Công thức tinh giới hạn phân giải của kính hiển vi
|
BioMedia Kính hiển vi đã thay đổi rất nhiều so với năm 1986, từ kính hiển vi huỳnh quang confocal cho tới kỹ thuật hình ảnh độ phân giải siêu lớn và 3-D thực. Show
Vào năm 1983, Ersnt Stelzer tham gia vào phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử Châu Âu (EMBL) ở Heidelberg, Đức để theo đuổi hướng nghiên cứu tiến sĩ của ông trong lĩnh vực động học protein màng. Ngay sau đó, ông tham gia vào một dự án có tên là phát triển kính hiển vi huỳnh quang confocal đầu tiên. Stelzer và các cộng sự đã thiết kế một thiết bị có một lỗ ngắm (pinhole) để loại bỏ những lớp tia laser bị sai nét để tạo ra “lát cắt quang học – optical section” mỏng – trái ngược với các lắt cắt vật lý của một mẫu dày. Đây là lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn cấu trúc mô ba chiều. Stelzer kể lại rằng để chụp bốn bức hình tế bào thận của chuột, ông đã phải mất một ngày. Hơn thế nữa, để chuẩn bị mẫu và quan sát toàn bộ mẫu bằng kính hiển vi, ông phải chuyển những hình ảnh thu được từ bộ nhớ trong của kính hiển vi vào đĩa mềm và máy quét, cuối cùng là máy in. Mặc dù công việc này khá khó khăn, nhưng các thiết bị tự chế cũng nhanh chóng trở thành công cụ chính trong phòng thí nghiệm Stelzer và các đồng nghiệp tiếp tục dành nhiều năm sau đó cho việc chụp ảnh các cấu trúc và quá trình trong tế bào, ví dụ như cấu trúc vi ống, quá trình sinh tổng hợp và vận chuyển lipid trong tế bào thận, các liên kết của các tế bào cơ. Stelzer tiếp tục hợp tác với tập đoàn Zeiss để xây dựng các thiết bị thương mại confocal đầu tiên, và cho tới giữa những năm 1990, kỹ thuật này bắt đầu được chấp nhận sử dụng rộng rãi, cho phép hiển thị hình ảnh cấu trúc 3-D mà kính hiển vi quang học truyền thống không thực hiện được. Kính hiển vi confocal là sự bắt đầu của cuộc cách mạng về hình ảnh, sau đó là các kỹ thuật có độ phân giải siêu cao giúp cải tiến hình ảnh 3-D của mẫu vật sống. Giờ đây, những phương pháp này đã giúp các nhà sinh học nhìn thấy và hiểu rõ hơn các chi tiết nhỏ nhất của sự sống – và nó cũng là công cụ giúp cho sự phát triển. Đạt tới các giới hạn vật lý Kính hiển vi đầu tiên được phát triển vào thế kỉ 17 ở Hà Lan, với những đóng góp đáng kể từ nhà sản xuất ống kính người Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek- công cụ có độ phân giải ở 1 micro mét. Trong năm 1873, nhà vật lý Ernst Karl Abbe tìm ra độ phân giải của một kính hiển vi bị giới hạn bởi sự nhiễm xạ của tia sáng khi đi xuyên qua ống kính, ông đã hợp tác với nhà chế tạo các thiết bị quang học Carl Zeiss (nhà sáng lập Công ty Zeiss) và nhà sản xuất kính Otto Schott để chế tạo kính hiển vi có thể cho độ phân giải đạt tới giới hạn lý thuyết – khoảng 200 nano mét, hay 0.2 micro mét. Khi Betzig nhập học năm 1982, ông chế tạo một kính hiển vi có độ phân giải tăng 12 nano mét bằng cách truyền tia sáng thông qua một lỗ nhỏ hơn bước sóng ánh sáng. Thiết bị này dễ bị mất nét khi mẫu dày hơn 20 nano mét, vì vậy, Betzig cần phải chuẩn bị mẫu cho phù hợp. Lúc đó, Stefan Hell – tốt nghiệp Đại học Heidelberg và tham gia chương trình hậu tiến sĩ ở EMBL, và cuối cùng nhóm của ông ở Viện Max Planch cũng đã cố gắng phá vỡ giới hạn về nhiễu xạ, bằng cách tăng năng lượng cho các phân tử huỳnh quang đã được kích thích để ép phân tử đó xuống trạng thái năng lượng thấp, làm giảm tín hiệu nền bằng các phân tử làm tắt huỳnh quang từ những đối tượng liền kề với các vùng quan tâm. Hell kể lại trong một email “Trong những ngày này, các nhà khoa học tin rằng nó sẽ không thành hiện thực. Tôi rất tò mò nếu nó có thể thì sao?”. Nhóm của Hell đã thành công lần đầu tiên. Vào năm 2000, các nhà nghiên cứu giới thiệu phương pháp cao năng lượng là loại bỏ phát xạ kích thích (STED). Các kính hiển vi sử dụng một chùm hẹp tia sáng để kích thích một phần nhỏ trong mẫu, đồng thời chiếu một vòng tròn quanh chùm hẹp để dập tắt huỳnh quang xung quang, thu hẹp khu vực được chiếu sáng. Đây là phương pháp quang học đầu tiên giúp vượt qua giới hạn nhiễu xạ của các mẫu sinh học, cho hình ảnh rõ ràng giữa hai cấu trúc cách nhau 20 nano mét- STED “Thay đổi hoàn toàn suy nghĩ của chúng ta về khả năng thực sự của kính hiển vi”. Sáu năm sau, Betzig cũng chế tạo một kính hiển vi có độ phóng đại lớn hơn giới hạn nhiễu xạ Abbe 200 nano mét. Để làm được điều này, ông đã sử dụng khám phá của William Moerner về các loại GFP có thể bật và tắt bằng các tia sáng bước sóng khác nhau. Betzig gọi nó là Kính hiển vi kích thích ánh sáng theo vùng (PALM), lợi dụng sự khác biết giữa tỉ lệ các phân tử bật/ tắt để phân biệt chúng và xác định vị trí chính xác từ rất nhiều hình ảnh chồng lên nhau; phương pháp này có độ phân giải tương tự như STED. Betzig, Moerner và Hell cùng chia sẻ giải Nobel Hóa học 2014cho những cải tiến độ phân giải của kính hiển vi hay siêu hiển vi của họ. Tấm ánh sáng Một trong những hạn chế của các kỹ thuật siêu phân giải là có thể phá hỏng mẫu khi sử dụng năng lượng lớn trực tiếp lên nó. Betzig nói “STED cần một lượng ánh sáng lớn gấp triệu lần lượng ánh sáng tế bào cần để tồn tại”. Hell đã giải quyết được vấn đề này với RESOFT, là dạng biến đổi của STED sử dụng ánh sáng năng lượng thấp hơn. Các nhà khoa học cũng đã tạo ra các phương pháp “dễ chịu” hơn như Kính hiển vi minh họa cấu trúc (SIM). Hình ảnh thu được có thể gộp lại và có độ phân giải tăng gấp đôi giới hạn Abbe, và đặc biệt là SIM “không đốt cháy mẫu của bạn tại chỗ như kỹ thuật confocal” Rainer Heintzmann cho biết. Vì những kỹ thuật confocal năng lượng thấp này có thể phá hủy tế bào, do đó với những hình ảnh mô thực cấu trúc ba chiều theo thời gian dài, các nhà khoa học sẽ chuyển qua sử dụng kính hiển vi tấm ánh sáng, trong đó các tia sáng chiếu qua mặt bên của mẫu vuông góc với bộ phận dò. Năm 2004, Stelzer đã phát triển kính hiện vi minh họa mặt phẳng chọn lọc (SPIM), một kỹ thuật có độ phân giải dưới mức tế bào, và đã được dùng để quan sát trực tiếp mô của cá và ruối giấm. Vì SIPM phơi mẫu với năng lượng thấp hơn nhiều lần so với các kỹ thuật khác nên việc chụp ảnh mẫu không làm ảnh hưởng sức sống của con non. Gần đây, Betzig giới thiệu kính hiển vi tấm ánh sáng rèm, giảm năng lượng trực tiếp trên mẫu bằng cách kết hợp SPIM và SIM, minh họa mẫu bằng mô hình ánh sáng thay vì tấm sáng.  Sự phát triển của kính hiển vi theo thời gian. Tài liệu tham khảo: Jenny Rood, “Microscopy’s Growth Through the Years”, The-scientist, October 1, 2016. Lược dịch Lê Văn Trình- Lê Thị Kim Hòa Biên tập Biomedia Việt Nam
Chào mừng bạn của tôi! Mục đích của bài viết này là giải thích "độ phân giải trong kính hiển vi là gì" bằng cách trả lời những nghi ngờ phổ biến. Một câu trả lời ngắn gọn cho câu hỏi này là… Trong kính hiển vi, thuật ngữ 'độ phân giải' được sử dụng để mô tả khả năng phân biệt chi tiết của kính hiển vi. Độ phân giải của kính hiển vi quang học được định nghĩa là khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm trên mẫu vật mà vẫn có thể phân biệt được như hai thực thể riêng biệt. Theo wikipedia…Hãy xem wikipedia đã định nghĩa "kính hiển vi" như thế nào: Kính hiển vi (từ tiếng Hy Lạp cổ đại: μικρός mikrós 'small' và σκοπεῖν skopeîn 'để nhìn (nhìn); kiểm tra, kiểm tra') là một dụng cụ phòng thí nghiệm được sử dụng để kiểm tra các vật thể quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Kính hiển vi là khoa học nghiên cứu các vật thể và cấu trúc nhỏ bằng kính hiển vi. Lưu ý: Nếu bạn muốn có hướng dẫn từng bước về cách chọn màn hình tiếp theo, hãy nhấp vào hình trên. Đây là những câu hỏi mà mọi người vẫn thắc mắc: Độ phân giải trong kính hiển viBước sóng ảnh hưởng như thế nào đến độ phân giải trong kính hiển vi quang học ...Bước sóng ngắn hơn mang lại độ phân giải cao hơn (giá trị r thấp hơn) và ngược lại. Khả năng phân giải lớn nhất trong kính hiển vi quang học được thực hiện với ánh sáng gần tia cực tím, bước sóng hình ảnh hiệu quả ngắn nhất. Tiếp theo là ánh sáng cận cực tím là ánh sáng xanh lam, sau đó là xanh lục, và cuối cùng là ánh sáng đỏ với khả năng phân giải chi tiết mẫu vật.Video: Độ phân giải của Kính hiển vi ...Nếu bạn là người thích âm thanh hoặc hình ảnh, hãy xem video Youtube liên quan này:
Mẹo: Bật nút chú thích nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ tiếng Anh. Bạn cũng có thể có cùng nghi ngờ… Làm cách nào để chọn độ phân giải kính hiển vi tốt nhất ...Ngoài ba nguyên tắc này, hãy nhớ các thực hành tiêu chuẩn của kính hiển vi khi chọn độ phân giải kính hiển vi tốt nhất. Bắt đầu ở độ phân giải thấp nhất có thể và lấy nét đối tượng. Di chuyển đến độ phân giải thấp nhất tiếp theo, điều chỉnh tiêu điểm và độ sáng khi cần.Điều gì quyết định độ phóng đại của kính hiển vi quang học ...Bước sóng ánh sáng và chỉ số khúc xạ. Nó không bị ảnh hưởng bởi độ phóng đại nhưng xác định độ phóng đại hữu ích của kính hiển vi. Mặc dù 200 nanomet được coi là độ phân giải tối ưu cho kính hiển vi quang học, nhưng có thể thu được độ phân giải cao hơn bằng kính hiển vi huỳnh quang.Làm cách nào bạn có thể tăng độ phân giải của kính hiển vi ...Khi nói đến kính hiển vi, điều bạn muốn là càng nhiều ánh sáng đến thị kính càng nhanh càng tốt, để bạn có thể nhìn thấy nhiều hơn và quan trọng hơn là nhìn rõ hơn. Ergo, độ phân giải của kính hiển vi có thể được cải thiện bằng cách thay đổi bước sóng ánh sáng. Bước sóng ánh sáng ngắn hơn tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao hơn.Giới hạn dưới của độ phân giải của kính hiển vi ánh sáng là gì ...Giới hạn dưới của độ phân giải của kính hiển vi ánh sáng là gì? Độ phân giải của kính hiển vi ánh sáng không được nhỏ hơn một nửa bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, là 0,4-0,7 µm. Khi chúng ta có thể nhìn thấy ánh sáng màu lục (0,5 µm), thì các vật cách đó nhiều nhất là khoảng 0,2 µm.Làm cách nào để cải thiện độ phân giải của kính hiển vi ...Một phương pháp khác để cải thiện độ phân giải của kính hiển vi là tăng chiết suất giữa vật kính và mẫu vật. Chiết suất đơn thuần là một biểu thức tỷ lệ của tốc độ tương đối của ánh sáng truyền qua một chất như là một tỷ lệ của tốc độ ánh sáng trong chân không.Những yếu tố nào ảnh hưởng đến độ phân giải của kính hiển vi ...Khẩu độ số. Độ phân giải của kính hiển vi chủ yếu phụ thuộc vào khẩu độ số (NA) của tụ điện và vật kính.Độ phân giải trong kính hiển vi là gì ...Viết bởi Brandon Ward trong Kính hiển vi và Kính hiển vi. Nói một cách đơn giản nhất, độ phân giải của kính hiển vi thực sự giảm xuống mức độ chi tiết có thể được phân giải từ ánh sáng bị khúc xạ qua một mẫu vật. Trong kính hiển vi, độ phân giải là khoảng cách tối thiểu hai điểm phân biệt mà người quan sát hoặc kính hiển vi có thể phân biệt được.Tôi hy vọng bạn tìm thấy thông tin bạn đang tìm kiếm. Nếu bạn không, chỉ cần đưa ra nhận xét bên dưới. Tìm kiếm một màn hình mới?Chọn một màn hình có thể rất khó nếu bạn không biết gì về công nghệ. Một số sẽ trả tiền cho các tính năng mà họ không cần trong khi những người khác có thể không cân nhắc đến những gì họ thực sự muốn. Vì vậy, tôi đã tạo hướng dẫn nhanh, dành cho người mới này để giúp bạn tập trung vào điều thực sự quan trọng đối với mình: Cách chọn màn hình phù hợp nhất với bạn…
|
