توضیح دقیق هفت پارامتر میکروسکوپ نوری

توضیح دقیق هفت پارامتر میکروسکوپ نوری

در حین بازرسی میکروسکوپی، مردم همیشه امیدوارند که تصویر ایده آل واضح و روشنی داشته باشند، که نیاز به پارامترهای فنی نوری میکروسکوپ برای رعایت استانداردهای خاصی دارد و لازم است هنگام استفاده، مطابق با هدف بازرسی میکروسکوپی و واقعی هماهنگ شود. رابطه موقعیت بین پارامترها تنها از این طریق می‌توانیم عملکرد مناسب میکروسکوپ را کاملاً نشان دهیم و نتایج بازرسی میکروسکوپی رضایت‌بخشی به دست آوریم.

پارامترهای فنی اپتیکال میکروسکوپ عبارتند از: دیافراگم عددی، وضوح، بزرگنمایی، عمق فوکوس، عرض میدان دید، پوشش ضعیف، فاصله کاری و غیره که این پارامترها همیشه هر چه بالاتر نیستند بهتر است. آنها متقابل محدود کننده هستند. هنگام استفاده، رابطه بین پارامترها باید با توجه به هدف میکروسکوپ و وضعیت واقعی هماهنگ شود، اما وضوح باید تضمین شود.

1. دیافراگم عددی

دیافراگم عددی به اختصار NA است. دیافراگم عددی پارامتر فنی اصلی لنز شیئی و لنز خازنی است و یک شاخص مهم برای قضاوت در مورد عملکرد هر دو (به ویژه برای لنز شیئی) است. اندازه مقدار عددی آن به ترتیب روی پوسته عدسی شیئی و لنز خازنی مشخص شده است.

دیافراگم عددی (NA) حاصل ضرب ضریب شکست (n) محیط بین عدسی جلویی عدسی شیئی و جسم مورد بازرسی و سینوس نصف زاویه دیافراگم (u) است. فرمول به صورت زیر بیان می شود: NA=nsinu/2

زاویه دیافراگم، همچنین به عنوان "زاویه آینه" شناخته می شود، زاویه ای است که توسط نقطه شی روی محور نوری عدسی شیئی و قطر موثر عدسی جلویی عدسی شیئی تشکیل می شود. هرچه زاویه دیافراگم بزرگتر باشد، نور ورودی به شیء روشن‌تر می‌شود که متناسب با قطر مؤثر شیء و نسبت معکوس با فاصله از نقطه کانونی است.

در حین مشاهده میکروسکوپی، اگر می خواهید مقدار NA را افزایش دهید، زاویه دیافراگم را نمی توان افزایش داد. تنها راه افزایش n مقدار ضریب شکست محیط است. بر اساس این اصل، عدسی شیئی غوطه وری در آب و عدسی شیئی غوطه وری روغن تولید می شوند. از آنجایی که ضریب شکست n محیط بزرگتر از 1 است، مقدار NA می تواند بزرگتر از 1 باشد.

حداکثر مقدار دیافراگم عددی 1.4 است که از نظر تئوری و فنی به حد مجاز رسیده است. در حال حاضر از برونفتالین با ضریب شکست بالا به عنوان محیط استفاده می شود. ضریب شکست برونفتالین 1.66 است، بنابراین مقدار NA می تواند بیشتر از 1.4 باشد.

در اینجا باید به این نکته اشاره کرد که برای نمایش کامل اثر دیافراگم عددی عدسی شیئی، مقدار NA کندانسور باید برابر یا کمی بزرگتر از مقدار NA عدسی شیئی در حین مشاهده باشد.

دیافراگم عددی ارتباط نزدیکی با سایر پارامترهای فنی دارد و تقریباً سایر پارامترهای فنی را تعیین و تحت تأثیر قرار می دهد. متناسب با وضوح، متناسب با بزرگنمایی، و نسبت معکوس با عمق فوکوس است. با افزایش مقدار NA، عرض میدان دید و فاصله کاری بر این اساس کاهش می یابد.

2. قطعنامه

وضوح میکروسکوپ به کوچکترین فاصله بین دو نقطه جسم اشاره دارد که به وضوح توسط میکروسکوپ قابل تشخیص است، همچنین به عنوان "نرخ تشخیص" شناخته می شود. فرمول محاسبه آن σ=λ/NA است

جایی که σ حداقل فاصله تفکیک پذیری است. λ طول موج نور است. NA دیافراگم عددی لنز شیئی است. وضوح عدسی شیئی مرئی با مقدار NA عدسی شیئی و طول موج منبع نور روشنایی تعیین می شود. هر چه مقدار NA بزرگتر باشد، طول موج نور کمتر، مقدار σ کوچکتر و وضوح بالاتر است.

برای بهبود وضوح، یعنی کاهش مقدار σ، می توان اقدامات زیر را انجام داد

(1) طول موج λ را کاهش دهید و از منبع نور با طول موج کوتاه استفاده کنید.

(2) مقدار n محیط را افزایش دهید تا مقدار NA را افزایش دهید (NA{1}}nsinu/2).

(3) مقدار u زاویه دیافراگم را افزایش دهید تا مقدار NA افزایش یابد.

(4) کنتراست بین روشنایی و تاریکی را افزایش دهید.

3. بزرگنمایی و بزرگنمایی موثر

با توجه به دو بزرگ‌نمایی عدسی شیئی و چشمی، بزرگ‌نمایی کلی Γ میکروسکوپ باید حاصل بزرگ‌نمایی عدسی شیئی و بزرگ‌نمایی چشمی Γ1 باشد:

Γ= Γ1

بدیهی است که میکروسکوپ می تواند بزرگنمایی بسیار بالاتری نسبت به ذره بین داشته باشد و با تعویض عدسی های شیئی و چشمی با بزرگنمایی های مختلف می توان بزرگنمایی میکروسکوپ را به راحتی تغییر داد.

بزرگنمایی نیز یکی از پارامترهای مهم میکروسکوپ است، اما نمی توانیم کورکورانه باور کنیم که هر چه بزرگنمایی بیشتر باشد، بهتر است. حد بزرگنمایی میکروسکوپ، بزرگنمایی موثر است.

وضوح و بزرگنمایی دو مفهوم متفاوت اما متقابل هستند. یک فرمول رابطه ای وجود دارد: 500NA<><>

هنگامی که دیافراگم عددی عدسی شیئی انتخاب شده به اندازه کافی بزرگ نباشد، یعنی وضوح به اندازه کافی بالا نباشد، میکروسکوپ نمی تواند ساختار ظریف جسم را تشخیص دهد. در این زمان، حتی اگر بزرگنمایی بیش از حد افزایش یابد، تنها می توان تصویری با طرح کلی بزرگ اما جزئیات نامشخص به دست آورد. ، بزرگنمایی غیر موثر نامیده می شود. از سوی دیگر، اگر وضوح مورد نیاز را برآورده کرده باشد و بزرگنمایی کافی نباشد، میکروسکوپ توانایی تفکیک را دارد، اما تصویر آنقدر کوچک است که به وضوح توسط چشم انسان دیده نمی شود. بنابراین، به منظور نمایش کامل قدرت تفکیک میکروسکوپ، دیافراگم عددی باید به طور منطقی با بزرگنمایی کلی میکروسکوپ مطابقت داشته باشد.

4. عمق تمرکز

عمق فوکوس مخفف عمق فوکوس است، یعنی هنگام استفاده از میکروسکوپ، زمانی که فوکوس روی یک جسم است، نه تنها نقاط روی صفحه نقطه به وضوح دیده می شوند، بلکه در ضخامت خاصی نیز دیده می شوند. بالا و پایین هواپیما واضح است که ضخامت این قسمت شفاف عمق فوکوس است. هنگامی که عمق فوکوس زیاد باشد، کل لایه جسم مورد بازرسی قابل مشاهده است، در حالی که وقتی عمق فوکوس کوچک است، تنها لایه نازکی از جسم مورد بازرسی قابل مشاهده است. عمق تمرکز رابطه زیر با سایر پارامترهای فنی دارد:

(1) عمق فوکوس با بزرگنمایی کل و دیافراگم عددی لنز شیئی نسبت معکوس دارد.

(2) عمق فوکوس زیاد است و وضوح کاهش می یابد.

به دلیل عمق میدان زیاد لنز شیئی با بزرگنمایی کم، گرفتن عکس با لنز شیئی با بزرگنمایی کم مشکل است. جزئیات در فتومیکروگراف ها توضیح داده خواهد شد.

5. میدان دید (FieldOfView)

هنگام مشاهده میکروسکوپ، ناحیه دایره ای روشن دیده شده میدان دید نامیده می شود و اندازه آن توسط دیافراگم میدان در چشمی تعیین می شود.

قطر میدان دید را عرض میدان دید نیز می‌گویند که به محدوده واقعی جسم تحت بازرسی که می‌تواند در میدان دید دایره‌ای که در زیر میکروسکوپ دیده می‌شود جای گیرد، اشاره دارد. هرچه قطر میدان دید بزرگتر باشد، مشاهده آسانتر است.

فرمول F=FN/ وجود دارد

در فرمول، F: قطر میدان دید، FN: تعداد میدان دید (FieldNumber، به اختصار FN، مشخص شده در قسمت بیرونی لوله عدسی چشمی)، : بزرگنمایی عدسی شیئی .

از فرمول قابل مشاهده است:

(1) قطر میدان دید متناسب با تعداد میدان های دید است.

(2) افزایش مضرب عدسی شیئی، قطر میدان دید را کاهش می دهد. بنابراین، اگر بتوانید تصویر کامل جسم بازرسی شده را در زیر یک لنز کم مصرف ببینید و آن را با یک لنز شیئی پرقدرت جایگزین کنید، فقط می توانید قسمت کوچکی از جسم بازرسی شده را ببینید.

6. پوشش ضعیف

سیستم نوری میکروسکوپ شامل شیشه پوشش نیز می شود. به دلیل ضخامت غیر استاندارد شیشه کاور، مسیر نور پس از ورود نور به هوا از شیشه کاور و شکسته شدن آن تغییر می کند و در نتیجه اختلاف فاز ایجاد می شود که پوشش ضعیفی است. پوشش ضعیف بر کیفیت صدای میکروسکوپ تأثیر می گذارد.

در سطح بین المللی، ضخامت استاندارد شیشه روکش {{0}}.17mm و محدوده مجاز آن 0 است.16-0.18mm. در ساخت عدسی شیئی، انحراف در این محدوده ضخامت محاسبه شده است. 0.17 مشخص شده روی محفظه لنز شیئی نشان دهنده ضخامت مورد نیاز شیشه پوشش برای لنز شیئی است.

7. فاصله کاری WD

فاصله کاری را فاصله جسم نیز می نامند که به فاصله بین سطح عدسی جلویی عدسی شیئی و جسم مورد بازرسی اطلاق می شود. در حین بازرسی میکروسکوپ، جسم مورد بازرسی باید بین یک تا دو برابر فاصله کانونی عدسی شیئی باشد. بنابراین، آن و فاصله کانونی دو مفهوم هستند. چیزی که ما معمولا فوکوس می نامیم در واقع تنظیم فاصله کاری است.

هنگامی که دیافراگم عددی لنز شیئی ثابت است، فاصله کار کوتاه و زاویه دیافراگم بزرگ است.

لنز شیئی پرقدرت با دیافراگم عددی بزرگ فاصله کاری کمی دارد.