Історія мікроскопії починається в Середньовіччя, коли пласко-опуклі лінзи використовувалися для читання рукописів. Подальший розвиток лабораторного мікроскопа не можна приписувати одній людині. Для створення інструменту для збільшення потрібні були ідеї та розробки багатьох вчених протягом декількох століть.
Мікроскоп: історія створення та розвитку в XVI-XVII століттях
Дотепер невідомо, хто побудував «перший мікроскоп». Чи був це голландський «склодув» Ганс Янсен у 1590 році, чи італійський астроном Галілео Галілей, що перетворив телескоп у мікроскоп в 1609 році? Також часто згадується астроном Корнеліус Дребель, який продемонстрував свій «microscopium compositum» з двома опуклими лінзами в 1622-му. Але одне можна стверджувати напевно: в 1667 році англієць Роберт Гук опублікував «Мікрографію» — основоположну роботу про мікроскопію.
Перший мікроскоп складався з двох систем формування зображення — об’єктива й окуляра, — які давали змогу спостерігати за збільшеними зображеннями невеликих об’єктів. Приблизно в цей час дослідники почали відкривати цінність мікроскопа в біології. Голландський лікар Ян Свамердам й англійський ботанік Неємія Ґрю вперше об’єднали методи зрізів і мікроскопію. А голландський торговець тканинами та мікроскопіст-аматор Антоні ван Левенгук навчився шліфувати лінзи й побудував мікроскоп, який давав понад 200-кратне збільшення та набагато яскравіші зображення, ніж інструменти його колег.
мікроскоп Левенгука
Історія винайдення мікроскопа в XVIII сторіччі: вдосконалення лінз
У XVIII столітті з розвитком точних наук дослідники стали вимогливішими до якості скла. У 1729 році англійський юрист Честер Мур Голл створив перший «ахромат» — лінзу, яка пропускає світло, не розділяючи його на складові кольору.
У 1770 році Ян і Гарманус ван Дейли винайшли перший ахроматичний об’єктив, а в 1774-му Бенджамін Мартін застосував у мікроскопі систему ахроматичних лінз, що складалася з коронних і крем’яних скелець. Винахід лінз без хроматичної аберації перетворив мікроскоп на цінний інструмент для наукових спостережень.
ахроматична лінза
Значний внесок у розвиток мікроскопії зробив і Йозеф Фраунгофер. Виробник дзеркал був незадоволений роботою своїх телескопів. Він придумав, як зменшити оптичні дефекти та дисперсію спектрів, у результаті створивши найкращі лінзи і призми у світі.
Історія відкриття мікроскопа в XIX столітті: початок масового виробництва
До середини XIX сторіччя мікроскопи виготовлялися лише за індивідуальним замовленням. У той час було неможливо передбачити властивості лінз, вважалося, що якість оптичного інструмента повністю залежить від навичок конкретного виробника.
Теорія формування зображення в мікроскопах, розроблена фізиком Ернстом Абе, нарешті, забезпечила наукове підґрунтя для великомасштабного виробництва оптичних інструментів. Були розроблені стандарти, які надалі застосовувалися багатьма виробниками.
У 1853 році Джон Леонард Рідел, професор хімії з Нового Орлеана, презентував бінокулярний мікроскоп для лабораторних досліджень з одним об’єктивом і системою призм. Призми були розташовані так, що праве око отримувало світло тільки від правої половини об’єктива і навпаки. Зображення було тривимірним, але збивало з пантелику, тому що рельєф здавався перевернутим.
мікроскоп Рідделла
Приблизно в 1890 році американський біолог і зоолог Гораціо Ґріноу ввів принцип конструкції, який і досі використовується всіма великими виробниками оптичних інструментів. Стереомікроскопи, засновані на «принципі Ґріноу», забезпечують отримання реальних стереоскопічних зображень високої якості.
Мікроскоп лабораторний у XX сторіччі: флуоресценція з надвисоким дозволом
У першій половині XX століття було зроблено безліч відкриттів, які поклали початок сучасним мікроскопам. Зокрема, були встановлені фундаментальні принципи для флуоресцентної мікроскопії та пов’язаних з нею технологій, серед яких дво- та багатофотонна мікроскопія.
Ще однією важливою подією в історії створення мікроскопа виявився винахід Фріцом Церніке в 1941 році першої фазово-контрастної моделі інструменту. Кілька років по тому Жорж Номарськи відкрив ще один метод мікроскопічного контрасту — диференціальну інтерференцію.
У 1957 році Марвін Мінський подав заявку на отримання патенту на конфокальну мікроскопію. Пізніше метод був удосконалений і став загальноприйнятим. Одночасно Американська оптична компанія випустила сучасний стереомікроскоп Cycloptic®, який згодом використовувався для модульних високопродуктивних інструментів. Два роки по тому інша американська компанія, Bausch & Lomb, презентувала революційну інновацію — безступеневий перемикач збільшення (зум).
Останнє революційне досягнення в мікроскопії на сьогодні було зроблено в 1990-х роках Штефаном Геллєм, який розробив методи флуоресценції надвисокої роздільної здатності. Тепер завдяки цьому відкриттю можна аналізувати структури розміром до декількох нанометрів.
Стереомікроскопія сьогодні
Наразі мікроскопи беруть участь у виробництві медичних виробів і майже всіх товарів повсякденного використання. Наприклад, вимоги до якості сучасних мобільних телефонів можна задовольнити лише за допомогою стереомікроскопа. Він також використовується при розробці дефібриляторів, штучних сердець і стентів для утримання порожніх органів відкритими.
Дослідження та криміналістика — ще два найважливіші напрямки, де застосовується мікроскоп. Він допомагає отримувати нову інформацію про якості та процеси в біології, а також шукати докази злочину через вивчення мікроскопічних волокон.
стереомикроскоп Leica
Одним з найвідоміших виробників лабораторних мікроскопів є німецька компанія Leica Microsystems. Заснована в XIX столітті як сімейний бізнес, сьогодні вона перетворилася на глобальне підприємство, що тісно співпрацює з науковими, медичними та промисловими спільнотами. Протягом більш ніж 170 років Leica Microsystems пропонує безліч інновацій (зокрема, цифрових), допомагаючи формувати майбутнє мікроскопії.
