กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

แผนภาพของกล้องจุลทรรศน์ธรรมดา

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีสองประเภทพื้นฐาน ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาและกล้องจุลทรรศน์แบบผสม กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาใช้พลังแสงของเลนส์เดี่ยวหรือกลุ่มเลนส์ในการขยาย กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบใช้ระบบของเลนส์ (ชุดหนึ่งขยายภาพที่ผลิตโดยอีกชุดหนึ่ง) เพื่อให้ได้กำลังขยายของวัตถุที่สูงขึ้นมาก กล้องจุลทรรศน์สำหรับการวิจัยสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นกล้องจุลทรรศน์แบบผสมในขณะที่กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัลเชิงพาณิชย์ที่ราคาถูกกว่าบางตัวเป็นกล้องจุลทรรศน์เลนส์เดี่ยวธรรมดา กล้องจุลทรรศน์แบบผสมสามารถแบ่งออกเป็นกล้องจุลทรรศน์ประเภทอื่น ๆ ได้อีกมากมายซึ่งแตกต่างกันไปตามการกำหนดค่าทางแสงค่าใช้จ่ายและวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้

กล้องจุลทรรศน์ธรรมดา

กล้องจุลทรรศน์ง่ายใช้เลนส์หรือชุดของเลนส์เพื่อขยายวัตถุที่ผ่านการขยายเชิงมุมเพียงอย่างเดียวให้มุมมองที่ตรงขยายรูปเสมือนจริง ^{[1] [2]}การใช้เลนส์นูนเดียวหรือกลุ่มของเลนส์ที่พบในอุปกรณ์ขยายง่ายเช่นแว่นขยาย , loupesและeyepiecesสำหรับกล้องโทรทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์

กล้องจุลทรรศน์แบบผสม

แผนภาพของกล้องจุลทรรศน์แบบผสม

กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบใช้เลนส์ใกล้กับวัตถุที่กำลังมองเพื่อรวบรวมแสง (เรียกว่าเลนส์ใกล้วัตถุ ) ซึ่งจะโฟกัสภาพจริงของวัตถุภายในกล้องจุลทรรศน์ (ภาพที่ 1) จากนั้นภาพนั้นจะถูกขยายโดยเลนส์ตัวที่สองหรือกลุ่มของเลนส์ (เรียกว่าเลนส์ตา ) ซึ่งจะทำให้ผู้ชมได้ภาพเสมือนของวัตถุที่ขยายกลับด้าน (ภาพที่ 2) ^[3]การใช้วัตถุผสม / ช่องมองภาพร่วมกันช่วยให้สามารถขยายได้สูงขึ้นมาก กล้องจุลทรรศน์แบบผสมทั่วไปมักมีเลนส์ใกล้วัตถุที่สามารถเปลี่ยนได้ทำให้ผู้ใช้สามารถปรับการขยายได้อย่างรวดเร็ว ^[3]สารประกอบกล้องจุลทรรศน์ยังช่วยให้การตั้งค่าการส่องสว่างที่สูงขึ้นเช่นความคมชัดเฟส

กล้องจุลทรรศน์รูปแบบอื่น ๆ

มีหลายรูปแบบของการออกแบบกล้องจุลทรรศน์ออปติกแบบผสมสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ บางส่วนเป็นความแตกต่างของการออกแบบทางกายภาพที่อนุญาตให้มีความเชี่ยวชาญเฉพาะสำหรับวัตถุประสงค์บางประการ:

• กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์กำลังต่ำซึ่งให้มุมมองแบบสามมิติของตัวอย่างที่นิยมใช้ในการผ่า
• กล้องจุลทรรศน์เปรียบเทียบซึ่งมีเส้นทางแสงสองทางแยกกันทำให้สามารถเปรียบเทียบสองตัวอย่างโดยตรงผ่านภาพเดียวในแต่ละตา
• กล้องจุลทรรศน์กลับหัวสำหรับศึกษาตัวอย่างจากด้านล่าง มีประโยชน์สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ในของเหลวหรือสำหรับโลหะวิทยา
• กล้องจุลทรรศน์ตรวจสอบขั้วต่อไฟเบอร์ออปติกออกแบบมาสำหรับการตรวจสอบปลายหน้าของตัวเชื่อมต่อ
• เดินทางกล้องจุลทรรศน์สำหรับการศึกษาตัวอย่างสูงละเอียดของแสง

กล้องจุลทรรศน์รูปแบบอื่น ๆ ได้รับการออกแบบมาสำหรับเทคนิคการส่องสว่างที่แตกต่างกัน:

• กล้องจุลทรรศน์ Petrographicซึ่งการออกแบบมักจะมีตัวกรองโพลาไรซ์ขั้นตอนการหมุนและแผ่นยิปซั่มเพื่ออำนวยความสะดวกในการศึกษาแร่ธาตุหรือวัสดุที่เป็นผลึกอื่น ๆ ซึ่งคุณสมบัติทางแสงอาจแตกต่างกันไปตามการวางแนว
• กล้องจุลทรรศน์แบบโพลาไรซ์คล้ายกับกล้องจุลทรรศน์ปิโตรกราฟ
• กล้องจุลทรรศน์เฟสคอนทราสต์ซึ่งใช้วิธีการส่องสว่างคอนทราสต์เฟส
• กล้องจุลทรรศน์ Epifluorescenceออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างซึ่งรวมถึงฟลูออโรโฟเรส
• กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลซึ่งเป็นรูปแบบการส่องสว่างแบบเอฟิฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้เลเซอร์สแกนเพื่อส่องตัวอย่างสำหรับการเรืองแสง
• กล้องจุลทรรศน์สองโฟตอนใช้ในการถ่ายภาพการเรืองแสงที่ลึกลงไปในสื่อกระจายและลดการฟอกสีโดยเฉพาะในตัวอย่างที่มีชีวิต
• กล้องจุลทรรศน์สำหรับนักเรียน - กล้องจุลทรรศน์พลังงานต่ำมักมีการควบคุมที่เรียบง่ายและบางครั้งเลนส์คุณภาพต่ำได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในโรงเรียนหรือเป็นเครื่องมือเริ่มต้นสำหรับเด็ก ^[4]
• Ultramicroscopeเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบปรับแสงที่ใช้การกระเจิงของแสงเพื่อให้สามารถมองเห็นอนุภาคเล็ก ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่าหรือใกล้กับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ (ประมาณ 500 นาโนเมตร) ส่วนใหญ่ล้าสมัยตั้งแต่การถือกำเนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
• กล้องจุลทรรศน์รามานที่ปรับปรุงด้วยทิปเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลที่ใช้เทคนิครามานสเปกโทรสโกปีที่ปรับปรุงปลายโดยไม่มีขีดจำกัดความละเอียดตามความยาวคลื่นแบบเดิม ^{[5] [6]}กล้องจุลทรรศน์นี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นบนแพลตฟอร์มกล้องจุลทรรศน์แบบสแกน - โพรบโดยใช้เครื่องมือออพติคอลทั้งหมด

กล้องจุลทรรศน์ดิจิตอล

ขนาดเล็ก กล้องจุลทรรศน์ USB

กล้องจุลทรรศน์ดิจิตอลเป็นกล้องจุลทรรศน์พร้อมกับกล้องดิจิตอลที่ช่วยให้การสังเกตของตัวอย่างผ่านทางคอมพิวเตอร์ กล้องจุลทรรศน์ยังสามารถควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์บางส่วนหรือทั้งหมดด้วยระบบอัตโนมัติในระดับต่างๆ กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัลช่วยให้สามารถวิเคราะห์ภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ได้มากขึ้นตัวอย่างเช่นการวัดระยะทางและพื้นที่และการหาปริมาณของคราบเรืองแสงหรือเนื้อเยื่อวิทยา

กล้องจุลทรรศน์ดิจิตอลที่ใช้พลังงานต่ำไมโครสโคปแบบUSBยังมีจำหน่ายทั่วไป เหล่านี้เป็นหลักเว็บแคมที่มีพลังงานสูงเลนส์มาโครและโดยทั่วไปไม่ได้ใช้transillumination กล้องเชื่อมต่อโดยตรงกับพอร์ตUSBของคอมพิวเตอร์เพื่อให้ภาพแสดงบนจอภาพโดยตรง มีการขยายที่พอเหมาะ (สูงสุดประมาณ 200 ×) โดยไม่จำเป็นต้องใช้เลนส์ตาและมีต้นทุนที่ต่ำมาก การส่องสว่างกำลังสูงมักมาจากแหล่งกำเนิดLEDหรือแหล่งสัญญาณที่อยู่ติดกับเลนส์กล้อง

กล้องจุลทรรศน์ดิจิตอลที่มีระดับแสงน้อยมากเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อตัวอย่างทางชีวภาพที่มีช่องโหว่สามารถใช้ได้โดยใช้กล้องดิจิทัลที่มีความไวแสงแบบนับโฟตอน แสดงให้เห็นว่าแหล่งกำเนิดแสงที่ให้โฟตอนพันกันหลายคู่อาจลดความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายกับตัวอย่างที่ไวต่อแสงมากที่สุด ในการประยุกต์ใช้การถ่ายภาพโกสต์กับกล้องจุลทรรศน์โฟตอนแบบกระจัดกระจายตัวอย่างจะส่องสว่างด้วยโฟตอนอินฟราเรดซึ่งแต่ละตัวอย่างมีความสัมพันธ์เชิงพื้นที่กับคู่หูที่พันกันอยู่ในแถบที่มองเห็นได้เพื่อการถ่ายภาพที่มีประสิทธิภาพโดยกล้องนับโฟตอน ^[7]

การประดิษฐ์

กล้องจุลทรรศน์ที่เก่าแก่ที่สุดคือแว่นขยายแบบเลนส์ เดี่ยวที่มีกำลังขยายจำกัด ซึ่งอย่างน้อยก็ย้อนหลังไปถึงการใช้เลนส์ในแว่นตาอย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ 13 ^[8]

กล้องจุลทรรศน์แบบผสมปรากฏครั้งแรกในยุโรปราวปี ค.ศ. 1620 ^{[9] [10]}รวมทั้งภาพที่คอร์เนลิสเดร็บเบลแสดงให้เห็นในลอนดอน (ประมาณปี ค.ศ. 1621) และอีกหนึ่งชิ้นที่จัดแสดงในกรุงโรมในปี พ.ศ. 2167 ^{[11] [12]}

ไม่ทราบผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบผสมที่แท้จริงแม้ว่าจะมีการอ้างสิทธิ์มากมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา สิ่งเหล่านี้รวมถึงข้อเรียกร้อง 35 ^[13]ปีหลังจากที่พวกเขาปรากฏตัวโดยโยฮันเนสซาคาเรียสเซนผู้ผลิตแว่นตาชาวดัตช์ที่ซาคาเรียสแจนเซนพ่อของเขาเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบประกอบและ / หรือกล้องโทรทรรศน์ในช่วงต้นปี 1590 โยฮันเนส (บางคนอ้างว่ามีพิรุธ) ^{[14] [15] [16]}ประจักษ์พยานผลักดันให้วันที่ประดิษฐ์ย้อนกลับไปว่าซาคาเรียสน่าจะเป็นเด็กในเวลานั้นซึ่งนำไปสู่การคาดเดาว่าโจฮันเนสอ้างว่าเป็นความจริงกล้องจุลทรรศน์แบบผสมจะต้องถูกคิดค้นโดยโจฮันเนส ปู่ Hans Martens ^[17]ข้อเรียกร้องอีกประการหนึ่งคือHans Lippersheyซึ่งเป็นคู่แข่งของ Janssen (ซึ่งยื่นขอสิทธิบัตรกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกในปี 1608) ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบผสม ^[18]นักประวัติศาสตร์คนอื่น ๆ ชี้ไปที่คอร์เนลิสเดร็บเบลผู้ริเริ่มชาวดัตช์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ประกอบในปี ค.ศ. 1621 ^{[11] [12]}

กาลิเลโอกาลิเลอีบางครั้งอ้างว่าเป็นนักประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบผสม หลังจากปี 1610 เขาพบว่าเขาสามารถโฟกัสกล้องโทรทรรศน์ของเขาเพื่อดูวัตถุขนาดเล็กเช่นแมลงวันระยะใกล้^[19]และ / หรือสามารถมองผ่านปลายด้านที่ไม่ถูกต้องกลับด้านเพื่อขยายวัตถุขนาดเล็ก ^[20]ข้อเสียเปรียบเพียงประการเดียวคือกล้องโทรทรรศน์ยาว 2 ฟุตของเขาต้องยื่นออกไป 6 ฟุตเพื่อดูวัตถุที่อยู่ใกล้ ^[21]หลังจากได้เห็นกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบที่ Drebbel จัดแสดงในกรุงโรมในปี 1624 กาลิเลโอได้สร้างรุ่นปรับปรุงของตัวเอง ^{[11] [12]}ในปี ค.ศ. 1625 จิโอวานนีเฟเบอร์ได้สร้างชื่อกล้องจุลทรรศน์สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบประกอบที่กาลิเลโอส่งไปยังAccademia dei Linceiในปี ค.ศ. 1624 ^[22] (กาลิเลโอเรียกมันว่า " occhiolino " หรือ " ตาน้อย ") Faber ตั้งชื่อจากคำภาษากรีกว่าμικρόν (ไมครอน) แปลว่า "เล็ก" และσκοπεῖν (skopein) แปลว่า "มอง" ซึ่งเป็นชื่อที่มีความคล้ายคลึงกับ " กล้องโทรทรรศน์ " ซึ่งเป็นอีกหนึ่งคำที่ชาวลินซีตั้งขึ้น ^[23]

Christiaan Huygensชาวดัตช์อีกพัฒนาง่าย 2 เลนส์ระบบตาในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 ที่ถูกachromaticallyแก้ไขและดังนั้นจึงเป็นขั้นตอนมากไปข้างหน้าในการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ Huygens ocular ยังคงผลิตอยู่จนถึงทุกวันนี้ แต่ต้องทนทุกข์ทรมานจากขนาดสนามที่เล็กและข้อเสียเล็กน้อยอื่น ๆ

ความนิยม

ภาพตีพิมพ์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ทราบว่าสร้างขึ้นด้วยกล้องจุลทรรศน์: ผึ้งโดย Francesco Stelluti , 1630 ^[24]

Antonie van Leeuwenhoek (1632–1724) ให้เครดิตกับการนำกล้องจุลทรรศน์ไปสู่ความสนใจของนักชีววิทยาแม้ว่าจะมีการผลิตเลนส์ขยายแบบธรรมดาในศตวรรษที่ 16 แล้วก็ตาม กล้องจุลทรรศน์ทำเองที่บ้านของ Van Leeuwenhoek เป็นกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาที่มีเลนส์ขนาดเล็ก แต่แข็งแรงเพียงชิ้นเดียว พวกเขาใช้งานไม่สะดวก แต่ทำให้ Van Leeuwenhoek สามารถดูภาพที่มีรายละเอียดได้ ใช้เวลาประมาณ 150 ปีในการพัฒนาออปติคอลก่อนที่กล้องจุลทรรศน์แบบผสมจะสามารถให้ภาพที่มีคุณภาพเช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาของ Van Leeuwenhoek เนื่องจากความยากลำบากในการกำหนดค่าเลนส์หลายตัว ในยุค 1850 จอห์นเลียวนาร์ดริดเดลล์ศาสตราจารย์วิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยทูเลน , คิดค้นครั้งแรกกล้องจุลทรรศน์สองตาในทางปฏิบัติในขณะที่การดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งที่เก่าแก่ที่สุดและครอบคลุมมากที่สุดสืบสวนกล้องจุลทรรศน์อเมริกันของอหิวาตกโรค ^{[25] [26]}

เทคนิคการจัดแสง

ในขณะที่เทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์ขั้นพื้นฐานและออปติกมีให้บริการมานานกว่า 400 ปีแล้วเมื่อไม่นานมานี้มีการพัฒนาเทคนิคในการส่องสว่างตัวอย่างเพื่อสร้างภาพคุณภาพสูงที่เห็นในปัจจุบัน

ในเดือนสิงหาคม 1893 สิงหาคมKöhlerพัฒนาKöhlerส่องสว่าง วิธีการส่องสว่างตัวอย่างนี้ทำให้เกิดแสงที่สม่ำเสมอมากและเอาชนะข้อ จำกัด หลายประการของเทคนิคการส่องสว่างตัวอย่างแบบเก่า ก่อนการพัฒนาการส่องสว่างของKöhlerภาพของแหล่งกำเนิดแสงเช่นหลอดไฟจะปรากฏให้เห็นในภาพของตัวอย่างเสมอ

รางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ได้รับรางวัลดัตช์ฟิสิกส์Frits Zernikeในปี 1953 สำหรับการพัฒนาของเขาเฟสความคมชัดความสว่างซึ่งจะช่วยให้การถ่ายภาพของกลุ่มตัวอย่างมีความโปร่งใส โดยใช้การรบกวนมากกว่าการดูดซับแสงตัวอย่างที่โปร่งใสมากเช่นเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีชีวิตสามารถถ่ายภาพได้โดยไม่ต้องใช้เทคนิคการย้อมสี เพียงสองปีต่อมาในปีพ. ศ. 2498 Georges Nomarski ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีสำหรับกล้องจุลทรรศน์คอนทราสต์การรบกวนที่แตกต่างกันซึ่งเป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้สัญญาณรบกวนอีกวิธีหนึ่ง

กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง

กล้องจุลทรรศน์ชีวภาพสมัยใหม่ขึ้นอยู่กับการพัฒนาโพรบเรืองแสง สำหรับโครงสร้างเฉพาะภายในเซลล์เป็นอย่างมาก ในทางตรงกันข้ามกับกล้องจุลทรรศน์แบบส่องแสงธรรมดาในกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงตัวอย่างจะถูกส่องผ่านเลนส์ใกล้วัตถุด้วยชุดความยาวคลื่นแสงที่แคบ แสงนี้ทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนในตัวอย่างซึ่งจะเปล่งแสงที่มีความยาวคลื่นยาวขึ้น นี่คือแสงที่เปล่งออกมาซึ่งประกอบเป็นภาพ

ตั้งแต่ช่วงกลางศตวรรษที่ 20 คราบสารเคมีเรืองแสงเช่นDAPIที่จับกับDNAถูกนำมาใช้เพื่อติดฉลากโครงสร้างเฉพาะภายในเซลล์ การพัฒนาล่าสุด ได้แก่ อิมมูโนฟลูออเรสเซนต์ซึ่งใช้แอนติบอดีที่ติดฉลากเรืองแสงเพื่อจดจำโปรตีนที่เฉพาะเจาะจงภายในตัวอย่างและโปรตีนเรืองแสงเช่นGFPซึ่งเซลล์ที่มีชีวิตสามารถแสดงออกได้ทำให้มันเรืองแสง

องค์ประกอบกล้องจุลทรรศน์การส่งผ่านแสงขั้นพื้นฐาน (1990s)

กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลสมัยใหม่ทั้งหมดที่ออกแบบมาสำหรับการดูตัวอย่างโดยแสงที่ส่งผ่านมีส่วนประกอบพื้นฐานของเส้นทางแสงเหมือนกัน นอกจากนี้กล้องจุลทรรศน์ส่วนใหญ่มีส่วนประกอบ 'โครงสร้าง' เหมือนกัน^[27] (มีหมายเลขด้านล่างตามภาพด้านขวา):

• เลนส์ใกล้ตา (เลนส์ตา) (1)
• ป้อมปืนวัตถุประสงค์ปืนลูกโม่หรือชิ้นส่วนจมูกที่หมุนได้ (เพื่อใส่เลนส์ใกล้วัตถุหลายชิ้น) (2)
• เลนส์ใกล้วัตถุ (3)
• ปุ่มปรับโฟกัส (เพื่อย้ายพื้นที่งาน)
  • การปรับหยาบ (4)
  • การปรับละเอียด (5)
• เวที (เพื่อเก็บชิ้นงาน) (6)
• แหล่งกำเนิดแสง ( แสงหรือกระจก ) (7)
• ไดอะแฟรมและคอนเดนเซอร์ (8)
• เวทีเครื่องกล (9)

เลนส์ใกล้ตา (เลนส์ตา)

ช่องมองภาพหรือเลนส์ตาเป็นรูปทรงกระบอกที่มีสองคนหรือมากกว่าเลนส์; หน้าที่ของมันคือการนำภาพเข้าสู่โฟกัสสำหรับดวงตา ช่องมองภาพถูกสอดเข้าไปที่ปลายด้านบนของท่อลำตัว ช่องมองภาพสามารถใช้แทนกันได้และสามารถใส่ช่องมองภาพได้หลายแบบด้วยองศาการขยายที่แตกต่างกัน ค่ากำลังขยายโดยทั่วไปสำหรับเลนส์ตา ได้แก่ 5 ×, 10 × (ค่าที่พบบ่อยที่สุด), 15 ×และ 20 × ในกล้องจุลทรรศน์ประสิทธิภาพสูงบางรุ่นการกำหนดค่าออปติคอลของเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตาจะถูกจับคู่กันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางแสงที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นี้เกิดขึ้นมากที่สุดกับapochromaticวัตถุประสงค์

ป้อมปืนวัตถุประสงค์ (ปืนพกหรือชิ้นส่วนจมูกหมุน)

ป้อมปืนวัตถุประสงค์ปืนลูกโม่หรือชิ้นส่วนจมูกหมุนเป็นส่วนที่เก็บชุดของเลนส์ใกล้วัตถุ ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสลับระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุได้

เลนส์ใกล้วัตถุ

ที่ปลายล่างของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไปจะมีเลนส์ใกล้วัตถุหนึ่งชิ้นหรือมากกว่าที่เก็บแสงจากตัวอย่าง วัตถุประสงค์มักจะอยู่ในตัวเรือนทรงกระบอกที่มีเลนส์ผสมแก้วเดียวหรือหลายองค์ประกอบ โดยทั่วไปจะมีเลนส์ใกล้วัตถุประมาณสามชิ้นที่ถูกขันเข้ากับชิ้นส่วนจมูกทรงกลมซึ่งอาจหมุนได้เพื่อเลือกเลนส์ใกล้วัตถุที่ต้องการ การเตรียมการเหล่านี้ถูกออกแบบมาให้parfocalซึ่งหมายความว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงจากเลนส์หนึ่งไปยังอีกในกล้องจุลทรรศน์ที่เข้าพักตัวอย่างในโฟกัส วัตถุประสงค์กล้องจุลทรรศน์มีลักษณะสองตัวแปรคือการขยายและรูรับแสงตัวเลข โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5 ×ถึง 100 ×ในขณะที่ช่วงหลังมีตั้งแต่ 0.14 ถึง 0.7 ซึ่งสอดคล้องกับทางยาวโฟกัสประมาณ 40 ถึง 2 มม. เลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายสูงกว่าโดยปกติจะมีรูรับแสงที่เป็นตัวเลขสูงกว่าและระยะชัดลึกที่สั้นกว่าในภาพที่ได้ เลนส์ใกล้วัตถุที่มีประสิทธิภาพสูงบางรุ่นอาจต้องใช้ช่องมองภาพที่ตรงกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพด้านแสงที่ดีที่สุด

วัตถุประสงค์ในการแช่น้ำมัน

เลนส์ใกล้วัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแช่น้ำมัน Leica สองตัว : 100 × (ซ้าย) และ 40 × (ขวา)

กล้องจุลทรรศน์บางตัวใช้ประโยชน์จากวัตถุประสงค์ในการแช่น้ำมันหรือวัตถุประสงค์ในการแช่น้ำเพื่อให้ได้ความละเอียดมากขึ้นด้วยกำลังขยายสูง สิ่งเหล่านี้ใช้กับวัสดุที่ตรงกับดัชนีเช่นน้ำมันแช่หรือน้ำและใบปิดที่จับคู่ระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุและตัวอย่าง ดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุจับคู่ดัชนีสูงกว่าอากาศทำให้เลนส์ใกล้วัตถุมีรูรับแสงตัวเลขที่ใหญ่กว่า (มากกว่า 1) เพื่อให้แสงถูกส่งจากชิ้นงานไปยังใบหน้าด้านนอกของเลนส์ใกล้วัตถุโดยมีการหักเหน้อยที่สุด สามารถรับรูรับแสงที่เป็นตัวเลขได้สูงถึง 1.6 ^[28]รูรับแสงตัวเลขที่ใหญ่ขึ้นช่วยให้สามารถรวบรวมแสงได้มากขึ้นทำให้สามารถสังเกตรายละเอียดที่มีขนาดเล็กได้อย่างละเอียด เลนส์แช่น้ำมันมักมีกำลังขยาย 40 ถึง 100 ×

ปุ่มปรับโฟกัส

ปุ่มปรับเลื่อนระยะขึ้นและลงพร้อมการปรับแยกสำหรับการโฟกัสหยาบและแบบละเอียด การควบคุมเดียวกันทำให้กล้องจุลทรรศน์สามารถปรับให้เข้ากับชิ้นงานที่มีความหนาต่างกันได้ ในการออกแบบกล้องจุลทรรศน์รุ่นเก่าล้อปรับโฟกัสจะเลื่อนหลอดกล้องจุลทรรศน์ขึ้นหรือลงโดยสัมพันธ์กับขาตั้งและมีระยะคงที่

กรอบ

ชุดประกอบออพติคอลทั้งหมดติดอยู่กับแขนแข็งแบบดั้งเดิมซึ่งจะยึดเข้ากับเท้ารูปตัวยูที่แข็งแรงเพื่อให้มีความแข็งแกร่งที่จำเป็น มุมแขนสามารถปรับได้เพื่อให้สามารถปรับมุมมองได้

กรอบมีจุดยึดสำหรับตัวควบคุมกล้องจุลทรรศน์ต่างๆ โดยปกติจะรวมถึงการควบคุมสำหรับการโฟกัสโดยทั่วไปจะเป็นวงล้อขนาดใหญ่เพื่อปรับโฟกัสหยาบร่วมกับวงล้อที่มีขนาดเล็กลงเพื่อควบคุมโฟกัสที่ละเอียด คุณสมบัติอื่น ๆ อาจเป็นตัวควบคุมหลอดไฟและ / หรือตัวควบคุมสำหรับปรับคอนเดนเซอร์

เวที

เวทีดังกล่าวเป็นเวทีที่อยู่ด้านล่างของเลนส์ใกล้วัตถุซึ่งรองรับชิ้นงานที่กำลังดูอยู่ ตรงกลางเวทีเป็นช่องที่แสงผ่านเพื่อส่องชิ้นงาน เวทีมักจะมีแขนสำหรับถือสไลด์ (แผ่นกระจกสี่เหลี่ยมที่มีขนาดทั่วไป 25 × 75 มม. ซึ่งติดตั้งชิ้นงาน)

ที่กำลังขยายสูงกว่า 100 ×การเลื่อนสไลด์ด้วยมือไม่สามารถทำได้จริง ขั้นตอนเชิงกลโดยทั่วไปของกล้องจุลทรรศน์ขนาดกลางและราคาสูงกว่าช่วยให้สามารถเคลื่อนสไลด์ได้เล็กน้อยผ่านปุ่มควบคุมที่จัดตำแหน่งตัวอย่าง / สไลด์ตามที่ต้องการ หาก แต่เดิมกล้องจุลทรรศน์ไม่มีขั้นตอนเชิงกลอาจเป็นไปได้ที่จะเพิ่มเข้าไป

ทุกขั้นตอนจะเลื่อนขึ้นและลงเพื่อโฟกัส ด้วยสไลด์สเตจเชิงกลเลื่อนไปบนแกนแนวนอนสองแกนเพื่อวางตำแหน่งชิ้นงานเพื่อตรวจสอบรายละเอียดของชิ้นงานทดสอบ

การโฟกัสเริ่มต้นที่กำลังขยายต่ำกว่าเพื่อให้ชิ้นงานอยู่ตรงกลางบนพื้นที่งาน การย้ายไปยังการขยายที่สูงขึ้นจำเป็นต้องเลื่อนระยะให้สูงขึ้นในแนวตั้งเพื่อทำการโฟกัสซ้ำที่อัตราขยายที่สูงขึ้นและอาจต้องมีการปรับตำแหน่งของชิ้นงานในแนวนอนเล็กน้อย การปรับตำแหน่งชิ้นงานในแนวนอนเป็นเหตุผลที่ทำให้มีสเตจเชิงกล

เนื่องจากความยากลำบากในการเตรียมชิ้นงานและการติดตั้งบนสไลด์สำหรับเด็กควรเริ่มต้นด้วยสไลด์ที่เตรียมไว้ซึ่งอยู่กึ่งกลางและโฟกัสได้ง่ายโดยไม่คำนึงถึงระดับโฟกัสที่ใช้

แหล่งกำเนิดแสง

สามารถใช้แหล่งกำเนิดแสงได้หลายแหล่ง แสงกลางวันจะส่องผ่านกระจกอย่างง่ายที่สุด อย่างไรก็ตามกล้องจุลทรรศน์ส่วนใหญ่มีแหล่งกำเนิดแสงที่ปรับเปลี่ยนได้และควบคุมได้ของตัวเองซึ่งมักเป็นหลอดฮาโลเจนแม้ว่าการส่องสว่างโดยใช้LEDและเลเซอร์จะกลายเป็นปัจจัยที่ใช้กันทั่วไปมากขึ้น การส่องสว่างของKöhlerมักมีให้กับเครื่องมือที่มีราคาแพงกว่า

คอนเดนเซอร์

คอนเดนเซอร์เป็นเลนส์ที่ออกแบบมาเพื่อเน้นแสงจากแหล่งกำเนิดแสงลงบนตัวอย่าง คอนเดนเซอร์อาจมีคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นไดอะแฟรมและ / หรือฟิลเตอร์เพื่อจัดการคุณภาพและความเข้มของการส่องสว่าง เพื่อให้ความสว่างเทคนิคเช่นสนามมืด , ความคมชัดขั้นตอนและค่าการรบกวนความคมชัดกล้องจุลทรรศน์องค์ประกอบแสงเพิ่มเติมต้องถูกจัดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำในเส้นทางแสง

กำลังหรือกำลังขยายที่แท้จริงของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเชิงประกอบเป็นผลมาจากพลังของตา ( เลนส์ตา) และเลนส์ใกล้วัตถุ กำลังขยายปกติสูงสุดของตาและวัตถุประสงค์คือ 10 ×และ 100 ×ตามลำดับโดยให้กำลังขยายสุดท้าย 1,000 ×

การขยายและบอร์ด

เมื่อใช้กล้องเพื่อจับภาพบอร์ดการขยายภาพที่มีประสิทธิภาพจะต้องคำนึงถึงขนาดของภาพด้วย นี้เป็นอิสระไม่ว่าจะเป็นในการพิมพ์จากเชิงลบภาพยนตร์หรือแสดงแบบดิจิทัลบนหน้าจอคอมพิวเตอร์

ในกรณีของกล้องฟิล์มการถ่ายภาพการคำนวณนั้นง่ายมาก การขยายขั้นสุดท้ายเป็นผลมาจากการขยายเลนส์ใกล้วัตถุการขยายเลนส์ของกล้องและปัจจัยการขยายของการพิมพ์ฟิล์มเมื่อเทียบกับค่าลบ ค่าโดยทั่วไปของปัจจัยการขยายจะอยู่ที่ประมาณ 5 × (สำหรับกรณีฟิล์ม 35 มม.และการพิมพ์ 15 × 10 ซม. (6 × 4 นิ้ว))

ในกรณีของกล้องดิจิทัลจะต้องทราบขนาดของพิกเซลในเครื่องตรวจจับCMOSหรือCCDและขนาดของพิกเซลบนหน้าจอ จากนั้นสามารถคำนวณปัจจัยการขยายจากตัวตรวจจับไปยังพิกเซลบนหน้าจอได้ เช่นเดียวกับกล้องฟิล์มการขยายขั้นสุดท้ายเป็นผลมาจากการขยายเลนส์ใกล้วัตถุการขยายเลนส์ของกล้องและปัจจัยการขยาย

เจ้าหน้าที่ สำนักงานปฏิบัติการภาคสนามCBP ของสหรัฐฯกำลัง ตรวจสอบความ ถูกต้องของ เอกสารการเดินทางที่ สนามบินนานาชาติโดยใช้ กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ

เทคนิคการส่องสว่าง

มีเทคนิคมากมายที่ปรับเปลี่ยนเส้นทางแสงเพื่อสร้างภาพคอนทราสต์ที่ดีขึ้นจากตัวอย่าง เทคนิคที่สำคัญสำหรับการสร้างเพิ่มขึ้นความคมชัดจากตัวอย่าง ได้แก่ข้ามขั้วแสง , มืด , ความคมชัดขั้นตอนและค่าการรบกวนความคมชัดความสว่าง เทคนิคล่าสุด ( Sarfus ) รวมแสงข้ามโพลาไรซ์และสไลด์ที่เพิ่มความเปรียบต่างเฉพาะสำหรับการแสดงภาพตัวอย่างนาโนเมตริก

• สี่ตัวอย่างของเทคนิค transilumination ใช้ในการสร้างความคมชัดในตัวอย่างของกระดาษทิชชู 1.559 μm / พิกเซล
• 

  การส่องสว่างในสนามสว่างความเปรียบต่างของตัวอย่างมาจากการดูดซับแสงในตัวอย่าง

• 

  การส่องสว่างด้วยแสงแบบข้ามขั้วความเปรียบต่างของตัวอย่างมาจากการหมุนของแสงโพลาไรซ์ผ่านตัวอย่าง

• 

  การส่องสว่างในสนามมืดความเปรียบต่างของตัวอย่างมาจากแสงที่กระจัดกระจายตามตัวอย่าง

• 

  การส่องสว่างของเฟสคอนทราสต์คอนทราสต์ตัวอย่างมาจากการรบกวนของความยาวเส้นทางที่แตกต่างกันของแสงผ่านตัวอย่าง

เทคนิคอื่น ๆ

กล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ให้มากกว่าการสังเกตภาพแสงที่ส่งผ่านของตัวอย่าง มีเทคนิคมากมายที่สามารถใช้ในการดึงข้อมูลประเภทอื่น ๆ สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติมนอกเหนือจากกล้องจุลทรรศน์แบบผสมพื้นฐาน

• แสงสะท้อนหรือเหตุการณ์การส่องสว่าง (สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างพื้นผิว)
• กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงทั้งสอง:

• กล้องจุลทรรศน์ Epifluorescence
• กล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอล

• Microspectroscopy (โดยที่เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่มองเห็นได้ด้วยรังสียูวีถูกรวมเข้ากับกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล)
• กล้องจุลทรรศน์อัลตราไวโอเลต
• กล้องจุลทรรศน์ใกล้อินฟราเรด
• กล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่านหลายตัว^[29]สำหรับการเพิ่มความคมชัดและการลดความคลาด
• ระบบอัตโนมัติ (สำหรับการสแกนตัวอย่างขนาดใหญ่หรือการจับภาพโดยอัตโนมัติ)

ภาพขยายขนาด 40 เท่าของเซลล์ในการทดสอบ smearทางการแพทย์ที่ ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลโดยใช้ เทคนิคเมาท์เปียกวางชิ้นงานบนสไลด์แก้วและผสมกับสารละลายเกลือ

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในไมโครอิเล็กทรอนิกส์นาโนฟิสิกส์เทคโนโลยีชีวภาพการวิจัยทางเภสัชศาสตร์วิทยาแร่วิทยาและจุลชีววิทยา ^[30]

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงใช้สำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์สาขาที่เรียกว่าจุลพยาธิวิทยาเมื่อจัดการกับเนื้อเยื่อหรือในการทดสอบรอยเปื้อนบนเซลล์อิสระหรือเศษเนื้อเยื่อ

ในอุตสาหกรรมใช้กล้องจุลทรรศน์แบบสองตาเป็นเรื่องปกติ นอกเหนือจากการใช้งานที่ต้องการการรับรู้เชิงลึกอย่างแท้จริงการใช้แว่นสายตาคู่ยังช่วยลดอาการปวดตาที่เกี่ยวข้องกับวันทำงานที่ยาวนานที่สถานีกล้องจุลทรรศน์ ในการใช้งานบางประเภทกล้องจุลทรรศน์ระยะทำงานระยะไกลหรือโฟกัสไกล^[31]มีประโยชน์ อาจต้องตรวจสอบสิ่งของที่อยู่ด้านหลังหน้าต่างมิฉะนั้นวัตถุในโรงงานอุตสาหกรรมอาจเป็นอันตรายต่อวัตถุประสงค์ เลนส์ดังกล่าวมีลักษณะคล้ายกล้องโทรทรรศน์ที่มีความสามารถในการโฟกัสระยะใกล้ ^{[32] [33]}

กล้องจุลทรรศน์การวัดใช้สำหรับการวัดที่มีความแม่นยำ มีสองประเภทพื้นฐาน เส้นหนึ่งมีเส้นเล็งเพื่อให้สามารถวัดระยะทางในระนาบโฟกัสได้ ^[34]อีกประเภทหนึ่ง (และเก่ากว่า) มีกากบาทธรรมดาและกลไกไมโครมิเตอร์สำหรับเคลื่อนย้ายวัตถุที่สัมพันธ์กับกล้องจุลทรรศน์ ^[35]

กล้องจุลทรรศน์แบบพกพาขนาดเล็กมากพบว่ามีการใช้งานบางอย่างในสถานที่ที่กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการจะเป็นภาระ ^[36]

ขีด จำกัด การเลี้ยวเบนตั้งอยู่ในหินบนอนุสาวรีย์สำหรับ เอิร์นส์ฝรั่งเศส

ที่กำลังขยายสูงมากพร้อมกับแสงที่ส่องผ่านวัตถุจุดจะมองเห็นเป็นแผ่นฟัซซี่ที่ล้อมรอบด้วยวงแหวนการเลี้ยวเบน เหล่านี้เรียกว่าดิสก์โปร่ง อำนาจการแก้ไขของกล้องจุลทรรศน์จะมาเป็นความสามารถในการแยกแยะความแตกต่างระหว่างสองระยะใกล้ดิสก์โปร่ง (หรือในคำอื่น ๆ ความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ที่จะเปิดเผยรายละเอียดของโครงสร้างที่อยู่ติดกันเป็นที่แตกต่างกันและที่แยกต่างหาก) ผลกระทบเหล่านี้ของการเลี้ยวเบนที่จำกัดความสามารถในการแก้ไขรายละเอียดอย่างละเอียด ขอบเขตและขนาดของรูปแบบการเลี้ยวเบนได้รับผลกระทบจากทั้งความยาวคลื่นของแสง (λ) วัสดุหักเหที่ใช้ในการผลิตเลนส์ใกล้วัตถุและรูรับแสงตัวเลข (NA) ของเลนส์ใกล้วัตถุ ดังนั้นจึงมีการ จำกัด ขอบเขตเกินกว่าที่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ไขจุดแยกต่างหากในเขตวัตถุประสงค์ที่เรียกว่าขีด จำกัด ของการเลี้ยวเบน สมมติว่าความคลาดเคลื่อนของแสงในการตั้งค่าออปติคัลทั้งหมดมีค่าเล็กน้อยความละเอียดdสามารถระบุได้ดังนี้:

${\ displaystyle d = {\ frac {\ lambda} {2NA}}}$

โดยปกติจะถือว่าความยาวคลื่น 550 นาโนเมตรซึ่งสอดคล้องกับแสงสีเขียว ด้วยอากาศเป็นสื่อภายนอกNA ที่ใช้งานได้จริงสูงสุดคือ 0.95 และมีน้ำมันสูงถึง 1.5 ในทางปฏิบัติค่าdต่ำสุดที่หาได้จากเลนส์ทั่วไปคือประมาณ 200 นาโนเมตร เลนส์ชนิดใหม่ที่ใช้การกระเจิงของแสงหลายจุดได้รับอนุญาตให้ปรับปรุงความละเอียดให้ต่ำกว่า 100 นาโนเมตร ^[37]

เกินขีด จำกัด ความละเอียด

มีเทคนิคมากมายสำหรับการเข้าถึงความละเอียดที่สูงกว่าขีด จำกัด ของแสงที่ส่งผ่านที่อธิบายไว้ข้างต้น เทคนิคโฮโลแกรมตามที่ Courjon และ Bulabois อธิบายไว้ในปีพ. ศ. 2522 ยังสามารถทำลายขีด จำกัด การแก้ปัญหานี้ได้แม้ว่าความละเอียดจะถูก จำกัด ในการวิเคราะห์เชิงทดลองก็ตาม ^[38]

การใช้ตัวอย่างเรืองแสงมีเทคนิคเพิ่มเติม ตัวอย่าง ได้แก่Vertico SMI , ทุ่งใกล้กล้องจุลทรรศน์แสงซึ่งใช้คลื่นหายไปอย่างรวดเร็วและกระตุ้นการพร่องปล่อยก๊าซเรือนกระจก ในปี 2548 กล้องจุลทรรศน์ที่สามารถตรวจจับโมเลกุลเดี่ยวได้ถูกอธิบายว่าเป็นเครื่องมือในการสอน ^[39]

แม้จะมีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญในทศวรรษที่ผ่านมา แต่เทคนิคในการก้าวข้ามขีด จำกัด การเลี้ยวเบนยังคงมีข้อ จำกัด และมีความเชี่ยวชาญ

ในขณะที่เทคนิคส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความละเอียดด้านข้าง แต่ก็มีเทคนิคบางอย่างที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่บางมากได้ ตัวอย่างเช่นวิธีการของsarfus จะวางตัวอย่างบาง ๆ ไว้บนพื้นผิวที่เพิ่มความเปรียบต่างและด้วยเหตุนี้จึงช่วยให้มองเห็นภาพของฟิล์มที่บางถึง 0.3 นาโนเมตรได้โดยตรง

เมื่อวันที่ 8 ตุลาคม 2014 รางวัลโนเบลสาขาเคมีได้มอบให้กับEric Betzig , William MoernerและStefan Hellสำหรับการพัฒนากล้องจุลทรรศน์เรืองแสงที่ได้รับการแก้ไขขั้นสูง ^{[40] [41]}

SMI ไฟส่องสว่างที่มีโครงสร้าง

SMI (กล้องจุลทรรศน์ส่องสว่างแบบโมดูเลตเชิงพื้นที่) เป็นกระบวนการทางแสงของวิศวกรรมฟังก์ชันการแพร่กระจายจุด (PSF) ที่เรียกว่า นี่คือกระบวนการที่ปรับเปลี่ยน PSF ของกล้องจุลทรรศน์ในลักษณะที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มความละเอียดของแสงเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดระยะทางของวัตถุเรืองแสงที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของแสงที่ส่องสว่างหรือเพื่อดึงพารามิเตอร์โครงสร้างอื่น ๆ ใน ช่วงนาโนเมตร ^{[42] [43]}

กล้องจุลทรรศน์การแปล SPDMphymod

กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง 3 มิติแบบสองสีพร้อม Her2 และ Her3 ในเซลล์เต้านมสีย้อมมาตรฐาน: Alexa 488, Alexa 568 LIMON

SPDM (กล้องจุลทรรศน์ระยะแม่นยำสเปกตรัม) เทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์โลคัลไลเซชันพื้นฐานเป็นกระบวนการทางแสงของกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงซึ่งช่วยให้สามารถวัดตำแหน่งระยะทางและมุมของอนุภาคที่ "แยกได้ด้วยแสง" (เช่นโมเลกุล) ซึ่งต่ำกว่าขีดจำกัดความละเอียดทางทฤษฎีสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง "แยกด้วยแสง" หมายความว่า ณ เวลาที่กำหนดจะมีการลงทะเบียนอนุภาค / โมเลกุลเพียงอนุภาคเดียวภายในพื้นที่ที่มีขนาดซึ่งกำหนดโดยความละเอียดทางแสงแบบเดิม (โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 200–250 นาโนเมตร) สิ่งนี้เป็นไปได้เมื่อโมเลกุลภายในพื้นที่ดังกล่าวล้วนมีเครื่องหมายสเปกตรัมที่แตกต่างกัน (เช่นสีที่ต่างกันหรือความแตกต่างที่ใช้งานได้อื่น ๆ ในการเปล่งแสงของอนุภาคที่แตกต่างกัน) ^{[44] [45] [46] [47]}

สามารถใช้สีย้อมเรืองแสงมาตรฐานหลายชนิดเช่นGFP , Alexa dyes, Atto dyes, Cy2 / Cy3 และโมเลกุลของ fluorescein สำหรับกล้องจุลทรรศน์โลคัลไลเซชันหากมีสภาพทางกายภาพของภาพถ่ายบางอย่าง การใช้เทคโนโลยี SPDMphymod (ฟลูออโรโฟเรสที่ปรับเปลี่ยนได้ทางกายภาพ) ความยาวคลื่นแสงเลเซอร์เดียวที่มีความเข้มที่เหมาะสมเพียงพอสำหรับการสร้างภาพนาโน ^[48]

กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง 3 มิติ

กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง 3 มิติที่มีสีย้อมเรืองแสงมาตรฐานสามารถทำได้โดยการรวมกันของกล้องจุลทรรศน์โลคัลไลเซชันสำหรับสีย้อมเรืองแสงมาตรฐาน SPDMphymod และ SMI การส่องสว่างที่มีโครงสร้าง ^[49]

สเตด

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์การลดการปล่อยสารกระตุ้น (STED) ของเส้นใยแอกตินภายในเซลล์

การลดลงของการปล่อยที่ถูกกระตุ้นเป็นตัวอย่างง่ายๆของความละเอียดที่สูงขึ้นเกินขีด จำกัด การเลี้ยวเบนเป็นไปได้ แต่ก็มีข้อ จำกัด ที่สำคัญ STED เป็นเทคนิคกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงซึ่งใช้การรวมกันของพัลส์แสงเพื่อกระตุ้นให้เกิดการเรืองแสงในกลุ่มย่อยขนาดเล็กของโมเลกุลเรืองแสงในตัวอย่าง แต่ละโมเลกุลจะสร้างจุดของแสงที่ จำกัด การเลี้ยวเบนในภาพและจุดศูนย์กลางของแต่ละจุดเหล่านี้จะตรงกับตำแหน่งของโมเลกุล เนื่องจากจำนวนโมเลกุลของสารเรืองแสงมีน้อยจุดของแสงจึงไม่น่าจะซ้อนทับกันดังนั้นจึงสามารถวางได้อย่างแม่นยำ จากนั้นกระบวนการนี้จะทำซ้ำหลาย ๆ ครั้งเพื่อสร้างภาพ Stefan Hellจาก Max Planck Institute for Biophysical Chemistry ได้รับรางวัล German Future Prize ครั้งที่ 10 ในปี 2006 และรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 2014 จากการพัฒนากล้องจุลทรรศน์ STED และวิธีการที่เกี่ยวข้อง ^[50]

เพื่อเอาชนะข้อ จำกัด ที่กำหนดโดยขีด จำกัด การเลี้ยวเบนของแสงที่มองเห็นได้กล้องจุลทรรศน์อื่น ๆ ได้รับการออกแบบโดยใช้คลื่นอื่น

• กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM)
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)
• การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์การนำไฟฟ้าอิออน (SICM)
• การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์ (STM)
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM)
• กล้องจุลทรรศน์อัลตราไวโอเลต
• กล้องจุลทรรศน์ X-ray

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าคลื่นความถี่ที่สูงกว่ามีปฏิสัมพันธ์กับสสาร จำกัด ตัวอย่างเช่นเนื้อเยื่ออ่อนมีความโปร่งใสต่อรังสีเอกซ์ทำให้มีแหล่งที่มาของความเปรียบต่างที่แตกต่างกันและการใช้งานเป้าหมายที่แตกต่างกัน

การใช้อิเล็กตรอนและรังสีเอกซ์แทนแสงช่วยให้มีความละเอียดสูงขึ้นมาก - ความยาวคลื่นของรังสีจะสั้นลงดังนั้นขีด จำกัด การเลี้ยวเบนจึงต่ำลง เพื่อให้หัววัดความยาวคลื่นสั้นไม่ทำลายระบบการถ่ายภาพด้วยลำแสงอะตอม ( อะตอมมิกนาโนสโคป ) ได้รับการเสนอและกล่าวถึงอย่างกว้างขวางในวรรณกรรม แต่ก็ยังไม่สามารถแข่งขันกับระบบถ่ายภาพทั่วไปได้

STM และ AFM เป็นเทคนิคการสแกนโพรบโดยใช้หัววัดขนาดเล็กซึ่งสแกนบนพื้นผิวตัวอย่าง ความละเอียดในกรณีเหล่านี้ถูก จำกัด ด้วยขนาดของหัววัด เทคนิคไมโครแมชชีนนิ่งสามารถผลิตโพรบที่มีรัศมีปลาย 5–10 นาโนเมตร

นอกจากนี้วิธีการต่างๆเช่นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรือรังสีเอกซ์จะใช้สุญญากาศหรือสุญญากาศบางส่วนซึ่ง จำกัด การใช้สำหรับตัวอย่างที่มีชีวิตและทางชีววิทยา (ยกเว้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสิ่งแวดล้อม ) ห้องตัวอย่างที่จำเป็นสำหรับเครื่องมือดังกล่าวทั้งหมดยัง จำกัด ขนาดของตัวอย่างและการจัดการตัวอย่างทำได้ยากขึ้น ไม่สามารถมองเห็นสีในภาพที่ทำด้วยวิธีการเหล่านี้ข้อมูลบางอย่างจึงสูญหายไป อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้จำเป็นอย่างยิ่งในการตรวจสอบผลกระทบระดับโมเลกุลหรืออะตอมเช่นการแข็งตัวของอายุในโลหะผสมอลูมิเนียมหรือโครงสร้างจุลภาคของโพลีเมอร์

• ฟานเฮลเดน, อัลเบิร์ต; ดูเพร, สเวน; Van Gent, Rob (2011). ต้นกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัม ISBN 978-9069846156.

• "การเตรียมชิ้นงานโลหะและวัสดุ, กล้องจุลทรรศน์แสง, การวิเคราะห์ภาพและการทดสอบความแข็ง", Kay Geels ร่วมกับ Struers A / S, ASTM International 2006
• "Light Microscopy: การปฏิวัติร่วมสมัยที่กำลังดำเนินอยู่" , Siegfried Weisenburger และ Vahid Sandoghdar, arXiv: 1412.3255 2014

• Antique Microscopes.comแหล่งรวมกล้องจุลทรรศน์ในยุคแรก ๆ
• กล้องจุลทรรศน์ในประวัติศาสตร์คอลเลคชันภาพประกอบที่มีภาพถ่ายกล้องจุลทรรศน์ทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 3000 ภาพโดยผู้ผลิตชาวยุโรป(เป็นภาษาเยอรมัน)
• The Golub Collectionซึ่งเป็นคอลเล็กชันของกล้องจุลทรรศน์ในศตวรรษที่ 17 ถึง 19 รวมถึงคำอธิบายที่ครอบคลุม
• Molecular Expressionsแนวคิดในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
• บทแนะนำออนไลน์เกี่ยวกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่ใช้งานได้จริง
• OpenWetWare
• ฐานข้อมูลที่เป็นศูนย์กลางของเซลล์