المركز القومى للبحوث

شبكة المعامل المركزية

الميكروسكوبات والتعرف على أسرار الأشياء الصغيرة وكذلك متناهية الصغر

بقلم: ا.د. عبدالرازق حسين فراج

معمل الميكروسكوبات

شبكة المعامل المركزية

خلق الله الإنسان وكرمه على باقى المخلوقات الأخرى وميزه بالعقل والذي من خلاله يتمكن من التفكير، والإدراك، واتخاذ القرارات. كما منحه وحباهُ بالحواس التي تمكنه من البقاء وذلك من خلال قدرات معقولة تتماشى مع نظام حياته واحتياجاته. فالانسان يستطيع ان يسمع أصوات محدودة تقع فى مدى قدرته على السماع، وكذلك يمكنه رؤية ما يقع تحت نظره ضمن مدى الرؤية الطبيعية له. لكنه بهذا المدى المحدود فهو غير قادر على رؤية الأشياء البعيدة مثلا ، كما انه غير قادر على تمييز الأجسام الصغيرة او الفائقة فى الصغر، لذلك كانت هناك حاجة ماسة للإنسان إلى وجود مثل هذه الأجهزة التى تساعده على رؤية الأجسام التي لا يتمكن من رؤيتها بالعين المجردة.

لذلك كان لزاما عليه يجد وسيلة للتعرف على اسرار هذه الأشياء الصغيرة وكذلك المتناهية الصغر التي لا نتمكن من رؤيتها بالعين، لكن مع اختراع الميكروسكوب أصبح من السهل رؤية هذه الأشياء الصغيرة، والميكروسكوب هو جهاز يعمل على تكبير الأشياء الصغيرة اوالدقيقة بوضوح وتفصيل أكثر. وترجع بداية اختراع الميكروسكوب في عام 1590 على يد الألماني هانس ليبرشي، وزكريا جانسين، وأول من أطلق علي هذا الجهاز اسم الميكروسكوب هو الطبيب الألماني جيوفاني فابر عام 1625، ومن ذلك الوقت تطورت صناعة الميكروسكوب ، وظهرت اجيال عديدة ومتطورة ، وسوف يتناول هذا المقال أنواع الميكروسكوبات.

الميكروسكوب الضوئي البسيط (Simple light microscopy):

والذي يعتمد عمله على استخدام العدسات الزجاجية الشفافة للضوء المرئي لتكبير العيّنة ، وتتكوّن من عدسة عينيّة  (Ocular lens) يمكن من خلالها رؤية العيّنة المراد دراستها، وعدسة شيئية (Objective lens) وسُمّيت بهذا الاسم لأنّها تكون قريبة من الشيء المراد تكبيره. ويُعدّ من أكثر أنواع الميكروسكوبات انتشاراً وأبسطها، كما أنّه مُنخفض التكلفة مما يجعله مثالياً للاستخدام في التعليم، والمجال الطبي، وللهواة أيضاً ويستخدم بشكل واسع الطلاب في معامل الأحياء.

الميكروسكوب الضوئي المركَّب (Compound light Microscope) :

وهذه الميكروسكوب أكثر تعقيداً، حيث تتكوّن من عدسة عينيّة و2-4 من العدسات الشَّيئيّة بالإضافة إلى مصباح كهربائي، أو مرآة تعمل على توجيه الضوء نحو الشريحة الزجاجية الشفافة التي تُوضع عليها العينة. يمكن التحكم في بُعد العدسات الشيئيّة عن العينة من خلال الضابط الكبير الذي يُستخدم للضبط التقريبي، والضابط الصغير للضبط الدقيق. تُوضع العينة -التي يجب أن تكون رقيقة- على الشريحة الزجاجية ويتمّ توجيه الضوء إليها، فتقوم العدسة الشيئيّة بتكبيرها، ثمّ تمرّ الصورة المكبَّرة عبر العدسة العينيّة التي تقوم بتكبيرها 10 مرات؛ أي 10×. يمكن حساب قدرة تكبير المجهر للعينة بضرب قدرة تكبير العدسة الشيئيّة للعينة بقدرة تكبير العدسة العينيّة لها، فإذا تم اختيار العدسات الشيئيّة التي تُكبِّر العينة 40 مرة أي 40×؛ فتُصبح العينة مُكبّرة 40×10 أي 400 مرة؛ أي 400×؛ حيث تعني × عدد مرات التكبير. يصل التكبير النموذجي للمجهر الضوئي المركب إلى 1500 مرة، بينما تصل قوة التمييز إلى 0.2 ميكروميتر.

الميكروسكوب التشريحي Stereo or dissecting microscope)):

يتكوّن الميكروسكوب التشريحي من عدستين عينيتين، وعدسات شيئية، ويعطي صورة ثلاثية الأبعاد لسطح العينة المراد دراستها ومكبَّرة خمسين مرة أو أقل. يُستخدم المجهر التشريحي في عمليات التشريح، والجراحة المجهرية، وصناعة الساعات، ودراسة العينات التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة مثل الحشرات، والبلورات. وتتراوح قوة تكبيره للأجسام من 6 إلى 50 ميكرون.

الميكروسكوب الضوئي المقلوبmicroscope) (Inverted light:

يختلف في تصميمه عن المجاهر الضوئية الأخرى من حيث العدسة الشيئية الموضوعة من الأسفل لتكبير العينة، ويتم التحكم بالضوء حسب الحاجة.

الميكروسكوب المستقطب (Polarizing microscope):

 يعتمد على استقطاب الشعاع الضوئي للتمييز بين المواد ذات قوة انكسار مزدوجة، ومن أهم المجالات التي يستخدم فيها الجيولوجيا، والطب، وعلم الأحياء. ويكثر استخدامه في فحص العينات البيولوجية ودراسة وتحليل البلورات والمعادن.

الميكروسكوب الفلورسنتيFluorescent microscope) ):

 سمي بذلك لأنه يعتمد في تكبير الأشياء على صبغة الفلورسينية التي تمتص الضوء، وتعمل على إشعاعه بطول موجي أكبر.

ميكروسكوب الأشعة فوق البنفسجية (ultraviolet microscopy):

ويتم استخدامه في قياس محتويات الخلية من الأحماض النووية، وتكون منطقة طيف  الضوء المرئى  به ما بين ، ويطلق على الموجات الضوئية الأقصر من(4000) انجستروم فوق البنفسجية، ويتم بهذه المنطقة امتصاص بعض مكونات الخلية كالأحماض النووية.

 ميكروسكوب التباين (Phase contrast microscopy):

ويستفاد منه بشكل أساسي بدراسة وفحص الخلايا الحية وغير المثبتة، كما ويعمل على زيادة الفروق بمعدلات الانكسار الضوئي في تراكيب الخلايا المختلفة وتسهيل رؤيتها والتمييز بينها بشكل أسهل وأدق.

الميكروسكوب الإلكتروني     (Electron microscope)

يعرف على أنه جهاز حديث يستخدم في معاينة الأجسام المتناهية في صغر حجمها، ويسمى الميكروسكوب الإلكتروني نسبة إلى مبدأ عمله الذي يعتمد على حزمة من الإلكترونات، والتي تستخدم في إعطاء صورة مكبرة للعينة التي يتم تفحصها.  ويمتاز بقوته في إظهار التفاصيل التي لا يمكن للأنواع الأخرى من الميكروسكوبات إظهارها، والسبب في ذلك يعود إلى التقنية التي يعتمد عليها في تكبير العينات المجهرية، والتي تعود إلى قصر طول الموجات المقترنة بالإلكترونات مقارنة بأمواج الضوء المرئي المستخدمة في الميكروسكوبات الضوئية.

هناك نوعان رئيسيان من الميكروسكوبات الإلكترونية، ويتمثل هذان النوعان فيما يلي:

الميكروسكوب الالكتروني النافذ TEM) Transmission electron microscopy):

ويعد من أهم أنواع الميكروسكوب ويتم استخدامه بدراسة مكونات الخلية وتفاصيل تركيبها الدقيق من خلال حزمة من الإلكترونات تتميز بسرعتها الفائقة، حيث تتحكم بها عدسات كهرومغناطيسية تمكن الباحث من تحليل ورؤية الأشياء بدرجة عالية من الدقة، وتصل قوة تكبير الميكروسكوبات الالكترونية الحديثة لحوالي (160000) مرة، كما ويمكن تكبيرالصور الفوتوغرافية الى ما يزيد عن مليون مرة.

الميكروسكوب الإلكتروني الماسح (Scanning electron microscope):

والذي من خلاله يمكن الحصول على صور مجسمة غاية في الدقة، عن طريق رش العينة المجهرية بطلاء معدني رقيق، ومن خلال إرسال حزمة من الإلكترونات على العينة يتم إطلاق عدد كبير من الإلكترونات إلى شاشة فلورية خاصة تعطي تفاصيل العينة المجهرية، وتكبرها إلى غاية 100000 مرة، كما أن هذا النوع أيضًا لا يختص بالعينات الحية، وهو أحد أهم عيوب المجهر الالكتروني.

ميكروسكوب التداخل (Interference microscopy):

ويستخدم هذا النوع في تحديد الاختلاف الضوئي التبايني في جميع الأجزاء الخلوية والتوصل إلى أوزانها الجافة، كما ويتميز بقدرته على استنتاج تحاليل لكمية الخلايا الحيّة ومدى تأثرها بالمواد الكيماوية وبالعوامل الخارجية.

 ميكروسكوب الحقل المظلم (Dark field microscopy):

ويتم استخدامه بدراسة الخلايا الحية ، حيث يعتمد بنظريته على انتشار الضوء بحواف الجسيمات الصغيرة والمحتوية على انكسارات ضوئية مختلفة، ويوجد بهذا الميكروسكوب (مكثف معين) يقوم بإضاءة الجسم المراد فحصه ودراسته بشكل مائل لمنع الضوء من الدخول مباشرة الى العدسة الشيئية، وتظهر الأجسام الخلوية لامعة عند حوافها بسبب التشتت الضوئي، وتكون معتمة في الأرضية المحيطة بها.

 لهذا فان استخدام مثل هذه التقنيات الحديثة والمتطورة يؤدى الى الإرتقاء بمستوى وجودة البحوث العلمية لمواكبة التطور التكنولوجى فى العالم وتوظيفه طبقا لإحتياجات الدولة وكذلك إجراء بحوث علمية بحثية وتطبيقية متميزة على أسس علمية معتمدة دوليا و توفير الدعم التحليلي والفني والاستشارات والقياسات اللازمة بكفاءة لخدمة كافة القطاعات المحلية. والتى تعد من اهداف انشاء شبكة المعامل المركزية. وهذ مما يؤدى إلى تطوير نوعية المشروعات البحثية ذات الأولوية لخدمة المجتمع وأيضا لزيادة الفرص التنافسية للحصول على المشاريع الضخمة مع تقديم الإستشارات والدعم الفني لقطاعات المجتمع المحلي.