Kớnh hiển vi quang học là dụng cụ quang học dựng để tạo ra hỡnh ảnh phúng đại của cỏc vật nhỏ mà khụng thể quan sỏt được bằng mắt thường. Một kớnh hiển vi thực hiện cỏc chức năng sau: Tạo ra ảnh phúng đại của mẫu, phõn giải cỏc chi tiết của ảnh, và đưa ra những chi tiết quan sỏt được bằng mắt người hoặc camera. Bằng sự kết hợp một số cỏc thấu kớnh một cỏch chớnh xỏc, kớnh hiển vi cú thể tạo ra giỏ hỡnh ảnh với độ phúng đại rất lớn.
Nguyờn lý hoạt động:
Sơ đồ đơn giản của kớnh hiển vi gồm hai bộ phận chớnh là vật kớnh và thị kớnh. Vật kớnh cú tiờu cự ngắn, dựng để tạo ra ảnh của vật lớn. Thị kớnh cũng là thấu kớnh cú tiờu cự ngắn dựng để quan sỏt ảnh trung gian của vật. Vật được đặt ngoài nhưng rất gần tiờu điểm vật của vật kớnh.
Vật kớnh là thành phần quan trọng nhất của kớnh hiển vi quang vỡ chỳng xỏc định chất lượng của hỡnh ảnh mà kớnh hiển vi cú thể tạo ra. Kớnh hiển vi cú một số lượng lớn vật kớnh nhằm để thực hiện chức năng quang tốt nhất và loại trừ hầu hết quang sai.
Thị kớnh được đặt trong buồng cựng với vật kớnh dựng để phúng đại hỡnh ảnh trung gian để cỏc chi tiết của mẫu cú thể quan sỏt một cỏch rừ ràng.
Cấu tạo của kớnh hiển vi: Cấu tạo của kớnh hiển vi quang học gồm ba phần
chớnh:
- Nguồn chiếu sỏng;
- Hệ quang học phúng đại ảnh; - Hệ thu ảnh.
Trong ba bộ phận chớnh của kớnh hiển vi, bộ phận quan trọng cũng như phức tạp nhất chớnh là bộ quang học phúng đại ảnh, bộ phận này là bộ phận quyết định nhiệm vụ phúng đại ảnh của kớnh hiển vi.
* Kớnh hiển vi huỳnh quang:
Kớnh hiển vi huỳnh quang cơ bản là giống kớnh hiển vi quang học thụng thường nhưng thờm vào đặc trưng và thành phần để mở rộng khả năng của chỳng.
Kớnh hiển vi quang học thụng thường sử dụng ỏnh sỏng chiếu vào mẫu vật và tạo hỡnh ảnh phúng to của vật đú. Kớnh hiển vi huỳnh quang sử dụng ỏnh sỏng với cường độ lớn hơn rất nhiều để chiếu vào mẫu vật. Ánh sỏng này sẽ kớch thớch huỳnh quang mẫu vật cú bước súng dài hơn. Kớnh hiển vi huỳnh quang cũng tạo ra hỡnh ảnh phúng to của vật, nhưng hỡnh ảnh này được tạo trờn cơ sở nguồn sỏng thứ cấp - ỏnh sỏng huỳnh quang.
Kớnh hiển vi huỳnh quang cú hai kớnh lọc (filter) là: kớnh lọc kớch thớch và kớnh lọc phỏt xạ.
- Kớnh lọc kớch thớch (excitation filter): dựng để chọn lọc bước súng kớch thớch, kớnh lọc kớch thớch được đặt trờn đường đi của ỏnh sỏng kớch thớch;
- Kớnh lọc phỏt xạ: dựng để lọc ỏnh sỏng phỏt xạ từ mẫu vật và loại bỏ dấu vết của ỏnh sỏng kớch thớch.
* Kớnh hiển vi đồng tiờu quột laser:
Kỹ thuật kớnh hiển vi đồng tiờu được Marvin Minsky phỏt minh vào năm 1957. Điểm mấu chốt của kỹ thuật đồng tiờu là một hệ khe tiờu được đặt trước đầu thu và nguồn kớch tại vị trớ mặt phẳng tiờu trung gian liờn hợp với mặt phẳng tiờu của kớnh vật nhằm thu nhỏ vết kớch thớch và loại hết nhiễu nền ở đầu thu. Hệ khe tiờu đúng vai trũ bộ lọc khụng gian và tại một vị trớ kớch thớch, tớn hiệu thu được là của một điểm của mẫu chứ khụng phải toàn bộ mặt mẫu. Vỡ vậy, cần phải quột nguồn kớch thớch trờn toàn bộ mặt mẫu để thu thập tớn hiệu và dựng ảnh bề mặt mẫu. Ưu điểm vượt trội của kớnh hiển vi đồng tiờu là: i) loại bỏ tất cả cỏc nhiễu nền của cỏc mẫu dày nờn ảnh huỳnh quang cú độ tương phản cao, ii) tạo ảnh huỳnh quang cắt lớp quang học của mẫu vật cố định cũng như sống (đõy là đặc điểm nổi trội nhất) và iii) tập hợp một loạt cỏc mặt cắt quang học tạo thành ảnh khụng gian 3 chiều.
Hệ kớnh hiển vi laser quột đồng tiờu (Laser Scanning Confocal Microscope - LSCM) của Viện Vật lý là một hệ thiết bị được tớch hợp từ cỏc mụ đun thương mại rời của Nikon với thõn kớnh Ti-Eclipse và đầu quột C1Plus. Đõy là hệ kớnh hiển vi cú cấu hỡnh chiếu sỏng ngược, cho phộp quan sỏt cỏc loại mẫu vật khỏc nhau mà khụng bị giới hạn bởi chiều cao của mẫu. Kớnh hiển vi đạt độ phõn giải ngang 200 nm với tốc độ quột 1 ảnh/s. Bộ phận điều chỉnh tiờu cự được tự động húa với độ vi chỉnh dọc theo trục quang nhỏ nhất 50 nm.