Kính hiển vi - thiết bị quan sát vật thể nhỏ

 

Kính hiển vi (microscope) là thiết bị để quan sát các vật thể có kích thước rất nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được. Khoa học nhằm khám phá và kiểm tra những vật thể nhỏ nhờ một thiết bị như vậy được gọi là khoa học hiển vi (microscopy). Hình ảnh hiển vi của vật thể được phóng đại thông qua một hoặc nhiều thấu kính, hình ảnh này nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục của thấu kính (hoặc các thấu kính). Khả năng quan sát của kính hiển vi được quyết định bởi độ phân giải.

Năm 1590, hai cha con thợ làm kính mắt người Hà Lan: Hans Janssen và Zaccharias Janssen đã phát minh ra kính hiển vi đầu tiên. Sau đó, Anton van Leeuwenhoek (1623 - 1732), Hà Lan, là người đầu tiên chế tạo ra kính hiển vi để quan sát tế bào hồng cầu, nấm, vi khuẩn, tinh trùng và các vi sinh vật trong nước... Từ đó, rất nhiều khám phá và công trình nghiên cứu được công bố, Anton van Leeuwenhoek được coi là “Cha đẻ của khoa học hiển vi – Father of Microscopy) cho dù ông chưa từng được học qua trường lớp nào. Robert Hook (1635 – 1703) đã sử dụng nguồn sáng để quan sát thế giới vi sinh vật bằng kính hiển vi, ông cũng chính là người đầu tiên quan sát được cấu trúc tế bào. Cuốn sách “Hình ảnh hiển vi” được xuất bản năm 1665 đã mô tả rất nhiều đối tượng mà mắt thường không nhìn thấy được. Ông cũng được tôn vinh là “Cha đẻ của khoa học hiển vi người Anh”.

Trong những thập kỷ gần đây, nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, các thế hệ kính hiển vi hiện đại liên tục được giới thiệu và tung ra thị trường với nhiều tính năng ưu việt. Do vậy, rất khó để phân ra chính xác thành từng loại kính hiển vi. Tuy nhiên, một số nhóm kính hiển vi có thể được tóm lược như sau: kính hiển vi quang học (kính hiển vi ánh sáng truyền qua, kính hiển vi soi nổi, kính hiển vi phản pha, kính hiển vi soi ngược, kính hiển vi phân cực, kính hiển vi huỳnh quang, kính hiển vi đồng tụ,…), kính hiển vi điện tử (kính hiển vi điện tử truyền qua - TEM, kính hiển vi điện tử quét - SEM,…), kính hiển vi quét đầu dò (kính hiển vi lực nguyên tử -  AFM, kính hiển vi quét chui hầm -  STM, kính hiển vi quang học quét trường gần – SNOM,…)

Bài này chỉ tập trung giới thiệu một số loại kính hiển vi quang học được sử dụng phổ biến tại các phòng xét nghiệm vi sinh ở Việt Nam.

Kính hiển vi ánh sáng truyền qua (transmitted light microscope) là loại kính hiển quang học được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, thường sử dụng một nguồn ánh sáng trắng rọi qua mẫu đặt trên một lam  kính  để quan sát hình dạng và vi cấu trúc của mẫu. Ảnh của mẫu là hình ảnh hai chiều.

Kính hiển vi soi nổi (stereoscopic microscope) là loại kính hiển vi quang học được thiết kế để quan sát hình ảnh bề mặt của mẫu vật thể ở độ phóng đại thấp. Loại kính này thường sử dụng chùm  ánh sáng trắng chiếu tới bề mặt của vật thể, hình ảnh tạo ra bởi ánh sáng phản xạ thông qua hai trục quang học riêng biệt với hai vật kính (hoặc một vật kính phẳng), hệ thống kính phóng và đến thị kính,. Ảnh của mẫu vật thường là hình ảnh 3 chiều.

Kính hiển vi phân cực (polarizing microscope) là loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng phân cực để quan sát, nghiên cứu định tính và định lượng những mẫu có đặc tính lưỡng chiết (có hai chỉ số khúc xạ). Kính hiển vi phân cực có khả năng cung cấp những thông tin về màu hấp thụ và đường biên quang học giữa các chất liệu khác nhau (có chỉ só khúc xạ khác nhau) trong cùng một mẫu. Hình ảnh hiển vi phân cực có độ tương phản cao.

Kính hiển vi quang học có hai nicon phân cực ánh sáng, đặt thẳng góc nhau: nicon phân cực đặt dưới mâm kính, nicon phân tích đặt giữa vật kính và thị kính. Mẫu đá hoặc khoáng vật mài mỏng tới bề dày 0,03 mm, được gắn bằng nhựa Canađa vào tấm thuỷ tinh và đặt trên mâm kính. KHVPC cho phép xác định các hằng số quang học của khoáng vật (chiết suất, lưỡng chiết suất, góc quang học, màu tự nhiên, màu đa sắc của khoáng vật kim loại) và nhờ đó có thể xác định chính xác tên khoáng vật.

Kính hiển vi huỳnh quang (flourescence microscope) là loại kính hiển vi quang học sử dụng một nguồn ánh sáng kích thích để nghiên cứu, quan sát các thuộc tính của mẫu sinh học sau khi mẫu này nhuộm với chất phát huỳnh quang (hoặc mẫu tự phát huỳnh quang). Kỹ thuật hiển vi huỳnh quang cũng cho phép quan sát những thuộc tính sinh hóa và sinh lý học của các tế bào sống. Phụ thuộc vào mục đích và đối tượng cần quan sát mà mẫu có thể nhuộm với những chất phát huỳnh quang khác nhau sử dụng ánh sáng có bước sóng kích thích khác nhau.