Mikroskop Cihazlarının Tanımı
Mikroskop, Yunanca "mikro" ve "skop" kelimelerinden meydana gelmiş bileşik bir kelimedir. Mikro, küçük; skop, bakıcı, gözleyici anlamına gelir. Sözcüğü bütünüyle ele aldığımız zaman, küçük şeylere bakıcı; küçük şeyleri gören anlamı ortaya çıkacaktır. İsim tanımında da anlaşılacağı gibi bir mikroskop gözle görülemeyecek kadar küçük şeylerin gözlenip incelenmesi amacıyla kullanılmaktadır.
Normal olarak herhangi bir obje göze yaklaştıkça büyür. Fakat 25-30 santimden fazla yaklaştığında artık netliğini kaybetmeğe başlar. Gözle aynı obje arasına basit bir yakınsak (içbükey) mercek yerleştirildiği zaman, obje 25-30 santimden daha yakına getirilebilir.
Basit bir örnek olarak büyülteci gösterebiliriz. Sıradan büyülteçler, aslında basit mikroskoplar olarak kabul edilmelidir. Çok eski zamanlardan beri de bu amaçla kullanılagelmiştir.
Mikroskopta, büyütme iki aşamalıdır. Objektifler diye isimlendirilen mercek, ilk büyütülmüş görüntüyü verir. Bir de gözle bakılan ve oküler adı verilen mercek vardır ki, ilk görüntüyü büyütür. Gerçekte, gerek objektif ve gerekse gözle bakılan kısım, birkaç mercekten meydana gelen mercek grupları niteliğindedir.
Mikroskop, 1590 ile 1610 yılları arasında keşfedilmiştir. Mikroskobu bulan kişi kesin olarak bilinmemekle beraber, bazı kaynaklar Galileoyu öne sürmektedir. Bazı kimselere göre de mikroskobun babası Leeuwenhoek adındaki Hollandalı bir bilim adamıdır. Ancak bu şahıs mikroskobu keşfetmemiş; mikroskopla birçok keşiflerde bulunmuştur.
Günümüzde, mikroskobun bilim ve endüstri alanında insan için taşıdığı önem kelimelerle anlatılamayacak ölçüde büyüktür.
Objektif ve Objektif Çeşitleri
Optik kısmın en önemli parçası objektiflerdir. Objeden gelen ışık demetlerini toplamak ve büyümüş gerçek görüntü oluşturmaktır. Objektifler esas büyütme işlemini yapan merceklerden meydana gelmiştir. Ayrıca görüntülenen objenin büyütme kat sayısını da belirler. Bu nedenle objektifler, farklı büyütme kat
sayılarına göre imal edilir. Mikroskoplarda tek objektif bulunabileceği gibi bu sayı beşe kadar da çıkabilir. Çok sayıda objektif farklı büyütme oranları sağlama avantajı verir. Objektifler sayısı kadar deliği olan döner parça üzerine vidalanmış şekilde yerleştirilir. Mikroskobun cinsine göre çeşitli objektifler vardır. Standart objektif büyütme oranları 4x,10x,20x,40x ve 100x’dir. Genelde mikroskoplarda bulunan objektifler 10'luk, 40'lık ve 100'lüktür.
Mikrobiyolojide en sık 100'lük objektif kullanılır. Bu objektif, lam ile objektif arasına immersiyon yağı (sedir yağı) damlatılarak kullanılır. Bu nedenle immersiyon objektifi olarak da adlandırılır. İki aşamalı olan büyültme işleminin ilk ve esas olanı yapan objektiflerden yansıyan görüntü bir sonraki başlıkta anlatılacak olan okülerde tekrar büyültülerek görüntü elde edilir. Bu büyütme oranı hesabı objektif ve oküler büyütme oranlarının çarpımı ile bulunur. Bu işlemlere örnekler bir sonraki konuda verilecektir.
Objektifler üzerinde kodlanmış hâlde birtakım imalat bilgileri ve fiziksel bilgiler bulunur. Objektif hakkında bilgi bu kodlardan sağlanabilir.
Oluşturdukları görüntüdeki ışık kusuruna göre objektif çeşitleri ise; - Akromatik objektifler
- Fluroid sistemli objektif
- Apokromatik objektifler
- Plan objektifler
- Plan akromat
- Plan apokromat
- Plan fluor olarak adlandırlır.
Oküler
Oküler, gözlerimizi dayayarak baktığımız ağzı kauçuk lastikten imal edilen görüntü oluşumundaki son mercek grubudur.
Tüp içinde objektif tarafından oluşturulan görüntüyü büyütmek ve zahiri görüntüyü hazırlamak, objektifin ışık kusurlarını düzeltmek gibi fonksiyonları mevcuttur. Bazı mikroskoplarda tek oküler bulunmakla beraber genelde çift oküler kullanılır. Eğitim amaçlı mikroskop türlerinde aynı mikroskoba bağlı kullanıcı sayısı daha fazla olan oküler sistemleri de bulunmaktadır.
Sıklıkla karşılaşılan oküler tipleri ise; - Hugens: Akromat faz kontrast objektiflerle
- Ortoskopik: Akromat faz kontrast objektiflerle
- Kompenzasyon: Fluroid sistemli, apokromatik objektiflerle
- Plankompenzasyon: Plan akromat/ apo-kromat objektiflerle kullanılmaktadır.
Genellikle okülerlerde büyütme oranı 10X’dir. Büyütme oranını arttırmak için oküler büyütmesini arttırmak önerilmez. Genel kural olarak küçük büyütmeli objektiflerle büyük büyütmeli oküler, büyük büyütmeli objektifle küçük büyütmeli oküler kullanılır.
Tüp
Objektiften gelen görüntü bir hazne içerisindeki ayna yardımı ile okülere aktarılır. Bu arabağlantıya tüp adı verilir. Tüp içindeki ayna açısı mikroskopun tipine göre değişiklik gösterebilir.
Preparat Tablası
Preparat tablası incelenecek olan nesnenin sabitlenmesi veya konumunun bozulmadan yer değiştirilmesi gibi işlevleri yerine getiren parçadır. Lam-lamel üzerine yerleştilen numune preparata üzerindeki yaylı esnek tutuculara sabitlenir. Makro ve mikro ayar vidaları ile dikey konumda diğer ayar vidaları ile yatay konumda hareket edebilen bu ünite sayesinde numunenin değişik bölgelerinden görüntü alınabilir.
Tabla tamamen metal aksamdan oluşmuş ve mekanik bir yapıya sahiptir. Cihazın en karmaşık bölümlerinden biridir. Bu ünitenin bakımı çalışma açısından çok önemlidir. Yukarıdaki resimlerde preparat tablasının değişik görünümleri mevcuttur.
Kondansör
Kondansör ışık kaynağı ve diyaframın üst kısmında bulunan mercek sistemidir. İki veya tek mercek bulunabilir. Kondansörün fonksiyonu ışığı obje üzerinde odaklamak ve yoğunlaştırmaktır. Böylece ışığın dağılarak görüntüyü bozması önlenir ve rezolüsyon artar. Sıcak lambayı optik bölümlerden ve kullanıcıdan uzak tutar.
Diyafram
Işık kaynağından gelen ışık demetinin çapını kontrol etmek için kullanılır. Işık kaynağının üstünde ya da kondansörün altında yerleşiktir. Işığın şiddetini azaltmak için değil, en iyi kontrast ve rezolüsyon elde edilecek ışık çapını ayarlamak için kullanılır.
Lam ve Lamel
Üzerine numune yerleştirilen cam parçadır. Lam ve lamel arasına yerleştirilen numune iki camın birleştirilmesiyle kesit görüntü almaya uygun hâle getirilir.
Işık Kaynağı
Miroskoplarda elde edilen görüntünün daha net görülebilmesi için bir ışık kaynağına gereksinim duyulmaktadır. Günümüz mikroskop cihazlarında bu problem çeşitli yöntemlerle çözülmüştür. Gün ışığını kullanan aynalı sistemler geliştirilmiş, sonrasında ise teknolojinin gelişimiyle birlikte düşük voltajlı elektrik lambaları kullanılmaya başlanılmıştır. Bu lambalar sabit ışık verebileceği gibi ek devrelerle ışık şiddeti ayarlanabilir olan modelleri de mevcuttur.
Mikroskop cihazlarında ışık kaynağı olarak renksiz holojen lamba kullanılmaktadır. Bu lambalar, iç yüzeylerindeki yüzey kaplaması sayesinde homojen ışık verebilmektedir. Çok hassastır. El temasında bile bozulabilir.
Objektifin Kalitesi
Objektifin kalitesini belirleyen unsurlar şunlardır:
- Tipi
- Büyütme gücü:
- Obje / Görüntü oranı
Sayısal açıklık:
NA= (n) sin(p)
n: Lamelle objektif arasındaki ortamın kırılma indeksi
p: Merceğin optik ekseni ile merceğe giren en dış ışık ışını arasındaki açı
Büyütme değeri:
Z=Objektif büyütmesi x oküler büyütmesi
Z=40 x 10 = 400 şeklinde hesaplanır.
Mikroskop Cihazlarının Kullanım Amacı
Mikroskop adından da anlaşılacağı gibi mikro skopi işlemini gerçekleştirir. Başka bir deyişle mikro boyuttaki nesnelerin görüntülenmesi işlemidir. Skop kelimesi burada görüntüleme anlamında kullanılmıştır. Bilindiği gibi insan gözü mikro boyuttaki çok küçük nesneleri görememektedir. Atomlar, mikroplar, hücreler gibi nesne ve canlıları görememiz anlamına gelmez. Teknolojik buluşlar, merak ve bilimsel veriler insanoğlunu sürekli olarak gelişmeye itmiş ve sonunda mikro boyut alanında mikroskoplar da bugünkü hâlini almıştır. Mikroskoplar birçok alanda küçük nesne ve canlıları görünür hâle getirmiştir. Günümüzde 250000 kez büyütme işlemi yapabilen elektron mikroskopları mevcuttur.
Mikroskop Cihazlarının Kullanım Alanları
Mikroskoplar ilk anda akla geldiği gibi sadece mikropların incelenmesinde kullanılan tıbbi bir cihaz değildir. Aslında mikroskop sanayi ve bilim dallarına hitap eden genel bir cihazdır.
Kullanım alanlarının başında tabi ki tıp bilimi gelmektedir. Doku inceleme bilimi patolojinin vazgeçilmez cihazlarıdır. Bazı kan analizlerinde hâlen kullanılmaktadır. Tıp alanındaki gelişmelere günümüzde hâlen ışık tutmaktadır. Hatta gelişen teknolojiyle mikroskoplar zor ameliyatlarda çeşitli isimler altında kullanılmaktadır. Enfeksiyon hastalıklarında virüslerin tepkileri hareketleri ve buna bağlı olarak ilaç sanayisinde önemli bir yer tutmaktadır.
Tıbbi işlemlerde geniş yere sahip olan mikroskop, yine yakın bir bilim dalı olan biyoloji alanında büyük öneme sahiptir. Canlı dokuları ve hücrelerinin incelenmesi, bitkilerin incelenmesi, genetik daldaki gelişmelerde mikroskoplardan büyük ölçüde faydalanılmaktadır.
Mikroskoplar kimya sektörü başta olmak üzere diğer sanayi dallarında da geniş bir kullanım alanına sahiptir. Tekstil, maden, ziraat gibi sektörler örnek verilebilir. Elektronik sanayisinde ise chiplerin tasarımı ve üretiminde önemli bir yer tutar.
Günümüzün teknolojisi nano teknoloji alanında mikroskop cihazları önemli bir yer tutmaktadır. Hatta varolan mikroskoplar yetersiz kaldığından yenilerinin tasarımı ihtiyacı doğmuştur. Nano teknolojinin gelişmesi ile artık mikroskopları tüm bilim ve sanayi dallarında görmek mümkündür.
Mikroskop Cihazlarının Blok Diyagramı ve Çalışması
Bu bölümde mikroskop cihazlarının temel çalışma prensibi ve blok diyagramı sizlere verilecektir. Sizlere alanımıza uygun ve her bilim dalında karşımıza çıkabilecek türden bir cihaz olan ışık mikroskobunun çalışma sistemi anlatılacaktır. Ayrıca bir sonraki bölümde diğer mikroskop çeşitlerine de yer verilecektir.
(1) Işık kaynaklan mikroskoplarının önemli parçalarından biri ışık kaynağıdır. Işığın homojen ve güçlü olması görüntü açısından son derece önemlidir. Bu nedenle özel bir ışık kaynağı olan halojen lambalar tercih edilir. Işığın güç faktörünü yükselten ve aynalardan oluşan reflektörler de bazı cihazlarda görülebilir. Reflektörler, ters yöndeki ışık dağılımlarını toplayarak sisteme doğru yansıtma işlemini gerçekleştirir.
(2) Bu bölümde ışık kaynağından çıkan ışık bazı işlemlere tabi tutulur. İlk olarak toplayıcı lenste dağınık ışık demeti odaklanır. Isı filtresinde ve dağıtıcı filtreden geçirilen ışık renk dengeleyici filtre ile stabil hâle getirilir. Bu bölümde en son ışın demeti küçültülerek yansıtıcı aynaya aktarılır.
(3) Yansıtıcı ayna ile ışık demeti 90o dik konuma getirilir. Bu bölümde diyaframdan geçen ışık demeti kondensöre aktarılır. Diyafram daha önceki bölümlerde belirtildiği gibi ışık demetinin çapını ayarlamaktadır.
(4) Çapı ayarlanan ışık demeti kondansöre aktarılmıştır. Kondansör rezülasyonu artırmak için ışık demetini numune üzerine yoğunlaştıran mercek sistemidir.
(5) Kondansörün hemen üstündeki bu bölüm preparattır. Preparat, aşağı yukarı, ileri geri ve sağa sola hareket edebilen, üzerinde incelenecek olan numunenin bulunduğu lam, lamel parça tutucusu bulunan hareketli parçadır. Metalden yapılmış bu parça, hassas harekete sahiptir. Görüntünün net elde edilmesinde preparat önemli yere sahiptir. Yukarıda belirtilen hareket yönleri bazı cihazlarda bulunmayabilir.
(6) Makro ve üzerinde bulunan mikro ayar vidaları preparatın aşağı yukarı hareketini sağlar. Görüntünün net olması için bu vidalarla ayar yapılabilir. Preparatın bu hareketi ile objektifin odak noktası yakalanır. Diğer ayar vidası ise preparatı yatay konumda hareket ettirir. Böylece numuneye dokunmadan değişik bölgelerin görüntülenmesi sağlanır.
(7) Bu bölümde ise objektif bulunmaktadır. Işık demeti ve numune görüntüsü objektif tarafından büyütme kat sayısı kadar büyütülerek görüntülenmeye hazır hâle getirilir. Objektiflere daha önceki bölümlerde yer verilmişti. Bu parça gerçek büyütme işlemini gerçekleştirir. Objektifler, mercek dizilerinde oluşmuştur. Objektif tablası değişik büyütme oranlarına sahip objektiflerin sabitlendiği dönebilen dairedir. Büyütme oranı bu tabla döndürülerek seçilen objektife göre belirlenir.
(8) Oluşan görüntü tüp denilen boşluğa aktarılır. Tüp içinde objektifte oluşan görüntü ayna sistemi ile okulere aktarılır. Oküler, görüntünün işleme tabi tutulduğu son bölümdür.
(9) Okülere aktarılan görüntü, buradaki mercekler dizisi ile son kez büyütülerek kullanıcıya sunulur. Oküler büyütmesi çoğunlukla X10 seviyesidir. Bu bölümden sonra kullanıcı gözlerini okülere yaslayarak görme ve inceleme işlemini yapabilmektedir.
(10) Bu kısım kullanıcı tercihine göre opsiyoneldir. Görüldüğü gibi bu bölümde oluşan görüntü, eğitim amaçlı kullanılan paralel okülere gönderilebilir. Üst kısımdaki video kamera ile eş zamanlı görüntü alınabilir veya fotoğraf çekilebilir.
