Rezolucioni dhe zmadhimi i mikroskopit. Është më mirë të shihet një herë, ose mikroskopi me rezolucion super të lartë. Çfarë e përcakton rezolucionin e një mikroskopi elektronik?

Udhëzimet

Për të studiuar objekte me përmasa të vogla dhe të padallueshme me sy të lirë, përdoren instrumente të posaçme optike - mikroskopët. Në varësi të qëllimit, ato dallohen: të thjeshtuara, punuese, kërkimore dhe universale. Sipas burimit të ndriçimit të përdorur, mikroskopët ndahen në: dritë, fluoreshente, ultravjollcë, elektronikë, neutron, skanues, tunel. Dizajni i secilit prej mikroskopëve të listuar përfshin pjesë mekanike dhe optike. Pjesa mekanike shërben për të krijuar kushte vëzhgimi - vendosja e objektit, fokusimi i imazhit, pjesa optike - përftimi i një imazhi të zmadhuar.

Pajisja me mikroskop me dritë

Një mikroskop quhet mikroskop drite sepse ofron aftësinë për të studiuar një objekt në dritën e transmetuar në një fushë të ndritshme të shikimit. (Fig. Pamja e jashtme e Biomed 2) tregon një pamje të përgjithshme të mikroskopit Biomed-2.

Pjesa mekanike e mikroskopit përbëhet nga një bazë mikroskopi, një skenë e lëvizshme dhe një pajisje rrotulluese.

Fokusimi në një objekt realizohet duke lëvizur skenën duke rrotulluar pullat e rregullimit të trashë dhe të imët.

Gama e përqendrimit të trashë të mikroskopit është 40 mm.

Kondensuesi është montuar në një kllapë dhe ndodhet midis fazës së objektit dhe thjerrëzës së kolektorit. Lëvizja e tij bëhet duke rrotulluar çelësin e rregullimit të lartësisë së kondensatorit. Pamja e përgjithshme e tij është paraqitur në (Fig.???) Një kondensator me dy lente me një hapje 1.25 siguron ndriçimin e fushave në objekt kur punoni me lente me zmadhim nga 4 deri në 100 herë.

Tabela e objektit është montuar në një kllapa. Lëvizja e koordinatave të tabelës së objektit është e mundur duke rrotulluar dorezat. Objekti është i siguruar në tavolinë duke përdorur mbajtëse droge. Mbajtësit mund të zhvendosen në lidhje me njëri-tjetrin.

Koordinatat e objektit dhe sasia e lëvizjes maten në peshore me vlerë ndarjeje 1 mm dhe vernie me vlerë ndarjeje 0,1 mm. Gama e lëvizjes së objektit në drejtimin gjatësor është 60 mm, në drejtim tërthor - 40 mm. Kondensator

Kondensator

Mikroskopi është i pajisur me një njësi montimi të kondensatorit me mundësinë e përqendrimit dhe fokusimit të lëvizjes.

Mikroskopi bazë përdor një kondensator universal të instaluar në një mbajtëse; kur përdorni vaj zhytjeje, hapja numerike është 1.25.

Kur rregulloni ndriçimin, një ndryshim i qetë në hapjen numerike të rrezes së rrezeve që ndriçojnë ilaçin kryhet duke përdorur diafragmën e hapjes.

Kondensuesi është i instaluar në mbajtësin e kondensatorit në një pozicion fiks dhe i siguruar me një vidë mbyllëse.

Vidhat e qendrës së kondensatorit përdoren gjatë procesit të rregullimit të ndriçimit për të lëvizur kondensatorin në një rrafsh pingul me boshtin optik të mikroskopit ndërsa përqendroni imazhin e diafragmës së fushës në lidhje me skajet e fushës së shikimit.

Doreza lart dhe poshtë e kondensatorit, e vendosur në anën e majtë të mbajtësit të kondensatorit, përdoret kur rregulloni ndriçimin për t'u fokusuar në imazhin e diafragmës së fushës.

Filtrat janë instaluar në një unazë rrotulluese të vendosur në fund të kondensatorit.

Pjesa optike e mikroskopit

Përbëhet nga sisteme ndriçimi dhe vëzhgimi. Sistemi i ndriçimit ndriçon në mënyrë të barabartë fushën e shikimit. Sistemi i vëzhgimit është krijuar për të zgjeruar imazhin e objektit të vëzhguar.

Sistemi i ndriçimit

Ndodhet nën tabelën e objektit. Ai përbëhet nga një lente kolektori e instaluar në trup, e cila vidhohet në vrimën në bazën e mikroskopit dhe një prizë me një llambë të instaluar në të. Priza e llambës është instaluar brenda bazës së mikroskopit. Ndriçuesi i mikroskopit furnizohet me energji nga një rrjet i rrymës alternative përmes një kordoni energjie me tre kunja të lidhura me furnizimin me energji elektrike duke përdorur një prizë. Llamba e ndriçuesit ndizet nga një çelës i vendosur në bazën e mikroskopit.

Sistemi i vëzhgimit

Përbëhet nga thjerrëzat, bashkëngjitja monokulare dhe okularët.

Lentet

Lentet përbëjnë pjesën më të rëndësishme, më të vlefshme dhe të brishtë të mikroskopit. Zmadhimi, rezolucioni dhe cilësia e imazhit varen prej tyre. Ato janë një sistem lentesh me qendër reciprokisht të mbyllura në një kornizë metalike. Në skajin e sipërm të kornizës ka një fije me të cilën është montuar thjerrëza në folenë e revolverit. Lentja e përparme (më afër objektit) në thjerrë quhet thjerrëza ballore dhe është e vetmja në thjerrëz që prodhon zmadhim. Të gjitha thjerrëzat e tjera objektive quhen lente korrigjuese dhe shërbejnë për të korrigjuar mangësitë në imazhin optik.

Kur një rreze rrezesh drite me gjatësi vale të ndryshme kalon nëpër thjerrëza, ndodh një ngjyrim ylber i imazhit - devijimi kromatik. Përthyerja e pabarabartë e rrezeve në sipërfaqen e lakuar të thjerrëzës çon në devijimin sferik, i cili ndodh për shkak të thyerjes së pabarabartë të rrezeve qendrore dhe periferike. Si rezultat, imazhi me pikë shfaqet si një rreth i paqartë.

Lentet e përfshira në kompletin e mikroskopit janë të dizajnuara për një gjatësi tubi optik prej 160 mm, një lartësi prej 45 mm dhe një trashësi xhami të mbuluar prej mm.

Objektivat me zmadhime më të mëdha se 10X janë të pajisura me korniza me susta që mbrojnë kampionin dhe thjerrëzat e përparme nga dëmtimi kur fokusohen në sipërfaqen e ekzemplarit.

Një unazë me ngjyrë mund të aplikohet në trupin e lenteve në përputhje me zmadhimin, si dhe:

• hapje numerike;
• gjatësia e tubit optik 160;
• trashësia e xhamit të kapakut 0.17, 0 ose －";
• lloji i zhytjes - vaj VAJ (MI) ose ujë VI;

Objektivat e shënuar 0.17 janë të dizajnuara për studimin e përgatitjeve vetëm me gota mbuluese 0.17 mm të trasha. Objektivat e shënuar me 0 janë të dizajnuara për studimin e preparateve vetëm pa gota mbuluese. Objektivat me zmadhim të ulët (2,5 - 10), si dhe objektivat e zhytjes, mund të përdoren kur ekzaminohen përgatitjet me ose pa xhami mbulues. Këto lente janë të shënuara me një ikonë －.

okularë

Okuli i mikroskopit përbëhet nga dy thjerrëza: një thjerrëz (e sipërme) dhe një lente grumbulluese (e poshtme). Midis thjerrëzave është diafragma. Diafragma bllokon rrezet anësore dhe transmeton ato afër boshtit optik, gjë që rrit kontrastin e imazhit. Qëllimi i okularit është të zmadhojë imazhin e prodhuar nga lentet. Okulat kanë zmadhimin e tyre prej ×5, ×10, ×12.5, ×16 dhe ×20, e cila tregohet në kornizë.

Zgjedhja e okularëve varet nga grupi i lenteve të përdorura. Kur punoni me lente akromat, akrostigmata dhe akrofluar, këshillohet të përdorni okularë me një fushë shikimi lineare jo më shumë se 20 mm, me lente plankromat dhe planapokromat - okularë me një fushë pamjeje lineare prej 20; 22 dhe 26,5 mm.

Përveç kësaj, mikroskopi mund të pajiset me një okular WF10/22 me një shkallë; Vlera e ndarjes së shkallës është 0.1 mm.

Karakteristikat e mikroskopëve

Zmadhimi i mikroskopit

Karakteristikat kryesore të një mikroskopi përfshijnë zmadhimin dhe rezolucionin. Zmadhimi total i siguruar nga një mikroskop përcaktohet si produkt i zmadhimit objektiv dhe zmadhimit të okularit. Megjithatë, zmadhimi nuk tregon cilësinë e imazhit; mund të jetë i qartë ose i paqartë. Qartësia e imazhit që rezulton karakterizohet nga rezolucioni i mikroskopit, d.m.th. madhësia më e vogël e objekteve ose pjesëve të tyre që mund të shihen duke përdorur këtë pajisje.

Zmadhimi total Г i mikroskopit gjatë vëzhgimit vizual përcaktohet me formulën: Г = βok × βok, ku:

βrev - zmadhimi i lenteve (i shënuar në lente); βok - zmadhimi i okularit (i shënuar në okular).

Diametri i fushës së vëzhguar në objekt, Shto mm, përcaktohet me formulën: Shto = Shto × βob. Doc – diametri i fushës së shikimit (e shënuar në okular) mm. Vlerat e llogaritura të zmadhimit të mikroskopit dhe diametri i fushës së vëzhguar në objekt janë dhënë në tabelën 3.

• Me porosi shtesë

Rezolucioni i mikroskopit

Rezolucioni i një mikroskopi përcaktohet nga distanca minimale (zgjidhëse) midis dy pikave (ose dy vijave më të holla) të dukshme veçmas, dhe llogaritet me formulën

D=λ/(A1+A2) , ku d është distanca minimale (zgjidhëse) ndërmjet dy pikave (drejtëzave); λ është gjatësia e valës së dritës së përdorur; A1 dhe A2 janë hapja numerike e thjerrëzës (e shënuar në kornizën e saj) dhe kondensatorit.

Ju mund të rrisni rezolucionin (d.m.th., zvogëloni vlerën absolute të d, pasi këto janë vlera reciproke) në mënyrat e mëposhtme: ndriçoni objektin me dritë me një gjatësi vale më të shkurtër λ (për shembull, rrezet ultravjollcë ose me valë të shkurtër), përdorni lente me një hapje më të madhe A1, ose rrisin kondensatorin e hapjes A2.

Distanca e punës së lenteve

Mikroskopët janë të pajisur me katër objektiva të lëvizshëm me zmadhimet e tyre prej 4×, 10×, 40× dhe 100×, të shënuara në një kornizë metalike. Zmadhimi i lenteve varet nga lakimi i thjerrëzës kryesore të përparme: sa më e madhe të jetë lakimi, aq më e shkurtër është gjatësia fokale dhe aq më e madhe është zmadhimi. Kjo duhet të mbahet mend gjatë mikroskopimit - sa më i madh të jetë zmadhimi i ofruar nga thjerrëza, aq më e vogël është distanca e lirë e punës dhe aq më e ulët duhet të ulet mbi rrafshin e ekzemplarit.

Zhytje

Të gjitha thjerrëzat ndahen në të thata dhe zhytjeje, ose zhytëse. Një lente quhet e thatë nëse ka ajër midis thjerrëzës së përparme dhe ekzemplarit në fjalë. Në këtë rast, për shkak të ndryshimit në indeksin e thyerjes së qelqit (1.52) dhe ajrit (1.0), disa nga rrezet e dritës devijohen dhe nuk hyjnë në syrin e vëzhguesit. Lentet e sistemit të thatë zakonisht kanë një gjatësi fokale të gjatë dhe ofrojnë zmadhim të ulët (10x) ose mesatar (40x).

Thjerrëzat zhytëse ose zhytëse janë ato thjerrëza në të cilat një mjedis i lëngshëm me një indeks thyerjeje afër indeksit të thyerjes së xhamit vendoset midis thjerrëzës së përparme dhe ekzemplarit. Vaji i kedrit zakonisht përdoret si një mjet zhytjeje. Mund të përdorni gjithashtu ujë, glicerinë, vajra transparente, monobromonaftalinë etj. Në këtë rast, vendoset një medium homogjen (homogjen) midis thjerrëzës së përparme të thjerrëzës objektive dhe preparatit (xhami i preparatit - vaji - xhami i thjerrëzave) me i njëjti indeks refraktiv. Falë kësaj, të gjitha rrezet, pa thyerje ose ndryshim të drejtimit, hyjnë në lente, duke krijuar kushte për ndriçimin më të mirë të ilaçit. Vlera (n) e indeksit të thyerjes është 1.33 për ujin, 1.515 për vajin e kedrit dhe 1.6 për monobromonaftalin.

Teknika e mikroskopisë

Mikroskopi lidhet me rrjetin elektrik duke përdorur një kabllo energjie. Duke përdorur një revolver, një lente me një zmadhim × 10 është instaluar në shtegun e rrezes. Një ndalesë e lehtë dhe tingulli i klikimit të sustës së revolverit tregojnë se thjerrëza është montuar përgjatë boshtit optik. Duke përdorur çelësin e përqendrimit të trashë, ulni lentet në një distancë prej 0,5 - 1,0 cm nga skena.

Rregullat për të punuar me lente të thata.

Preparati i përgatitur vendoset në skenë dhe fiksohet me kapëse. Fusha të shumta shikimi shihen duke përdorur një lente të thatë ×10. Skena zhvendoset duke përdorur vida anësore. Zona e barit që kërkohet për ekzaminim vendoset në qendër të fushës së shikimit. Ngrini tubin dhe, duke rrotulluar revolverin, lëvizni thjerrëzën me një zmadhim ×40, duke vëzhguar nga ana, duke përdorur një vidë makrometrike, uleni përsëri tubin me thjerrëzën pothuajse derisa të bie në kontakt me ekzemplarin. Shikoni në okular dhe shumë ngadalë ngrijeni tubin derisa të shfaqet skica e figurës. Përqendrimi i saktë kryhet duke përdorur një vidë mikrometër, duke e rrotulluar atë në një drejtim ose në një tjetër, por jo më shumë se një kthesë të plotë. Nëse ndihet rezistenca kur rrotullohet vidhosja e mikrometrit, kjo do të thotë se goditja e saj ka përfunduar. Në këtë rast, kthejeni vidën një ose dy rrotullime të plota ana e kundërt, gjeni përsëri imazhin duke përdorur vidën makrometrike dhe vazhdoni të punoni me vidën mikrometrike.

Është e dobishme të mësoheni që të mbani të dy sytë hapur gjatë mikroskopimit dhe t'i përdorni ato në mënyrë alternative, pasi kjo do t'ju lodhë më pak shikimin.

Kur ndryshoni lentet, nuk duhet harruar se rezolucioni i mikroskopit varet nga raporti i hapjes së lenteve dhe kondensatorit. Hapja numerike e objektivit me zmadhim 40 është 0,65, dhe ajo e kondensatorit jo të zhytur është 0,95. Praktikisht është e mundur që ato të korrespondojnë duke përdorur teknikën e mëposhtme: pasi të keni fokusuar ekzemplarin me thjerrëzën, hiqni okularin dhe, duke parë përmes tubit, mbuloni diafragmën e irisit të kondensatorit derisa skajet e tij të bëhen të dukshme në kufirin e njëtrajtshëm. thjerrëza e pasme e ndriçuar e thjerrëzës. Në këtë pikë, hapjet numerike të kondensatorit dhe objektivit do të jenë afërsisht të barabarta.

Rregullat për të punuar me një lente zhytjeje.

Një pikë e vogël vaji për zhytje aplikohet në preparat (mundësisht të fiksuar dhe me ngjyrë). Revolveri rrotullohet dhe një lente zhytjeje me një zmadhim 100× është instaluar përgjatë boshtit qendror optik. Kondensuesi ngrihet lart derisa të ndalojë. Diafragma e irisit të kondensatorit hapet plotësisht. Duke parë nga ana, përdorni një vidë makrometrike për të ulur tubin derisa thjerrëza të zhytet në vaj, pothuajse derisa thjerrëza të vijë në kontakt me rrëshqitjen e ekzemplarit. Kjo duhet bërë me shumë kujdes në mënyrë që thjerrëza e përparme të mos lëvizë dhe të mos dëmtohet. Ata shikojnë në okular, shumë ngadalë e rrotullojnë vidën makrometrike drejt vetes dhe, pa e hequr thjerrëzën nga vaji, e ngrenë tubin derisa të shfaqen konturet e objektit. Duhet mbajtur mend se distanca e lirë e punës në thjerrëzat e zhytjes është 0,1 - 0,15 mm. Pastaj fokusimi i saktë bëhet duke përdorur një vidë makrometrike. Në përgatitje shqyrtohen disa fusha shikimi, duke lëvizur tabelën me vida anësore. Pas përfundimit të punës me thjerrëzën e zhytjes, ngrini tubin, hiqni preparatin dhe fshijeni me kujdes thjerrëzën e përparme të thjerrëzës, fillimisht me një pecetë të thatë pambuku të butë, pastaj me të njëjtën pecetë, por pak të lagur me benzinë ​​të pastër. Ju nuk duhet të lini vaj në sipërfaqen e lenteve, pasi lejon që pluhuri të vendoset dhe mund të çojë në dëmtimin e optikës së mikroskopit me kalimin e kohës. Preparati lirohet nga vaji fillimisht me një copë letër filtri, më pas qelqi trajtohet me benzinë ​​ose ksilen.

Siç e dini, një person merr pjesën më të madhe të informacionit për botën përreth tij përmes vizionit. Syri i njeriut është një pajisje komplekse dhe e përsosur. Kjo pajisje e krijuar nga natyra punon me rrezatim dritë - elektromagnetik, diapazoni i gjatësisë valore të të cilit është midis 400 dhe 760 nanometra. Ngjyra që një person percepton ndryshon nga vjollca në të kuqe.

Valët elektromagnetike që korrespondojnë me dritën e dukshme ndërveprojnë me predha elektronike të atomeve dhe molekulave në sy. Rezultati i këtij ndërveprimi varet nga gjendja e elektroneve në këto predha. Drita mund të absorbohet, reflektohet ose shpërndahet. Çfarë ndodhi saktësisht me dritën mund të zbulojë shumë për atomet dhe molekulat me të cilat ajo ndërveproi. Gama e madhësive të atomeve dhe molekulave është nga 0.1 në dhjetëra nanometra. Kjo është shumë herë më e shkurtër se gjatësia e valës së dritës. Megjithatë, objektet e pikërisht kësaj madhësie - le t'i quajmë nanoobjekte - janë shumë të rëndësishme për t'u parë. Çfarë duhet bërë për këtë? Le të diskutojmë fillimisht se çfarë mund të shohë syri i njeriut.

Zakonisht, kur flasim për zgjidhjen e njërit apo tjetrit pajisje optike, veprojnë me dy koncepte. Njëra është rezolucion këndor dhe tjetra është rezolucion linear. Këto koncepte janë të ndërlidhura. Për shembull, për syrin e njeriut, rezolucioni këndor është afërsisht 1 minutë hark. Në këtë rast, syri mund të dallojë dy objekte pika që ndodhen 25-30 cm larg tij vetëm kur distanca midis këtyre objekteve është më shumë se 0,075 mm. Kjo është mjaft e krahasueshme me rezolucionin e një skaneri kompjuterik konvencional. Në fakt, rezolucioni 600 dpi do të thotë që skaneri mund të dallojë pikat me një distancë prej 0,042 mm.

Për të qenë në gjendje të dallohen objektet që ndodhen në distanca edhe më të vogla nga njëri-tjetri, u shpik një mikroskop optik - një pajisje që rrit rezolucionin e syrit. Këto pajisje duken të ndryshme (siç mund të shihet nga Figura 1), por parimi i funksionimit të tyre është i njëjtë. Mikroskopi optik bëri të mundur shtyrjen e kufirit të rezolucionit në fraksione të një mikroni. Tashmë 100 vjet më parë, mikroskopi optik bëri të mundur studimin e objekteve me madhësi mikron. Sidoqoftë, në të njëjtën kohë u bë e qartë se ishte e pamundur të arrihej një rritje e mëtejshme e rezolucionit thjesht duke rritur numrin e lenteve dhe duke përmirësuar cilësinë e tyre. Rezolucioni i një mikroskopi optik doli të jetë i kufizuar nga vetitë e vetë dritës, përkatësisht natyra e saj valore.

Në fund të shekullit të kaluar, u vërtetua se rezolucioni i një mikroskopi optik është . Në këtë formulë, λ është gjatësia e valës së dritës, dhe n mëkat u- hapja numerike e thjerrëzës së mikroskopit, e cila karakterizon mikroskopin dhe substancën që ndodhet midis objektit të studimit dhe thjerrëzës së mikroskopit më afër tij. Në të vërtetë, shprehja për hapjen numerike përfshin indeksin e thyerjes n mjedisi midis objektit dhe thjerrëzës dhe këndit u ndërmjet boshtit optik të thjerrëzës dhe rrezeve më të jashtme që dalin nga objekti dhe mund të hyjnë në atë lente. Indeksi i thyerjes së vakumit është i barabartë me unitetin. Për ajrin ky tregues është shumë afër unitetit, për ujin është 1.33303 dhe për lëngjet speciale të përdorura në mikroskop për të marrë rezolucionin maksimal, n arrin në 1.78. Cilido qoftë këndi u, vlera mëkat u nuk mund të jetë më shumë se një. Kështu, rezolucioni i një mikroskopi optik nuk kalon një pjesë të gjatësisë së valës së dritës.

Rezolucioni në përgjithësi konsiderohet të jetë gjysma e gjatësisë së valës.

Intensiteti, rezolucioni dhe zmadhimi i një objekti janë gjëra të ndryshme. Mund ta bëni në mënyrë që distanca midis qendrave të imazheve të objekteve që ndodhen 10 nm nga njëra-tjetra të jetë 1 mm. Kjo do të korrespondonte me një rritje prej 100,000 herë. Megjithatë, nuk do të jetë e mundur të dallohet nëse është një objekt apo dy. Fakti është se imazhet e objekteve, dimensionet e të cilave janë shumë të vogla në krahasim me gjatësinë e valës së dritës, do të kenë të njëjtën formë dhe madhësi, pavarësisht nga forma e vetë objekteve. Objekte të tilla quhen objekte pika - madhësitë e tyre mund të neglizhohen. Nëse një objekt i tillë me pikë shkëlqen, atëherë një mikroskop optik do ta përshkruajë atë si një rreth të lehtë të rrethuar nga unaza të lehta dhe të errëta. Më tej, për thjeshtësi, do të shqyrtojmë burimet e dritës. Një imazh tipik i një burimi drite me pikë të marrë duke përdorur një mikroskop optik është paraqitur në figurën 2. Intensiteti i unazave të dritës është shumë më i vogël se ai i rrethit dhe zvogëlohet me distancën nga qendra e figurës. Më shpesh, vetëm unaza e parë e dritës është e dukshme. Diametri i unazës së parë të errët është . Funksioni që përshkruan këtë shpërndarje të intensitetit quhet funksioni i përhapjes së pikës. Ky funksion nuk varet nga zmadhimi. Imazhi i disa objekteve pika do të jetë saktësisht rrathë dhe unaza, siç mund të shihet nga figura 3. Imazhi që rezulton mund të zmadhohet, megjithatë, nëse imazhet e dy objekteve pika fqinje bashkohen, ato do të vazhdojnë të bashkohen. Ky lloj zmadhimi shpesh thuhet se është i padobishëm - imazhet më të mëdha thjesht do të jenë më të paqarta. Një shembull i zmadhimit të padobishëm është paraqitur në figurën 4. Formula shpesh quhet kufiri i difraksionit dhe është aq i famshëm sa është gdhendur në monumentin e autorit të kësaj formule, fizikanit optik gjerman Ernst Abbe.

Sigurisht, me kalimin e kohës, mikroskopët optikë filluan të pajisen me një sërë pajisjesh që bënin të mundur ruajtjen e imazheve. Syri i njeriut u plotësua fillimisht nga kamerat filmike dhe filmat, dhe më pas nga kamerat e bazuara në pajisje dixhitale që shndërrojnë dritën që bie mbi to në sinjale elektrike. Më të zakonshmet nga këto pajisje janë matricat CCD (CCD do të thotë pajisje e lidhur me ngarkesë). Numri i pikselëve në kamerat dixhitale vazhdon të rritet, por vetëm kjo nuk mund të përmirësojë rezolucionin e mikroskopëve optikë.

Edhe njëzet e pesë vjet më parë dukej se kufiri i difraksionit ishte i pakapërcyeshëm dhe se për të studiuar objekte dimensionet e të cilave janë shumë herë më të vogla se gjatësia e valës së dritës, ishte e nevojshme të braktisej drita si e tillë. Kjo është pikërisht rruga që kanë marrë krijuesit e mikroskopëve elektronikë dhe rreze X. Pavarësisht nga avantazhet e shumta të mikroskopëve të tillë, problemi i përdorimit të dritës për të parë nanoobjektet mbeti. Kishte shumë arsye për këtë: komoditeti dhe lehtësia e punës me objekte, koha e shkurtër e nevojshme për të marrë një imazh, metoda të njohura të ngjyrosjes së mostrave dhe shumë më tepër. Më në fund, pas vitesh punë të palodhur, u bë e mundur të shiheshin objekte në shkallë nano duke përdorur një mikroskop optik. Progresi më i madh në këtë drejtim është arritur në fushën e mikroskopit fluoreshent. Sigurisht, askush nuk e ka anuluar kufirin e difraksionit, por ata arritën ta kapërcejnë atë. Aktualisht, ekzistojnë mikroskopë të ndryshëm optikë që bëjnë të mundur ekzaminimin e objekteve, dimensionet e të cilave janë shumë më të vogla se gjatësia e valës së vetë dritës që krijon imazhet e këtyre objekteve. Të gjitha këto pajisje kanë një gjë të përbashkët parim i përgjithshëm. Le të përpiqemi të shpjegojmë se cila është.

Nga ajo që është thënë tashmë për kufirin e difraksionit të rezolucionit, është e qartë se të shohësh një burim pikësor nuk është aq e vështirë. Nëse ky burim është me intensitet të mjaftueshëm, imazhi i tij do të jetë qartë i dukshëm. Forma dhe madhësia e këtij imazhi, siç është përmendur tashmë, do të përcaktohen nga vetitë e sistemit optik. Në të njëjtën kohë, duke ditur vetitë e sistemit optik dhe duke qenë i sigurt se objekti është një objekt pikë, mund të përcaktoni saktësisht se ku ndodhet objekti. Saktësia e përcaktimit të koordinatave të një objekti të tillë është mjaft e lartë. Kjo mund të ilustrohet nga Figura 5. Koordinatat e një objekti pikë mund të përcaktohen më saktë, aq më intensivisht ai shkëlqen. Në vitet 80 të shekullit të kaluar, duke përdorur një mikroskop optik, ata ishin në gjendje të përcaktonin pozicionin e molekulave individuale të ndriçimit me një saktësi prej 10-20 nanometra. Një kusht i domosdoshëm për një përcaktim kaq të saktë të koordinatave të një burimi pikësor është vetmia e tij. Burimi tjetër pikësor më i afërt duhet të jetë aq larg sa studiuesi ta dijë me siguri se imazhi që përpunohet korrespondon me një burim. Është e qartë se kjo është një distancë l duhet të plotësojë kushtin. Në këtë rast, analiza e imazhit mund të sigurojë të dhëna shumë të sakta për pozicionin e vetë burimit.

Shumica e objekteve, dimensionet e të cilave janë shumë më të vogla se rezolucioni i një mikroskopi optik, mund të përfaqësohen si një grup burimesh pikash. Burimet e dritës në një grup të tillë janë të vendosura nga njëri-tjetri në distanca shumë më të vogla se . Nëse këto burime shkëlqejnë njëkohësisht, atëherë do të jetë e pamundur të thuhet asgjë se ku ndodhen saktësisht. Sidoqoftë, nëse mund t'i bëni këto burime të shkëlqejnë me radhë, atëherë pozicioni i secilit prej tyre mund të përcaktohet me saktësi të lartë. Nëse kjo saktësi tejkalon distancën midis burimeve, atëherë, duke pasur njohuri për pozicionin e secilit prej tyre, mund të zbulohet se cilat janë pozicionet e tyre relative. Kjo do të thotë se është marrë informacion për formën dhe madhësinë e objektit, i cili paraqitet si një grup burimesh pikash. Me fjalë të tjera, në këtë rast, ju mund të ekzaminoni një objekt me një mikroskop optik, dimensionet e të cilit janë më të vogla se kufiri i difraksionit!

Kështu, pika kryesore është marrja e informacionit për pjesë të ndryshme të një nanoobjekti në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra. Ekzistojnë tre grupe kryesore të metodave për ta bërë këtë.

Grupi i parë i metodave me qëllim bën që një ose një pjesë tjetër e objektit në studim të shkëlqejë. Më e njohura prej këtyre metodave është mikroskopi optik me skanim afër fushës. Le t'i hedhim një vështrim më të afërt.

Nëse studioni me kujdes kushtet që nënkuptohen kur flasim për kufirin e difraksionit, do të zbuloni se distancat nga objektet tek thjerrëzat janë shumë më të mëdha se gjatësia e valës së dritës. Në distanca të krahasueshme dhe më të vogla se kjo gjatësi vale, fotografia është e ndryshme. Pranë çdo objekti të kapur në fushën elektromagnetike të një valë drite, ekziston një fushë elektromagnetike e alternuar, frekuenca e ndryshimit të së cilës është e njëjtë me frekuencën e ndryshimit të fushës në valën e dritës. Ndryshe nga një valë drite, kjo fushë prishet shpejt ndërsa largohet nga nanoobjekti. Distanca në të cilën zvogëlohet intensiteti, p.sh. e herë, të krahasueshme me madhësinë e objektit. Kështu, fusha elektromagnetike e frekuencës optike rezulton të jetë e përqendruar në një vëllim hapësire, madhësia e së cilës është shumë më e vogël se gjatësia e valës së dritës. Çdo nanoobjekt që bie në këtë zonë do të ndërveprojë në një mënyrë ose në një tjetër me fushën e përqendruar. Nëse objekti me ndihmën e të cilit kryhet ky përqendrim i fushës lëviz në mënyrë sekuenciale përgjatë çdo trajektoreje përgjatë nanoobjektit që studiohet dhe drita e emetuar nga ky sistem regjistrohet, atëherë mund të ndërtohet një imazh nga pikat individuale që shtrihen në këtë trajektore. Natyrisht, në çdo pikë imazhi do të duket siç tregohet në Figurën 2, por rezolucioni do të përcaktohet nga sa është përqendruar fusha. Dhe kjo, nga ana tjetër, përcaktohet nga madhësia e objektit me ndihmën e të cilit përqendrohet kjo fushë.

Mënyra më e zakonshme për të përqendruar fushën në këtë mënyrë është të bëni një vrimë shumë të vogël në një ekran metalik. Në mënyrë tipike, kjo vrimë ndodhet në fund të një udhëzuesi drite me majë të veshur me një shtresë të hollë metali (udhëzuesi i dritës shpesh quhet fibër optike dhe përdoret gjerësisht për transmetimin e të dhënave në distanca të gjata). Tani është e mundur të prodhohen vrima me diametër nga 30 në 100 nm. Rezolucioni është i njëjtë në madhësi. Pajisjet që funksionojnë sipas këtij parimi quhen mikroskop optik të skanimit të fushës së afërt. Ata u shfaqën 25 vjet më parë.

Thelbi i grupit të dytë të metodave zbret në sa vijon. Në vend që t'i bëni nanoobjektet aty pranë të shkëlqejnë me radhë, mund të përdorni objekte që shkëlqejnë me ngjyra të ndryshme. Në këtë rast, me ndihmën e filtrave të dritës që transmetojnë dritën e një ngjyre ose një tjetër, mund të përcaktoni pozicionin e secilit objekt dhe më pas të krijoni një foto të vetme. Kjo është shumë e ngjashme me atë që tregohet në Figurën 5, vetëm ngjyrat do të jenë të ndryshme për tre imazhet.

Grupi i fundit i metodave që bëjnë të mundur tejkalimin e kufirit të difraksionit dhe ekzaminimin e nanoobjekteve përdor vetitë e vetë objekteve ndriçuese. Ka burime që mund të "ndizen" dhe "fiken" duke përdorur dritën e zgjedhur posaçërisht. Ndërrime të tilla ndodhin statistikisht. Me fjalë të tjera, nëse ka shumë nanoobjekte të ndërrueshme, atëherë duke zgjedhur gjatësinë e valës së dritës dhe intensitetin e saj, mund të detyroni vetëm një pjesë të këtyre objekteve të "fiken". Objektet e mbetura do të vazhdojnë të shkëlqejnë dhe prej tyre mund të merret një imazh. Pas kësaj, duhet të "ndizni" të gjitha burimet dhe të "fikni" disa prej tyre përsëri. Grupi i burimeve që mbeten "aktivë" do të jetë i ndryshëm nga grupi që mbeti "aktivë" herën e parë. Duke e përsëritur këtë procedurë shumë herë, mund të merrni komplet i madh imazhe të ndryshme nga njëra-tjetra. Duke analizuar një grup të tillë, është e mundur të lokalizohet një pjesë e madhe e të gjitha burimeve me saktësi shumë të lartë, shumë mbi kufirin e difraksionit. Një shembull i super-rezolucionit të marrë në këtë mënyrë është paraqitur në Figurën 6.

Aktualisht, mikroskopi optik me rezolucion super po zhvillohet me shpejtësi. Është e sigurt të supozohet se kjo fushë do të tërheqë një numër në rritje studiuesish në vitet e ardhshme dhe shpresojmë që lexuesit e këtij artikulli të jenë në mesin e tyre.

Elena 3013

Ky artikull do të diskutojë zmadhimin e një mikroskopi, njësitë matëse të kësaj sasie dhe metodat për përcaktimin vizual të fuqisë zgjidhëse të pajisjes. Ne gjithashtu do të flasim për parametrat standardë të kësaj vlere dhe metodat për llogaritjen e rritjes për një lloj specifik pune.

Më shpesh, parametrat kryesorë të fuqisë së një mikroskopi tregohen në trupin e lenteve. Zhvidhosni lentet dhe kontrolloni atë. Mund të shihni dy numra të shkruar si thyesë. E para është zmadhimi, e dyta është hapja numerike.

Hapja karakterizon aftësinë e pajisjes për të mbledhur dritë dhe për të prodhuar një imazh të qartë. Lentet mund të tregojnë gjithashtu gjatësinë e tubit dhe trashësinë e xhamit të kapakut që kërkohet për punën.

Gjithçka rreth zmadhimit të mikroskopit

Zmadhimi matet në shumëfisha (x). Marrëdhënia e sistemit okular-thjerrëza përcakton plotësisht rëndësinë e saj. Produkti i zmadhimit të okularit dhe objektivit na tregon për zmadhimin e punës që krijon një mikroskop i caktuar. Varësia e zmadhimit total nga zmadhimi i lenteve është e dukshme. Sipas fuqisë, lentet ndahen në grupet e mëposhtme:

I vogël (jo më shumë se 10x);

E mesme (deri në 50x);

I madh (mbi 50x);

Shumë i madh (më shumë se 100x).

Vlera maksimale e zmadhimit të objektivit për një mikroskop optik është 2000x. Vlera e okularit është zakonisht 10x dhe rrallë ndryshon. Por zmadhimi i lenteve ndryshon shumë (nga 4 në 100x dhe 2000x).

Kur zgjidhni një mikroskop, duhet të merrni parasysh se kush do ta përdorë atë dhe çfarë zmadhimi maksimal mund të nevojitet. Për shembull, 200x është e mjaftueshme për një parashkollor; mikroskopët e shkollës dhe universitetit kanë një zmadhim prej 400-1000x. Por pajisja kërkimore duhet të japë të paktën 1500-2000x. Kjo vlerë ju lejon të punoni me baktere dhe struktura të vogla qelizore.

		Oksar.ru-Moskë	900 R
	Më shumë oferta

Rezolucioni i pajisjes

Çfarë e përcakton qartësinë dhe cilësinë e imazhit të prodhuar nga një mikroskop? Kjo ndikohet nga rezolucioni i pajisjes. Për të llogaritur këtë sasi, duhet të gjeni koeficientin e gjatësisë së valës së dritës dhe dy hapje numerike. Prandaj, përcaktohet nga kondensatori dhe thjerrëzat e mikroskopit. Ju kujtojmë se vlera numerike e hapjes mund të shihet në tytën e lenteve. Sa më i lartë të jetë, aq më e mirë është rezolucioni i pajisjes.

Mikroskopi optik ka një kufi rezolucioni prej 0,2 mikron. Kjo është distanca minimale nga imazhi kur të gjitha pikat e objektit dallohen.

Zmadhimi i dobishëm i mikroskopit

Ne flasim për zmadhim të dobishëm kur syri i studiuesit përdor plotësisht fuqinë zgjidhëse të mikroskopit. Kjo arrihet duke vëzhguar objektin në këndin maksimal të lejuar. Zmadhimi i dobishëm varet vetëm nga hapja numerike dhe lloji i lenteve. Gjatë llogaritjes së tij, hapja numerike rritet me 500-1000 herë.

Një lente e thatë (vetëm ajri midis objektit dhe thjerrëzës) krijon një zmadhim të dobishëm prej 1000x, d.m.th. NA është 1.

Një lente zhytjeje (një shtresë e mediumit zhytës midis objektit dhe thjerrëzës) krijon një zmadhim të dobishëm prej 1250x, d.m.th. hapja numerike është 1.25.

Një imazh i paqartë ose i paqartë tregon se zmadhimi i përdorshëm është më i madh ose më i vogël se vlerat e mësipërme. Rritja ose zvogëlimi i vlerës së specifikuar degradon ndjeshëm performancën e mikroskopit.

Në këtë artikull folëm për karakteristikat kryesore të një mikroskopi optik dhe metodat për llogaritjen e tyre. Shpresojmë që ky informacion të jetë i dobishëm kur punoni me këtë pajisje komplekse.

tregoni miqve

Rezolucioni i syrit është i kufizuar. Rezolucioni karakterizuar distancë e zgjidhur, d.m.th. distanca minimale ndërmjet dy grimcave fqinje në të cilën ato janë ende të dukshme veçmas. Distanca e zgjidhur për syrin e lirë është rreth 0.2 mm. Një mikroskop përdoret për të rritur rezolucionin. Për të studiuar strukturën e metaleve, mikroskopi u përdor për herë të parë në 1831 nga P.P. Anosov, i cili studioi çelikun damask, dhe më vonë, në 1863, nga anglezi G. Sorby, i cili studioi hekurin e meteorit.

Distanca e lejuar përcaktohet nga marrëdhënia:

Ku l- gjatësia e valës së dritës që vjen nga objekti i studimit në lente, n– indeksi i thyerjes së mediumit që ndodhet midis objektit dhe thjerrëzës, dhe a- hapje këndore e barabartë me gjysmën e këndit të hapjes së rrezes së rrezeve që hyjnë në thjerrëzën që prodhon imazhin. Kjo karakteristikë e rëndësishme e thjerrëzave është e gdhendur në kornizën e lenteve.

U lente të mira këndi maksimal i hapjes a = 70° dhe sina » 0,94. Shumica e studimeve përdorin objektiva të thatë që veprojnë në ajër (n = 1). Për të zvogëluar distancën e zgjidhur, përdoren lente zhytjeje. Hapësira midis objektit dhe thjerrëzës është e mbushur me një lëng transparent (zhytje) me një indeks të lartë thyerjeje. Zakonisht përdoret një pikë vaj kedri (n = 1,51).

Nëse marrim l = 0,55 µm për dritën e bardhë të dukshme, atëherë distanca minimale e zgjidhjes së një mikroskopi drite është:

Kështu, fuqia zgjidhëse e një mikroskopi të dritës kufizohet nga gjatësia e valës së dritës. Lente zmadhon imazhin e ndërmjetëm të objektit, i cili shikohet përmes okularit, sikur përmes një xham zmadhues. Okulumi zmadhon imazhin e ndërmjetëm të objektit dhe nuk mund të rrisë rezolucionin e mikroskopit.

Zmadhimi total i mikroskopit është i barabartë me produktin e zmadhimit të objektivit dhe okularit. Mikroskopët metalografikë përdoren për të studiuar strukturën e metaleve me zmadhim nga 20 deri në 2000 herë.

Fillestarët bëjnë një gabim të zakonshëm duke u përpjekur ta shohin strukturën menjëherë me zmadhim të lartë. Duhet mbajtur parasysh se sa më i madh të jetë zmadhimi i një objekti, aq më e vogël është zona e dukshme në fushën e shikimit të mikroskopit. Prandaj, rekomandohet fillimi i studimit duke përdorur një lente të dobët për të vlerësuar fillimisht karakter të përgjithshëm struktura metalike në një sipërfaqe të madhe. Nëse filloni mikroanalizën duke përdorur një lente të fortë, atëherë shumë karakteristika të rëndësishme të strukturës metalike mund të mos vihen re.

Pas një pamje të përgjithshme të strukturës në zmadhime të ulëta të mikroskopit, zgjidhet një lente me një rezolucion të tillë për të parë të gjitha detajet më të vogla të nevojshme të strukturës.

Okuli zgjidhet në mënyrë që detajet e strukturës, të zmadhuara nga lentet, të jenë qartë të dukshme. Nëse zmadhimi i okularit nuk është i mjaftueshëm, detajet e imta të imazhit të ndërmjetëm të krijuar nga thjerrëza nuk do të shihen përmes mikroskopit dhe kështu rezolucioni i plotë i lentës nuk do të përdoret. Nëse zmadhimi i okularit është shumë i lartë, detajet e reja strukturore nuk do të zbulohen, në të njëjtën kohë, konturet e detajeve tashmë të identifikuara do të mjegullohen dhe fusha e shikimit do të bëhet më e ngushtë. Rritja e vet okulari është i gdhendur në kornizën e tij (për shembull, 7 x).