Kokios yra pagrindinės optinių mikroskopų taikymo sritys
Optinis mikroskopas yra senovinis ir jaunas mokslo įrankis. Nuo pat gimimo ji turi tris šimtus metų istoriją. Optiniai mikroskopai yra plačiai naudojami, pavyzdžiui, biologijoje, chemijoje, fizikoje, astronomijoje ir kt. Kai kuriuose moksliniuose tyrimuose visa tai neatsiejama nuo mikroskopo.
Šiuo metu tai beveik tapo mokslo ir technologijų įvaizdžiu. Jums tereikia pamatyti jo dažnus pasirodymus žiniasklaidos pranešimuose apie mokslą ir technologijas, kad įsitikintumėte, jog tai tiesa.
Biologijoje laboratorija yra neatsiejama nuo šio eksperimentinio instrumento, kuris gali padėti besimokantiesiems tyrinėti nežinomą pasaulį; suprasti pasaulį.
Ligoninės yra didžiausios mikroskopų taikymo vietos. Jie daugiausia naudojami tiriant pacientų organizmo skysčių pokyčius, į žmogaus organizmą įsiveržusias bakterijas, ląstelių struktūros pokyčius ir kt., o gydytojams pateikiami referenciniai ir patikrinimo metodai gydymo planams sudaryti. Mikrochirurgijoje mikroskopas yra vienintelis gydytojo įrankis; žemės ūkyje be mikroskopo pagalbos neapsieina veisimas, kenkėjų kontrolė ir kiti darbai; pramoninėje gamyboje galimas smulkių detalių apdirbimas, tikrinimas ir surinkimo derinimas, medžiagų savybių tyrimas. Vieta parodyti savo talentus; kriminalistai dažnai pasikliauja mikroskopais, analizuodami įvairius mikroskopinius nusikaltimus, kaip svarbią priemonę nustatant tikrąjį kaltininką; aplinkos apsaugos departamentai taip pat naudoja mikroskopus įvairiems kietiesiems teršalams aptikti; geologijos ir kasybos inžinieriai ir kultūros reliktai bei archeologai naudojasi mikroskopų pagalba. Mikroskopo aptiktais įkalčiais galima spręsti apie gilias požemines kasyklas arba numanant tikrąjį dulkėtos istorijos vaizdą; net kasdienis žmonių gyvenimas neatsiejamas nuo mikroskopo, pavyzdžiui, grožio ir kirpyklų pramonė, kuri mikroskopu gali aptikti odą, plaukus ir kt. Pasiekite geriausius rezultatus. Matyti, kaip glaudžiai mikroskopas yra integruotas su žmonių gamyba ir gyvenimu.
Pagal skirtingus taikymo tikslus mikroskopus galima apytiksliai klasifikuoti ir yra keturios bendros kategorijos: biologiniai mikroskopai, metalografiniai mikroskopai, stereo mikroskopai ir poliarizuojantys mikroskopai. Kaip rodo pavadinimas, biologiniai mikroskopai daugiausia naudojami biomedicinoje, o stebėjimo objektai dažniausiai yra skaidrūs arba permatomi mikroskopiniai kūnai; metalografiniai mikroskopai daugiausia naudojami nepermatomų objektų paviršiui stebėti, pavyzdžiui, metalografinei struktūrai ir medžiagų paviršiaus defektams; Kai objektas yra padidintas ir atvaizduojamas, objekto ir vaizdo orientacija žmogaus akies atžvilgiu yra nuosekli, o tai atitinka įprastus žmonių regėjimo įpročius. Poliarizuotos šviesos mikroskopas naudoja skirtingų medžiagų perdavimo arba atspindžio charakteristikas poliarizuotai šviesai, kad atskirtų skirtingus mikro objektus. Be to, kai kurie specialūs tipai taip pat gali būti suskirstyti, pavyzdžiui, apverstas biologinis mikroskopas arba kultūros mikroskopas, kuris yra biologinis mikroskopas, daugiausia naudojamas kultūrai stebėti per auginimo indo dugną; fluorescencinis mikroskopas naudoja tam tikras medžiagas specifinei trumpesnio bangos ilgio šviesai sugerti ir tam tikros ilgesnės bangos šviesos spinduliavimo charakteristikas, šių medžiagų egzistavimui ir jų kiekiui nustatyti; palyginamieji mikroskopai gali sudaryti vienas šalia kito esančius dviejų objektų vaizdus tame pačiame regėjimo lauke, kad būtų galima palyginti dviejų objektų panašumus ir skirtumus.
Tradiciniai optiniai mikroskopai daugiausia sudaryti iš optinių sistemų ir jas palaikančių mechaninių struktūrų. Optinės sistemos apima objektyvus, okuliarus ir kondensatorius, tai yra sudėtingi didinamieji stiklai, pagaminti iš įvairių optinių stiklų. Objektyvas padidina bandinį, o jo padidinimas M nustatomas pagal šią formulę: M objektas =Δ∕f'objektas , kur f'objektas yra objektyvo židinio nuotolis, o Δ galima suprasti kaip atstumas tarp objektyvo lęšio ir okuliaro. Okuliaras vėl padidina objektyvo suformuotą vaizdą, sudarydamas virtualų vaizdą 250 mm atstumu prieš žmonių akis, kad būtų galima stebėti. Daugeliui žmonių tai yra patogiausia stebėjimo padėtis. Okuliaro padidinimas yra M eye=250/f' eye, f' eye yra okuliaro židinio nuotolis. Bendras mikroskopo padidinimas yra objektyvo lęšio ir okuliaro, ty M=Mobject*Meye=Δ*250∕f'eye*f;objekto, rezultatas. Matyti, kad sumažinus objektyvo lęšio ir okuliaro židinio nuotolį, padidės bendras didinimas, o tai yra raktas į mikroskopą matyti mikroorganizmus, tokius kaip bakterijos, taip pat tai skiriasi nuo įprastų didinamųjų stiklų.
Taigi, ar įmanoma be galo sumažinti f'objekto f' tinklelį, siekiant padidinti padidinimą, kad matytume subtilesnius objektus? Atsakymas yra ne! Taip yra todėl, kad vaizdavimui naudojama šviesa iš esmės yra elektromagnetinė banga, todėl sklidimo procese neišvengiamai atsiras difrakcija ir trukdžiai, kaip ir vandens paviršiaus bangavimas, kurį matome kasdieniame gyvenime, gali apeiti susidūrus su kliūtimis ir kai du stulpeliai. kai vandens bangos susitinka, jos gali sustiprinti viena kitą. arba susilpnėjęs. Kai šviesos banga, skleidžiama iš taško formos šviesą skleidžiančio objekto taško, patenka į objektyvo lęšį, objektyvo lęšio rėmas trukdo šviesai sklisti, todėl atsiranda difrakcija ir trukdžiai. Yra keletas aureolių, kurių intensyvumas silpnas ir palaipsniui silpsta. Centrinę šviesiąją vietą vadiname Airy disku. Kai du šviesą spinduliuojantys taškai yra arti tam tikro atstumo, dvi šviesos dėmės persidengs tol, kol nebus patvirtintos kaip dvi šviesos dėmės. Rayleighas pasiūlė kriterijų, kad kai atstumas tarp dviejų šviesos dėmių centrų yra lygus Airy disko spinduliui, galima atskirti dvi šviesos dėmes. Po skaičiavimo atstumas tarp dviejų šviesą spinduliuojančių taškų šiuo metu yra e=0.61 ∕n.sinA=0.61 In ∕ NA , formulėje in yra šviesos bangos ilgis banga, šviesos bangos, kurią gali priimti žmogaus akis, bangos ilgis yra apie 0.4-0,7 um, n yra terpės, kurioje yra šviesą skleidžiantis taškas, lūžio rodiklis, pvz. oras, n≈1, vandenyje , n≈1,33 ir A yra pusė šviesos taško atsidarymo kampo į objektyvo lęšio rėmą, o NA vadinama objektyvo lęšio skaitine diafragma. Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad atstumą tarp dviejų taškų, kuriuos gali atskirti objektyvo lęšis, riboja šviesos bangos ilgis ir skaitmeninė diafragma. Kadangi ryškiausios žmogaus akies bangos ilgis yra apie 0,5 um, kampas A negali viršyti 90 laipsnių, o sinA visada yra mažesnis nei 1. Didžiausias turimos šviesą laidžios terpės lūžio rodiklis yra maždaug 1,5, todėl e vertė visada yra didesnė nei 0.2um, o tai yra mažiausias ribinis atstumas, kurį gali nustatyti optinis mikroskopas. Naudodami mikroskopo padidinimą, jei norite padidinti objekto taško atstumą e, kurį galima nustatyti objektyvu, kurio NA vertė yra pakankamai didelė, kad būtų galima atskirti žmogaus akis, Me Didesnis arba lygus 0.15 mm, čia {{30}},15 mm yra eksperimentiškai gauta žmogaus akis Mažiausias atstumas tarp dviejų mikroobjektų, esančių 250 mm atstumu prieš akis, kurį galima atskirti, taigi M didesnis arba lygus (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, kad stebėjimas nebūtų per daug varginantis, pakanka padvigubinti M, tai yra, 500N. A Mažiau arba lygu M Mažiau arba lygi 1000 N.A yra pagrįstas bendro mikroskopo padidinimo diapazono pasirinkimas. Kad ir koks būtų bendras didinimas, jis beprasmis, nes objektyvo objektyvo skaitinė diafragma apribojo minimalų išsprendžiamą atstumą. Smulkūs objektai detalizuojami.
Vaizdo kontrastas yra dar viena pagrindinė optinių mikroskopų problema. Vadinamasis kontrastas yra juodos ir baltos spalvos kontrastas arba spalvų skirtumas tarp gretimų vaizdo paviršiaus dalių. Žmogaus akiai sunku spręsti apie ryškumo skirtumą žemiau 0.02. šiek tiek jautresnis. Kai kurių mikroskopu stebimų objektų, pavyzdžiui, biologinių mėginių, detalių ryškumas skiriasi labai mažai. Be to, mikroskopo optinės sistemos projektavimo ir gamybos klaidos dar labiau sumažina vaizdo kontrastą ir apsunkina atskirtį. Šiuo metu objekto detalės negali būti aiškiai matomos ne todėl, kad bendras padidinimas yra per mažas. , ne dėl to, kad objektyvo objektyvo skaitmeninė diafragma yra per maža, o dėl per mažo vaizdo paviršiaus kontrasto.
Bėgant metams žmonės sunkiai dirbo, kad pagerintų mikroskopų skiriamąją gebą ir vaizdo kontrastą. Nuolat tobulėjant kompiuterinėms technologijoms ir įrankiams, optinio projektavimo teorija ir metodai taip pat nuolat tobulėja. Dėl nuolatinio aptikimo metodų tobulinimo ir stebėjimo metodų naujovių optinių mikroskopų vaizdo kokybė priartėjo prie tobulo difrakcijos ribos. Jis gali prisitaikyti prie visų rūšių egzempliorių tyrimų. Nors didinamieji ir vaizdo gavimo instrumentai, tokie kaip elektroninis mikroskopas ir ultragarsinis mikroskopas, pastaraisiais metais išėjo iš eilės, kai kuriais aspektais jie pasižymi pranašumu, tačiau vis tiek negali būti pigūs, patogūs ir intuityvūs, ypač tinkami gyvų organizmų tyrimams. Konkuruojantys šviesos mikroskopai, kurie vis dar tvirtai laikosi savo pagrindo. Kita vertus, kartu su lazeriu, kompiuteriu, naujomis medžiagų technologijomis ir informacinėmis technologijomis senovinis optinis mikroskopas jaunina ir rodo stiprų gyvybingumą. Skaitmeninis mikroskopas, lazerinis konfokalinis skenuojantis mikroskopas, artimojo lauko skenuojantis mikroskopas, dviejų fotonų mikroskopas ir instrumentai, turintys įvairių naujų funkcijų arba pritaikomi įvairioms naujoms aplinkos sąlygoms, atsiranda begaliniu srautu, toliau plečiant optinių mikroskopų taikymo sritį, kaip pavyzdys. Kokios įdomios mikroskopinės uolienų darinių nuotraukos, įkeltos iš marsaeigio! Galime visiškai tikėti, kad optinis mikroskopas bus naudingas žmonijai su nauju požiūriu.
