Az első egyszerű és összetett mikroszkóp megalkotása Zacharias Jansen (1585–1632) nevéhez kötődik, aki szemüvegek készítésével foglalkozott, valószínűleg ebből tartotta fenn magát. Egylencsés egyszerű és kétlencsés, összetett mikroszkópot is készített a XVI. század utolsó és a XVII. század első éveiben (2.54. ábra). Mikroszkópi vizsgálatairól, eredményeiről elérhető adatokat nem találtunk.
2.54. ábra.Zacharias Jansen (A) és az általa 1590 körül készített első összetett mikroszkóp rekonstrukciója (B) Jansen halálának évében született Anthony van Leeuwenhoek19(2.55. ábra), aki nemcsak a mikroszkópok készítésében, de a velük való munkában is kiemelkedő eredményeket ért el. Egyszerű családban született, kereskedősegéd, majd kereskedő lett. Feltehetően Robert Hook Micrographia című könyvének hatására kezdett el lencséket és mikroszkópokat készíteni. Kb. 200 mikroszkópjáról tud az utókor, bár ez a szám a forrásmunkákban nagymértékben szór. Egyesek 500 mikroszkópot említenek. A lencsét egy rézlemez furatába helyezte, a tárgytartót, amelyre a vizsgált objektumot fel lehetett tűzni vagy rögzíteni, két irányban lehetett mozgatni úgy, hogy az a lencséhez képest optimális helyzetbe kerüljön. A vizsgálandó anyag rögzítése után a készüléket a Nap vagy a világos égbolt felé tartották, ami adott esetben erős fénnyel történt megvilágítást eredményezett. Leeuwenhoek mikroszkópjai
19ejtsd: Léüvenjúk.
viszonylag kisméretű, tenyérnyi eszközök voltak. Egyes mikroszkópjainak csúcsnagyítása a 270-szeres értéket is elérte. Ilyen nagyítással, még az akkori kezdetleges preparatív technikák mellett is számtalan mikrostruktúra vált láthatóvá.
2.55. ábra.Anthony van Leeuwenhoek (Jan Verkolje festménye)
Robert Hookkal egy időben ő látott először sejteket. Felfedezéseiről holland nyelvű leveleket írt az akkoriban alakult angol királyi tudományos társaságnak, a Royal Societynek. Ez a levelezés közel 50 évig tartott. Egy idő után az akadémia Robert Hookot bízta meg Leeuwenhoek eredményeinek hitelesítésével. Miután kiderült, hogy a Leeuwenhoek által leírtak igazak, élete vége felé a Royal Society a tagjai közé választotta.
Lencsekészítési titkait nem árulta el, mint mondta, ezeket ő magának készítette. Egészen az 1950-es évekig tartott, amíg valaki rátalált arra a technológiára, amelyet annak idején Leeuwenhoek is használt. A teljesség igénye nélkül ő írta le az egysejtűeket, a baktériumokat, a vörösvérsejteket, spermatozoon névvel a spermiumokat, az izomszövetben a harántcsíkolatot, a szemlencse szerkezetét, a retinában a pálcikákat és még sok mindent.
Leeuwenhoekkal közel egy időben élt Robert Hook (2.56. ábra), angol akadémikus, természettudós, a mikroszkopizálás másik nagy egyénisége és úttörője.
2.56. ábra.Bal oldalon Robert Hook portréja, amely közeli ismerősei és barátai leírása alapján készült. A jobb oldalon egy emlékét megörökítő festmény látható, amelyen a művész Hook mikroszkópját és a Micrographia című könyvét is bemutatja. A háttérben az éjszakai égbolt és a meteorit Hook csillagászat iránti érdeklődését jelzi. Hook
felemelt keze alatt teleszkópjainak egyike látható (a mű címe: „A nyitott Világegyetem”)
Hook összetett mikroszkópokkal dolgozott. A szemlencsét és a tárgylencsét magukba foglaló részeket egy henger alakú cső (tubus) két végére erősítette, az egész együttest fénymentesen zárta és egy olyan állványra szerelte, amelyen a mikroszkóp magasságát és ezzel a kép élességét állítani lehetett. A mikroszkóp tubusát szépen mintázott és festett bőrrel vonták be. Hook mikroszkóplámpát is használt. Egy olajmécses vagy gyertya fényét egy vízzel
töltött üveggömb segítségével fókuszálta és irányította a vizsgálandó tárgyra. Ez egy felülvilágítós rendszer volt (2.57. ábra).
2.57. ábra.Hook mikroszkópja: alul a mikroszkóp rajza az olajmécsessel és az üveggömbbel, felül a mikroszkóp hosszmetszete (vesd össze a 2.54. ábra festményével)
Hook Micrographia című munkájában számos érdekes és szépen kidolgozott rajzot közöl többek között növényi metszetekről és a sejtekről, a legyek szárnyszerkezetéről, a rovarok szemének felépítéséről és a hatszöges kitinlencsékről, a rovarok szájszerveiről, a bolhák és a lapostetvek testszerveződéséről (2.58. ábra). A munka 1665-ben jelent meg. Leeuwenhoekkal ellentét1665-ben Hook jól tudott rajzolni, így ábráit saját maga készítette el.
2.58. ábra.A Micrographia című könyv 1665-ös, londoni kiadásának címoldala és egy rajza
A továbbiakban gyorsan elterjedtek a mikroszkópok, sokat fejlődött a mechanikus részek kidolgozottsága, és a lencsék is mind nagyobb felületűek és nagyobb teljesítményűek lettek. A XVIII. században tükrök használatával megoldották a tárgyasztalon lévő anyagok átvilágítását, de voltak olyan mikroszkópok is, amelyekkel át- és felülvilágításos üzemmódban egyaránt lehetett dolgozni. A különböző nagyítású és rézcsőbe foglalt, menettel ellátott lencséket már cserélni lehetett, a mikroszkópok esztétikailag is szép, lakkozott sárgarézből készültek és igényesen előállított fadobozokban kínálták őket eladásra.
Híresek voltak akkoriban az angol mikroszkópok, George Adams mikroszkópjai, pl. éppen az is, amelyet 1761-ben gazdag díszítésekkel és ezüstből III. György királynak készített.
Megjelentek a kis dobozzal ellátott és faalapra épített preparálómikroszkópok is, amelyeket ki lehetett vinni a terepre pl. a begyűjtött rovarok ivar- vagy szájszerveit vizsgálandó (2.59. ábra).
2.59. ábra.Antik mikroszkópok a XIX. századból: francia mikroszkóp 1854-ből (A) és hordozható angol mikroszkóp preparátumtartó fadobozzal (B)
A készülékekkel együtt rohamléptekben fejlődött a preparátumkészítés is. Ehhez kulcsfontosságú volt Johann Christian Reil (1759–1813, 2.60. ábra) ötlete, aki első ízben használt alkoholt a metszendő anyagok rögzítésére és keményítésére. Az ilyen anyagokból már sokkal jobb készítményeket lehetett előállítani, mint a hőkezelt (főzött) vagy természetes állapotú szervekből. Reil találta meg és írta le az agykéreg insula20nevű területét.
2.60. ábra.Johann Christian Reil portréja (A) és az általa leírt, feltárt insula területe (emberi nagyagy bal oldala, B)
Az angol, a francia és az amerikai mikroszkópok mellett Németországban is készítettek ilyen eszközöket, de a mikroszkópi kép keletkezésének elméleti alapjai még nem voltak kidolgozva.
Nagy ugrással teremjünk a XIX. század közepén Jénában, ahol 1846-ban Carl Zeiss (2.61. ábra) mikroszkópgyártó műhelyt alapított: ez volt a máig is működő Zeiss Optikai Művek elődintézménye.
20Insula: sziget; az emlős nagyagy azon rejtett felszíne, amelyre az egyedfejlődés során ráhajlik a szomszédos homlok-, fali- és halántéklebenyek együttese.
2.61. ábra.Carl Zeiss
Zeiss kísérleti fizikát, ásványtant és optikát hallgatott a jénai egyetemen. Az első Zeiss-mikroszkóp 1847-ben került ki az üzemből. Lencséit akkortájt még külföldről szerezték be.
A Zeiss céghez a későbbiek során igen nagy tehetségű tudósok csatlakoztak, akik szinte a mikroszkópkészítés minden területén forradalmasították az előállítást és a mikroszkópok használatát. Lássuk őket!
Ernst Abbe (1840–1905, 2.62. ábra) matematikát és fizikát tanult. Legfontosabb felfedezéseit a Zeiss műveknél publikálta, illetve hasznosította. Megalkotta a máig is alkalmazásban lévő, erős és homogén fényt (megvilágítást) biztosító kondenzort (Abbe-kondenzor).
2.62. ábra.Ernst Abbe arcképe
Az inspiráció nem kis mértékben Robert Kochtól, a híres bakteriológustól jött (2.63. ábra), aki sürgette a Zeiss műveket egy valóban jó minőségű kondenzor megalkotására. Abbe dolgozta ki a róla elnevezett Abbe-formulát, amely alapján meghatározhatjuk egy lencse feloldóképességét.
2.63. ábra.Robert Koch laboratóriumában munka közben
1877-ben Abbe J. W. Stephensonnal együtt dolgozta ki a homogén immerziós (HI) objektívek működési elvét, majd alkotta meg magát a lencsét. „Végül”, és csak a legnagyobb jelentőségű eredmények közül válogatva, Abbe dolgozta ki az apochromat lencsék optikai rendszerét. Az apochromat lencsék jelentik a csúcsminőséget. Az ilyen lencsék a három alapszínt egy fókuszpontban képesek egyesíteni és ezzel kiküszöbölik az úgynevezett színi hibát (kromatikus aberráció).
Az üveggyáros családban született Otto Schott (1851–1935, 2.64. ábra) vegyészként végezte el az egyetemet, majd üvegkémiával kezdett el foglalkozni. 1887-ben Otto Schott, Ernst Abbe, Carl Zeiss, és Roderich Zeiss hozta létre azt az üveglaboratóriumot, amelyben eredményes kutatások folytak a lencsék készítésével kapcsolatosan. Később Schott saját céget is alapított. Több tekintetben Abbé-val együtt ő dolgozta ki a mikroszkóplencsék készítésére alkalmas üvegfajták (boroszilikát üvegek, lítium alapú üvegek stb.) előállításának módját.
2.64. ábra.Otto Schott
A csúcsteljesítményt nyújtó és a Zeiss művekkel dolgozó szakemberek között negyedikként August Köhlert (1866–1948, 2.65. ábra) említjük. Az ő munkája nyomán született meg a mikroszkópok optimális beállításának algoritmusa (1893), amelyet máig használunk, és amelyet a napjainkban gyártott kutatómikroszkópokon egy automatika állít be. Moritz von Rohrral közösen Köhler fejlesztette ki 1902-ben az UV mikroszkópot. Ez később kiszorult a gyakorlatból, nem úgy, mint a Köhler és Siedentopf közös munkájaként megtervezett fluoreszcens mikroszkóp, amelynek manapság, különböző kombinációkban és változatokban óriási jelentősége van. Végül ugyancsak ő vezette be azt a gyártási eljárást, melynek eredményeképpen az objektíveket úgy tervezték meg, hogy revolver foglalatba helyezve egyszerű elfordítással lehessen változtatni a nagyítást (l. 2.79. ábra).
2.65. ábra.August Köhler
A kornak a mikroszkópok fejlesztésében közreműködő jelentős egyéniségei voltak még Carl Reichert (1851–1922, 2.66. ábra), továbbá idősebb Ernst Leitz (1843–1920) és fia, ifjabb Ernst Leitz (1871–1956), valamint még sokan mások, pl. George (született Jerzy) Nomarski, aki a Nomarski- vagy differencia-interferencia kontraszt mikroszkóp (DIC) kifejlesztője.
2.66. ábra.Az optikus Carl Reichert
2.67. ábra.Zeiss- (A) és Leitz-mikroszkóp, utóbbi revorver foglalattal (B)
A mikroszkópok máig tartó fejlesztésében még sok jeles kutató vett részt, de e téma kifuttatása napjainkig már egy másik történet.