شرح مفصل للمعلمات السبعة للمجهر الضوئي

شرح مفصل للمعلمات السبعة للمجهر الضوئي

أثناء الفحص المجهري ، يأمل الناس دائمًا الحصول على صورة مثالية واضحة ومشرقة ، الأمر الذي يتطلب المعايير الفنية البصرية للميكروسكوب لتلبية معايير معينة ، ويتطلب ذلك عند الاستخدام ، يجب تنسيقه وفقًا لغرض الفحص المجهري والفعلي علاقة الوضع بين المعلمات. بهذه الطريقة فقط يمكننا إفساح المجال كاملاً للأداء الصحيح للميكروسكوب والحصول على نتائج فحص مجهري مرضية.

تشمل المعلمات التقنية البصرية للمجهر: الفتحة الرقمية ، الدقة ، التكبير ، عمق التركيز ، عرض مجال الرؤية ، التغطية السيئة ، مسافة العمل ، إلخ. هذه المعلمات ليست دائمًا أعلى كلما كان ذلك أفضل. هم مقيدين بشكل متبادل. عند الاستخدام ، يجب تنسيق العلاقة بين المعلمات وفقًا لغرض الفحص المجهري والوضع الفعلي ، ولكن يجب ضمان الدقة.

1. الفتحة العددية

يتم اختصار الفتحة العددية إلى NA. الفتحة العددية هي المعلمة التقنية الرئيسية للعدسة الشيئية وعدسة المكثف ، وهي مؤشر مهم للحكم على أداء كليهما (خاصة بالنسبة للعدسة الشيئية). يتم تحديد حجم قيمتها العددية على غلاف العدسة الشيئية وعدسة المكثف على التوالي.

الفتحة الرقمية (NA) هي ناتج معامل الانكسار (n) للوسط بين العدسة الأمامية للعدسة الشيئية والجسم المراد فحصه وجيب نصف زاوية الفتحة (u). يتم التعبير عن الصيغة على النحو التالي: NA=nsinu / 2

زاوية الفتحة ، والمعروفة أيضًا باسم "زاوية المرآة" ، هي الزاوية التي تتكون من نقطة الكائن على المحور البصري للعدسة الشيئية والقطر الفعال للعدسة الأمامية للعدسة الشيئية. كلما كانت زاوية الفتحة أكبر ، زاد سطوع الضوء الذي يدخل الهدف ، والذي يتناسب مع القطر الفعال للهدف ويتناسب عكسياً مع المسافة من نقطة التركيز.

أثناء الملاحظة المجهرية ، إذا كنت ترغب في زيادة قيمة NA ، فلا يمكن زيادة زاوية الفتحة. الطريقة الوحيدة هي زيادة قيمة معامل الانكسار n للوسط. بناءً على هذا المبدأ ، يتم إنتاج العدسة الشيئية للغمر في الماء والعدسة الشيئية للغمر في الزيت. نظرًا لأن معامل الانكسار n للوسط أكبر من 1 ، يمكن أن تكون قيمة NA أكبر من 1.

الحد الأقصى لقيمة الفتحة الرقمية هو 1.4 ، والتي وصلت إلى الحد الأقصى من الناحية النظرية والفنية. في الوقت الحاضر ، يستخدم البرونافثالين ذو معامل الانكسار العالي كوسيط. معامل انكسار البرونافثالين هو 1.66 ، لذلك يمكن أن تكون قيمة NA أكبر من 1.4.

يجب الإشارة هنا إلى أنه من أجل إفساح المجال كاملاً لتأثير الفتحة العددية للعدسة الموضوعية ، يجب أن تكون قيمة NA للمكثف مساوية أو أكبر قليلاً من قيمة NA للعدسة الشيئية أثناء الملاحظة.

الفتحة العددية لها علاقة وثيقة بالمعلمات التقنية الأخرى ، وهي تقريبًا تحدد وتؤثر على المعلمات التقنية الأخرى. يتناسب مع الدقة ويتناسب مع التكبير ويتناسب عكسياً مع عمق التركيز. مع زيادة قيمة NA ، سينخفض ​​عرض مجال الرؤية ومسافة العمل وفقًا لذلك.

2. القرار

يشير دقة المجهر إلى أصغر مسافة بين نقطتي جسم يمكن تمييزها بوضوح بواسطة المجهر ، المعروف أيضًا باسم "معدل التمييز". صيغة الحساب الخاصة به هي σ=λ / NA

أين σ هي مسافة الدقة الدنيا ؛ λ هو الطول الموجي للضوء ؛ NA هي الفتحة العددية للعدسة الشيئية. يتم تحديد دقة العدسة الشيئية المرئية بواسطة قيمة NA للعدسة الموضوعية والطول الموجي لمصدر ضوء الإضاءة. كلما زادت قيمة NA ، كلما كان الطول الموجي لضوء الإضاءة أقصر ، كلما كانت قيمة σ أصغر ، وزادت الدقة.

لتحسين الدقة ، أي تقليل قيمة ، يمكن اتخاذ التدابير التالية

(1) قلل الطول الموجي λ واستخدم مصدر ضوء قصير الطول الموجي.

(2) قم بزيادة قيمة الوسيط n لزيادة قيمة NA (NA=nsinu / 2).

(3) قم بزيادة قيمة زاوية الفتحة u لزيادة قيمة NA.

(4) زيادة التباين بين الضوء والظلام.

3. التكبير والتكبير الفعال

نظرًا لتكبير العدسة الشيئية والعدسة العينية ، يجب أن يكون التكبير الكلي Γ للمجهر ناتجًا عن تكبير العدسة الموضوعية وتكبير العدسة العينية Γ1:

Γ= Γ1

من الواضح أن المجهر يمكن أن يكون له تكبير أعلى بكثير من العدسة المكبرة ، ويمكن تغيير تكبير المجهر بسهولة عن طريق تبادل العدسات الموضوعية والعدسات بتكبيرات مختلفة.

يعد التكبير أيضًا معلمة مهمة في المجهر ، لكن لا يمكننا الاعتقاد بشكل أعمى أنه كلما زاد التكبير ، كان ذلك أفضل. الحد الأقصى لتكبير المجهر هو التكبير الفعال.

الدقة والتكبير مفهومان مختلفان لكنهما يستبعد أحدهما الآخر. هناك صيغة علائقية: 500NA<><>

عندما لا تكون الفتحة العددية للعدسة الموضوعية المحددة كبيرة بما يكفي ، أي أن الدقة ليست عالية بما يكفي ، لا يستطيع المجهر تمييز البنية الدقيقة للكائن. في هذا الوقت ، حتى إذا تم زيادة التكبير بشكل مفرط ، يمكن فقط الحصول على صورة ذات مخطط تفصيلي كبير ولكن تفاصيل غير واضحة. يسمى التكبير غير الفعال. من ناحية أخرى ، إذا كانت الدقة قد استوفت المتطلبات وكان التكبير غير كافٍ ، فإن المجهر لديه القدرة على التحليل ، لكن الصورة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للعين البشرية رؤيتها بوضوح. لذلك ، من أجل إفساح المجال كاملاً لقوة حل المجهر ، يجب أن تتوافق الفتحة العددية بشكل معقول مع التكبير الكلي للمجهر.

4. عمق التركيز

عمق التركيز هو اختصار لعمق التركيز ، أي عند استخدام المجهر ، عندما يكون التركيز على شيء ما ، لا يمكن رؤية النقاط الموجودة على مستوى النقطة بوضوح فحسب ، ولكن أيضًا في حدود سماكة معينة فوق وتحت الطائرة. من الواضح أن سمك هذا الجزء الواضح هو عمق التركيز. عندما يكون عمق التركيز كبيرًا ، يمكن رؤية الطبقة الكاملة للكائن المراد فحصه ، بينما عندما يكون عمق التركيز صغيرًا ، لا يمكن رؤية سوى طبقة رقيقة من الكائن المراد فحصه. عمق التركيز له العلاقة التالية مع المعايير التقنية الأخرى:

(1) يتناسب عمق التركيز عكسيًا مع التكبير الكلي والفتحة العددية للعدسة الشيئية.

(2) عمق التركيز كبير ويتم تقليل الدقة.

نظرًا لعمق المجال الكبير للعدسة الموضوعية ذات التكبير المنخفض ، فمن الصعب التقاط الصور باستخدام العدسة الشيئية ذات التكبير المنخفض. سيتم وصف التفاصيل في الصور المجهرية.

5. مجال الرؤية (FieldOfView)

عند مراقبة مجهر ، تسمى المنطقة الدائرية اللامعة مجال الرؤية ، ويتم تحديد حجمها بواسطة الحجاب الحاجز الميداني في العدسة.

يُطلق على قطر مجال الرؤية أيضًا عرض مجال الرؤية ، والذي يشير إلى النطاق الفعلي للكائن قيد الفحص والذي يمكن استيعابه في مجال الرؤية الدائري المرئي تحت المجهر. كلما زاد قطر مجال الرؤية ، كان من الأسهل مراقبته.

هناك الصيغة F=FN /

في الصيغة ، F: قطر مجال الرؤية ، FN: رقم مجال الرؤية (FieldNumber ، يُختصر على أنه FN ، مُميز على السطح الخارجي لأسطوانة العدسة للعدسة) ،: تكبير العدسة الشيئية .

يمكن رؤيته من الصيغة:

(1) يتناسب قطر مجال الرؤية مع عدد مجالات الرؤية.

(2) تؤدي زيادة مضاعف العدسة الشيئية إلى تقليل قطر مجال الرؤية. لذلك ، إذا كان بإمكانك رؤية الصورة الكاملة للكائن الذي تم فحصه تحت عدسة منخفضة الطاقة ، واستبدالها بعدسة موضوعية عالية الطاقة ، يمكنك فقط رؤية جزء صغير من الكائن الذي تم فحصه.

6. ضعف التغطية

يشتمل النظام البصري للمجهر أيضًا على غطاء زجاجي. نظرًا للسمك غير القياسي لزجاج الغطاء ، فإن مسار الضوء بعد دخول الضوء للهواء من زجاج الغطاء ويتغير منكسر ، مما ينتج عنه اختلاف في الطور ، وهو تغطية ضعيفة. تؤثر التغطية السيئة على جودة صوت المجهر.

عالميًا ، السماكة القياسية لزجاج الغطاء هي {{0}. 17 ملم ، والنطاق المسموح به هو 0. 16-0. 18 ملم. في تصنيع العدسة الشيئية ، تم حساب الانحراف في نطاق السماكة هذا. يشير 0.17 المحدد على مبيت العدسة الشيئية إلى السماكة المطلوبة لزجاج الغطاء للعدسة الشيئية.

7. مسافة العمل WD

تسمى مسافة العمل أيضًا مسافة الكائن ، والتي تشير إلى المسافة بين سطح العدسة الأمامية للعدسة الشيئية والجسم المراد فحصه. أثناء الفحص المجهري ، يجب أن يكون الكائن المراد فحصه بين مرة إلى مرتين من الطول البؤري للعدسة الشيئية. لذلك ، هو والبعد البؤري مفهومان. ما نسميه عادة التركيز هو في الواقع تعديل مسافة العمل.

عندما تكون الفتحة العددية للعدسة الشيئية ثابتة ، تكون مسافة العمل قصيرة وزاوية الفتحة كبيرة.

العدسة الشيئية عالية الطاقة ذات الفتحة الرقمية الكبيرة لديها مسافة عمل صغيرة.