מפרט טכני אופטי חשוב של מיקרוסקופ

מפרט טכני אופטי חשוב של מיקרוסקופ

בבדיקה מיקרוסקופית, אנשים תמיד מקווים לקבל תמונה אידיאלית ברורה ובהירה, המחייבת את הפרמטרים הטכניים האופטיים של המיקרוסקופ לעמוד בסטנדרטים מסוימים, ודורשת כי בעת השימוש בו, יש לתאם אותו בהתאם למטרת הבדיקה המיקרוסקופית. המצב בפועל הקשר בין הפרמטרים. רק כך נוכל לתת משחק מלא לביצוע התקין של המיקרוסקופ ולקבל תוצאות בדיקה מיקרוסקופיות משביעות רצון.

הפרמטרים הטכניים האופטיים של המיקרוסקופ כוללים: צמצם מספרי, רזולוציה, הגדלה, עומק מיקוד, רוחב שדה הראייה, כיסוי גרוע, מרחק עבודה וכו'. פרמטרים אלו אינם גבוהים ככל שיותר טוב, הם קשורים זה בזה ומגבילים כל אחד אחר, בעת השימוש, יש לתאם את היחס בין הפרמטרים לפי מטרת בדיקת המיקרוסקופ והמצב בפועל, אך הרזולוציה צריכה לנצח.

1. צמצם מספרי

צמצם מספרי מקוצר כ-NA. צמצם מספרי הוא הפרמטר הטכני העיקרי של עדשת אובייקטיבית ועדשת מעבה, והוא סמל חשוב לשפוט את הביצועים של שניהם (במיוחד עבור עדשת אובייקטיבית). גודל הערך המספרי שלה מסומן בהתאמה על המעטפת של עדשת המטרה ועדשת הקבל.

צמצם מספרי (NA) הוא מכפלה של מקדם השבירה (n) של המדיום בין העדשה הקדמית של עדשת האובייקט לאובייקט שייבדק והסינוס של חצי זווית הצמצם (u). הנוסחה היא כדלקמן: NA=nsinu/2

זווית צמצם, הידועה גם בשם "זווית פה במראה", היא הזווית שנוצרת על ידי נקודת האובייקט על הציר האופטי של עדשת האובייקט והקוטר האפקטיבי של העדשה הקדמית של עדשת האובייקט. ככל שזווית הצמצם גדולה יותר, כך שטף האור הנכנס לעדשת האובייקטיבי גדול יותר, שהוא פרופורציונלי לקוטר היעיל של עדשת האובייקט ויחס הפוך למרחק נקודת המוקד.

כשצופים במיקרוסקופ, אם רוצים להגדיל את ערך ה-NA, לא ניתן להגדיל את זווית הצמצם. הדרך היחידה היא להגדיל את ערך השבירה n של המדיום. על בסיס עיקרון זה, מיוצרות עדשות אובייקטיביות לטבילה במים ועדשות אובייקטיביות לטבילה בשמן. מכיוון שערך מקדם השבירה n של המדיום גדול מ-1, ערך NA יכול להיות גדול מ-1.

הצמצם המספרי המקסימלי הוא 1.4, שהגיע לגבול גם תיאורטית וגם טכנית. כיום, ברומונפטלין בעל מקדם שבירה גבוה משמש כמדיום. מקדם השבירה של ברומונפטלין הוא 1.66, כך שערך ה-NA יכול להיות גדול מ-1.4.

יש לציין כאן שכדי לתת משחק מלא לתפקיד הצמצם המספרי של עדשת האובייקטיב, ערך ה-NA של עדשת הקבל צריך להיות שווה או מעט יותר מזה של עדשת האובייקט במהלך התצפית.

צמצם מספרי קשור קשר הדוק לפרמטרים טכניים אחרים, והוא כמעט קובע ומשפיע על פרמטרים טכניים אחרים. זה פרופורציונלי לרזולוציה, פרופורציונלי להגדלה, ויחס הפוך לעומק הפוקוס. ככל שערך ה-NA עולה, רוחב שדה הראייה ומרחק העבודה יקטן בהתאם.

2. רזולוציה

הרזולוציה של המיקרוסקופ מתייחסת למרחק המינימלי בין שתי נקודות אובייקט שניתן להבחין בבירור על ידי המיקרוסקופ, המכונה גם "שיעור ההבחנה". נוסחת החישוב שלו היא σ=λ/NA

כאשר σ הוא מרחק הרזולוציה המינימלי; λ הוא אורך הגל של האור; NA הוא הצמצם המספרי של עדשת האובייקטיב. הרזולוציה של עדשת האובייקט הנראית לעין נקבעת על ידי שני גורמים: ערך ה-NA של עדשת האובייקט ואורך הגל של מקור ההארה. ככל שערך ה-NA גדול יותר, אורך הגל של אור ההארה קצר יותר, וככל שערך σ קטן יותר, כך הרזולוציה גבוהה יותר.

כדי להגדיל את הרזולוציה, כלומר להפחית את הערך של σ, ניתן לנקוט באמצעים הבאים

(1) הפחת את ערך אורך הגל λ והשתמש במקור אור באורך גל קצר.

(2) הגדל את ערך n הבינוני כדי להגדיל את ערך NA (NA=nsinu/2).

(3) הגדל את ערך זווית הצמצם u כדי להגדיל את ערך NA.

(4) הגדל את הניגודיות בין אור לחושך.

3. הגדלה והגדלה יעילה

בשל שתי ההגדלות של עדשת האובייקט והעינית, ההגדלה הכוללת Γ של המיקרוסקופ צריכה להיות תוצר של הגדלה של עדשת האובייקט וההגדלה של העינית Γ1:

Γ= Γ1

ברור שבהשוואה לזכוכית המגדלת, למיקרוסקופ יכולה להיות הגדלה הרבה יותר גבוהה, וניתן לשנות בקלות את ההגדלה של המיקרוסקופ על ידי החלפת עדשת האובייקט והעינית בהגדלות שונות.

גם הגדלה היא פרמטר חשוב של המיקרוסקופ, אבל אי אפשר להאמין באופן עיוור שככל שההגדלה גבוהה יותר, כך ייטב. הגבול של הגדלה במיקרוסקופ הוא ההגדלה האפקטיבית.

רזולוציה והגדלה הם שני מושגים שונים אך קשורים. נוסחה יחסית: 500NA

כאשר הצמצם המספרי של עדשת האובייקט הנבחרת אינו גדול מספיק, כלומר הרזולוציה אינה גבוהה מספיק, המיקרוסקופ אינו יכול להבחין במבנה העדין של האובייקט. בשלב זה, גם אם ההגדלה מוגברת יתר על המידה, התמונה המתקבלת יכולה להיות רק תמונה עם קו מתאר גדול אך פרטים לא ברורים. , שנקרא ההגדלה הפסולה. לעומת זאת, אם הרזולוציה עומדת בדרישות אך ההגדלה אינה מספקת, למיקרוסקופ יש יכולת פתרון, אך התמונה עדיין קטנה מכדי להיראות בבירור בעיניים אנושיות. לכן, על מנת לתת משחק מלא לכוח הרזולוציה של המיקרוסקופ, יש להתאים את הצמצם המספרי בצורה סבירה להגדלה הכוללת של המיקרוסקופ.

4. עומק מיקוד

עומק מיקוד הוא קיצור של עומק מיקוד, כלומר כאשר משתמשים במיקרוסקופ, כאשר המיקוד הוא על אובייקט מסוים, לא רק את כל הנקודות במישור של נקודה זו ניתן לראות בבירור, אלא גם בעובי מסוים מעל. ומתחת למישור, כדי להיות ברור, העובי של החלק הברור הזה הוא עומק המיקוד. אם עומק המיקוד גדול, ניתן לראות את כל השכבה של האובייקט הנבדק, ואילו אם עומק המיקוד קטן, ניתן לראות רק שכבה דקה של האובייקט הנבדק. לעומק המיקוד יש את הקשר הבא עם פרמטרים טכניים אחרים:

(1) עומק המיקוד הוא ביחס הפוך להגדלה הכוללת ולצמצם המספרי של עדשת האובייקטיב.

(2) עומק המיקוד גדול והרזולוציה מצטמצמת.

בשל עומק השדה הגדול של עדשת האובייקטיב בהגדלה נמוכה, קשה לצלם עם עדשת האובייקטיבית בהגדלה נמוכה. זה יתואר בפירוט רב יותר בצילומי מיקרו.

5. קוטר שדה ראייה

כאשר מתבוננים במיקרוסקופ, האזור העגול הבהיר הנראה נקרא שדה הראייה, וגודלו נקבע על ידי דיאפרגמת השדה בעינית.

קוטר שדה הראייה נקרא גם רוחב שדה הראייה, המתייחס לטווח הממשי של האובייקט הנבדק שניתן להכיל בשדה הראייה המעגלי הנראה מתחת למיקרוסקופ. ככל שקוטר שדה הראייה גדול יותר, כך קל יותר לצפייה.

יש את הנוסחה F=FN/

בנוסחה, F: קוטר שדה, FN: מספר שדה (מספר שדה, בקיצור FN, מסומן בצד החיצוני של קנה העינית), : הגדלה של עדשת אובייקטיבית.

ניתן לראות זאת מהנוסחה:

(1) קוטר שדה הראייה הוא פרופורציונלי למספר שדות הראייה.

(2) הגדלת הגדלה של עדשת האובייקטיבית מקטינה את קוטר שדה הראייה. לכן, אם אתה יכול לראות את כל התמונה של האובייקט הנבדק מתחת לעדשת העוצמה הנמוכה, ולשנות לעדשת אובייקטיבית בעוצמה גבוהה, אתה יכול לראות רק חלק קטן מהאובייקט הנבדק.

6. כיסוי גרוע

המערכת האופטית של המיקרוסקופ כוללת גם את הכיסוי. עקב העובי הלא תקני של זכוכית הכיסוי, הנתיב האופטי של האור לאחר כניסת האוויר מזכוכית הכיסוי משתנה, וכתוצאה מכך הפרש פאזה, שהוא כיסוי גרוע. היווצרות כיסוי לקוי משפיעה על איכות הצליל של המיקרוסקופ.

בהתאם לתקנות הבינלאומיות, העובי הסטנדרטי של זכוכית הכיסוי הוא {{0}}.17 מ"מ, והטווח המותר הוא 0.16-0.18 מ"מ. ההבדל בטווח עובי זה חושב בייצור עדשת האובייקטיב. ה-0.17 המסומן על בית עדשת האובייקטיב מציין את עובי זכוכית הכיסוי הנדרשת על ידי עדשת האובייקטיב.

7. מרחק עבודה WD

מרחק העבודה נקרא גם מרחק האובייקט, המתייחס למרחק משטח העדשה הקדמית של עדשת האובייקט לאובייקט שייבדק. במהלך בדיקת מיקרוסקופ, האובייקט שייבדק צריך להיות בין פי אחד לשניים מאורך המוקד של עדשת האובייקט. לכן, זה ואורך המוקד הם שני מושגים. מה שנקרא בדרך כלל מיקוד הוא בעצם התאמת מרחק העבודה.

במקרה של צמצם מספרי מסוים של עדשת האובייקטיב, מרחק העבודה קצר וזווית הצמצם גדולה.

לעדשת אובייקטיבית בעוצמה גבוהה עם צמצם מספרי גדול יש מרחק עבודה קטן.