra xa người dùng
3. Tháo và cất nắp che bụi đúng cách
4. Điều chỉnh đầu hai mắt về vị trí làm việc nếu được cất gọn
5. Kết nối nguồn điện mà không tạo ra các chướng ngại vật
6. Xoay vật kính 4X vào vị trí và tối đa hóa khoảng cách làm việc
7. Kích hoạt đèn chiếu sáng và điều chỉnh cường độ
8. Tùy chỉnh khoảng cách giữa các đồng tử để xem thoải mái

1. Tắt đèn chiếu sáng
2. Làm sạch tất cả các bộ phận quang học bằng vật liệu thấu kính thích hợp
3. Làm sạch bàn khỏi lam kính và mảnh vụn
4. Trở lại vị trí 4X
5. Hạ thấp bàn hoàn toàn
6. Ngắt kết nối nguồn điện và cất dây đúng cách
7. Thay thế nắp che bụi

Lam kính ướt cho phép quan sát các mẫu vật lỏng:

1. Đặt một giọt chất lỏng vào giữa lam kính
2. Nghiêng lam kính để tiếp xúc với mép giọt
3. Từ từ hạ xuống để trải đều chất lỏng
4. Kiểm tra dưới độ phóng đại thích hợp (không bao giờ sử dụng 100X)

Phương pháp chiếu sáng được tối ưu hóa này đảm bảo chiếu sáng đồng đều và độ phân giải tối đa thông qua các điều chỉnh tụ quang và màng chắn chính xác.

Các bước thực hiện:

1. Điều chỉnh diopter thị kính để lấy nét thích hợp
2. Đặt một lam kính nhuộm màu dưới độ phóng đại 10X
3. Đóng màng chắn trường đến khoảng 25% chiếu sáng
4. Đóng một phần màng chắn khẩu độ
5. Lấy nét tụ quang cho đến khi hình ảnh màng chắn xuất hiện sắc nét
6. Đặt ánh sáng vào giữa bằng cách sử dụng các vít điều chỉnh tụ quang
7. Mở hoàn toàn màng chắn trường
8. Tinh chỉnh màng chắn khẩu độ để có độ tương phản tối ưu

Đo lường chính xác yêu cầu hiệu chuẩn thích hợp bằng cả thị kính và thước đo bàn.

• Thước đo thị kính (O): Lưới thủy tinh đặt trong thị kính với độ phóng đại không đổi
• Thước đo bàn (S): Lam kính đã hiệu chuẩn với kích thước đã biết (thường là 10μm giữa các dấu)

1. Căn chỉnh thước đo bàn
2. Xếp chồng cả hai thang đo thước đo
3. Khớp các điểm bắt đầu một cách chính xác
4. Xác định các dấu khớp xa
5. Tính toán các phép chia giữa các dấu được căn chỉnh

Nhiều phòng thí nghiệm hướng dẫn sử dụng hệ thống kính hiển vi Leica với camera tích hợp và phần mềm LAS EZ để chiếu và phân tích hình ảnh theo thời gian thực.

1. Kết nối nguồn điện với kính hiển vi
2. Kích hoạt bằng công tắc đế
3. Đặt lam kính đúng cách

1. Đảm bảo kết nối USB với máy tính
2. Bật nguồn bằng các nút điều khiển của camera

1. Khởi chạy thông qua tìm kiếm Windows
2. Cho phép thời gian kết nối (1-2 phút)
3. Điều hướng giữa các tab Thu thập, Duyệt và Xử lý
4. Chụp ảnh hoặc ghi video khi cần thiết
5. Thực hiện các phép đo và chú thích ở chế độ Xử lý
6. Lưu tệp vào các thư mục thích hợp

1. Bật nguồn hệ thống chiếu
2. Căn chỉnh lam kính bằng hình ảnh được chiếu
3. Điều chỉnh độ sáng và độ tương phản thông qua các điều khiển phần mềm

Kính hiển vi đóng vai trò là cổng thông tin mạnh mẽ đến thế giới hiển vi. Thông qua việc hiểu các nguyên tắc hoạt động, kỹ thuật sử dụng thích hợp và các yêu cầu bảo trì của chúng, các nhà nghiên cứu có thể mở ra những hiểu biết sâu sắc về các cấu trúc và quy trình cơ bản của sự sống. Hướng dẫn toàn diện này cung cấp kiến thức nền tảng cần thiết để nâng cao các nghiên cứu hiển vi của bạn với sự tự tin và chính xác.