1/ Lịch Sử và Phát Triển
Những chiếc kính hiển vi đầu tiên xuất hiện khoảng năm 1590 tại Hà Lan, do Hans Lippershey, Zacharias Janssen và cha nuôi của ông đồng chế tạo. Đến năm 1625, Giovanni Faber gọi thiết bị này là “Microscopium” theo tên Galileo, mở đầu kỷ nguyên quan sát thế giới vi mô. Qua các thế kỷ, từ kính quang học đơn giản, người ta đã phát triển kính hiển vi điện tử và hàng loạt phương pháp siêu phân giải hiện đại, đặt nền tảng cho nhiều lĩnh vực khoa học ngày nay.
2/ Định Nghĩa và Nguyên Lý Cơ Bản
Kính hiển vi là thiết bị được sử dụng để quan sát các vật thể quá nhỏ mà mắt thường không thể nhìn thấy.
- Trong kính quang học, ánh sáng khả kiến hoặc bức xạ UV chiếu qua mẫu rồi hội tụ bởi hệ thấu kính để tạo ảnh phóng đại.
- Trong kính hiển vi điện tử, chùm electron tương tác với mẫu và được thu nhận để dựng ảnh với độ phân giải và độ phóng đại vượt trội so với ánh sáng quang học.
3/ Phân Loại Kính Hiển Vi
Có nhiều loại kính hiển vi, mỗi loại ứng dụng nguyên lý tạo ảnh khác nhau:
- Kính hiển vi quang học (sáng truyền, pha tương phản, thể nổi)
- Kính hiển vi huỳnh quang
- Kính hiển vi điện tử truyền (TEM)
- Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
- Kính hiển vi tia X, tia ion, quét lực nguyên tử (AFM),…
Phân loại tổng quan như trên được dựa trên nguồn sáng và cơ chế tương tác giữa nguồn và vật mẫu.
|
Loại kính hiển vi |
Nguồn sáng |
Độ phân giải |
Độ phóng đại |
Ứng dụng chính |
|---|---|---|---|---|
|
Quang học (sáng truyền) |
Ánh sáng khả kiến |
~200 nm |
40X - 2000X |
Sinh học tế bào, mô |
|
Huỳnh quang |
Ánh sáng UV |
~20 nm |
100X - 5000X |
Miễn dịch, đánh dấu phân tử |
|
Điện tử truyền (TEM) |
Chùm electron |
~0.1 nm |
50000X - 10000000X |
Cấu trúc nano, tinh thể |
|
Điện tử quét (SEM) |
Chùm electron |
~1 nm |
20000X - 200000X |
Quan sát bề mặt mẫu |
4/ Cấu Tạo Cơ Bản
Một kính hiển vi quang học tiêu chuẩn bao gồm các bộ phận chính sau:
- Thân kính và giá đỡ
- Bàn đặt mẫu (stage) có cơ cấu di chuyển XY
- Thấu kính vật thể (objective lenses) đa tiêu cự
- Thị kính (eyepiece) hoặc bộ camera tùy biến
- Bộ tụ (condenser) và lưới khẩu (iris diaphragm)
- Hệ thống chiếu sáng (đèn halogen, LED)
- Cơ cấu điều chỉnh tiêu cự thô và tinh
Những bộ phận này phối hợp để thu và hội tụ ánh sáng, tạo ra ảnh phóng đại rõ nét của mẫu quan sát.
5/ Nguyên Lý Hoạt Động Chi Tiết
Khi ánh sáng truyền qua mẫu và vào thấu kính vật thể, nó được hội tụ và tạo nên một ảnh thật đảo ngược trong khoảng tiêu điểm của vật kính. Thị kính tiếp tục phóng đại ảnh này, cho người quan sát thấy ảnh ảo lớn hơn, thẳng đứng và rõ nét. Trong kính hiển vi điện tử, nguyên lý tương tự xảy ra với chùm electron: electron truyền qua (TEM) hoặc quét bề mặt (SEM) mẫu, sau đó tín hiệu electron được chuyển thành ảnh kỹ thuật số độ phân giải cao.
6/ Quy Trình Vận Hành và Kỹ Thuật Sử Dụng
- Chuẩn bị và cố định mẫu trên lam kính.
- Đặt lam kính đúng vị trí trên bàn sample, cố định bằng kẹp.
- Chọn vật kính thô (4X hoặc 10X), bật đèn và điều chỉnh bộ tụ.
- Điều chỉnh ốc tiêu cự thô đưa ảnh hiện lên thô, sau đó dùng ốc tinh để nét chi tiết.
- Chuyển sang vật kính cao (40X, 100X) và lặp lại bước điều chỉnh tinh.
- Ghi lại hình ảnh hoặc quan sát trực tiếp, sau đó hạ vật kính và tắt đèn.
7/ Ứng Dụng Trong Nghiên Cứu và Công Nghiệp
Kính hiển vi là công cụ không thể thiếu trong:
- Sinh học và y học: quan sát tế bào, mô, vi khuẩn, virus
- Vật liệu và công nghệ nano: phân tích bề mặt, cấu trúc tinh thể
- Công nghiệp sản xuất: kiểm tra lỗi vi mô, đo đạc kích thước linh kiện
- Hóa học và khoa học môi trường: phân tích hạt nano, giám sát ô nhiễm
Nhờ khả năng phóng đại và độ phân giải cao, kính hiển vi đã giúp khám phá thế giới vi mô và thúc đẩy nhiều đột phá khoa học.
8/ Bảo Trì và Hiệu Chuẩn
- Vệ sinh thấu kính bằng giấy lọc chuyên dụng, không chà xát mạnh.
- Kiểm tra và căn chỉnh đường quang định kỳ (alignment).
- Hiệu chuẩn thang đo bằng lam kính chuẩn (stage micrometer).
- Bảo dưỡng hệ cơ khí và hệ chiếu sáng theo khuyến cáo nhà sản xuất.
9/ Xu Hướng và Cải Tiến Mới
- Kỹ thuật siêu phân giải (STED, SIM) vượt qua giới hạn khuếch tán ánh sáng.
- Kính hiển vi quang học tích hợp AI xử lý ảnh tự động, nhận diện mẫu.
- Phương pháp đa photon, hai photon cho hình ảnh sâu trong mẫu sinh học.
- Kính hiển vi cầm tay hoặc mini cho ứng dụng hiện trường, y tế lưu động.
10/ Kết Luận
Kính hiển vi là minh chứng cho sức mạnh của quang học và vật lý trong việc mở rộng giác quan con người. Từ những phát kiến sơ khai đến các hệ thống tinh vi ngày nay, chúng ta có thể khám phá thế giới vi mô với độ phân giải và độ phóng đại ngày càng cao.
Hãy truy cập qtetech.com để lựa chọn cho mình 1 loại kính hiển vi phù hợp từ các thương hiệu nổi tiếng.
QTE Technologies tự hào là một nhà cung cấp MRO toàn cầu, phục vụ khách hàng tại hơn 180 quốc gia và luôn nỗ lực hết mình để đảm bảo khách hàng có được trải nghiệm trọn vẹn và hài lòng. Chúng tôi thành lập năm 2010 cung cấp hơn 1 triệu sản phẩm cho mọi ngành công nghiệp và khoa học kỹ thuật. Ngoài ra, bạn có thể liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào thông qua hỗ trợ trò chuyện 24×7, điện thoại, WhatsApp hoặc email. Khám phá những gì khách hàng có giá trị của chúng tôi nói về dịch vụ của chúng tôi trên trang đánh giá chuyên dụng của chúng tôi.
Tác giả bài viết: Ban biên tập của QTE Technologies (có nền tảng vững chắc về cả kỹ thuật và sáng tạo - tích lũy hơn 15 năm kinh nghiệm).
