Işık mikroskoparı mekanik, optik ve aydınlatma bölümlerinden oluşur

Oküler ve objektifleri taşıyan tüp, mikroskobu tutmaya yarayan kol, preparatı koymak için tabla ve mikroskobun zemine oturmasını sağlayan ayak mikroskobun mekanik aksamını oluşturur. Bu kısımlar mikroskop türlerine göre az veya çok değişiklik gösterebilir.

Kol kısmı mikroskop tüpüne desteklik eden ve mikroskobun taban kısmı ile bağlantı sağlayan kısmıdır. Mikroskopları tutmaya ve kaldırmaya yarayan kol yarım ay veya düz bir şekilde olabilir. Kolun üst ucu tüpün gövdesine, alt ucu da mikroskop tablasına bağlanmıştır. Aynı zamanda kol üzerinde bulunan makro ve mikrovida objeyi tüpe veya tüpü objeye yaklaştırır veya uzaklaştırır. Mikroskobun taşınmasında kullanılır. Mikroskop dik olarak koldan tutarak taşınır ve taban kısmı bir diğer elle desteklenir.

Mikroskop Tablası: Mikroskop tablası yuvarlak veya dört köşe olup preparatın yerleştirildiği kısımdır. Preparat tablası incelenecek olan nesnenin sabitlenmesi veya konumunun bozulmadan yer değiştirilmesi gibi işlevleri yerine getiren parçadır. Bazı mikroskoplarda tabla, yanlardaki düğmeler tarafından hareket ettirilmesine karşın pek çoğunda tabla sabit olup üzerinde objeyi hareket ettirmek için özel sürgü (şaryo) tertibatı bulunur. Lam-lamel üzerine yerleştilen numune preparata şaryo üzerindeki yaylı esnek tutuculara sabitlenir. Makro ve mikro ayar vidaları ile dikey konumda diğer ayar vidaları ile yatay konumda hareket edebilen bu kısım sayesinde preparatın değişik bölgelerinden görüntü alınabilir.

Makrovida (Kaba Ayar Vidası): En küçük objektifte görüntüyü bulmak için kullanılan kaba ayar vidasıdır. Objektifin preparata yaklaşması sağlanır. Mikrovida (İnce Ayar Vidası): Kaba ayar yapıldıktan sonra objenin istenen kısmını daha ayrıntılı görebilmek için objektif büyütmesi arttırılır. Büyütme arttıkça ince ayar vidası kullanılarak netlik sağlanır.

Oküler ve objektif merceklerinin bulunduğu kısımdır. Objektiften gelen görüntü tüp içerisindeki ayna yardımı ile okülere aktarılır. Tüp içindeki ayna açısı mikroskopun tipine göre değişiklik gösterebilir. Oküler, tüpün üst kısmında, objektif ise tüpün alt kısmındaki döner tablada yer alır.

Mikroskopta incelenen objeleri büyüterek görüntü elde edilmesini sağlayan kısımdır. Optik kısım objektif ve okülerden meydana gelir.

Farklı büyütme kapasitelerine sahip olan objektifler birçok mercekten meydana gelmiştir. Mikroskoplarda objektifler 4 veya 5 adet olabilir. Optik kısmın objeye en yakın bölümünü oluşturan objektifler, mikroskop tüpünün altına yerleştirilmiş ve orta eksen etrafında dönebilen bir tablaya (rovelver) bağlanmışlardır. Her objektifin üzerinde büyütme oranı (4x, 10x, 40x, 100x vb.) bulunur. 100x büyütmeli objektif preparat ile objektif arasına immersiyon yağı damlatılarak kullanılır. Bu nedenle immersiyon objektifi olarak da adlandırılır. İmmersiyon yağı, preparat üzerine veya bazen kondansör merceği ile lam arasına da damlatılabilir. İnceleme bittikten sonra yağ hemen uzaklaştırılmalı, uygun temizleme solüsyonu ile temizlenmelidir.

Optik kısmın gözle bakılan ve tüpün üst kısmına konulan parçasını oluşturur. Alt ve üst olmak üzere çift merceklidir, üzerlerinde 5x, 10x, 15x, 20x gibi kaç kez büyütme yaptıkları yazılıdır. Okülerlerin görevi objektif tarafından oluşturulan obje görüntüsünü büyütmek ve objektifin bazı hatalarını düzeltmektir.

Mikroskoplar tek oküler (monoküler) ya da çift oküler (binoküler)’li olabilir. Binoküler sistemde, objektifden geçen ışınlar prizmalar yardımıyla 2 göze taksim edilirler. Binoküler sistem, başlığın sağa sola dönmesi ve eğik olması nedeniyle monoküler sisteme oranla daha rahat ve kolay bir görüş sağlar. Bazı binoküler başlıklarda, fotoğraf makinesi yerleştirmek için üçüncü bir tüp daha bulunur. Bazı mikroskoplarda (örneğin eğitim başlıklı mikroskoplarda) aynı anda iki ya da daha fazla kişinin görüntüye bakabileceği tertibatlar bulunmaktadır.

Oküler ve objektif üzerindeki büyütme “X” şeklinde belirtilmiştir. Oküler ve objektifin büyütmelerinin çarpımı, incelenen objenin kaç kez büyütüldüğünü yani mikroskobun büyütme gücünü gösterir. Normal insan gözü 100 mikrona (µm) kadar ayırtedebilir, 100 µm’dan ince ise iki çizgi tek çizgi olarak görülür. Işık mikroskobunun ayırma gücü genellikle 0.17 µm, bazen 0.25 µm’de olabilir

Miroskoplarda elde edilen görüntünün net görülebilmesi için bir ışık kaynağına gereksinim duyulmaktadır. Gün ışığını kullanan aynalı sistemler günümüzde geliştirilmiş, teknolojinin gelişimiyle birlikte düşük voltajlı elektrik lambaları kullanılmaya başlanılmıştır. Bu lambalar sabit ışık verebileceği gibi ek devrelerle ışık şiddeti ayarlanabilir olan modelleri de mevcuttur. Işık kaynağı olarak renksiz holojen lambalarda kullanılmaktadır. Bu lambalar, iç yüzeylerindeki yüzey kaplaması sayesinde homojen ışık verebilmektedir.

Kondansör ışık kaynağı ve diyaframın üst kısmında, tablanın hemen altında bulunan mercek sistemidir. Işık kaynağından gelen ışık ışınları kondansör yardımı ile objenin bulunduğu yerde toplanır. Kondansörün fonksiyonu ışığı obje üzerinde odaklamak ve yoğunlaştırmaktır. Böylece ışığın dağılarak görüntüyü bozması önlenir ve rezolüsyon artar. Ayrıca sıcak lambayı optik bölümlerden ve kullanıcıdan uzak tutar.

Işık kaynağından gelen ışığı ayarlamak için kullanılır. Işık kaynağının üstünde ya da kondansörün altında bulunur. Işığın şiddetini azaltmak için değil, en iyi kontrast ve rezolüsyonu sağlamak için ışık kaynağından gelen ışık demetinin çapını kontrol etmek için kullanılır. Objektif büyütmesi arttıkça daha fazla ışığa gereksinim duyulacağından ışık diyafram aracılığı ile arttırılır.

Kuru objektif ile inceleme yaparken; 

• Oküler ve objektifler temizlenir. 

• Mikroskobun ışığı açılıp diyaframı kısılır. 

• En küçük büyüten objektif ışık yoluna getirilir. 

• Preparat üst yüzü objektife bakacak şekilde tablaya yerleştirilir ve incelenecek bölüm ışık yolu üzerine getirilir. 

• Okülerin aralığı incelemeyi yapan kişinin göz aralığına göre ayarlanır. 

• Işık ve diyafram ayarları yapılır. 

• Okülerden bakarak görüntü görülünceye kadar makro ayar vidası çevrilir. 

• Tekrar ışık ve diyafram ayarları yapılır. 

• Mikro ayar vidası ile görüntü netleştirilir. 

• Şaryo ayar vidaları ile farklı görüntü alanları incelenir. 

• Daha fazla büyüten bir objektifle inceleme yapılacaksa revolver yardımı ile istenilen objektif ışık yolu üzerine getirilir. 

• Mikro ayar vidası ile görüntü netleştirilir. 

• Her büyütmede ışık ve diyafram ayarı tekrar yapılır.
• Preparat değiştirileceğinde veya inceleme sonlandırılacağında revolver yardımı ile en küçük büyüten objektif ışık yolu üzerine getirilir. 

• Mikroskop usulüne uygun olarak temizlendikten sonra plastik veya kumaş bir örtü ile örtülür.

İmmersiyon objektifi ile inceleme yaparken ise; 

• Kuru objektifte inceleme yapılırken immersiyon objektifi ile incelenmek istenen yer görüntü alanının ortasına getirilir. 

• 40x büyütmeli objektif ile bakılarak görüntü alanı belirlenir. 

• Preparat üzerinde belirlenen, incelenecek bölgeye bir damla immersiyon yağı damlatılır. (Resim 2.6) 

• İmmersiyon objektifi ışık yolu üzerine getirilir. 

• Mikro ayar vidası yardımıyla görüntü netleştirilir. 

• İnceleme bittiğinde makro ayar vidası ile tabla en alt seviyeye indirilir. 

• İmmersiyon objektifi ışık yolundan uzaklaştırılır. 

• Preparat çıkartılır. 

• Mikroskop usulüne uygun olarak temizlendikten sonra örtülür.

Işık mikroskobunda incelenecek materyal taze veya kuru olabilir. İncelenecek organ ya da dokuda görülmek istenen kısıma göre kesit alınır. Mikroskopta oluşacak görüntünün net olabilmesi için kesitler olabildiğince ince alınmalıdır. Preparat, alınan kesitin lam ile lamel arasına konulmasıyla oluşan düzenektir. Lam üzerine inceleme ortamı (su, iyot çözeltisi gibi çözeltiler) damlatıldıktan sonra alınan kesit ortama yerleştirilir ve tekrar inceleme ortamından damlatılarak objenin gömülmesi sağlanır. Lamel, inceleme ortamının tam üzerini kapatacak şekilde 45 derecelik bir açı ile hava kabarcığı kalmayacak şekilde hafifçe kesit üzerine bırakılır. Lam ile lamel arasından taşan sıvı kurutma kağıdı ile emdirilir. Bu şekilde hazırlanan preparat mikroskopta incelenebilir.

Objelerin kuru olarak kanada balzamı içinde kapatılmasıdır. Kanada balzamı içerisine yerleştirmeden önce sırasıyla objenin suyunun çıkarılması (dehidratasyon) ve saydamlaştırma yapılmalıdır. Dehidratasyon için objenin artan etanol serilerinden (% 90, 96 ve 100) geçirilmesi gerekir. % 100 alkol serisini 2-3 kez değiştirilmelidir. Saydamlaştırma için objenin % 100 alkolden ksilole (ksilen) veya toluene alınır. Ksilol veya toluen kullanmaktaki amaç kanada balzamı ile karışmayan alkolü uzaklaştırmaktır. Bunun yanı sıra, saydamlaştırıcı olarak kullanılan kreozot, sedir yağı, bergamot yağı, karanfil yağında obje birkaç saat veya 24 saat bırakılabilir. Son olarak, temiz bir lam üzerine bir damla kanada balzamı konur. Saydamlaştırıcıdan çıkarılan obje filtre kağıdı üzerine alınarak zarar vermeden kurutulup, kanada balzamının ortasına yerleştirilir ve üzeri hava kabarcığı oluşturulmayacak şekilde yavaşça kapatılır. Preparatın kuruması için 40°C’lik etüvde bırakılması uygun olur. Kurutma sırasında ksilolün buharlaşması ile azalan balzam hacmi, pipetle zaman zaman lamel kenarından eklenerek telafi edilmelidir.

Sürtme Preparat (Froti) Yöntemi; Özellikle kan, vücut sıvıları ve küçük protozoonların incelenmesinde kullanılır. Çok temiz bir lam üzerine incelenmek istenen sıvıdan bir damla damlatılıp yayılır ve kurutulur. Kuru ve nemli olarak iki tip froti yöntemi vardır.

Kuru Froti Yöntemi: Lamlar çok temiz olmalı, hiç yağ bulunmamalıdır. Preparasyon sırasında çok çabuk hareket edilmeli ve preparat mümkün olduğu kadar çabuk kurutulmalıdır. Kan frotisinin yapılması bütün frotilere örnek olabilir. 

Nemli Froti Yöntemi: Kuru frotilerden daha güçtür. Kana oranla daha büyük ve daha dayanıklı materyalin (özellikle protooza, küçük larvalar ve spermler için) araştırılmasını sağlar. Bu yöntemde lam üzerine yayılan sıvı kurutulmadan tespit edilir. Bu suretle biyolojik şekilleri korunur. Nemli frotilerin fiksasyonu bazı hâllerde birkaç saniye osmiyum tetroksit buharına tutularak yapılır. Nemli frotiler fikse edilip kurutulduktan sonra kesitler gibi boyanırlar.

Daha çok kromozom sayıları, metafaz kromozomlarının mitoz ve mayozdaki morfolojilerinin araştırılması gibi kromozom araştırılması, çok çabuk teşhis bekleyen biyopsi parçalarının araştırılmasında uygulanır.

Mikroskopta incelenen objenin görüntüsündeki netlik; toz parçacıkları, oküler ya da objektifin elle veya göz ile teması sonucu bozulabilir. Öncelikle mikroskopların bulunduğu ortam dikkatle planlanmalıdır. Ortamdaki toz miktarı kontrol edilmelidir. Yoğun trafik bulunan caddelere bakan laboratuvar ortamlarına mikroskop konmamalıdır. Bu gibi partikül yükü yüksek ortamlara mikroskop konması zorunlu ise hava temizleyici sistemler kurulmalı ve mutlaka toza karşı önlem alınmalıdır. Mikroskobun bakım periyotları toz miktarı ve kullanım amacı göz önünde bulundurularak düzenlenmelidir. Ayrıca mikroskop nemli ortamdan da uzak tutulmalıdır. Hareketli metal parçalar oksitlenmeye karşı korunsa da ortam neminin uygun olmadığı koşullarda zamanla oksitelenme problemi yaşanabilir. Oksitlenme olasılığı göz ününde bulundurularak bakım planları buna göre yapılmalıdır.Mikroskobun montajı yapılacak masada titreşime sebep olabilecek santrifüj, sallayıcı gibi cihazlar bulunmamalıdır. İlaveten mikroskop yoğun ışık alan laboratuvar ortamlarına kurulmamalıdır. Preparat incelemelerinden sonra başta immersiyon objektifi olmak üzere mikroskobun herhangi bir yerinde immersiyon yağ bulaşığı bırakılmamalıdır.  Mikroskop, asla güneşte veya sıcakta bırakılmamalıdır. Günlük çalışma bittikten ve mikroskobun temizliği tamamlandıktan sonra mikroskobun örtüsü örtülmeli veya kabına yerleştirilerek muhafaza edilmelidir.

Stereo mikroskoplar ışık mikroskobundan farklı olarak sabit dürbün mantığı ile çalışır ve üç boyutlu görüntü elde etmeyi sağlar. Belirli noktalara kadar görüntüyü yakınlaştırabilen tek objektifin kullanıldığı binoküler mikroskoplar düşük büyütme ile derinlikli görüntü elde etmek için ve gözle görülen cisimlerin yüzeyini incelemek amacıyla kullanılırlar. Lam ve lamel kullanılmadan yani herhangi bir preparasyon yapılmadan incelenecek obje tabla üzerine yerleştirilir. Stereomikroskoplar beyin ve gözleri birlikte çalışarak, farklı açıdan alınan iki görüntüyü üst üste çakıştırır ve üç boyutlu, uzaysal bir görüntü oluşturur. Buna stereoskopik görüntü adı verilir. Büyük ve opak materyalin incelenmesinde kullanılan bu mikroskoplarda büyütme çeşitlerine göre 2X, 40X, 70X, 250X, 400X ve 500X gibi yakınlaştırma yapma imkanı vardır. Morfolojik çalışmalarda, daha çok diseksiyon için kullanılır. 

Bu amaçla kullanılan mikroskopların ışık mikroskobundan iki önemli farkı vardır: Bunlardan birisi, ışık kaynağından gelen ışığın, kondansatörden önce yerleştirilmiş ve yalnızca bir halka yarığı aracılığı ile ışık geçiren bir diyaframdan geçerek kondansatöre gelmesidir. Bu diyaframlar yalnız halka kısmı saydam, diğer kısımları ise opak camdan yapılmıştır. İncelemede kullanılan her objektif için amaca uygun olacak biçimde değişik ve ayrı diyaframlar kullanılır. İkinci fark ise faz kontrast mikroskoplarında özel faz objektiflerinin kullanılmasıdır. Bu objektiflerin arka odak bölgelerinde özel yapıda bir camı bulunur ve görevi üzerindeki belirli halka bölgesinden geçen ışınları, diğer yerlerinden geçen ışınlara göre ¼ dalga boyu kadar yansıtarak geçirmesidir. Yöntemine uygun olarak yapılan incelemelerde, inceleme materyalinden ve bu faz camından geçerek göze ulaşan ışınlardan kırılarak gelenlerle kırılmadan gelenlerin oluşturdukları açıklı koyulu, ayrıntılı görüntüler incelenen oluşumların belirgin bir biçimde görünümlerini sağlar. Işık ya da karanlık alan mikroskobisi ile belirlenemeyen detayların belirlenmesi, boyanmamış canlı hücrelerin ve hücre içi yapıların incelenmesi, silia, flagellum gibi membran farklılaşmalarının belirlenmesinde hücre kültürü çalışmalarında kültür takibinde kullanılır. Faz kontrast mikroskoplarının incelenen objeye (petri ya da flasklar gibi) alttan yani ters yönden bakılmasını sağlayan modelleri doku kültürü laboratuvarlarında kullanılır.

Faz kontrast mikroskobunda olduğu gibi bu mikroskopta da materyali oluşturan çeşitli yapıtaşları ve hücre kısımlarının kırılma indisleri farklarından kaynaklanan kontrast farklarından yararlanılır. Faz farkları çok canlı renklere dönüştürülebilmekte ve canlı bir hücre sanki boyanmış bir preparat gibi görülebilmektedir.

Karanlık alan mikroskopisi için kullanılan mikroskoplar normal ışık mikroskoplarıdır. Karanlık alan mikroskopisi için ışık mikroskobunda üç değişikliğe ihtiyaç vardır. Işık kaynağı olarak ışığı yoğunlaştırarak yönelten ve daha iyisi üzerinde bir toplayıcı mercek ve bir diyafram bulunan güçlü (250 W) bir lamba kullanılır. Işınları eğik yansıtarak preparatın üzerinde tepesi aşağıda bir koni oluşturacak şekilde yönelten bir toplayıcı mercek (kondansatör) mikroskobun kondansatörünün yerine bağlanır. Bu amaç için en çok paraboloid kondansatörler kullanılır. Bu kondansatörün özelliği, dış kaynaklı hiçbir direkt ışığı objektife iletmeyişidir. Üçüncü olarak yapılması gereken değişiklik, içerisinde bu amaç için konulmuş bir diyafram bulunan ve bunun aracılığı ile sayısal açıklığı azaltabilen bir objektifin kullanılmasıdır. Karanlık alan mikroskobunda kondansatör ile incelenen preparat arasına bir damla immersiyon yağı konulması ışınların düzensiz yayılmasını önler. Karanlık alan mikroskobunda kondansatörden oblik olarak yansıtılan ışınlar preparat üzerinde herhangi bir cisimciğe çarpıp yeniden dikey olarak objektif içine yansıtılmadıkça incelenen alan karanlık görünür. Işınlar bu tür cisimlere çarpınca objektife girerler ve bu suretle bu cisimcikler parlak görüntü verirler. Karanlık alan mikroskoplarının resolüsyonu aydınlık alana göre daha yüksektir.

Bu yöntem tıpta, mikrobiyolojide bakterilerin incelenmesi ve sayımında da kullanılmaktadır. Daha çok boyanmamış örneklerin görüntülenmesinde özellikle sıvılarda (havuz suyu, deniz suyu gibi) içerik incelemesinde, hücre süspansiyonlarında hücrelerin görüntülenmesinde, bakteri, protozoa içeren süspansiyonların incelenmesinde ve hücre kültürlerinin incelenmesinde kullanılır. Bu tür kültürlerde hareketlilik tespit edilebilir. Ayrıca otoradyografi uygulanmış preparatların incelenmesinde de kullanılır.

Kondansatörün (aydınlatma sistemi) altına konan bir polarizatör (polarlayıcı bir levha ya da prizma) yardımı ile tek düzlemde polarlanmış bir ışık, obje üzerine düşürülürse bu ışık iki yola ayrılır. Bunlardan biri kırılır, diğeri ise objeden farklı bir hızla geçer. Objeden çıkan bu iki ışık demeti yeniden birleşir, fakat hızları farklıdır. Bu faz farkı, polarize mikroskopta nicel olarak ölçülür. Ayrıca okülerin altına ya da üstüne ikinci bir polarizör prizma (analizör) yerleştirilir. Alttaki polaroid levha 360^o döndürüldüğünde mikroskop alanı her 180^o dönüşte bir aydınlık, bir karanlık görülür. Polarizatörün titreşim düzlemi ile analizörünki birbirlerine 90^o dik geldiğinde ışık geçmez ve mikroskop alanı karanlık görülür. Fakat araya konan obje çift kırıcı (anizotrop) ise ışığın polarizasyon düzlemini kendi kırma derecesine göre çevireceğinden, obje karanlık bir alanda aydınlık olarak görülecektir. Aydınlık oranı kırma derecesine bağlıdır. Objenin ekseni polarizatör ve analizörle 45^o açı yaptığında bu görüntü en parlak hâldedir. İzotrop (tek kırıcı) madde ise polarize olmaz ve bu nedenle de görüntü alanında parlama olmaz. Çift kırıcı olma özelliğine dayanılarak maddelerin iç yapısı araştırılabilir.

Polarizasyon mikroskobu, taze ve tespit edilmemiş materyalin araştırılmasında, molekül yönlenmelerinin belirlenmesinde, hücresel yapıların kimyasal bileşimleri, sitoplazma, kromozomlar, iğ iplikleri, asterler, kas telleri, sinir lifleri gibi hücresel yapıları, tırnak, boynuz ve kemik kesitlerini, kristalize hormonları ve vitaminleri incelemede ve özellikle mineralojide mineral yapıların araştırılmasında kullanılmaktadır. Ayrıca polarizasyon mikroskobundan bir objenin izotropik mi yoksa anizotropik mi olduğunun belirlenmesinde de yararlanılmaktadır.

Bir obje üzerine mor ötesi ışık (UV) düşürülür ya da objenin içinden geçirilirse obje onu absorblar ve görünür bir ışık enerjisi (mavi, mor, yeşil, sarı, turuncu, kırmızı) saçarsa o madde fluoresanstır. UV ışınları kaynağı olarak hidrojen kuvarz lambaları, yüksek basınçlı civa arkları ve ksenon arkları kullanılır. Bazı biyolojik maddelere fluoresans veren boya ya da kimyasallar uygulanması ile yapay fluoresans oluşturulabilir. Mor ötesi ışık camdan geçmediği için bu yöntemde, mikroskobun aydınlatma sisteminde kuvars mercekler ve alüminyum aynalar kullanılması gereklidir. Genellikle ultraviyole (360 nm) ya da mavi ışık (400nm) kullanılır. Bu mikroskobun ayırma gücü, kullanılan ışığın dalga boyu küçük olduğundan ışık mikroskobunun ayırma gücünden daha yüksektir. UV mikroskoplarda, arzu edilen dalga boyundaki yansımanın görüntülenebilmesi için bazı filtreler kullanılır. Işık kaynağının önünde objeye ulaşacak dalga boyunu seçen bir filtre, objektiften sonra kısa dalga boyunun göze ulaşmasını önleyen bir filtre yerleştirilmiştir.

Moleküler düzeyde hücre ve doku içeriğinin belirlenmesi, maddelerin hücre ya da dokulardaki yoğunluğunun belirlenmesi, FISH (Floresan in situ hibridizasyon) yöntemi ile boyanan kromozom preparatlarının incelenmesi gibi özelllikli işlemlerde kullanılır.

Cerrahi mikroskoplar kulak burun boğaz, kalp damar cerrahisi, göz ameliyatlarında, beyin cerrahisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Cerrahi mikroskoplar çalışma alanının görülmesinin insan gözünün zorlandığı ve ayrıntının önemli olduğu alanlarda görüntüyü büyüterek, çalışma alanının başkaları tarafından görülmesine ve kayıt altına alınmasına izin vererek hem operasyon başarısını arttırmış hemde ekip olarak çalışma konusunda sınırların aşılmasını sağlamıştır.

Elektron mikroskobunda (EM) ışık yerine elektron akımı, cam mercekler yerine ise elektromanyetler kullanılır. EM’de ışık kaynağı, elektron aygıtında ısıtılan tungsten tellerinden çıkan elektron akımı, elektronun geçtiği ortam havasız ve mercekler elektromanyetiktir. Odak ayarlama ve büyütmeyi değiştirme ise manyetik merceklere akım ayarlanması ile yapılır.

Işığın dalga boyu ile sınırlandırılan düzenlemeden ayrı olarak elektron mikroskobu ışık mikroskobundan 500 kez büyük ayrım gücüne sahiptir. İyi bir ışık mikroskobu bir objeyi sadece yaklaşık 1500 kez ayrıntı kaybı olmaksızın büyütebilir. EM ise 500000 üzerinde büyütme yapabilir. EM ile bir toplu iğne başı büyüklüğündeki bir obje, ayrıntı kaybı olmaksızın bir kilometrenin üzerinde bir çapa sahip olabilecek şekilde büyütülebilir. Aynı şekilde 10 mikrometre çaplı bir hücre 5 metrelik bir çapla görülebilir.

Elektron mikroskobunda kullanılan elektronların dalga boyları yaklaşık 0.005 nm’dir. Bu değer, görünür ışığın dalga boyundan yaklaşık 100.000 kat daha kısadır. Hızlandırılmış elektronların akımı şeklinde odaklamak için sıradan cam mercekler kullanılmamaktadır çünkü cam onları dağıtmaktadır. Bu nedenle TEM’de manyetik mercekler kullanılmaktadır. Ancak her elektron manyetik güce tepki veren bir elektrik yükü taşımaktadır. Bir manyetik alan, elektronları belirli yollarından ve kanallarından fokal bir noktaya saptırmaktadır. Teorik olarak, 100.000 voltluk bir voltajda kullanılan bir TEM, yaklaşık 0.002 nm’lik bir ayırım gücüne sahiptir. TEM’de objeden geçen elektron akımı ile görüntü sağlanır. Görüntü fluoresans veren bir ekranda incelenir ve fotoğrafı çekilir. Örnekteki yoğun bölgeler daha fazla elektron saçtığından daha koyu görünürler. Elektronlar bir vakum içinde hareket etmelidirler. Aksi hâlde molekülleri havada gelişigüzel dağılacaktır. Hücreler vakum içinde canlılığını devam ettiremezler. Bu nedenle, canlı hücreler bu kadar büyütmede görülemezler. Ayrıca elektron dağılımıyla farklı yapıların yoğunluğu uygun gelmesi için örnekler aşırı derecede küçük parçalara ayrılmalıdır. Yapının yoğunluğu ne kadar büyükse dağılımda da o kadar büyük olacağından net görüntü sağlamak zorlaşır.

TEM için plastik kılıfa alınan doku veya hücrelerin kesilmesi ile çok ince bir kesit hazırlanır. Plastik kılıf bir cam veya elmas bıçak ile kesilir ve daha sonra küçük metal bir sahada preparasyonlar yerleştirilir. Elektron akımı objenin içinden geçer ve sonra fotoğrafik levha veya bir floresan ekrana düşer. Objenin atom sayısı ne kadar fazla ise elektron dağılımı o kadar fazla olur. Biyolojik yapıların atom sayıları düşük olması nedeniyle molekül yapılarına uranil asetat, osmiyum tetroksit, kurşun sitrat gibi ağır metal bileşikleri kullanılarak ağır atomlar eklenir. Böylece bu metallerin tuzları elektron boyaları olarak iş görür. Elektron mikroskobu ile çekilen resime ise elektron mikrografı adı verilir.

TEM, patoloji ve mikrobiyoloji laboratuvarlarında rutinde kullanıma girmiş ve patolojik biyopsilerde tanıya yardımcı olmuştur. Beyin dokusu ve BOS örnekleri, lenf düğümü stromal bileşenleri ve lenfoma tanılarında kemik iliği incelemesi, hasarlı ya da anormal yapıların değerlendirilmesi, kan kültürlerinin incelenmesi, doku mühendisliği uygulamaları, hücre ve doku kültürünün yapısal incelemeleri, embriyonel dokuların incelenmesinde, tümör tanılarında, konjenital metabolik hastalıkların tanısında TEM’den yararlanılır.

SEM’de görüntü objenin içinden geçen elektronlarla değil, objenin yüzünden verilen elektronlardan oluşur. Obje ince bir altın film ile kaplanır. Elektronlar objenin yüzeyinde çeşitli noktalara çarptığında ikinci elektronlar yüzeyin çevresindeki kuvvetli değişim ile yayılırlar. SEM’in ayırım gücü sadece 10 nm olmasına rağmen, bu alet biyologlar için oldukça önemlidir. Elektronların bir hayal şeklindeki objenin içinden geçtiği TEM’lerin aksine, SEM’de elektronlar objenin yüzeyinden yayılır ya da dağılır. Objenin üzerinden hızlıca geçen elektron akımı ince bir proba odaklanır. Üstten alta tarama sadece birkaç dakika alır. Objenin yüzeyindeki değişimler, örnekten yayılan elektronların olduğu yerde motif gibi görünür. Bu motifte delikler ve yarıklar karanlık, tepecikler ve çatılar ise açık görünür. Sadece objenin yüzey özellikleri SEM ile çalışabilir.

SEM, bütün hücrelerin, dokuların ve değişik yapıların yüzeylerini çalışmada kullanılır. Anatomi, fizyoloji, biyokimya, mikrobiyoloji, patoloji, toksikoloji gibi tıbbın pek çok alanınıda, madde bilimleri (maddelerin içerik analizleri), malzeme araştırmaları, pürüzlü yüzeylerin incelenmesi, üç boyutlu cisim incelemesi ve yüzey topografyası, malzeme hasarlarının incelemesi, diş hekimliği, arkeoloji, tekstil, chip üretimi, sanayide hata analizleri gibi pek çok alanda da SEM’den yararlanılır.