Разделителна способност и увеличение на микроскопа. По-добре е да се види веднъж или микроскопия със свръхвисока разделителна способност. Какво определя разделителната способност на електронния микроскоп?

Насоки

За изследване на обекти, които са малки по размер и неразличими с просто око, се използват специални оптични инструменти - микроскопи. В зависимост от предназначението се разграничават: опростени, работни, изследователски и универсални. Според използвания източник на осветяване микроскопите се делят на: светлинни, флуоресцентни, ултравиолетови, електронни, неутронни, сканиращи, тунелни. Дизайнът на всеки от изброените микроскопи включва механични и оптични части. Механичната част служи за създаване на условия за наблюдение - поставяне на обекта, фокусиране на изображението, оптичната част - получаване на увеличено изображение.

Устройство за светлинен микроскоп

Микроскопът се нарича светлинен микроскоп, защото осигурява възможност за изследване на обект в пропускаща светлина в ярко зрително поле. (Фиг. Външен изглед на Biomed 2) показва общ изглед на микроскоп Biomed-2.

Механичната част на микроскопа се състои от основа на микроскопа, подвижен предметен стол и въртящо се устройство.

Фокусирането върху обект се осъществява чрез преместване на сцената чрез завъртане на копчетата за груба и фина настройка.

Диапазонът на грубо фокусиране на микроскопа е 40 mm.

Кондензаторът е монтиран на конзола и е разположен между предметната сцена и колекторната леща. Движението му се извършва чрез завъртане на копчето за регулиране на височината на кондензатора. Общият му вид е показан на (фиг.???) Кондензатор с две лещи с апертура 1,25 осигурява осветяване на полетата върху обекта при работа с лещи с увеличение от 4 до 100 пъти.

Предметната маса е монтирана на конзола. Координираното движение на предметната маса е възможно чрез завъртане на дръжките. Предметът е закрепен към масата с помощта на държачи за лекарства. Държачите могат да се местят един спрямо друг.

Координатите на обекта и количеството на движението се измерват на скали с деление 1 mm и нониус с деление 0,1 mm. Диапазонът на движение на обекта в надлъжна посока е 60 mm, в напречна посока – 40 mm. Кондензатор

Кондензатор

Микроскопът е оборудван с кондензаторен монтажен възел с възможност за центриране и движение на фокуса.

Основният микроскоп използва универсален кондензатор, монтиран в държач; когато се използва масло за потапяне, числовата апертура е 1,25.

При регулиране на осветлението се извършва плавна промяна в числовата апертура на лъча от лъчи, осветяващи лекарството, като се използва диафрагмата на апертурата.

Кондензаторът е монтиран в държача на кондензатора във фиксирана позиция и закрепен със заключващ винт.

Центриращите винтове на кондензатора се използват по време на процеса на регулиране на осветеността, за да преместят кондензатора в равнина, перпендикулярна на оптичната ос на микроскопа, докато центрират изображението на полевата диафрагма спрямо краищата на зрителното поле.

Дръжката за нагоре и надолу на кондензатора, разположена от лявата страна на скобата на държача на кондензатора, се използва при регулиране на осветлението, за да се фокусира върху изображението на полевата диафрагма.

Филтрите са монтирани във въртящ се пръстен, разположен в долната част на кондензатора.

Оптична част на микроскопа

Състои се от системи за осветление и наблюдение. Осветителната система равномерно осветява зрителното поле. Системата за наблюдение е предназначена да увеличава изображението на наблюдавания обект.

Осветителна система

Намира се под масата с предмети. Състои се от монтирана в тялото колекторна леща, която се завинтва в отвора в основата на микроскопа и фасунга с монтирана в нея лампа. Цокълът на лампата е монтиран в основата на микроскопа. Осветителят на микроскопа се захранва от мрежа с променлив ток чрез три-щифтов захранващ кабел, свързан към захранването с щепсел. Лампата на осветителя се включва от превключвател, разположен на основата на микроскопа.

Система за наблюдение

Състои се от лещи, монокулярна приставка и окуляри.

Лещи

Лещите са най-важната, най-ценната и крехка част от микроскопа. От тях зависи увеличението, разделителната способност и качеството на изображението. Те представляват система от взаимно центрирани лещи, затворени в метална рамка. В горния край на рамката има резба, с която обективът се монтира в гнездото на револвера. Предната (най-близка до обекта) леща в лещата се нарича фронтална леща и е единствената в лещата, която произвежда увеличение. Всички други лещи на обектива се наричат ​​коригиращи лещи и служат за коригиране на недостатъци в оптичното изображение.

При преминаване на сноп светлинни лъчи с различна дължина на вълната през лещите се получава дъговидно оцветяване на изображението – хроматична аберация. Неравномерното пречупване на лъчите върху извитата повърхност на лещата води до сферична аберация, която възниква поради неравномерното пречупване на централните и периферните лъчи. В резултат на това точковото изображение се появява като размазан кръг.

Лещите, включени в комплекта на микроскопа, са предназначени за оптична тръба с дължина 160 mm, височина 45 mm и дебелина на покривното стъкло от mm.

Обективите с увеличения над 10 пъти са оборудвани с пружинни рамки, които предпазват образеца и предните лещи от повреда при фокусиране върху повърхността на образеца.

Върху тялото на обектива може да се постави цветен пръстен в съответствие с увеличението, както и:

• цифрова апертура;
• дължина на оптичната тръба 160;
• дебелина на покривното стъкло 0,17, 0 или －";
• вид на потапяне - масло OIL (MI) или вода VI;

Обективите с 0,17 са предназначени за изследване на препарати само с покривни стъкла с дебелина 0,17 mm. Обективите, отбелязани с 0, са предназначени за изучаване на препарати само без покривни очила. При изследване на препарати със или без покривно стъкло могат да се използват обективи с ниско увеличение (2,5 - 10), както и имерсионни обективи. Тези лещи са маркирани с икона －.

Окуляри

Окулярът на микроскопа се състои от две лещи: очна леща (горна) и събирателна леща (долна). Между лещите е диафрагмата. Диафрагмата блокира страничните лъчи и пропуска тези близо до оптичната ос, което подобрява контраста на изображението. Целта на окуляра е да увеличи изображението, създадено от лещата. Окулярите имат собствено увеличение ×5, ×10, ×12,5, ×16 и ×20, което е посочено на рамката.

Изборът на окуляри зависи от комплекта използвани лещи. При работа с ахроматни, акростигматни и акрофлуарни лещи е препоръчително да се използват окуляри с линейно зрително поле не повече от 20 mm, с планхроматни и планапохроматни лещи - окуляри с линейно зрително поле 20; 22 и 26,5 мм.

Допълнително микроскопът може да бъде оборудван с окуляр WF10/22 със скала; стойността на делението на скалата е 0,1 mm.

Характеристики на микроскопите

Увеличение на микроскопа

Основните характеристики на микроскопа включват увеличение и разделителна способност. Общото увеличение, осигурено от микроскоп, се определя като произведение от увеличението на обектива и увеличението на окуляра. Увеличението обаче не показва качеството на изображението; то може да бъде ясно или неясно. Яснотата на полученото изображение се характеризира с разделителната способност на микроскопа, т.е. най-малкия размер на обектите или техните части, които могат да се видят с това устройство.

Общото увеличение Г на микроскопа по време на визуално наблюдение се определя по формулата: Г = βok × βok, където:

βrev - увеличение на обектива (маркирано върху обектива); βok - увеличение на окуляра (отбелязано на окуляра).

Диаметърът на полето, наблюдавано в обекта, Add mm, се определя по формулата: Add = Add × βob. Doc – диаметър на очното зрително поле (маркиран на окуляра) mm. Изчислените стойности на увеличението на микроскопа и диаметъра на наблюдаваното поле в обекта са дадени в таблица 3.

• По допълнителна поръчка

Разделителна способност на микроскопа

Разделителната способност на микроскопа се определя от минималното (разрешаващо) разстояние между две точки (или две най-тънки линии), видими отделно, и се изчислява по формулата

D=λ/(A1+A2) , където d е минималното (разрешаващо) разстояние между две точки (линии); λ е дължината на вълната на използваната светлина; A1 и A2 са числовата апертура на обектива (отбелязана на рамката) и кондензатора.

Можете да увеличите разделителната способност (т.е. да намалите абсолютната стойност на d, тъй като това са реципрочни стойности) по следните начини: осветете обекта със светлина с по-къса дължина на вълната λ (например ултравиолетови или късовълнови лъчи), използвайте лещи с по-голям отвор A1 или увеличете кондензатора на отвора A2.

Работно разстояние на обектива

Микроскопите са оборудвани с четири подвижни обектива със собствени увеличения от 4×, 10×, 40× и 100×, маркирани върху метална рамка. Увеличението на обектива зависи от кривината на основната предна леща: колкото по-голяма е кривината, толкова по-късо е фокусното разстояние и толкова по-голямо е увеличението. Това трябва да се помни при микроскопиране - колкото по-голямо е увеличението, което осигурява лещата, толкова по-малко е свободното работно разстояние и толкова по-ниско трябва да се спусне над равнината на образеца.

Потапяне

Всички лещи са разделени на сухи и потапящи се или потопяеми. Лещата се нарича суха, ако има въздух между предната леща и въпросния образец. В този случай, поради разликата в коефициента на пречупване на стъклото (1,52) и въздуха (1,0), част от светлинните лъчи се отклоняват и не влизат в окото на наблюдателя. Обективите със суха система обикновено имат голямо фокусно разстояние и осигуряват ниско (10x) или средно (40x) увеличение.

Имерсионни или потопяеми лещи са тези лещи, при които между предната леща и образеца е поставена течна среда с коефициент на пречупване, близък до индекса на пречупване на стъклото. Кедровото масло обикновено се използва като среда за потапяне. Можете също така да използвате вода, глицерин, прозрачни масла, монобромнафталин и др. В този случай се създава хомогенна (хомогенна) среда между предната леща на обектива и препарата (стъкло на препарата - масло - стъкло на леща) с същия индекс на пречупване. Благодарение на това всички лъчи, без пречупване или промяна на посоката, влизат в лещата, създавайки условия за най-добро осветяване на лекарството. Стойността (n) на индекса на пречупване е 1,33 за вода, 1,515 за кедрово масло и 1,6 за монобромнафталин.

Микроскопска техника

Микроскопът се свързва към електрическата мрежа чрез захранващ кабел. С помощта на револвер на пътя на лъча се монтира леща с увеличение ×10. Лекото спиране и щракащият звук на револверната пружина показват, че обективът е монтиран по протежение на оптичната ос. С помощта на копчето за грубо фокусиране спуснете обектива на разстояние 0,5 - 1,0 cm от сцената.

Правила за работа със сухи лещи.

Приготвеният препарат се поставя върху платформата и се закрепва със скоба. Множество зрителни полета се гледат с помощта на ×10 суха леща. Сцената се премества с помощта на странични винтове. Областта на лекарството, необходима за изследване, се поставя в центъра на зрителното поле. Повдигнете тръбата и чрез завъртане на револвера преместете лещата с увеличение ×40, като наблюдавате отстрани, като използвате макрометричен винт, спуснете отново тръбата с лещата почти докато влезе в контакт с образеца. Погледнете в окуляра и много бавно повдигнете тръбата, докато се появи очертанието на изображението. Прецизното фокусиране се извършва с микрометърен винт, като се завърта в една или друга посока, но не повече от един пълен оборот. Ако се усеща съпротивление при въртене на микрометърния винт, това означава, че ходът му е завършен. В този случай завъртете винта на един или два пълни оборота обратна страна, отново намерете изображението с помощта на макрометричния винт и продължете да работите с микрометричния винт.

Полезно е да се приучите да държите двете очи отворени при микроскопиране и да ги използвате редуващо, тъй като това ще уморява по-малко зрението ви.

Когато сменяте лещите, не трябва да забравяте, че разделителната способност на микроскопа зависи от съотношението на апертурата на лещата и кондензатора. Числовата апертура на обектива с увеличение ×40 е 0,65, а тази на непотопения кондензатор е 0,95. Практически е възможно да ги приведете в съответствие, като използвате следната техника: след като сте фокусирали образеца с лещата, извадете окуляра и, гледайки през тръбата, покрийте ирисовата диафрагма на кондензатора, докато нейните краища станат видими на границата на равномерното осветена задна леща на обектива. В този момент числените апертури на кондензатора и обектива ще бъдат приблизително равни.

Правила за работа с имерсионен обектив.

Малка капка масло за потапяне се нанася върху препарата (за предпочитане фиксиран и оцветен). Револверът се завърта и по централната оптична ос е монтирана имерсионна леща с увеличение 100 ×. Кондензаторът се повдига нагоре, докато спре. Ирисовата диафрагма на кондензатора е напълно отворена. Гледайки отстрани, използвайте макрометричен винт, за да спуснете тръбата, докато лещата се потопи в масло, почти докато лещата влезе в контакт с предметното стъкло на образеца. Това трябва да се направи много внимателно, така че предната леща да не се премести и да се повреди. Те гледат в окуляра, много бавно завъртат макрометричния винт към себе си и, без да повдигат лещата от маслото, повдигат тръбата, докато се появят контурите на обекта. Трябва да се помни, че свободното работно разстояние в имерсионния обектив е 0,1 - 0,15 mm. След това се извършва прецизно фокусиране с помощта на макрометричен винт. В препарата се изследват няколко зрителни полета, като се движи масата със странични винтове. След приключване на работата с потапящия обектив повдигнете тръбата, отстранете препарата и внимателно избършете предната леща на обектива, първо със суха мека памучна салфетка, след това със същата салфетка, но леко навлажнена с чист бензин. Не трябва да оставяте масло върху повърхността на обектива, тъй като то позволява да се утаи прах и може да доведе до повреда на оптиката на микроскопа с течение на времето. Препаратът се освобождава от маслото първо с парче филтърна хартия, след което стъклото се обработва с бензин или ксилен.

Както знаете, човек получава по-голямата част от информацията за света около него чрез зрението. Човешкото око е сложно и перфектно устройство. Това създадено от природата устройство работи със светлина - електромагнитно излъчване, чийто диапазон на дължина на вълната е между 400 и 760 нанометра. Цветът, който човек възприема, се променя от лилаво до червено.

Електромагнитните вълни, съответстващи на видимата светлина, взаимодействат с електронните обвивки на атомите и молекулите в окото. Резултатът от това взаимодействие зависи от състоянието на електроните в тези обвивки. Светлината може да бъде абсорбирана, отразена или разсеяна. Какво точно се е случило със светлината може да разкрие много за атомите и молекулите, с които е взаимодействала. Диапазонът на размерите на атомите и молекулите е от 0,1 до десетки нанометри. Това е много пъти по-късо от дължината на вълната на светлината. Въпреки това, обекти с точно такъв размер - нека ги наречем нанообекти - са много важни за виждане. Какво трябва да се направи за това? Нека първо обсъдим какво може да види човешкото око.

Обикновено, когато говорим за разрешаването на един или друг оптично устройство, оперират с две концепции. Едната е ъглова разделителна способност, а другата е линейна разделителна способност. Тези понятия са взаимосвързани. Например за човешкото око ъгловата разделителна способност е приблизително 1 дъгова минута. В този случай окото може да различи два точкови обекта, разположени на 25-30 cm от него, само когато разстоянието между тези обекти е повече от 0,075 mm. Това е доста сравнимо с разделителната способност на конвенционален компютърен скенер. Всъщност разделителната способност от 600 dpi означава, че скенерът може да различи точки на разстояние от 0,042 mm една от друга.

За да могат да се различават обекти, намиращи се на още по-малко разстояние един от друг, е изобретен оптичен микроскоп - устройство, което увеличава разделителната способност на окото. Тези устройства изглеждат различно (както се вижда от фигура 1), но принципът им на действие е един и същ. Оптичният микроскоп направи възможно увеличаването на разделителната способност до части от микрона. Още преди 100 години оптичната микроскопия направи възможно изследването на обекти с микронни размери. В същото време обаче стана ясно, че е невъзможно да се постигне допълнително увеличаване на разделителната способност чрез просто увеличаване на броя на лещите и подобряване на тяхното качество. Разделителната способност на оптичния микроскоп се оказа ограничена от свойствата на самата светлина, а именно нейната вълнова природа.

В края на предишния век беше установено, че разделителната способност на оптичния микроскоп е . В тази формула λ е дължината на вълната на светлината и нгрях u- числовата апертура на лещата на микроскопа, която характеризира както микроскопа, така и веществото, което се намира между обекта на изследване и най-близката до него леща на микроскопа. Действително, изразът за числовата апертура включва индекса на пречупване нсреда между обекта и лещата и ъгъла uмежду оптичната ос на лещата и най-външните лъчи, които излизат от обекта и могат да влязат в тази леща. Коефициентът на пречупване на вакуума е равен на единица. За въздух този показател е много близък до единица, за вода е 1,33303, а за специални течности, използвани в микроскопията за получаване на максимална разделителна способност, ндостига 1,78. Какъвто и да е ъгълът u, стойността sin uне може да бъде повече от един. По този начин разделителната способност на оптичния микроскоп не надвишава част от дължината на вълната на светлината.

Разделителната способност обикновено се счита за половината от дължината на вълната.

Интензитет, разделителна способност и увеличение на обект са различни неща. Можете да направите така, че разстоянието между центровете на изображения на обекти, които са разположени на 10 nm един от друг, да бъде 1 mm. Това би съответствало на увеличение от 100 000 пъти. Няма да може обаче да се различи дали е един обект или два. Факт е, че изображенията на обекти, чиито размери са много малки в сравнение с дължината на вълната на светлината, ще имат същата форма и размер, независимо от формата на самите обекти. Такива обекти се наричат ​​точкови обекти - техните размери могат да бъдат пренебрегнати. Ако такъв точков обект свети, тогава оптичен микроскоп ще го изобрази като светъл кръг, заобиколен от светли и тъмни пръстени. Освен това, за простота, ще разгледаме източниците на светлина. Типично изображение на точков източник на светлина, получено с помощта на оптичен микроскоп, е показано на фигура 2. Интензитетът на светлинните пръстени е много по-малък от този на кръга и намалява с разстоянието от центъра на изображението. Най-често се вижда само първият светъл пръстен. Диаметърът на първия тъмен пръстен е . Функцията, която описва това разпределение на интензитета, се нарича функция на разпространение на точката. Тази функция не зависи от това какво е увеличението. Изображението на няколко точкови обекта ще бъде точно кръгове и пръстени, както се вижда от Фигура 3. Полученото изображение може да бъде увеличено, но ако изображенията на два съседни точкови обекта се слеят, те ще продължат да се сливат. Често се казва, че този вид увеличение е безполезен - по-големите изображения просто ще бъдат по-мъгли. Пример за безполезно увеличение е показан на фигура 4. Формулата често се нарича дифракционна граница и е толкова известна, че е издълбана върху паметника на автора на тази формула, немския оптичен физик Ернст Абе.

Разбира се, с течение на времето оптичните микроскопи започнаха да се оборудват с различни устройства, които направиха възможно съхраняването на изображения. Човешкото око беше допълнено първо от филмови камери и филми, а след това от камери, базирани на цифрови устройства, които преобразуват светлината, падаща върху тях, в електрически сигнали. Най-често срещаните от тези устройства са CCD матрици (CCD означава зарядно свързано устройство). Броят на пикселите в цифровите фотоапарати продължава да се увеличава, но това само по себе си не може да подобри разделителната способност на оптичните микроскопи.

Дори преди двадесет и пет години изглеждаше, че границата на дифракцията е непреодолима и че за да се изследват обекти, чиито размери са многократно по-малки от дължината на вълната на светлината, е необходимо да се изостави светлината като такава. Точно по този път са поели създателите на електронните и рентгеновите микроскопи. Въпреки многобройните предимства на такива микроскопи, проблемът с използването на светлина за разглеждане на нанообекти остава. Имаше много причини за това: удобство и лекота на работа с обекти, кратко време, необходимо за получаване на изображение, известни методи за оцветяване на проби и много други. Най-накрая, след години на упорита работа, стана възможно да се наблюдават наномащабни обекти с помощта на оптичен микроскоп. Най-голям напредък в тази посока е постигнат в областта на флуоресцентната микроскопия. Разбира се, никой не е отменил границата на дифракция, но успяха да я заобиколят. В момента има различни оптични микроскопи, които позволяват да се изследват обекти, чиито размери са много по-малки от дължината на вълната на самата светлина, която създава изображения на тези обекти. Всички тези устройства имат едно общо нещо общ принцип. Нека се опитаме да обясним коя е тя.

От това, което вече беше казано за дифракционната граница на разделителната способност, става ясно, че да се види точков източник не е толкова трудно. Ако този източник е с достатъчна интензивност, изображението му ще бъде ясно видимо. Формата и размерът на това изображение, както вече беше споменато, ще се определят от свойствата на оптичната система. В същото време, като знаете свойствата на оптичната система и сте сигурни, че обектът е точков обект, можете да определите точно къде се намира обектът. Точността на определяне на координатите на такъв обект е доста висока. Това може да се илюстрира с фигура 5. Координатите на точковия обект могат да бъдат определени по-точно, колкото по-интензивно свети. Още през 80-те години на миналия век с помощта на оптичен микроскоп те успяха да определят позицията на отделни светещи молекули с точност от 10-20 нанометра. Необходимо условие за такова точно определяне на координатите на точков източник е неговата самота. Най-близкият друг точков източник трябва да е толкова далеч, че изследователят да знае със сигурност, че обработваното изображение съответства на един източник. Ясно е, че това е разстояние лтрябва да отговаря на условието. В този случай анализът на изображението може да предостави много точни данни за позицията на самия източник.

Повечето обекти, чиито размери са много по-малки от разделителната способност на оптичен микроскоп, могат да бъдат представени като колекция от точкови източници. Източниците на светлина в такъв комплект са разположени един от друг на разстояния много по-малки от . Ако тези източници блестят едновременно, тогава ще бъде невъзможно да се каже къде точно се намират. Въпреки това, ако можете да накарате тези източници да светят на свой ред, тогава позицията на всеки от тях може да се определи с висока точност. Ако тази точност надвишава разстоянието между източниците, тогава, знаейки позицията на всеки от тях, може да се разбере какви са относителните им позиции. Това означава, че е получена информация за формата и размера на обекта, който се представя като набор от точкови източници. С други думи, в този случай можете да изследвате обект с оптичен микроскоп, чиито размери са по-малки от границата на дифракция!

По този начин ключовият момент е да се получи информация за различни части на нанообект независимо една от друга. Има три основни групи методи за това.

Първата група методи целенасочено кара една или друга част от изследвания обект да блесне. Най-известният от тези методи е сканиращата оптична микроскопия в близко поле. Нека го разгледаме по-отблизо.

Ако внимателно проучите условията, които се подразбират, когато става въпрос за границата на дифракция, ще откриете, че разстоянията от обекти до лещи са значително по-големи от дължината на вълната на светлината. При разстояния, сравними и по-малки от тази дължина на вълната, картината е различна. В близост до всеки обект, попаднал в електромагнитното поле на светлинна вълна, има променливо електромагнитно поле, чиято честота на промяна е същата като честотата на промяна на полето в светлинната вълна. За разлика от светлинната вълна, това поле бързо се разпада, докато се отдалечава от нанообекта. Разстоянието, на което интензитетът намалява, напр. дпъти, съпоставими с размера на обекта. По този начин електромагнитното поле с оптична честота е концентрирано в обем пространство, чийто размер е много по-малък от дължината на вълната на светлината. Всеки нанообект, който попадне в тази област, ще взаимодейства по един или друг начин с концентрираното поле. Ако обектът, с помощта на който се извършва тази концентрация на полето, се движи последователно по произволна траектория по протежение на изследвания нанообект и се записва светлината, излъчвана от тази система, тогава може да се изгради изображение от отделни точки, лежащи на тази траектория. Разбира се, във всяка точка изображението ще изглежда както е показано на фигура 2, но разделителната способност ще се определя от това колко е концентрирано полето. А това от своя страна се определя от размера на обекта, с помощта на който се концентрира това поле.

Най-често срещаният начин за концентриране на полето по този начин е да се направи много малък отвор в метален екран. Обикновено този отвор се намира в края на заострен световод, покрит с тънък филм от метал (световодът често се нарича оптично влакно и се използва широко за предаване на данни на дълги разстояния). Сега е възможно да се произвеждат отвори с диаметри от 30 до 100 nm. Разделителната способност е същата като размер. Устройствата, работещи на този принцип, се наричат ​​оптични микроскопи за близко поле. Появиха се преди 25 години.

Същността на втората група методи се свежда до следното. Вместо да карате близките нанообекти да блестят на свой ред, можете да използвате обекти, които светят в различни цветове. В този случай с помощта на светлинни филтри, които пропускат светлина от един или друг цвят, можете да определите позицията на всеки обект и след това да създадете една картина. Това е много подобно на това, което е показано на фигура 5, само че цветовете ще бъдат различни за трите изображения.

Последната група методи, които позволяват да се преодолее границата на дифракция и да се изследват нанообекти, използва свойствата на самите светещи обекти. Има източници, които могат да се „включват“ и „изключват“ с помощта на специално подбрана светлина. Такива превключвания се случват статистически. С други думи, ако има много превключваеми нанообекти, тогава чрез избиране на дължината на вълната на светлината и нейния интензитет, можете да принудите само част от тези обекти да се „изключат“. Останалите обекти ще продължат да светят и от тях може да се получи изображение. След това трябва да „включите“ всички източници и отново да „изключите“ някои от тях. Наборът от източници, които остават „включени“, ще бъде различен от набора, който е останал „включен“ първия път. Като повтаряте тази процедура много пъти, можете да получите голям комплектизображения, които са различни едно от друго. Чрез анализиране на такъв набор е възможно да се локализира голяма част от всички източници с много висока точност, доста над границата на дифракция. Пример за супер разделителна способност, получена по този начин, е показан на фигура 6.

Оптичната микроскопия със супер разделителна способност в момента се развива бързо. Безопасно е да се предположи, че тази област ще привлича все по-голям брой изследователи през следващите години и се надяваме, че читателите на тази статия ще бъдат сред тях.

Елена 3013

Тази статия ще обсъди увеличението на микроскопа, мерните единици на това количество и методите за визуално определяне на разделителната способност на устройството. Ще говорим и за стандартните параметри на тази стойност и методите за изчисляване на увеличението за конкретен вид работа.

Най-често основните параметри на мощността на микроскопа са посочени върху тялото на лещата. Развийте обектива и го проверете. Можете да видите две числа, записани като дроб. Първото е увеличението, второто е цифровата апертура.

Блендата характеризира способността на устройството да събира светлина и да създава ясно изображение. Обективът може също да показва дължината на тръбата и дебелината на покривното стъкло, необходимо за работата.

Всичко за увеличението на микроскопа

Увеличението се измерва в кратни (x). Връзката на системата окуляр-леща напълно определя нейното значение. Произведението от увеличението на окуляра и обектива ни казва за работното увеличение, което даден микроскоп създава. Зависимостта на общото увеличение от увеличението на обектива е очевидна. Въз основа на мощността лещите се разделят на следните групи:

Малък (не повече от 10 пъти);

Средно (до 50x);

Голям (над 50 пъти);

Изключително голям (повече от 100 пъти).

Максималната стойност на увеличение на обектива за оптичен микроскоп е 2000x. Стойността на окуляра обикновено е 10x и рядко се променя. Но увеличението на обектива варира в широки граници (от 4 до 100x и 2000x).

Когато избирате микроскоп, трябва да вземете предвид кой ще го използва и какво максимално увеличение може да е необходимо. Например, 200x е достатъчно за дете в предучилищна възраст; училищните и университетските микроскопи имат увеличение от 400-1000x. Но устройството за изследване трябва да дава поне 1500-2000x. Тази стойност ви позволява да работите с бактерии и малки клетъчни структури.

		Oksar.ru-Москва	900 R
	Още оферти

Разделителна способност на устройството

Какво определя яснотата и качеството на изображението, произведено от микроскоп? Това се влияе от разделителната способност на устройството. За да изчислите това количество, трябва да намерите частното от дължината на светлинната вълна и две числови апертури. Следователно се определя от кондензатора и лещата на микроскопа. Напомняме ви, че числената стойност на апертурата може да се види на цевта на обектива. Колкото по-високо е, толкова по-добра е разделителната способност на устройството.

Оптичният микроскоп има разделителна способност от 0,2 микрона. Това е минималното разстояние до изображението, когато всички точки на обекта са различими.

Полезно увеличение на микроскопа

Говорим за полезно увеличение, когато окото на изследователя използва напълно разделителната способност на микроскопа. Това се постига чрез наблюдение на обекта под максимално допустимия ъгъл. Полезното увеличение зависи само от цифровата апертура и вида на обектива. При изчисляването му числовата апертура се увеличава 500-1000 пъти.

Сухата леща (само въздух между обекта и лещата) създава полезно увеличение от 1000x, т.е. NA е 1.

Имерсионна леща (слой от имерсионна среда между обекта и лещата) създава полезно увеличение от 1250x, т.е. цифровата апертура е 1,25.

Замъглено или размито изображение показва, че използваемото увеличение е по-голямо или по-малко от горните стойности. Увеличаването или намаляването на определената стойност значително влошава работата на микроскопа.

В тази статия говорихме за основните характеристики на оптичния микроскоп и методите за тяхното изчисляване. Надяваме се, че тази информация ще бъде полезна при работа с това сложно устройство.

кажи на приятели

Разделителната способност на окото е ограничена. Резолюцияхарактеризира разрешено разстояние, т.е. минималното разстояние между две съседни частици, при което те все още се виждат отделно. Разрешеното разстояние за невъоръжено око е около 0,2 mm. За увеличаване на разделителната способност се използва микроскоп. За изследване на структурата на металите микроскопът е използван за първи път през 1831 г. от P.P.

Разрешеното разстояние се определя от връзката:

Където л- дължина на вълната на светлината, идваща от обекта на изследване към лещата, н– показател на пречупване на средата, разположена между обекта и лещата, и а- ъглова апертура, равна на половината от ъгъла на отваряне на лъча от лъчи, влизащи в лещата, която създава изображението. Тази важна характеристика на обектива е гравирана върху рамката на обектива.

U добри лещимаксимален ъгъл на отвора a = 70° и sina » 0,94. Повечето изследвания използват сухи обективи, работещи във въздуха (n = 1). За намаляване на разрешеното разстояние се използват потапящи лещи. Пространството между обекта и лещата се запълва с прозрачна течност (имерсия) с висок коефициент на пречупване. Обикновено се използва капка кедрово масло (n = 1,51).

Ако приемем l = 0,55 µm за видима бяла светлина, тогава минималното разделително разстояние на светлинен микроскоп е:

По този начин разделителната способност на светлинния микроскоп е ограничена от дължината на вълната на светлината. Обективът увеличава като през лупа междинния образ на обекта, който се гледа през окуляра. Окулярът увеличава междинния образ на обекта и не може да увеличи разделителната способност на микроскопа.

Общото увеличение на микроскопа е равно на произведението от увеличението на обектива и окуляра. Металографските микроскопи се използват за изследване на структурата на металите с увеличение от 20 до 2000 пъти.

Начинаещите правят често срещана грешка, като се опитват да видят структурата веднага при голямо увеличение. Трябва да се има предвид, че колкото по-голямо е увеличението на даден обект, толкова по-малка е видимата площ в зрителното поле на микроскопа. Поради това се препоръчва да започнете изследването с помощта на слаби лещи, за да оцените първо общ характерметални конструкции на голяма площ. Ако започнете микроанализа с помощта на силна леща, тогава много важни характеристики на металната структура може да не бъдат забелязани.

След общ оглед на структурата при малки увеличения на микроскопа се избира обектив с такава разделителна способност, че да се видят всички необходими най-малки детайли на структурата.

Окулярът е избран така, че детайлите на конструкцията, увеличени от обектива, да се виждат ясно. Ако увеличението на окуляра не е достатъчно, фините детайли на междинното изображение, създадено от лещата, няма да се видят през микроскопа и по този начин няма да се използва пълната разделителна способност на лещата. Ако увеличението на окуляра е твърде голямо, нови структурни детайли няма да бъдат разкрити, в същото време контурите на вече идентифицирани детайли ще бъдат замъглени и зрителното поле ще стане по-тясно. Собствено увеличениеокулярът е гравиран върху рамката си (например 7 x).