Objektiv Crafters Circa 1590: Invention of the Microscope
Alla viktiga vetenskapsområden har dragit nytta av användningen av någon form av mikroskop, en uppfinning som går tillbaka till slutet av 1500-talet och en blygsam holländsk glasögonproducent heter Zacharias Janssen. Även om det var extremt grovt i bildkvalitet och förstoring jämfört med moderna versioner, var Janssen-mikroskopet ändå ett banbrytande framsteg inom vetenskaplig instrumentering.
Janssen var son till en glasögonmakare vid namn Hans Janssen, i Middleburg, Holland, och medan Zacharias anses ha uppfunnit det sammansatta mikroskopet, antar de flesta historiker att hans far måste ha spelat en viktig roll, eftersom Zacharias fortfarande var i tonåren på 1590-talet. Vid den tiden började glasögon användas i stor utsträckning bland befolkningen och fokuserade mycket på optik och linser. Faktum är att vissa historiker krediterar både Janssens och en holländsk glasögonproducent, Hans Lippershey, för samtidig, men oberoende, uppfinning av mikroskopet.
Zacharias Janssen
Historiker kan datera uppfinningen till tidigt 1590-tal tack vare den holländska diplomaten William Boreel, en långvarig familjevän till Janssens som skrev ett brev till den franska kungen på 1650-talet som beskriver mikroskopets ursprung. Han beskrev en anordning som steg vertikalt från ett mässingsstativ nästan två och en halv meter långt. Huvudröret hade en tum eller två i diameter och innehöll en ebenholtsskiva vid basen, med en konkav lins i ena änden och en konvex lins i den andra; kombinationen av linser gjorde det möjligt för instrumentet att böja ljus och förstora bilder mellan tre och nio gånger storleken på originalprovet.
Inga tidiga modeller av Janssen-mikroskop har överlevt, men ett Middleburg-museum har ett mikroskop daterat från 1595, med Janssen-namnet. Designen är något annorlunda och består av tre rör, varav två är dragrör som kan glida in i det tredje, som fungerar som ett yttre hölje. Mikroskopet är handhållet och kan fokuseras genom att skjuta dragröret in eller ut medan du observerar provet och kan förstora bilder upp till tio gånger sin ursprungliga storlek när de förlängs till det maximala.
Så genial som Janssen-uppfinningen var, skulle det dröja mer än ett halvt sekel innan instrumentet hittade stor användning bland forskare. Yorkshire-forskaren Henry Power var den första som publicerade observationer gjorda med ett mikroskop, och 1661 använde Marcello Malphigi ett mikroskop för att tillhandahålla kliniska bevis till stöd för Harveys teori om blodcirkulationen när han upptäckte kapillärkärlen i en grodas lungor. .
Micrographia-författaren Robert Hooke var bland de första som gjorde betydande förbättringar av den grundläggande designen, även om han litade på att London-instrumenttillverkaren Christopher Cock faktiskt byggde instrumenten. Hookes mikroskop delade gemensamma särdrag med tidiga teleskop. : en ögonmussla för att upprätthålla rätt avstånd mellan ögat och okularet, separata dragrör för fokusering och en kul- och hylsfog för att luta kroppen. För optiken använde Hooke en bi-konvex objektivlins placerad i nosen, kombinerad med ett okularlins och en rör- eller fältlins. Tyvärr fick kombinationen linserna att drabbas av betydande kromatisk och sfärisk aberration, vilket gav mycket dåliga bilder. Han försökte korrigera avvikelserna genom att placera ett litet membran i den optiska vägen för att minska perifera ljusstrålar och skärpa bilden, men detta resulterade bara i mycket mörka prover. Så han passerade ljus från en oljelampa genom ett glas fyllt med vatten för att sprida ljuset och belysa hans exemplar. Men bilderna förblev suddiga.
Det anföll en nederländsk forskare, Anton van Leeuwenhoek, att göra ytterligare förbättringar. Van Leeuwenhoek tillskrivs ibland populärt mikroskopets uppfinning. Han var inte uppfinnaren, men han var en stor beundrare av Micrographia, och hans instrument var de bästa i hans tid när det gäller förstoring: han uppnådde förstoringseffekt upp till 270 gånger större än provets faktiska storlek med en enda lins. Han använde sina mikroskop för att beskriva bakterier som skördats från tandskrapning och för att studera protozoer som finns i dammvatten.
I början av 1700-talet hade brittiska instrumentdesigners infört förbättrade versioner av stativmikroskopet som Edmund uppfann. Culpeper. Andra förbättringar inkluderade avancerade fokusmekanismer, även om linsdesignen förblev grov och de flesta instrument fortsatte att plågas av suddiga bilder och optiska avvikelser. Under första hälften av 1800-talet genomfördes dramatiska förbättringar av optiken tack vare avancerade glasformuleringar och utvecklingen av akromatiska objektivlinser.Den senare hade avsevärt minskat sfärisk aberration i linsen, vilket gjorde att den var fri från färgförvrängningar.
1900-talet introducerade instrument som gör det möjligt för bilden att vara i fokus när mikroskopet ändrade förstoring. Tack vare kraftigt förbättrad upplösning, kontrastförbättrande tekniker, fluorescerande märkning, digital avbildning och otaliga andra innovationer har mikroskopi revolutionerat så olika områden som kemi, fysik, materialvetenskap, mikroelektronik och biologi.
Idag, det är möjligt att utföra fluorescensmikroskopi i realtid av levande celler i sin naturliga miljö, medan Intel och Mattel 1999 samarbetade för att producera $ 100 Intel Play QX3 datormikroskop (sedan upphört) för att föra instrumentet till konsumentmarknaden. Och i andan från de tidiga pionjärerna inom mikroskopisk forskning har forskare vid Florida State University tagit fältet full cirkel och vänt sina avancerade instrument till vanliga vardagliga föremål som den allamerikanska häftklamret, hamburgare och pommes frites, som beskriver tunna delar av vetekärna, lökvävnad, stärkelsekorn i potatisvävnad och kristalliserade ostproteiner.