المـجهر , الميكروسكوب , The Microscope

الأحياء الدقيقة Microorganism هي كائنات حية لايمكن رؤيتها بالعين المجردة بل يلزم لذلك ما يعين على رؤيتها وهو المجهر و بالرغم من أن المجهر من الأجهزة بالغة الدقة التي يجب أن نتناولها بعنايةٍ فائقة إلا أنه من السهل تشغيله إذا ما تم فهم واتباع القواعد الأساسية . وهناك العديد من أنواع المجاهر المستخدمة والتي سنورد تعريفها لاحقا . والعلم الذي يتناول دراسة هذه الكائنات لم يتطور إلا باختراع المجهرحيث تمكن العلماء من رؤية أشكال وتراكيب هذه الكائنات.
أنواع المجهر:

1- المجهر البسيط Simple microscope :
وهو عدسة مفردة محدبة الوجهين ذات قوة تكبيرية بسيطة .

2- المجهر المركب compound microscope :
أو ما يعرف بالمجهر الضوئي حيث أنه يستخدم الأشعة الضوئية للتمكن من رؤية العينات وسمي بالمجهر المركب لأنه يتكون من عدة عدسات مركبة وذات خواص معينة .
و يوجد له نظامان منفصلان من العدسات لتكبير الجزء المفحوص والمسماة بالعدسات العينية Eye-piece والعدسات الشيئية Objective كما ويحتوي على مصدر للضوء إما على شكل
مرآة أومصدر إضاءة كهربائي. ولفهم طريقة عمل كلا النظامين من العدسات يجب أن نفهم
الأسس والعلاقات بين كل من التكبير Magnification والقدرة التوضيحية Resolving power وكذلك الإضاءة Illumination والتي سنذكرها مفصلة لاحقا.
ويعد هذا النوع من أكثر المجاهر استخداماً في معامل الأحياء الدقيقة .
http://2.bp.blogspot.com/-Iv4QGzwPZzE/Tqr_SPq0lfI/AAAAAAAAAJ4/e10wRzWs9dg/s400/trans-microscope-s.jpg

3- المجهر ذو الحقل المظلم Dark-field microscope :
استعمال الحقل المظلم في الفحص المجهري يسهل رؤية العينة وهي في حالة إضاءة زاهية في حين أن باقي الحقل المجهري يظهر مظلماً .
ويمكن الحصول على هذه الميزة بتزويد المجهر بمكثفات يمكنها توجيه الضوء الصادر من مصدر الإضاءة باتجاه العينة حيث تنعكس الأشعة منها وتمر خلال العدسة الشيئية فيبدو حقل الرؤية مظلماً والصورة شديدة الإضاءة لامعة.
ويمكن رؤية بعض الخلايا التي لا يمكن رؤيتها باستخدام المجهر الضوئي العادي ومن الطبية لهذا المجهر رؤية Treponema pallidum المسبب لمرض الزهري وذلك لصعوبة رؤيته باستخدام المجهر الضوئي العادي .

4- مجهر الأشعة فوق البنفسجية Ultra-violet microscope :
حيث يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي الأقصر من الطول الموجي للضوء المرئي فيعطي تكبيراً ووضوحاً للعينة بشكل أكبر بمرتين أو ثلاثة وهو لا يستخدم عدسات عينية بل يكون مجهز بكمرات تصور العينات ثم تحمض وتكبر لاحقا .
ويستعمل هذا المجهر عند استعمال أصباغ فلورسنتية لها قدرة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية .

5- المجهر الفلورسينتي Flurecence microscope :
بحيث يعامل خليط من البكتيريا بمواد لها ميزة الإشعاع إذا ما تعرضت لأشعة فوق بنفسجية بحيث تكسبها البكتيريا وتصبح مشعة .

6- المجاهر الإلكترونية Electron microscope :
وتستخدم الإلكترونات بدلاً من الأشعة الضوئية في هذا النوع من المجاهر حيث أن الإلكترونات ذات طول موجي قصيرفتعطي هذه المجاهر قوة تكبيرية عالية تصل لأكثر من نصف مليون مرة أي حوالي 1000 ضعف عن المجاهر العادية .
وفي الميكروسكوب الإلكتروني تمر الإلكترونات من خلال سلسلة من المجالات المغناطيسية تشبه في عملها نظام العدسات في المجهر الضوئي وبذلك فالإلكترونات التي تنعكس عن العينة والتي تنفذ من خلالها تبعاً لكثافة التراكيب في العينة المفحوصة يمكن استقبالها على لوحات حساسة أو مشاهدتها على شاشات خاصة مفسفرة تسمح برؤية الصورة لامعة .
وهي على عدة أنواع منها :

— المجهر الإلكتروني الماسح Scanning electron microscope :
تقوم كمية قليلة من الإشعاع الإلكتروني بمسح العينة فتتجمع الإلكترونات المنبعثة من العينة لتكون الصورة المنبعثة على أنبوبة أشعة المهبط .

— المجهر الإلكتروني النافذ Transmission electron microscope :
في حالة المجهر النافذ تتعرض العينة كلية للإشعاع الإلكتروني الذي ينفذ أو يمر من العينة ليكون الصورة على شاشة العرض ويأتي التباين في الصورة من الإختلافات في الكثافة الإلكترونية للعينة , أو من كمية الإلكترونات التي تمر من خلال العينة .
ومما هو جدير بالذكر أن الفحص بالمجهر الإلكتروني يحتاج إلى معاملات خاصة سواءاً في تحضير العينة أو في إعداد المجهر للفحص .

7- المجهر ذو الأطوار المتباينة :
يساعد هذا المجهر كثيراً في دراسة التراكيب الداخلية للخلية الحية على عكس المجاهر الأخرى التي يلزم قتل وصبغ الخلايا . وهذا المجهر له القدرة على زيادة التباين بين الجزيئات الشفافة داخل الخلية الحية حسب اختلاف كثافة هذه الجزيئات فتظهر إما زاهية مضيئة أو معتمة تبعا للكثافة لهذه التراكيب المكونة للخلية الحية واختلاف هذه الكثافة الضوئية ناتج من استخدام مكثفات خاصة تعمل على ترشيح الضوء المار خلال العينة .
وبالرغم من تعدد أنواع وأشكال المجاهر إلا أن المجاهر المستخدمة في معامل الأحياء الدقيقة تكاد تكون متشابهة ويعد المجهر المركب من أهم هذه الأنواع .
ونأتي الآن على توضيح هذه الأمور بالنسبة للمجهر المركب الأكثر انتشاراً في معامل الأحياء :

– التكبيـر Magnification:
يتم التكبير في المجهر المركب من خلال نظامين من العدسات :
ا- العدسات الشيئية Objective : وهي العدسات القريبة من العينة المراد فحصها وتكون قوة التكبير محفورة على حاملها المعدني وتعطي صورة حقيقية للعينة المكبرة .
وتشمل العدسات الشيئية على عدة أنواع منها : الماسحة scaning x4 و الصغرى low power X 10 والكبرى high power X40 والعدسة الزيتية oil-immersion .
ويمكن وضع العدسة الشيئية المناسبة بتدوير القطعة الأنفية للحصول على العدسة المناسبة .
ب- العدسات العينية Eye-piece : وهي العدسات القريبة من العين تكبر الصورة الناتجة من العدسة الشيئية وتكون قوتها التكبيرية مكتوبة عليها وتتراوح بين x5 و x35.
ولحساب القوة التكبيرية للمجهر نستخدم المعادلة التالية:
التكبير الكلي= قوة تكبير العدسة الشيئية x قوة تكبير العدسة العينية
ويلاحظ وجود ضوابط تعمل على تعديل البعد بين العدسة الشيئية والعينة من خلال تحريك العمود الحامل للعدسات وهما الضابط التقريبي Coarse adjustment الذي يحرك أنبوبة الميكروسكوب بسرعة فنحصل على رؤية تقريبية وأيضا يوجد الضابط الدقيق Fine adjustment الذي يعمل على تحريك أنبوبة الميكروسكوب ببطء لضبط العينة عند البعد البؤري الصحيح .

ـ القدرة التوضيحية (قوة التمييز) Resolving power :

وهي قدرة العدسة على توضيح تفاصيل نقاط قريبة جداً توضيحاً جيداً مفصلا وهذه القدرة يوجد علاقة بينها وبين طول موجة الضوء المستخدمة وقيمة الفتحة الرقمية للعدسة الشيئية Numerical aperture ( وهي محصلة العلاقة بين قطر العدسة الشيئية بالنسبة إلى بعدها البؤري ) بحيث تكون :
القدرة التوضيحية= قطر أصغر تركيب ضوئي = طول الموجة / 2* الفتحة الرقمية
ونلاحظ اختلاف الأطوال الموجية للضوء المرئي عنه في الضوء غير المرئي , فالضوء المرئي المستعمل في المجهر الضوئي العادي تتراوح بين 4000 – 700 Aْ (10-7 مم ) أما في حال استعمال ميكروسكوبات يستخدم فيها أطوال موجية أخرى فيمكن استعمال أنواع أخرى من المجاهر مثل مجهر الأشعة فوق البنفسجية والمجهر الإلكتروني.
فكلما قل مقدارالطول الموجي وزادت قيمة الفتحة الرقمية للعدسة يمكن زيادة التكبير من خلال زيادة القدرة التوضيحية .
ومما هو جدير بالذكر أن معامل الإنكسار للهواء الجوي وكذلك للزجاج له دور كبير في التأثير على القدرة التوضيحية للعدسة الشيئية حيث أن الأشعة الضوئية تنكسر أثناء مرورها في الهواء ولا تصل جيدا من العينة إلى العدسة الشيئية مما يؤدي إلى قلة الضوء الواصل إلى العدسة الشيئية وبالتالي عدم وضوح الصورة .
وللتغلب على هذه المشكلة وزيادة كمية الضوء المار فيمكن استخدام زيت العدسات أو المكثف الموجود أسفل مسرح المجهر لزيادة كثافة الضوء المار من العينة إلى العدسة الشيئية .

– الإضاءة Illumination :

للحصول على الرؤية الجيدة يجب الحصول على إضاءة مناسبة تمر من خلال العينة للحصول على قدرة توضيحية وقوة تكبير جيدة .
إن الضوء الصادر من مصدر الضوء يمر من خلال المكثف condenser الموجود أسفل المسرح stage نحو العدسة الشيئية. وحجم الضوء النافذ يمكن التحكم فيه عن طريق الحجاب القزحي iris diafragm الموجود أعلى المكثف مباشرة وذلك عن طريق الفتح والغلق .
وكذلك عن طريق مفتاح الإضاءة الذي يمكن التحكم في مقدار الإضاءة عن طريقه .
حيث أنه كلما زادت قوة التكبير قلت كمية الضوء النافذ من خلال العينة مما يلزم زيادة شدة الإضاءة للتمكن من رؤية العينة بوضوح أي زيادة قوة التمييز التي تعطي صورة أفضل من خلال زيادة الضوء المار خلال العينة لذلك فهي محدودة في المجهر الضوئي .

تركيب المجهر:
يتركب المجهر من عدة أجزاء رئيسية وهي :
1- القاعدة bace : تستخدم لتثبيت المجهر ويوجد عليها مفتاح الإضاءة وسلك لمرور التيار الكهربائي ومصباح للإضاءة .
2- ذراع المجهرarm : يثبت التركيبات العليا من المجهر كالعدسات و المسرح و منخار المجهر والضوابط وفي الجزء السفلي منه يحوي على مصدر الضوء ويساعد كذلك في حمل المجهر بشكل آمن وصحيح .
3- مسرح المجهر stage : توضع عليه شرائح العينات وتثبت بواسطة ملاقط خاصة ويوجد أسفله مسمارين يتم بهما تحديد الموضع المراد فحصه من العينة بتحريك العينة في جميع الإتجاهات بسهولة , بالإضافة لوجود الحجاب القزحي والمكثف أسفل المسرح للتحكم في شدة الإضاءة .
4- منخار المجهر Revolving nose-piece : ويستخدم في تثبيت العدسات العينية والشيئية .
5- مصدر الإضاءة : يوجد في قاعدة الميكروسكوب ويتم التحكم في شدة الإضاءة بمفتاح للتحكم في شدة الإضاءة ويعطي كمية الضوء المناسبة للمساعدة على رؤية العينات بوضوح .
6- المكثف condenser : يعمل على إعطاء كثافة مناسبة من الضوء لتوضيح الرؤية عن طريق تجميع وتركيز الضوء على العينة المراد فحصها و يتكون من عدة عدسات .
7- الضابط الدقيق fine adjustment knob والضابط التقريبي (الكبير) coarse adjustment knob : يوجدان أسفل المسرح ومثبتان على ذراع المجهر ويعملان على ضبط رؤية العينة بدقة .
8- العدسة العينية Eye-piece : من خلالها يستطيع الإنسان رؤية العينة , وهي مكونة من عدستين :
أ‌- العدسة السفلى (عدسة المجال) .
ب-العدسة العليا (عدسة العين) .
9 – العدسات الشيئية objective : ونتحكم بها في رؤية الشرائح وتنقسم إلى العدسة الماسحة
وقوة تكبيرها 4 × و العدسة الصغرى 10 × والعدسة الكبرى 40 × أو 60 × والعدسة
الزيتية 100 × و تكون قريبة من العينة.
10- الحجاب القزحي iris diaphragm : الموجود أعلى المكثف مباشرة ويعمل على التحكم بكثافة الضوء المار لإيضاح العينة .

ملاحظات هامة :
– يتم التحكم في شدة الإضاءة كما يلي :
00 مفتاح التحكم في شدة الضوء .
00 خفض ورفع المكثف .
00 التحكم في فتحة المكثف .
00 المرشحات .

ملاحظات مهمة للعناية بالمجهر
– احرص على تنظيف المجهر قبل وبعد الإستخدام بورق خاص وباستعمال محلول الزيلين ( العدسات والمسرح ).
– لاتلمس العدسات بأصابعك حتى لا تتسخ وتصعب الرؤية .
– لا تترك الشرائح على الميكروسكوب أبدا بعد الإستعمال .
– احمل المجهر باستعمال ذراع المجهر وقاعدته .
– قد تظهر عوالق على العدسات أثناء الفحص ولمعرفة ذلك قم بتحريك العدسات دائريا فإذا دارت معها فهذا يعني أنها مجرد غبار.
– لضبط الرؤية باستخدام العدستين العينيتين تسحب إلى الجانب لضبط المسافة بين العينين .
– عند الفحص تعلم فتح كلتا العينين .
– عند عدم استعمال المجهر يجب الإحتفاظ به مغطاً دائما .
– حرك العدسات عند ضبط العينة بحذر حتى لا تنكسر العدسات .

طريقة استخدام المجهر:

1- تضبط المسافة بين العدسات العينية بتحريكها لليمين أو اليسار بحسب البعد بين العينين للمستخدم .
2- توضح الرؤية في العدسات العينية بتدويرها لتعديل الفارق البصري في العينين إلى أن تعطي أوضح صورة .
3- عند استخدام العدسة الشيئية الماسحة ×4 والعدسة الصغرى ×10 توضع في مكانها الصحيح وذلك بأن تسمع صوت عند ثبات العدسة وباستعمال الضابط الكبير توضح العينة ولكن بدرجة قليلة ثم يستخدم الضابط الدقيق للحصول على أفضل رؤية وتضبط شدة الإضاءة باستخدام المكثف وكذلك باستخدام الحجاب القزحي أو باستخدام مفتاح الإضاءة بزيادة كمية الضوء أو تقليلها.
4- عند استخدام العدسة الزيتية ×100 يوجد طريقتين لذلك :
أ‌- توضع قطرتين من الزيت (زيت السيدر Cedar oil ) على الشريحة والذي له دور كبير في تجميع الضوء وتوضيح الرؤية بسبب حدوث تشتيت للضوء عند استخدام عدسات ذات تكبير عالي والزيت يكون له عامل انكسار مماثل لمعامل انكسار الزجاج ولهذه الخاصية يستخدم الزيت ثم تدار العدسة الشيئية الزيتية وتقرب بالضابط الكبير ببطء حتى تلامس العدسة قطرة الزيت ويجب الحذر بسبب قرب العدسة من الشريحة , ثم تضبط الشريحة بواسطة الضابط الصغير حتى ترى العينة بوضوح .
ب‌-توضع قطرتين من الزيت (زيت السيدر) على الشريحة ثم تدار العدسة الشيئية الصغرى وتضبط بالضابط الكبير حتى ترى العينة , ثم تدار العدسات إلى العدسة الزيتية وتضبط الشريحة بواسطة الضابط الصغير بحركة باتجاه الشخص الفاحص حتى تعطي أفضل رؤية .
ملاحظة : تسمى المنطقة التي تظهر في الميكروسكوب بالحقل المجهري .
جبل عالي