لماذا أحتاج إلى استخدام مجهر متحد البؤر؟
1. لقد تم تحسين المجهر الضوئي من خلال الجهود والتحسينات التي قام بها أسلافنا العظماء. في الواقع، يمكن للمجهر العادي أن يزودنا بصور مجهرية جميلة بسهولة وسرعة. ومع ذلك، فإن الحدث الذي أحدث ثورة في عالم المجاهر شبه المثالية كان اختراع "المجهر البؤري الماسح بالليزر". ويتميز هذا النوع الجديد من المجهر بنظام بصري يستخرج معلومات الصورة فقط من السطح الذي يتركز عليه التركيز، ومن خلال تغيير التركيز مع استعادة المعلومات المكتسبة في ذاكرة الصورة، يمكن الحصول على صورة حادة مع معلومات الأبعاد 3- الكاملة. وبهذه الطريقة، من الممكن بسهولة الحصول على معلومات حول شكل السطح والتي لا يمكن تأكيدها باستخدام المجهر التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن "زيادة الدقة" و"تعميق عمق التركيز" هما شرطان متعارضان بالنسبة للمجاهر الضوئية التقليدية، خاصة عند التكبير العالي، إلا أنه يتم حل هذه المشكلة باستخدام المجاهر متحد البؤر.
2. مزايا النظام البصري متحد البؤر
رسم تخطيطي للمجهر متحد البؤر الليزر
النظام البصري متحد البؤر هو إضاءة نقطة للعينة، في حين يتم استقبال الضوء المنعكس أيضًا باستخدام مستقبل نقطة. عندما يتم وضع العينة في النقطة البؤرية، يصل كل الضوء المنعكس تقريبًا إلى المستقبل الضوئي، وعندما تكون العينة خارج التركيز، لا يمكن للضوء المنعكس أن يصل إلى المستقبل الضوئي. بمعنى آخر، في النظام البصري متحد البؤر، يتم إخراج الصورة التي تتزامن مع نقطة التركيز فقط، ويتم حجب البقع والضوء المتناثر غير المفيد.
3. لماذا نستخدم الليزر؟
في النظام البصري متحد البؤر، يتم إضاءة العينة عند نقطة ما ويتم استقبال الضوء المنعكس بواسطة مستشعر النقطة. لذلك، من الضروري وجود مصدر ضوء نقطي. يعد الليزر مصدرًا للضوء النقطي إلى حد كبير. في معظم الحالات، يكون مصدر الضوء للمجاهر متحد البؤر هو مصدر ضوء الليزر. بالإضافة إلى ذلك، تعد أحادية اللون، والاتجاهية، وشكل شعاع الليزر الممتاز من الأسباب المهمة لاعتمادها على نطاق واسع.
4. المراقبة في الوقت الحقيقي على أساس المسح عالي السرعة ممكنة.
بالنسبة للمسح الضوئي بالليزر، يتم استخدام وحدة انحراف بصري صوتي (Acoustic Optical Deflector، AO prime) في الاتجاه الأفقي، ويتم استخدام مرآة مسح شعاع يتم التحكم فيها إلكترونيًا (Servo Galvano-mirror) في الاتجاه الرأسي. نظرًا لعدم وجود اهتزاز ميكانيكي في عاكس AO، يكون المسح عالي السرعة ممكنًا، كما يمكن المراقبة في الوقت الفعلي على شاشة المراقبة. تعد السرعة العالية لهذه الكاميرا عنصرًا مهمًا جدًا يؤثر بشكل مباشر على سرعة التركيز واسترجاع الموضع.
5. العلاقة بين موضع التركيز والسطوع
في نظام بصري متحد البؤر، يتم وضع العينة بشكل صحيح في الموضع البؤري عندما يكون السطوع كبيرًا، أمامه وخلفه، وسيتم تقليل سطوعه بشكل حاد (الشكل 4 خط متصل). هذه الانتقائية الحساسة للمستوى البؤري هي المبدأ الكامن وراء اتجاه ارتفاع المجهر متحد البؤر وعمق توسيع التركيز. في المقابل، لا تظهر المجاهر الضوئية المعتادة أي تغيير كبير في السطوع قبل وبعد الموضع البؤري (الخط المنقط في الشكل 4).
6. تباين عالي، دقة عالية
في المجهر الضوئي التقليدي، يتداخل الضوء المنعكس من الجزء الموجود خارج نطاق التركيز من المجهر مع جزء التصوير البؤري للمجهر ويتداخل معه، مما يؤدي إلى انخفاض في تباين الصورة. في المقابل، في النظام البصري متحد البؤر، تتم إزالة الضوء المتناثر خارج النقطة البؤرية وداخل العدسة الشيئية بالكامل تقريبًا، مما يؤدي إلى الحصول على صور ذات تباين عالٍ جدًا. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين قوة التحليل للمجهر لأن الضوء يمر عبر العدسة الشيئية مرتين، مما يؤدي إلى زيادة وضوح الصورة النقطية.
7. وظيفة التعريب البصري
في النظام البصري متحد البؤر، يتم حماية الضوء المنعكس بواسطة الفتحة الدقيقة عند نقطة أخرى غير النقطة البؤرية. ونتيجة لذلك، عند مراقبة عينة ثلاثية الأبعاد، تتشكل الصورة كما لو كانت العينة قد تم تقطيعها باستخدام النقطة البؤرية (الشكل 5). يُطلق على هذا التأثير اسم التوطين البصري وهو أحد ميزات الأنظمة البصرية متحد البؤر.
