顕微鏡の正しい選び方

顕微鏡は、レンズを使用して非常に小さい試料を、詳細に観察できる光学機器です。
顕微鏡は、科学や産業分野で多く利用されています。品質管理(半導体処理、冶金分析)に使用されるだけでなく、研究所(医療用イメージング、細胞研究)でも使用されています。
顕微鏡には、光学顕微鏡と電子顕微鏡の2種類があります。このガイドでは、この2種類の顕微鏡の違いと、光学顕微鏡についてのみ説明します。

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  • 光学顕微鏡か電子顕微鏡か?

     

    Carl Zeiss Microscopyの光学顕微鏡

    顕微鏡には大きく分けて光学顕微鏡電子顕微鏡の2種類があります。

    これら2種類の顕微鏡の主な違いは、観察する試料への照射の仕方で、 それにより画像の品質(倍率、色、白黒)が決まります。

    光学顕微鏡では、可視光線を試料に照射します。

    • 解像度は約200ナノメートルで、
    • 細胞全体を観察することができます。
    • ただし、倍率はかなり制限されており、200ナノメートル未満は観察することはできません。

    電子顕微鏡では電子線を試料に照射します。

    • 分解能は非常に優れていますが、
    • 画像は白黒です。
    • ただし、後でコンピューターで色を追加できます。
     

    Jonelの電子顕微鏡

    電子顕微鏡には、 透過型と走査型の2種類があります

    • 走査型顕微鏡 :
      • 観察対象の表面に電子線をあてます。
      • 分解能は非常に高く、0.4~20nmの構造まで観察できます。これにより、1nm以下の2点間を見分けることができます。
      • 画像が浮き彫りに表示され、試料の構造や形状を調べることができます。
      • このタイプの顕微鏡は、主に生物学研究機関が細胞や臓器の形状を調べるために使用します。
      • 費用は150万ユーロ〜100万ユーロです。
    • 透過型電子顕微鏡 :
      • 高電圧で加速された電子線を試料に照射して、試料を透過した電子の画像を拡大して観察するものです。
      • このタイプの顕微鏡は、細胞内部の正確な画像を取得する唯一の方法であるため、細胞生物学で使用されます。
  • 光学顕微鏡の選び方

    光学顕微鏡にはいくつかの種類がありますが、観察する試料によって選択肢が異なります。 まず従来の顕微鏡倒立型顕微鏡から選びます。

    従来の顕微鏡の特徴 :

    • 光源は試料の下に配置され、上から観察し、
    • スライド上の試料の観察と拡大に使用されます。

    倒立型顕微鏡 :

    • 光源は試料の上に配置され、対物レンズはその下に配置されます。
    • 倒立型顕微鏡は培養細胞の観察に使用され、厚い物体やペトリ皿の底にある物体を検査することができます。

    顕微鏡に使用される接眼レンズには、様々な種類があります。

     

    Optika Srlの単眼顕微鏡

    単眼顕微鏡:

    • 観察は片目で行われます。
    • 値段があまり高くない。
    • あまり快適ではなく、長時間の観察には適していません。
     

    ATMの双眼顕微

    双眼顕微鏡:

    • 観察は両目で行われ、目の筋肉の疲労を軽減します。
    • 長時間の使用に適しています。
    • 立体観察にも使用されます。
     

    EchoLAB三眼顕微鏡

    三眼顕微鏡:

    • 観察は両目で行います。
    • 「第三の目」のとなるカメラは、顕微鏡の上部に固定され、観察結果を撮影して記録します。
    • 主に経験豊富な利用者を対象としています。
    • 値段は非常に高いです。
     

    Keyenceのデジタル顯微鏡

    デジタル顯微鏡 :

    • 複数の人が観察ができるLCDスクリーンを備えています。
    • 画面上で観察ができるため、非常に快適です。
    • 倍率が高いため、詳細を観察できます。
    • 提供される画像は、他の顕微鏡と比較して非常に正確です。
    • 観察結果を撮影したり、写真を撮ることもできます。
    • 非常に高価で、主に研究所で使用されています。
  • 接眼レンズの選び方

    ホイヘンスの特徴:

    • 構造が簡単で安価。
    • 初めて使う人におすすめです。
    • 欠点は見える範囲が狭い点です。

    広視野接眼レンズの特徴:

    • より広い視野で使いやすいですが、
    • 値段は高いです。

    マイクロメートルレンズ:

    • 観察する試料の寸法を測定し、比較することができます。
    • また対物ミクロメータなどの、他の機器と一緒に使うこともできます。
    • 主に試料の詳細な観察を行いたい、経験豊富な使用者を対象としています。
  • 顯微鏡ヘッドの選び方

    顕微鏡のヘッドは、接眼レンズが固定されている部分を表します。 顯微鏡のヘッドの種類には、垂直なタイプ傾いたタイプがあります。

    垂直なタイプ:

    • プレートは固定されているため、一般的にヘッドを動かすことで焦点を合わせることができます。
    • 単式顕微鏡によく見られます。
    • 垂直ヘッドの顕微鏡は、初心者向けで使用頻度が少ない場合に適しています。

    傾いたタイプ:

    • ステージが移動可能なため、顕微鏡ヘッドは固定されたままです。
    • ヘッドが傾いた顕微鏡はより高価ですが、より快適です。
    • デバイスを定期的かつ長期間使用したい人向けです。
  • 対物レンズの選択

    拡大しても正確で歪みのない試料の画像を取得するには、適切な対物レンズを選択することが重要です。

    必要な倍率によってレンズの選択は異なります。 倍率には3種類あります:

    • 低倍率(X1からX10)
    • 平均倍率(X10からX40)
    • 高倍率(x40を超える)

    また対物レンズは、試料の正確な画像を提供し収差と呼ばれる光学系の欠陥を修正できる必要があります。

    光学収差には、色収差単色収差の2種類があります。

    色収差

    • 色収差は色の欠陥であり、白色光が異なる色に分解された結果です。
    • この分解は、波長に応じて別々の焦点を作ります。
    • そのため画像はぼやけています。
    • 色消し対物レンズは、この収差を補正し、鮮明な画像を提供します。

    単色収差

    • 単色収差は「球面収差」「コマ収差」「非点収差」「像面湾曲」「歪曲収差」の5つに分けられます。
    • 画像は湾曲します。
    • プランアポクロマート対物レンズは、色収差と画像の平坦性を補正します。
  • 顯微鏡の用途

    組み立てと品質の点検:

    • 組み立ておよび品質管理用の顕微鏡は、材料および完成品の点検に使用されます。
    • これらの顕微鏡にはスクリーンが装備されているため、画像をスクリーン上で複数人で見ることができます。

    電子検査 :

    • 最大400倍の倍率で、双眼実体顕微鏡を使用すると、プリント基板やワークピースなどを観察でき、製造上の欠陥を見つけることができます。

    測定:

    • 測定顯微鏡は、試料に触れずに測定します。 この顕微鏡はテレセントリックレンズを使用するため、完全に平坦な画像を提供します。特に寸法測定に最適です。 また精密なステージにより微小変位ができ、
    • X、Y、Z軸で正確で信頼性の高い測定を提供します。
    • この顕微鏡は、特に精密な測定に適しています。

    金属:

    • 金属顕微鏡は、光沢のある、平らな、または反射する材料を観察するための顯微鏡です。
    • 実体顕微鏡よりも倍率が高いです。

    地質学:

    • 偏光顕微鏡は、有機物や無機物などの化学成分を明らかにします。
    • また薄片中の鉱物を調べるために使用されます。
    • 観察できるその他の材料:セメント、セラミック、ポリマー、結晶分子、澱粉、木材。

    研究所や病院:

    • 生物顕微鏡は、主に研究または診断目的で、生体試料を調べるために研究所で使用されています。
    • 観察する試料は光を通過させる必要があるため、生物学的顕微鏡の光は、常に試料を置く台の下から照らします。これにより、たとえば血球や細菌を観察できます。
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