Sự ra đời của kính hiển vi

Ông đã lắp tới 400 chiếc kính hiển vi đầu tiên. Một trong số này hiện được đặt trong một hang đá được rọi sáng. Nó chỉ nhỏ hơn nửa bàn tay và gồm một giá kim loại có tay cầm, ở giữa có lắp một thấu kính nhỏ, bên cạnh có một cái cần để đựng mẫu vật ngang tầm thấu kính và được điều chỉnh xa gần nhờ một đinh ốc. Người quan sát phải dí mắt vào thấu kính và vật quan sát được chiếu sáng bằng một ngọn nến.

Các kính hiển vi của ông có độ phóng đại khoảng 275 lần và có cái phóng đại được đến 500 lầnÔng quan sát bựa răng, nước cống, máu và mọi thứ có thể kiếm được. Ông là người đầu tiên nhìn thấy các vi sinh vật (vi khuẩn, động vật nguyên sinh) sợi cơ, tinh trùng và hồng cầu… Ông gọi vi sinh vật là “các động vật nhỏ bé” (animalcules) và chứng minh là số lượng của chúng trong miệng đông đúc hơn cả dân số Hà Lan (!). Thông qua một nhà khoa học trong suốt gần 50 năm ông đã gửi 560 bức thư miêu tả các thứ ông nhìn thấy qua kính hiển vi đến Học hội Hoàng gia Anh và năm 1680, Leewenhoek được bầu làm hội viên Học hội Hoàng gia Anh mặc dầu ông không được học hành gì và không biết ngoại ngữ nào. Ông xứng đáng được coi là người khám phá ra “thế giới không nhìn thấy.”Cuộc sống riêng của ông rất đau khổ, Ông đã bỏ rơi 2 bà vợ, có đến 7 người con, nhưng khi nằm xuống ở tuổi 90, chỉ còn 1 người con duy nhất còn sống.

Đầu năm nay khi làm việc tại Viện NITE (Nhật Bản) tôi lại được thấy tận mắt chiếc kính hiển vi mô tả giống hết chiếc kính của nhà bác học Anh Robert Hook(1635-1703), nhà khoa học Anh đã sử dụng nguồn sáng khi soi kính hiển vi. Ông mới chính là người được mệnh danh là “cha đẻ của kính hiển vi quang học”.Ông đã quan sát cấu tạo của phần chất bần ở các cây thủy sinh và phát hiên cấu tạo tế bào. Ông gọi là”cell” và hiện nay từ này vẫn được dùng để chỉ “tế bào”vẫn được dùng đến ngày nay..Năm 1665 ông cho xuất bản cuốn “Hình ảnh hiển vi” giới thiệu rất nhiều đối tượng mà mắt thường không thấy rõ được.

Đến những năm 30 của thế kỷ 19, kính hiển vi đã được cải tiến gồm có vật kính và thị kính, gắn ở 2 đầu ống kính , từ đó mới giải quyết triệt để được hiện tượng sai lệch màu sắc. G. Amici (1786-1863) đã phát minh kính hiển vi phản xạ bằng cách lắp thêm một thấu kính lõm 3 inch giữa vật kính và thị kính, triệt tiêu được sai lệch màu sắc. Ông đã quan sát được sự sinh trưởng của ống phấn hoa, tiếp cận dần sự phát hiện thụ tinh của thực vật vào những năm 80 của thế kỷ 19. Năm 1812, huân tước D.Brewster(1781-1868) ngâm vật kính và mẫu vật trong một chất lỏng có độ khúc xạ gần vời thủy tinh, có thể triệt tiêu sự sai lệch và tán sắc khi ánh sáng đi qua các môi chất có độ khúc xạ khác nhau. Ông cũng là người đâu tiên sử dụng kính lọc màu để thu được ánh sáng đơn sắc. Chất lỏng sử dụng chủ yếu là glycerine .

Hai nhà khoa học Mỹ E.Abbe(1840-1905) và Carl Zeiss(1816-1888) đã cộng tác với nhau tìm ra chất dầu ngâm kính tốt nhất qua thử 300 chất khác nhau, đó là dầu Tuyết tùng (huile de cèdre) hiện đang được dùng khi sử dụng vật kính x100 . Hai aHHông còn thay thế thủy tinh truyền thống hồi đó bằng thủy tinh borate và thủy tinh phosphate, gần với kính hiển vi quang học hiện đại. Năm 1886, Abbe phát minh ra kính tụ quang rọi sáng dưới vật kính.

G/S F. Zernike(1888-1966) đã phát minh ra kính hiển vi tương phản pha, nhờ đó, có thể quan sát những vật thể sống trong suốt không màu, như xoắn thể gây bệnh giang mai mà không cần cố định, nhuộm màu. Ông đã nhận giải thưởng Nobel năm 1953 do những đóng góp xuất sắc trong lĩnh vực Sinh học.

Từ những năm 80 của thế kỷ 19, kính hiển vi quang học ngày càng hoàn thiên và định hình, nhưng do hạn chế bởi nhược điểm bẩm sinh là không quan sát được những vật thể nhỏ hơn một nửa bước sóng ánh sáng , nên cần phải phát minh ra kính hiển vi tử ngoại. Nhờ tia tử ngoại có bước sóng chỉ bằng phân nửa ánh sáng thường, nên độ phóng đại được nâng cao gấp đôi. Do thủy tinh có tính chất lọc tia tử ngoại, nên kính hiển vi tia tử ngoại phải phải dùng thấu kính thạch anh thay cho thấu kính thường. Vì mắt người cũng không thấy được tia tử ngoại, nên lúc đầu người ta phải chụp trên phim cảm quang, về sau được quan sát bằng camera truyền hình. Phiến lính (lame) và lá kính (lamelle) cũng phải làm bằng thạch anh nóng chảy. Mặc dù thấu kính thạch anh có thể thay thế bằng fluorspas tổng hợp, nhưng kính hiển vi loại này cũng hết sức phức tạp và đắt tiền. Sau khi kính hiển vi điện tử ra đời, kính hiển vi tử ngoại chỉ còn bó hẹp trong phạm vị nghiên cứu ADN với bước sóng 260nm.Hiên nay, tia tử ngoại và ánh sáng màu lam thẫm còn được dụng trong kỹ thuật hiển vi huỳnh quang để nghiên cứu trong miễn dịch học.

Tuy nhiên kính hiêửn vi quang học không thể quan sát được các vật có kích thước nhỏ hơn 200nm mà virus và các bộ phận chi tiết của các teứe bào đều có kích thước đo bằng nm (1nm=1/triệu mm). Chính vì vậy việc phát hiện ra kính hiển vi điện tử là một bước tiến xa giúp cho các khám phá sinh học và nhiều lĩnh vực khoa học khác.Kính hiển vi điện tử cho phép quan sát hơn kính hiển vi quang học nhiều gấp 100 lần. Nếu dùng kính hiển vi quang học quan sát virus thì chẳng khác gì dùng máy đào đất đi tìm cây kim (Hawley, 1946). Nguyên lý của kính hiển vi điện tử là dùng một chùm điện tử thay thế cho ánh sáng, do dòng điện tử không đi qua thấu kính được cho nên phải dùng những điện từ trường để hôi tụ chùm điện tử, tất cả thiết bị phải đặt trong ống chân không. Năm 1938, kính hiển vi điện tử ra đời tại Mỹ.Mắt thường chỉ có thể phân biệt vật thể tới kích thước 10⁶ angstrong.

Kính hiển vi quang học thông thường có thể phóng đại được 500 lần, tức phân biệt được 2000 angstrong. Kính hiển vi quang học hiện đại nhất có độ phóng đại 2.500 lần. Kính hiển vi điện tử có thể phóng đại 40.000 lần, thậm chí có thể phân biệt được 2-3 angstrong, nhưng chỉ có thể phân biệt rõ nét những hạt từ 20 angstrong trở lên.

Ngày nay kính hiển vi điện tử không còn cồng kềnh như trước nữa mà rất gọn nhẹ. Hình ảnh hiện lên màn hình và chụp lại được ngay. Các loại virus có thể thấy rất rõ rừng chi tiết.