Mikroorganizmalar gözle görülemeyecek kadar küçük varlıklardır. İnsan gözü 200-250 mikrometreden yukarı olan büyüklükteki objeleri görebilir. Bu limitlerin altındakileri görülemez Mikroorganizmaların boyutları ise, 0,1-10 nm arasında değişir. Bu nedenle, mikropları görmede ve bunlar hakkında bilgi edinmede özel ve büyütücü aletler kullanma zorunluluğu vardır.

Bu tarihlerden sonra mikroskoplar daha da geliştirilmiş bu büyütme kapasiteleri artırılmıştır. iki mercekli oküler Huygens (1684) ve akromatik objektif ve kondansatör de Abbe (1840-1905) tarafından yapılmış ve pratiğe konulmuştur.

Günümüzde çeşitli amaçlar için yapılan mikroskoplar başlıca 5 temel bölüme ayrılırlar. 1- Işık mikroskopları, 2- Karanlık saha mikroskopları, 3- Fluoresens mikroskopları, 4- Faz-kontrast mikroskobu, 5- Elektron mikroskopları.

Laboratuvarlarda genel amaçlar için her zaman kullanılan ve büyütme kapasitesi 1000-3000 arası olan mikroskoplardır. Bu tür mikroskoplar başlıca 3 kısımdan oluşmaktadır. 1- Optik kısmı, 2- Aydınlatma kısmı, 3- Mekanik kısım.

Optik kısım, mikroskobun objeleri büyüten en önemli bir bölümü olup objektif ve okülerden teşekkül eder.

Bazı mikroskoplarda tek gözle bakmaya yarayan bir oküler (monoküler) bulunmasına karşın, araştırma mikroskoplarda genellikle iki gözle bakmaya yarayan çift oküler (binoküler) bulunur. Bu sonuncu sistemde, objektifken geçen ışınlar prizmalar yardımıyla 2 göze taksim edilirler. Binoküler sistem başlık, sağa sola dönmesi ve eğik olması nedeniyle de, monoküler sisteme oranla, daha rahat ve kolay bir bakış sağlar.

Bazı binoküler başlıklarda, fotoğraf makinesi yerleştirmek için üçüncü bir tüp daha bulunur. Ancak, monoküler sisteme uyabilen mikrofoto başlıkları da vardır. Bazılarında da aynı anda iki kişinin bakabileceği tertibatlar bulunmaktadır.

Büyütme: Bir mikroskobun büyütmesi, I- Objektifin fokal uzunluğu, 2- Okülerin büyütme kudreti ve 3- Optikal tüp uzunluğuna bağlıdır. Objektifin büyütmesi şu şekilde hesap edilebilir:

Bu formülde, n: obje ile objektif arasındaki ortamın kırma (refraksiyon) indeksi; U: objenin orta noktasından çıkarak göze kadar gelen ekstrem ışınların arasındaki açının yarısıdır. NA, büyüdükçe birbirine çok yakın iki cismi ayırma kabiliyeti de artar.

Aydınlatma bölümü, lâm üzerine konan objeyi aydınlatmak için ışık kaynağı, bu ışığı obje üzerine doğru yansıtan veya yönelten ayna ve ışığı obje üzerinde toplayan kondansatörden oluşur.
a) Işık kaynağı: Mikroskoplarda objeyi aydınlatmak için, genellikle elektrikle çalışan, mikroskobun dışında bulunan veya mikroskobun içine monte edilen ışık kaynakları kullanılmaktadır. Bu ışık kaynakları yeterince ışık verirler ve bazıları da ışığı ayarlamak için de özel diyaframlara sahiptirler. Işık kaynağının bulunmadığı durumlarda güneş ışığından da yararlanılır.
b) Ayna: Mikroskop üzerine monte edilmiş bir yüzü konkav ve diğer yüzü düz olan aynalar, ışık kaynağından gelen ışınları kondansatöre ve dolayısıyla obje üzerine yansıtırlar. Konkav yüz daha fazla ışın topladığından immersiyon objektifleriyle çalışmalarda bu yüz kullanılır. Bazı araştırma mikroskoplarında ışık kaynağı tam kondansatörün altına monte edilmiştir. Bazılarında da ayna, mikroskop içinde bulunur.
c) Filtre: Kondansatörün altında bulunan özel ve halka şeklindeki yere ışık kaynağından gelen ışınları süzen, mavi, yeşil veya mat filtreler konarak iyi görüntü sağlanmaya çalışılır.
d) Diyafram: Lâmbadan gelen ışığın, gereğine göre az veya fazla oranda kondansatöre girmesini sağlamak için kondansatörün altında diyafram bulunur. İmmersiyonla çalışmalarda genellikle diyafram tam açılarak içeri fazla ışık girmesi ve objenin aydınlatılması sağlanır. Buna karşılık, hareket muayenelerinde ise iyi bir kontrast sağlanması için, diyaframa gereği kadar kapatılır.
e) Kondansatör: Bir mikroskopta kondansatörün esas görevi ışığı obje üzerinde toplamak ve yeterince aydınlatmaktır. Genellikle iki mercekten oluşan kondansatörler, bir düğme ile aşağı yukarı iner çıkar ve ışığın iyi fokus olmasını sağlarlar. Akromatik türdeki kondansatörlerde 5-6 tane mercek bulunur.

Mikroskopta mekanik kısım oküler ve objektifleri taşıyan tüp (bazı mikroskoplarda bu tüp kısmı çok daha kısa bir şekilde bulunur), mikroskobu tutmaya yarayan kol, preparatı koymak için tabla ve mikroskobun sağlamca oturmasını sağlayan ağır bir ayak (taban) oluşturur. Ancak, bu sayılan kısımlar mikroskop türlerine göre az çok değişiklik gösterirler.

Mikroskop tüpü, bir makrometre ile yukarı ve aşağı inip çıkabilir bir yapıya sahiptir. Genellikle iç içe geçebilen iki tüpten oluşur. Üst ucunda oküler ve alt ucunda da rovelver ve buna takılmış objektifler bulunur. Mikroskop tüplerinin toplam uzunluğu genellikle 160 mm. kadardır.

Mikroskopları tutmaya ve kaldırmaya yarayan kol yarım ay veya düz bir şekilde olabilir. Bunun üst ucu tüpün gövdesine alt ucu da mikroskop tablasına bağlanmıştır. Kol ile ayak kısmını birleştiren eklemden mikroskop eğilebilir. Aynı zamanda makro ve mikrometre düğmeleri de kol üzerinde bulunurlar.

Mikroskop at nalı, oval veya düz ağır bir ayakla (taban) sağlam olarak masa üzerine konulur. Bazı mikroskoplarda ayak içinde aydınlatma ve ayna tertibatı bulunur.

Mikrobiyoloji laboratuvarlarında, mikroskoplar en fazla kullanılan malzemenin başında gelen ve bakımının titizlikle yapılması zorunlu olan bir laboratuvar aracıdır. Mikroskopların uzun ömürlü ve devamlı kullanılabilir bir durumda olabilmesi, bunların bakım ve iyi idare edilmesine bağlıdır. Bunun için:

1- Muayeneye başlamadan önce, mikroskobun optik parçalarının sağlam, tozsuz ve lekesiz olduğuna dikkat edilir. Optik kısım üzerindeki toz ve lekeler mercek kâğıtları veya ince tülbentle silinerek giderilir. Objektif ve kondansatörün üst merceği üzerinde kurumuş sedir yağı lekesi, ksilola batırılmış tülbentle silinir ve hemen kuru tülbentle veya mercek kâğıdı ile de kurulanır.
2- Lâm üzerinde hazırlanan preparatın alt kısmı mikroskobun tablasının ortasındaki boşluğa gelmek üzere yerleştirilir veya preparat tam bu boşluğa gelecek tarzda ayarlanır.
3- Tabla üzerinde bulunan maşalarla veya özel sürgü tertibatının kolları arasına preparat yerleştirilerek tespit edilir.
4- Kondansatör yukarı kaldırılır ve diyaframı tam açılır.
5- Eğer varsa, aynanın konkav yüzü ışığa çevrilerek bol miktarda ışığın kondansatöre girmesi sağlanır. Işığın durumu okülerden bakılarak kontrol edilir.
6- Preparat üzerine çok küçük bir damla sedir yağı konur.
7- İmmersiyon objektiflerinden biri (90 x veya 100 x ) tüpün tam altına getirilir ve yerine yerleştirilir.
8- İmmersiyon objektifi, yandan bakılmak suretiyle ve makrometre yardımıyla sedir yağının içine (lâma değecek kadar, fakat lâma değdirmemeli) daldırılır. Bazı mikroskoplarda tabla yukarı kaldırılmak suretiyle aynı işlem yapılır.
9- Okülerden bakılarak ışık ayarı tekrar gözden geçirilir ve yine okülerden bakılarak makrometre ile mikroskobun tüpü çok hafifçe yukarı kaldırılır (veya tabla aşağı indirilir) ve mikroskop alanı bulunur.
10- Mikrometre ile de netlik ayarı yapılır. Mikroskop sahası üzeri vidalarla tablanın sağa-sola veya yukarı-aşağı olan hareketiyle veya özel tertibatla değiştirilerek, preparatın çeşitli yerleri aranır.
11- Monoküler mikroskoplarda genellikle sol gözle bakılır ve sağ göz açık tutulur, kapatılmaz.
12- Okülerden bakarken mikroskop tüpü hiç bir zaman aşağı indirilmez veya tabla yukarı kaldırılmaz. Objektif, lâm ve kondansatörün üst merceği kırılabilir.
13- İmmersiyon objektifi ile çalışırken daima sedir yağı kullanılmalıdır. Sedir yağı bazı durumlarda mikrop ihtiva edebilir. Buna çok dikkat etmeli ve sedir yağını bu yönden kontrolden geçirmelidir.
14- Hareket muayenesi yapılırken iyi bir kontras temini için diyaframa gereği kadar kapatılır. Bazı durumlarda kondansatör de hafifçe aşağı indirilebilir. Hareket muayenelerinde mikroskobun düz bir zemin üzerine yerleştirilmesi, muayene edilecek sıvı kültürde bir akıntının oluşmaması bakımından önemlidir. Mikroskop hiç bir zaman eğilmez.
15- Çalışma bittikten sonra lâm özel antiseptik solusyon içine bırakılır.
16- Mikroskop temizlenir ve objektifteki sedir yağı da iyice giderilir. İcap ediyorsa ksilol kullanılır.
17- Mikroskoplar özel kutularına konmadan önce, küçük büyütmeli objektif tüpün altına yerleştirilir ve sonra kutuya konurlar.
18- Mikroskopların merceklerine elle dokunulmaz.
19- Makro-ve mikrometreler daima çok yavaş döndürülür.
20- Mikroskobun herhangi bir parçası diğer mikroskobunki ile değiştirilmez.

Karanlık alan oluşturmak için yapılmış kondansatörler, normal ışık mikroskobuna monte edilerek kullanılırlar. En çok kullanılan karanlık alan kondansatörü abbe tipidir. Parabolit tipi kondansatör immersiyon sistemi ile birlikte kullanılır. Yani kondansatörle lâm arasına sedir yağı veya gliserin konur.

Karanlık saha muayenelerinde kullanılan immersiyon objektifinin NA.’sı 1.0’den küçük ve ışık kaynağının da kuvvetli olması iyi bir görünüm için gereklidir. Ancak, kuru sistem objektiflerle de (NA: 0.3-0.65) çok iyi görünümler elde edilebilir.

Karanlık saha muayeneleri için aşağıdaki tarzda preparat hazırlanmalıdır :
1- Kullanılacak lâm, ince, pürüzsüz ve yağsız olmalıdır. Kalınlığı I.0-1-1 mm. yi geçmemeli ve bu kalınlık genellikle yeterlidir.
2- Lâm üzerinde hazırlanan preparat çok kalın ve çok kesif olmamalıdır. Kalın preparatlar karanlık alanda kontrası azaltır.
3- Muayene olacak obje kondansatörün fokusu üzerinde bulunmalıdır. Eğer, lâm çok kalın ise, kondansatörün fokusu preparatın altında olmalı, lâm çok ince ise bu takdirde lâm ile kondansatör arasına sedir yağı konarak kontak sağlanmalıdır.
4- İyi bir görünüm için, eğer gerekiyorsa, kondansatör hafifçe aşağı veya yukarı indirilip kaldırılabilir.

Bu tür mikroskoplarla canlı mikrop, hücre, v.s. içindeki çeşitli organizasyonları, oluşturdukları ayrı kontraslarından yararlanarak tanımlamak mümkün olabilmektedir. Bu nedenle de faz-kontrast mikroskoplar genel biyolojik amaçlar için çok fazla kullanılmaktadır.

Normal ışık mikroskopları da bazı değişikliklerle faz-kontrast haline getirilebilir. Bunun için:
1- Özel kondansatör: Bu kondansatörde halka şeklinde diyafram dizileri ihtiva eden dönen metal disk bulunur. Bu diyaframlar, objektiflerin NA’sına göre birlikte kullanılır.
2- Özel faz objektifleri: Normal objektiflerin arka fokal düzlemine bir faz difraksiyon levhası konarak elde edilir. Bunlar cam levhalardan oluşmuşlardır ve ışığın dalga boyunu I /4'ü kadar değiştirirler.
3- Oküler: Normal oküler kullanılır.

Faz mikroskobu ile, boyanmamış bir objeye (hücre, bakteri, v.s.) bakıldığı zaman, biri objektifin arkasındaki fokal düzlemde, diğeri objeden çeşitli açılarla kırılarak yansıyan ışınların oluşturduğu görüntü olmak üzere iki obje hayali meydana gelir. Böylece hücrelerin iç yapısını daha ayrıntılı görmek mümkün olmaktadır.

UV-ışınları ile çalışırken gözü korumak için özel opak filtreler kullanılır. Diğer bir filtre sistemi de UV-ışınları veren kaynağın (genellikle cıva lâmbası) önüne konur. Bu filtreler sadece UV-ışınlarını geçirir.

Bazı mikropların (M. tuberculosis gibi) fluorokrom maddelere karşı özel affinitesi vardır. Bu boya etkenin etrafındaki balmumu benzeri madde ile kolayca birleşir. Bu nedenle de çabuk teşhiste işe yarar.

UV-mikroskobu olarak normal ışık mikroskobundan yararlanılabilir. Muayene için karanlık oda tercih edilir. Preparat üzerine herhangi bir sıvı madde (sedir yağı gibi) konmaz. Çünkü, bu fluoresans verebilir. Görüntü, normal ışık mikroskobundan daha büyük olur.

Elektron mikroskoplar, mikrobiyolojik alanda çok kullanılan ve geliştirilmiş bir mikroskop türleridir. Ancak yapısının komplike olması, preparatın hazırlanması ve mikroskobun kullanılması gibi özel güçlükler yanı sıra çok pahalıdırlar da. Elektron mikroskopla her türlü mikroorganizmayı ve hücreyi incelemek ve ince yapısı hakkında bilgi edinmek mümkündür.

Bu mikroskopta kullanılan elektronların dalga uzunluğu, normal ışığınkinden 100.000 defa daha kısa olması, resolusyonun ve büyütmenin çok fazla olmasına temel teşkil eder. Resolusyon kudretinin ışık mikroskobundan 100-250 defa daha büyük olması büyütmeyi 60.000-100.000’e çıkarır. Özel ilave büyüteçle 250.000-500.000 büyütebilecek duruma getirilebilir.

Işık mikroskobunda 200-250 nm boyutlarında olanlar, ultraviolet mikroskobu ile de 75-100 nm büyüklüktekiler ve elektron mikroskopta ise bunlardan çok daha küçük olanlar (5-10 nm) görülebilirler.

Preparatın hazırlanması için şöyle hareket edilir (AEG Elektron mikroskobu için):
1- Formvar solusyonu bir beherglasa konur ve bunun içine de temiz lâmlar daldırılır ve çıkarılır.
2- Çok az bir süre havada kurutulduktan sonra lâm üzerinde oluşan ince tabaka dikdörtgen şeklinde çizilir.
3- Petri kutusunda bulunan bidistile suya, lâmlar suyun yüzeyi ile 45oC. lik açı yapacak şeklinde daldırılır ve ince tabaka su üzerine geçer.
4- Temiz gritlerin mat yüzü su üzerindeki ince tabakanın üzerine gelecek şekilde yerleştirilir. Böylece 10-15 grit konabilir.
5- Gritli film üzerine kurutma kağıdı konarak sudan çıkarılır. Gritlerin film ihtiva eden yüzleri üstte ve parlak yüzü de kurutma kağıdı üzerinde kalır.
6- Kurutmak için 30-45 dakika 37 ^oC ’de bırakılır.
7- İnce pensle tutulan gritler özel kutulara konur.
8- Hazırlanan gritler üzerine 30-40 mikrometre kalınlıkta fikze edilmiş kesitler veya mikrobiyolojik materyaller konur. Gerekirse boyanırlar.
9- Gritler mikroskop üzerindeki özel yerlerine yerleştirilirler. Bozulan vakum tekrar sağlanır.
10- Yüksek voltaj verilir ve preparatın gölgesi, alttaki ekranda görülür. Sonra makro-ve mikrometrelerle netlik yapılır.
Son yıllarda çeşitli amaçlara uygun, değişik ve daha kuvvetli elektron mikroskoplar yapılmış (Transmission electron microcope, TEM; Scanning electron microscope, SEM; ve diğerleri) ve pratiğe konulmuştur.