Kính hiển vi quang học có cấu tạo như nào và cách sử dụng ra sao?

Trong các phòng thí nghiệm, kính hiển vi được sử dụng rất phổ biến. Hiện nay, có khá nhiều loại kính hiển vi được sản xuất, phục vụ cho từng mục đích làm việc cụ thể. Và một trong số đó là kính hiển vi quang học. Nó là một dụng cụ quang học có nhiều lăng kính với các độ phóng đại khác nhau, hỗ trợ cho mắt quan sát vật nhỏ mà mắt thường không thể nhìn thấy. Bài viết ngày hôm nay của LabVIETCHEM sẽ cung cấp cho các bạn một số thông tin quan trọng về kính hiển vi quang học. Vậy nên, hãy cùng tìm hiểu với chúng tôi nhé.

Hình ảnh kính hiển vi quang học

1. Kính hiển vi quang học là gì?

Kính hiển vi quang là một loại kính hiển vi đơn giản, lâu đời và phổ biến nhất hiện nay. Loại kính hiển vi này sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát, hình ảnh các vật thể nhỏ sẽ được phóng đại nhờ một hệ thống các thấu kính thủy tinh. Với loại kính hiển vi quang học cũ, người dùng sẽ phải quan sát hình ảnh trực tiếp bằng mắt thường qua thị kính, còn với kính hiển vi quang học ngày nay, các nhà sản xuất đã gắn thêm các CCD camera hoặc các phim ảnh quang học để chụp ảnh.

2. Cấu tạo của kính hiển vi quang học

Kính hiển vi quang học được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:

- Thị kính: Thường là một hoặc hai thấu kính thủy tinh được lắp trong một ống trụ có thể thay đổi dễ dàng. Thị kính cho phép tạo ra hình ảnh cuối cùng của vật qua hệ quang học với độ phóng đại khá nhỏ, khoảng dưới 10x.

- Giá điều chỉnh vật kính.

- Vật kính: Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ tạo ảnh vì nó tạo nên độ phóng đại. Vật kính bao gồm một hoặc nhiều thấu kính có tiêu cự ngắn, giúp quan sát vật tốt hơn. Nhờ có giá điều chỉnh, người sử dụng có thể thay đổi trị số phóng đại bằng cách xoay vật kính. Độ phóng đại của vật kính thường là 4x, 5x, 10x, 20x, 40x,… Với vật kính có độ phóng đại 100x, khi sử dụng cần phải thêm dầu soi kính hiển vi để tăng độ phân giải của hệ thống.

- Hệ thống chiếu sáng bao gồm:

+ Nguồn sáng: Có thể là gương hoặc đèn.

+ Màn chắn: Được đặt vào trong tụ quang với công dụng là điều chỉnh lượng ánh sáng đi qua tụ quang.

+ Tụ quang: Được sử dụng để tập các tia sáng và hướng luồng ánh sáng vào tiêu bản cần quan sát. Tụ quang được đặt giữa gương và bàn để tiêu bản. Độ sáng được điều chỉnh bằng cách di chuyển tụ quang lên xuống.

- Núm điều chỉnh sơ cấp và thứ cấp: Được sử dụng để điều chỉnh độ cao của mẫu vật với mục đích lấy nét trong quá trình tạo ảnh.

+ Núm chỉnh tinh (ốc vi cấp).

+ Núm chỉnh thô (ốc vĩ cấp).

+ Núm điều chỉnh tụ quang lên xuống.

+ Núm điều chỉnh độ tập trung ánh sáng của tụ quang.

+ Núm điều chỉnh màn chắn sáng (độ sáng).

+ Núm di chuyển bàn sa trượt (trước, sau, trái, phải).

- Giá đặt mẫu vật.

- Các thấu kính hội tụ và hệ thống khẩu độ: Công dụng là hội tụ và tạo ra chùm sáng song song chiếu qua vật mẫu.

- Vi chỉnh: Dùng để di chuyển mẫu vật theo chiều ngang, giúp người dùng có thể quan sát các phần khác nhau của mẫu vật theo ý muốn.

Cấu tạo của kính hiển vi quang học

3. Giải thích các thông số trên vật kính của kính hiển vi quang học

- Độ phóng đại của vật kính là con số được in lớn nhất nên người dùng rất dễ phân biệt. Thông thường, độ phóng đại của vật kính là 4, 10, 40, 100. Độ phóng đại của kính hiển vi được xác định bằng cách nhân các độ phóng đại của vật kính này với độ phóng đại của thị kính. Mỗi độ phóng đại sẽ tương ứng với một vòng màu trên vật kính:

+ Màu đỏ: 4x hoặc 5x.

+ Màu vàng: 10x.

+ Màu xanh lá cây: 20x.

+ Màu xanh dương: 40x, 50x hoặc 60x.

+ Màu trắng: 100x.

- Khẩu độ: Là các con số ghi trên vật kính, phía sau độ phóng đại và được ngăn cách bằng dấu “/” hoặc nằm ngay dưới giá trị độ phóng đại. Chúng thường là: 0.65, 0.75, 1.25,…và là nhân tố quyết định độ phân giải của hệ thống. Những con số này sẽ thay đổi và nó là góc mở cần thiết để vật kính có thể nhận ánh sánh. Để có được độ phân giải tối đa thì màng chắn sáng phải được chỉnh tới giá trị bằng hoặc lớn hơn số khẩu độ mà vật kính đang sử dụng.

- Với một số vật kính, bạn có thể nhìn thấy số 160. Điều này có nghĩa là chiều dài ống quang học tiêu chuẩn là 160mm. Với cùng một giá trị chiều dài là 160mm này, các vật kính của các hãng khác nhau có thể thay thế được cho nhau.

- 0.17: Biểu thị độ dày của lamen. Nếu độ dày của lamen không đạt kích thước này thì độ phân giải hình ảnh sẽ không tốt.

- A hoặc ACHRO (tùy hãng sản xuất): Là vật kính tiêu sắc hiệu chỉnh quang sai màu, chỉ với 2 màu. Nó là loại có giá thành thấp nên được dùng chủ yếu cho giảng dạy.

- PLAN: Là vật kính phẳng cho hình ảnh tập trung ra tới rìa ngoài của vùng ảnh để chụp lại hình ảnh từ kính hiển vi.

- PLANAPO: Là vật kính tiêu sắc phẳng cho hình ảnh tập trung tới rìa ngoài và hiệu chỉnh quang sai màu lên tới 4 màu. Đây cũng là loại có giá thành cao nhất.

- OIL: Với loại vật kính có chữ này, khi sử dụng bạn cần dùng dầu soi kính.

- P, POL hay SF: Là loại vật kính dùng cho kính hiển vi phân cực.

- PL (Positive Low) hoặc NH (Negative High): Vật kính có chữ này sẽ được dùng cho quan sát tương phản pha. Vật kính PL tạo ra hình ảnh quan sát đen hơn màu nền. Còn vật kính NH tạo ra hình ảnh quan sát sáng hơn màu của nền.

4. Một số loại kính hiển vi quang học phổ biến hiện nay

Kính hiển vi quang học được chia ra thành nhiều loại, cụ thể như sau:

- Kính hiển vi soi nổi: Ảnh mẫu vật được quan sát dưới dạng ảnh 3D.

- Kính hiển vi trường sáng (Kính hiển vi ánh sáng truyền qua): Sử dụng ánh sáng truyền qua để quan sát các mục tiêu với độ phóng đại cực lớn.

- Kính hiển vi phân cực: Sử dụng các đặc tính truyền dẫn ánh sáng khác nhau của vật liệu để tạo ra hình ảnh mẫu vật.

- Kính hiển vi phản pha: Sử dụng giao thoa ánh sáng để quan sát những bất thường của bề mặt nhỏ và thường được sử dụng để quan sát tế bào sống không nhuộm.

- Kính hiển vi tương phản giao thoa chênh lệch (DIC): Dùng để quan sát những bất thường bề mặt rất nhỏ với độ phân giải cao hơn bằng cách sử dụng loại ánh sáng phân cực.

- Kính hiển vi huỳnh quang: Là loại kính hiển vi sinh học dùng để quan sát ánh sáng huỳnh quang từ mẫu vật sau khi được kích thích bởi ánh sáng từ đèn thủy ngân. Khi kết hợp với thiết bị bổ sung, kính hiển vi huỳnh quang có thể thực hiện chụp ảnh huỳnh quang.

- Kính hiển vi huỳnh quang phản xạ toàn phần bên trong: Dùng sóng trôi nổi để chiếu sáng gần bề mặt của mẫu vật. So với kính hiển vi truyền thống, vùng nhìn thấy của kính hiển vi loại này rất mỏng. Bằng cách giảm ánh sáng nền, chúng ta có thể quan sát được những vùng nhỏ.

- Kính hiển vi laser (Kính hiển vi đồng tiêu quét laser): Dùng chùm tia laser để quan sát mẫu vật dày với những khoảng cách tiêu cực khác nhau một cách rõ ràng.

- Kính hiển vi kích thích nhiều photon ánh sáng: Sử dụng nhiều laser kích thích để giảm tổn thương các tế bào và cho phép người dùng quan sát các vùng sâu của tế bào với độ phân giải cao. Đây là loại kính hiển vi được sử dụng để quan sát các tế bào thần kinh và dòng máu trong não.

- Kính hiển vi chiếu sáng cấu trúc: Là loại kính hiển vi có độ phân giải cao, khắc phục được sự nhiễu xạ ánh sáng khiến độ phân giải ở kính quang học bị hạn chế.

5. Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học

5.1. Kính hiển vi ánh sáng truyền qua 

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi ánh sáng truyền qua

Ánh sáng khả kiến từ nguồn sẽ được tập trung lại khi đi qua tụ quang để truyền qua mẫu vật đã đặt trên lam kính. Ảnh của mẫu sau đó được tạo thành và phóng đại lần thứ nhất nhờ một thấu kính có tiêu cự ngắn, cỡ vài mm, còn gọi là vật kính. Hình ảnh này có thể tiếp tục được phóng đại lên nhiều lần nhờ thấu kính phóng và hình ảnh phóng đại cuối cùng chính là ảnh thật của mẫu, quan sát được nhờ thị kính (tiêu cực của thị kính dài hơn rất nhiều so với tiêu cự của vật kính) hoặc được ghi lại nhờ CCD camera.

Độ phân giải hình ảnh của kính hiển vi quang học bị hạn chế bởi nhiễu xạ.  

5.2. Kính hiển vi soi nổi 

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi soi nổi

Ánh sáng phản xạ khi đi qua hai vật kính hoặc một vật kính phẳng theo hai trục quang học song song sẽ tạo nên hình ảnh 3D nhờ khả năng quan sát mẫu từ các góc độ khác nhau (γ). Hình ảnh được tạo thành nhờ ánh sáng phản xạ trên bề mặt mẫu sau khi được chiếu sáng.

Đây là loại kính hiển vi dùng để quan sát các mẫu vật có độ phóng đại thấp.

5.3. Kính hiển vi phân cực

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi phân cực

Kính hiển vi phân cực sử dụng ánh sáng phân cực và đặc tính quang học không đẳng hướng của mẫu để quan sát mẫu. Loại mẫu này có những liên kết nội phân tử phân cực, tương tác với ánh sáng phân cực theo một hướng nhất định dẫn đến sự trễ pha. Quá trình này được kiểm soát nhờ những biến đổi biên độ giao thoa tại mặt phẳng tạo hình ảnh ban đầu.

Để quan sát các mẫu lưỡng chiết (tức là có hai chỉ số khúc xạ khác nhau), kính hiển vi phân cực được trang bị một bộ phân cực đặt trên đường đi của chùm ánh sáng tới trước mẫu và một bộ phân tích được đặt ở trục quang học giữa vật kính, phía sau khẩu độ và các ống quan sát hoặc camera. Độ tương phản của ảnh tạo ra nhờ tương tác giữa ánh sáng phân cực phẳng với mẫu lưỡng chiết sẽ tạo ra hai thành phần sóng riêng biệt là tia bình thường và bất bình thường phân cực trong các mặt phẳng vuông góc thay đổi lẫn nhau. Tốc độ của các thành phần này khác nhau và sẽ thay đổi hướng truyền khi đi qua mẫu vật. Sau khi đi qua mẫu, các thành phần ánh sáng truyền lệch pha nhau nhưng sau quá trình giao thoa khi đi qua bộ phân tích sẽ tái kết hợp lại.

5.4. Kính hiển vi huỳnh quang

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi huỳnh quang

Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi huỳnh quang là sử dụng ánh sáng có bước sóng ngắn, năng lượng cao để kích thích các điện tử nội tại trong phân tử của mẫu nhảy lên quỹ đạo cao hơn với mức năng lượng cao hơn. Khi các điện tử này quay trở lại quỹ đạo cũ với mức năng lượng lúc chưa bị kích thích sẽ phát ra một ánh sáng có bước sóng dài hơn, năng lượng thấp hơn để tạo ra hình ảnh huỳnh quang.

Kính hiển vi huỳnh quang sử dụng đèn xenon hoặc thủy ngân để tạo ra ánh sáng tia cực tím, qua bộ lọc để dẫn vào kính và đi đến gương lưỡng hướng sắc. Đây là loại gương có khả năng phản xạ dải bước bước sóng nhất định và cho phép một dải bước sóng khác đi qua. Gương lưỡng hướng sắc sẽ phản xạ ánh sáng tia cực tím lên mẫu để kích thích huỳnh quang nội tại trong các phân tử của mẫu. Vật kính sau đó sẽ thu lại những ánh sáng có bước sóng huỳnh quang được tạo ra đi đến gương lưỡng hướng sắc và thông qua một bộ lọc nhằm loại bỏ những ánh sáng không có bước sóng huỳnh quang trước khi dẫn đến thị kính để tạo ảnh huỳnh quang.

6. Chức năng của Kính hiển vi quang học

Kính hiển vi quang học là thiết bị được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm nghiên cứu vi sinh, công nghệ sinh học, nanophysics,...

Nó có chức năng póng đại các mẫu vật sinh học mà mắt bình thường chúng ta không thể nhìn thấy được, chẳng hạn như tế bào động vật, thực vật, vi khuẩn có kích thước vô cùng nhỏ. 

Loại kính hiển vi soi nổ có cấu tạo đặc biệt hơn so với các kính hiển vi khác là có 2 con mắt nhìn khác nhau tạo nên hình ảnh 3 chiều. Điều này giúp phóng đại các bo mạch, linh kiện điện tử hỗ trợ cho những nhân viên sửa chữa có thể nhìn rõ những chi tiết nhỏ mà mắt thường khó có thể quan sát được. 

Trong khảo cổ học, đây có lẽ là vật dụng hữu ích dùng để quan sát các đồ cổ để định giá xem đây là hàng thiệt hay giả. 

7. Cách sử dụng kính hiển vi quang học đúng kỹ thuật

Bước 1: Đặt mẫu vật lên bàn để tiêu bản, sau đó dùng kẹp để cố định tiêu bản. Tùy vào mẫu quan sát cũng như mục đích soi mẫu mà chọn loại vật kính phù hợp. Với vật kính 100x thì nhỏ 1 giọt dầu soi để soi chìm trên phiến kính.

Bước 2: Điều chỉnh tụ quang, cụ thể như sau: Với vật kính 10x thì hạ tụ quang đến tận cùng, còn với vật kính 40x thì để ở đoạn giữa. Sau đó điều chỉnh cỡ màn chắn sao cho phù hợp với vật kính.

Bước 3: Hạ vật kính sát vào mắt nhìn tiêu bản. Mắt nhìn vào thị kính còn tay vặn ốc vĩ cấp để đưa vật kính lên trên cho đến khi nhìn thấy hình ảnh mờ của vi trường thì điều chỉnh ốc vi cấp để hình ảnh được rõ nét.

Bước 4: Sửa chữa, quan sát,...mẫu vật và ghi chú lại nếu cần thiết.

Bước 5: Sau khi sử dụng kính hiển vi quang học xong thì ngắt nguồn điện và vệ sinh kính.

8. Hướng dẫn bảo quản kính hiển vi quang học

- Đặt kính hiển vi nơi khô thoáng, tránh nơi có nguồn nhiệt cao và ẩm ướt.

- Khi vận chuyển kính hiển vi quang học, một tay cầm vào thân kính, tay còn lại đỡ chân kính và giữ kính đứng thẳng, không bị nghiêng. Tay phải luôn sạch sẽ, không ướt hay bẩn.

- Tuyệt đối không được để hóa chất ăn mòn hay bất kỳ một dung dịch nào rơi lên bàn kính.

- Lau thị kính và vật kính của kính hiển vi quang học bằng giấy lau kính trước và sau khi sử dụng. Khi vật kính có dùng dầu soi thì thấm giấy lau kính bằng dung dịch xylen để lau vật kính và lau khô lại ngay bằng giấy lau kính vì xylen có thể làm bong những thấu kính gắn trong vật kính.

- Trước khi cất kính hiển vi vào khu vực bảo quản, để vật kính nhỏ ở vị trí quan sát và hạ thấp ống kính bằng ốc lớn bằng cách vặn nhẹ nhàng, tuyệt đối không ấn mạnh ống kính. Tốt nhất bạn nên hạ tụ quang kính xuống trước và nếu nó bẩn thì lau bằng giấy lau kính khô.

- Để gương nghiêng, mặt phẳng hướng ra phía ngoài để tránh bụi.

- Dùng bao kính để che kính.

9. Mua kính hiển vi quang học ở đâu chất lượng, giá rẻ

Kính hiển vi quang học hiện đang được bán ở khá nhiều nơi trên thị trường. Tuy nhiên, để đảm bảo mua được sản phẩm chất lượng, các bạn nên chọn những đơn vị uy tín, điển hình là công ty LabVIETCHEM. Đây chính là địa chỉ chuyên cung cấp các loại kính hiển vi đến từ nhiều thương hiệu nổi tiếng thế giới như Dewinter - Ấn Độ, Optika – Ý,….với đa dạng kiểu dáng, chủng loại,….

Đến với LabVIETCHEM, các bạn không chỉ được đảm bảo về chất lượng sản phẩm mà còn được mua với mức giá vô cùng phải chăng và được hỗ trợ giao hàng tận nhà trên mọi miền đất nước.

Vậy nếu bạn nào đang băn khoăn chưa biết mua kính hiển vi quang học ở đâu, hãy liên hệ với LabVIETCHEM theo số hotline 0826 020 020 hoặc truy cập website labvietchem.com.vn để tham khảo rất nhiều mẫu kính hiển vi tại đây và nhận báo giá TỐT nhất. Cảm ơn sự quan tâm của bạn đọc với bài viết của chúng tôi.

Xem thêm: 

• Kính hiển vi điện tử, soi nổi, soi vi khuẩn, olympus tại TPHCM, Hà Nội
• Kính hiển vi điện tử là gì? Phân loại kính hiển vi điện tử