مقدمة في المجهر الضوئي

المجهر الضوئي هو أداة تُستخدم لتكبير العينات البحثية. وتُعد المجاهر الضوئية أداة تحليلية لا غنى عنها، حيث تمنح الباحثين العلميين القدرة على رؤية الأجسام بتكبير يصل إلى 1000 مرة من حجمها الأصلي. وكما ستلاحظون، يعمل المجهر الضوئي وفق مبادئ أساسية للغاية، ولكن له تطبيقات غير محدودة تقريبًا لتصوير العينات في المختبر.

كما يوحي اسمه، يتطلب المجهر الضوئي مصدراً للضوء، والذي ينتج ضوءاً يمكن تركيزه، بواسطة عدسة مكثفة، على العينة.

يصل الضوء الذي يضيء العينة إلى عدسة تُعرف بالعدسة الشيئية، والتي تُنشئ صورة مكبرة تكون مقلوبة، أو مقلوبة رأساً على عقب. ثم تقوم العدسة العينية، أو عدسة ocular، بتكبير الصورة بشكل أكبر، والتي تستقبلها العين بعد ذلك. ويمكن إدخال عناصر بصرية إضافية في مسار الضوء لتعديل الصورة، بحيث تراها العين بالاتجاه الصحيح. وتُسمى المجاهر التي تستخدم عدسات متعددة مثل المجهر الذي تراه هنا بالمجاهر المركبة.

في المجهر المركب، يتم حساب التكبير الكلي بضرب قوة تكبير العدسة الشيئية في قوة تكبير العدسة العينية. فباستخدام عدسة شيئية بقوة 40X وعدسة عينية بقوة 10X، يكون التكبير الكلي 400X.

وللمساعدة في تقدير حجم الأجسام تحت المجهر، يمكن استخدام مقياس الشبكية العينية (eyepiece reticle)، وهو مقياس يتم إسقاطه فوق الصورة. وعند التكبير العالي، تمثل علامات التدريج في الشبكية العينية مسافات أصغر مما تكون عليه عند الرؤية بتكبيرات أقل.

بالإضافة إلى التكبير، هناك جانب آخر من بصريات المجهر وهو القدرة التحليلية (resolution). تشير القدرة التحليلية إلى أقصر مسافة يمكن تمييزها بين جسمين تحت المجهر. ومعما تصبح رؤوس هذه الحروف أكثر وضوحاً وتزداد القدرة التحليلية، تقل أقصر مسافة يمكن ملاحظتها بينها.

تتضمن المكونات الرئيسية للمجهر الضوئي العدسات الشيئية، والعدسات العينية، ومنصة العينة وحامل العينة، ومصدر الضوء، والحجاب الحاجزي للمجال، والمكثف والفتحة، ومقابض الضبط التقريبي والدقيق.

تكون العدسات الشيئية مسؤولة عن معظم التكبير والقدرة التحليلية للمجهر. وهي مثبتة على قرص دوار بطريقة تضمن بقاء المستوى البؤري ثابتاً عند تغيير العدسات الشيئية، وهي الخاصية المعروفة باسم التبئير المتوازي (parafocality). ويمكن أن يُشار على العدسة الشيئية بقوة التكبير، والفتحة العددية، أو N.A.، ونوع وسط الغمر المطلوب، وسُمك غطاء الشريحة الذي يجب استخدامه عند تثبيت العينات، ومسافة العمل - وهي المسافة من طرف عنصر العدسة إلى المستوى البؤري في العينة.

وتُعد الفتحة العددية، والتي يُرمز لها بـ N.A.، مقياساً لمدى كفاءة العدسة الشيئية للمجهر في تجميع الضوء. حيث تسمح العدسات الشيئية ذات N.A. العالية بمرور الضوء بزوايا مائلة، بينما تتطلب العدسات الشيئية ذات N.A. المنخفضة ضوءاً أكثر مباشرة. ويمكن حساب القدرة التحليلية للعدسة الشيئية من الفتحة العددية، بشرط معرفة الطول الموجي للضوء.

ويكون مصدر الضوء، والحجاب الحاجزي للمجال، والفتحة، والمكثف جميعهم مسؤولين عن توليد الضوء وتوجيهه إلى العينة.

وعادةً ما يكون مصدر الضوء عبارة عن مصباح هالوجين منخفض الجهد يمكن ضبطه للتحكم في شدة الإضاءة.

ثم يمر الضوء عبر مجموعة متنوعة من المرشحات وصولاً إلى الحجاب الحاجزي للمجال، الذي يتحكم في مساحة العينة المراد إضاءتها.

يلي ذلك المكثف، الذي يعمل على تركيز الضوء الساطع على العينة؛ حيث يتم التحكم في مخروط الإضاءة المحيط بالعينة بواسطة المكثف، ويجب ضبطه بناءً على العدسة الشيئية المستخدمة.

لبدء استخدام المجهر الضوئي، ضع عينة تحتوي على المنطقة المراد فحصها على منصة المجهر، وقم بتوسيطها مباشرة فوق العدسة الشيئية، ثم ثبتها في مكانها باستخدام مشابك المنصة.

بعد ذلك، قم بتشغيل مصدر الضوء وانتقل إلى العدسة الشيئية ذات القوة الأقل.

بعد ذلك، قم بضبط تركيز العدسة الشيئية منخفضة القوة عن طريق تحريكها في اتجاه z باستخدام تعديل أولي لمقبض الضبط الخشن، ثم تدوير مقابض الضبط الدقيق لجعل الجسم في بؤرة تركيز حادة. توخَّ الحذر لتجنب اصطدام العدسة الشيئية بالشريحة أو المنصة لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف العدسة.

ثم حدد موقع المنطقة المراد فحصها من خلال النظر عبر العدسات العينية مع ضبط المقابض لتحريك الشريحة في اتجاهي x و y. سيقل حجم مجال الرؤية بشكل كبير عند الانتقال من تكبير منخفض إلى تكبير أعلى.

إن توسيط العدسة الشيئية ذات القوة الأقل على المنطقة المراد فحصها قبل الانتقال إلى قوة أعلى يزيد بشكل كبير من فرص العثور على العينة المطلوبة.

بمجرد تحديد موقع العينة عند قوة منخفضة وضبط تركيزها، انتقل إلى العدسة الشيئية ذات القوة الأعلى التي سيتم استخدامها لالتقاط الصور.

قم بتحسين جودة الإضاءة من خلال ضبط حجاب المجال أولاً بحيث يكون الحجاب نفسه خارج مجال الرؤية مباشرة.

بعد ذلك، اضبط حجاب المكثف بحيث تتطابق الإعدادات مع الفتحة العددية للعدسة الشيئية المستخدمة.

أخيراً، أعد ضبط التركيز مرة أخرى، وهذه المرة باستخدام مقبض الضبط الدقيق فقط.

أنت الآن مستعد لالتقاط صور لعينتك.

يملك المجهر الضوئي القدرة على تصوير مجموعة واسعة من العينات، وتوجد تكوينات مختلفة من المجهر المركب لتناسب العديد من التطبيقات المتنوعة.

نرى هنا باحثاً يستعد للعمل باستخدام مجهر جراحي. تُعلق هذه المجاهر عادةً على ذراع متحركة وتكون ستيريوسكوبية (مجسمة)، مما يعني أنها تسمح بمرور الضوء إلى الناظر وأيضاً إلى كاميرا مثبتة على المجهر. يُستخدم هذا المجهر الجراحي في عملية زرع كلية في الفئران.

في هذا المقطع، تظهر باحثة تنظر عبر مجهر تشريحي أثناء اختيار يرقات drosophila مثالية لإجراء مزيد من التشريح، وذلك بهدف كشف عضلات جدار الجسم لتمكين دراسة الوصلة العصبية العضلية.

يمكنكم رؤية مجهر مركب مقلوب هنا، حيث توجد العدسة الشيئية أسفل المنصة، ويتم تجهيزه لتقنية الحقن المجهري. هذا الإجراء، المعروف باسم نقل نواة الخلية الجسدية، يعد طريقة مهمة لإنتاج حيوانات معدلة وراثياً وإنشاء المستنسخات.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE حول المجهر الضوئي.

لقد استعرضنا في هذا الفيديو: ماهية المجهر وكيفية عمله، ومكوناته المتعددة، وكيفية إجراء الضبط لها، وكيفية الحصول على صور عالية الجودة. شكراً للمشاهدة!