كيفية تحديد وحساب كفاءة المجهر الضوئي

كيفية تحديد وحساب كفاءة المجهر الضوئي

1. الفتحة العددية

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

الفتحة العددية (NA) هي ناتج معامل الانكسار (n) للوسط بين العدسة الأمامية للعدسة الموضوعية والجسم المراد فحصه وجيب نصف زاوية الفتحة (u). الصيغة كما يلي: NA=nsinu / 2

زاوية الفتحة ، والمعروفة أيضًا باسم "زاوية فم المرآة" ، هي الزاوية التي تتكون من نقطة الجسم على المحور البصري للعدسة الشيئية والقطر الفعال للعدسة الأمامية للعدسة الشيئية. كلما كانت زاوية الفتحة أكبر ، زاد تدفق الضوء الذي يدخل العدسة الشيئية ، والذي يتناسب مع القطر الفعال للعدسة الشيئية ويتناسب عكسيا مع مسافة النقطة البؤرية.

عند المراقبة بالمجهر ، 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 العدسات الموضوعية للغطس في الماء والعدسات الموضوعية للغمر في الزيت. نظرًا لأن قيمة معامل الانكسار n للوسط أكبر من 1 ، يمكن أن تكون قيمة NA أكبر من 1.

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

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

ترتبط الفتحة العددية ارتباطًا وثيقًا 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 الحد الأدنى للمسافة بين نقطتي جسم يمكن تمييزهما بوضوح بواسطة المجهر ، المعروف أيضًا باسم "معدل التمييز". صيغة الحساب الخاصة به هي σ=λ / NA

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

لزيادة الدقة ، أي تقليل قيمة σ ، يمكن اتخاذ التدابير التالية:

1. قلل قيمة الطول الموجي واستخدم مصدر ضوء قصير الموجة.

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

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

4. زيادة التباين بين الفاتح والداكن.

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 ، بالمقارنة مع العدسة المكبرة ، أن المجهر يمكن أن يكون له تكبير أعلى بكثير ، ويمكن تغيير تكبير المجهر بسهولة عن طريق استبدال العدسة الموضوعية والعدسة العينية بتكبيرات مختلفة.

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

الدقة والتكبير مفهومان مختلفان ولكنهما مرتبطان. الصيغة العلائقية: 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 أن تكون الصورة التي تم الحصول عليها مجرد صورة ذات مخطط تفصيلي كبير ولكن تفاصيل غير واضحة. يسمى التكبير غير الصحيح. على العكس من ذلك ، إذا كانت الدقة تفي بالمتطلبات ولكن التكبير غير كافٍ ، فإن المجهر لديه القدرة على التحليل ، لكن الصورة لا تزال صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بوضوح بالعين البشرية. 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 كائن معين ، لا يمكن رؤية جميع النقاط على مستوى هذه النقطة بوضوح فحسب ، ولكن أيضًا ضمن سمك معين أعلاه وتحت المستوى ، لكي نكون واضحين ، فإن سمك هذا الجزء الواضح هو عمق التركيز. إذا كان عمق التركيز كبيرًا ، يمكنك رؤية الطبقة بأكملها من الكائن قيد الفحص ، بينما إذا كان عمق التركيز صغيرًا ، يمكنك فقط رؤية طبقة رقيقة من الكائن قيد الفحص. 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 هذا بمزيد من التفصيل في الصور المجهرية.

5. قطر 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 الذي تم فحصه والذي يمكن استيعابه في مجال الرؤية الدائري المرئي تحت المجهر. كلما زاد قطر مجال الرؤية ، كان من الأسهل مراقبته.

هناك الصيغة:

= FN /

في الصيغة ، F - قطر مجال الرؤية ؛

FN - رقم الحقل (FieldNumber ، يُختصر كـ FN ، مميز على الجزء الخارجي من ماسورة العدسة) ؛

- تكبير العدسة الشيئية.

يمكن رؤيته من الصيغة:

1. يتناسب قطر مجال الرؤية مع عدد مجالات الرؤية.

2. زيادة مضاعفات العدسة الشيئية يقلل قطر مجال الرؤية. لذلك ، إذا كان بإمكانك رؤية الصورة الكاملة للكائن الذي تم فحصه تحت العدسة منخفضة الطاقة ، والتغيير إلى عدسة موضوعية عالية الطاقة ، يمكنك فقط رؤية جزء صغير من الكائن الذي تم فحصه.

6. ضعف التغطية

يشتمل النظام البصري للمجهر أيضًا على غطاء. نظرًا للسمك غير القياسي لزجاج الغطاء ، يتغير المسار البصري للضوء بعد دخول الهواء من زجاج الغطاء ، مما ينتج عنه اختلاف في الطور ، وهو تغطية ضعيفة. يؤثر توليد التغطية السيئة على جودة الصوت في المجهر.

وفقًا للوائح الدولية ، فإن السماكة القياسية لزجاج الغطاء هي {{0}. 17 ملم ، والنطاق المسموح به هو 0. 16-0. 18 ملم. تم حساب الفرق في نطاق السماكة هذا في تصنيع العدسة الشيئية. يشير 0.17 المميز على مبيت العدسة الشيئية إلى سماكة زجاج الغطاء المطلوب بواسطة العدسة الشيئية.

7. مسافة العمل WD

تسمى مسافة العمل أيضًا مسافة الكائن ، والتي تشير إلى المسافة من سطح العدسة الأمامية للعدسة الشيئية إلى الكائن 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 يسمى عادة بالتركيز هو في الواقع تعديل مسافة العمل.

في حالة وجود فتحة عددية معينة للعدسة الشيئية ، تكون مسافة العمل قصيرة وزاوية الفتحة كبيرة.

عدسة موضوعية عالية التكبير مع فتحة عددية كبيرة ومسافة عمل صغيرة