الخصائص البصرية للمجاهر البيولوجية
يتم تحديد الأداء البصري للمجهر من خلال المعلمات البصرية الأساسية الثمانية التالية (أو المعلمات):
(1) فتحة عددية
الفتحة العددية تسمى أيضًا نسبة المرآة. يشير إلى ناتج معامل الانكسار n للوسيط بين الكائن المرصود والعدسة وقيمة الجيب لنصف زاوية العدسة الموضوعية. استخدم NA أو A. للتمثيل. غير متاح=nsin (/ 2)
تشير ما يسمى بزاوية فم المرآة إلى الزاوية بين الأشعة الهامشية للنقطة المرصودة التي تدخل العدسة الأمامية للعدسة الشيئية.
الفتحة العددية هي معلمة مهمة للعدسة الشيئية وعدسة المكثف ، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمعلمات البصرية الأخرى للمجهر. من المأمول عمومًا أنه كلما كان ذلك أكبر كان ذلك أفضل. يمكن أن نرى من الصيغة أن هناك طريقتين لزيادة الفتحة العددية ، أحدهما زيادة زاوية فم المرآة ، والآخر هو زيادة معامل الانكسار بين العدسة الموضوعية والعينة.
عندما يتم اعتماد الطريقة السابقة ، يمكن الاحتفاظ بالعينة والكائن في أقرب مكان ممكن. ولكن بغض النظر عن مدى القرب ، فهو دائمًا أقل من 18 درجة 0. وبالتالي ، فإن sin (/ 2) أصغر أيضًا من 1. معامل انكسار الهواء هو n =1. لذلك ، فإن الفتحة العددية nsin (/ 2) للعدسة الشيئية الجافة تكون دائمًا أقل من 1 ، بشكل عام بين 0 .04 و 0.95.
عندما يتم اعتماد الطريقة الأخيرة ، يمكن إضافة وسط مع معامل انكسار أعلى بين العدسة الشيئية والعينة. على سبيل المثال ، معامل انكسار زيت الأرز هو n =1 .515. عند استخدام زيت الأرز كوسيط ، يمكن أن تصل الفتحة العددية إلى أكثر من 1.2. هذا هو السبب في استخدام النظارات الزيتية في بعض الحالات. في الوقت الحالي ، الحد الأقصى للفتحة الرقمية التي يمكن لعدسة الزيت تحقيقها هو 1.4.
(2) القرار
يسمى القرار أيضًا معدل التمييز أو قوة الحل. يشير ما يسمى بالدقة إلى قدرة المجهر على تمييز البنية الدقيقة للكائن قيد الفحص. يتناسب عكسيا مع مسافة القرار. تشير مسافة الدقة إلى الحد الأدنى للمسافة بين نقطتي جسم يمكن تمييزهما. كلما كانت مسافة الحل أصغر ، زادت دقة المجهر. إذا كانت المسافة بين نقطتي كائن أصغر من مسافة الدقة ، فسيتم الخلط بين النقطتين ونقطة واحدة ، ولا يمكن رؤية هيكلها بوضوح. يتم تحديد دقة المجهر بواسطة العدسة الشيئية. العدسات تكبر فقط ولا تزيد من دقة المجهر.
في حالة الإضاءة المركزية العادية ، يتم تحديد مسافة حل العدسة d للعدسة الشيئية بالصيغة التالية.
d=(λ/2)N.A.
في الصيغة: d تمثل مسافة الدقة ، الوحدة هي ميكرون ، λ تمثل الطول الموجي لضوء الإضاءة ، الوحدة هي أيضًا ميكرون.
في الضوء المرئي ، الطول الموجي ذو السطوع الأكبر والأكثر حساسية للعين البشرية هو {{0}}. 55 ميكرومتر ، والحد الأقصى NA للعدسة الموضوعية هو 1.4. بالتعويض بالصيغة أعلاه ، d يساوي تقريبًا 0. 2 ميكرومتر. أي ، باستخدام المجهر الضوئي العادي ، يكون حد مسافة الدقة 0. 2 ميكرومتر في حالة الإضاءة المركزية. وهذا يعني أن المجاهر الضوئية العادية لا يمكنها التمييز بين كائنين أصغر من 0.2 ميكرومتر.
باستخدام الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن تقليل الطول الموجي لضوء الإضاءة ، مما يتيح وصول مسافة الدقة إلى 0. 1 ميكرومتر. لكن الأشعة فوق البنفسجية لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية. لا يمكن ملاحظته إلا بعد التقاط صورة.
الطول الموجي لتدفق الإلكترون هو فقط {{0}. 00387 نانومتر. باستخدام "عدسة الإلكترون" أو العدسة المغناطيسية للتحكم في تدفق الإلكترونات ، فإن مسافة دقة المجهر الإلكتروني تصل إلى بضعة أعشار من النانومتر. يمكن استخدامه لمراقبة بنية الذرات.
(3) التكبير
تكبير المجهر يساوي ناتج تكبير العدسة الشيئية وتكبير العدسة العينية. من حيث المبدأ ، يمكن أن يكون التكبير كبيرًا جدًا. ومع ذلك ، إذا كانت تفاصيل العينة لا يمكن حلها بالعدسة الموضوعية ، بغض النظر عن حجم التكبير ، فإنه لا معنى له. من الناحية النظرية ، يمكن استنتاج أن أنسب تكبير للميكروسكوب (يسمى التكبير الفعال ، ويمثله M بشكل فعال) يتراوح بين 500 و 1000 مرة الفتحة العددية للعدسة الموضوعية. هذا هو 500N.A. أقل من أو يساوي M ساري المفعول أقل من أو يساوي 1000N.A.
ضمن نطاق التكبير الفعال ، يمكن للعينين الملاحظة لفترة طويلة دون إجهاد. إذا كان التكبير أقل من 500 NA ، فسيكون من الصعب ملاحظته. إذا كانت أعلى من 1000 نيوتن ، فسوف تتدهور جودة الصورة بل وتتسبب في صورة غير حقيقية. لذلك ، فإن التكبير أكثر من 1000N.A. يسمى تكبير غير صالح.
(4) مسافة العمل
تشير مسافة العمل إلى المسافة بين السطح السفلي للعدسة الشيئية والسطح العلوي لزجاج الغطاء بعد تركيز المجهر ، باستخدام غطاء زجاجي قياسي وطول أنبوب ميكانيكي قياسي. كلما زاد تكبير العدسة الشيئية ، كانت مسافة العمل أقصر. بشكل عام ، مسافة عمل العدسة الشيئية منخفضة الطاقة أقل من 1 0 مرة هي 5-7 مم ، بينما مسافة العمل للعدسة الزيتية 100 مرة حوالي 0.19 مم فقط.
(5) عمق التركيز
عندما يركز المجهر على مستوى معين في العينة ، لا يمكن رؤية مستوى الكائن بوضوح فحسب ، بل يمكن أيضًا رؤية مستويات الجسم العلوية والسفلية المتصلة به بوضوح في نفس الوقت. المسافة بين مستويات الجسم العلوية والسفلية تسمى عمق التركيز ، أو عمق التركيز لفترة قصيرة.
عمق تركيز المجهر صغير جدًا ، وكلما كانت الفتحة العددية أكبر ، زاد التكبير الكلي ، وأصغر عمق التركيز. على سبيل المثال ، عند استخدام عدسة زيتية مع NA 1.25 / 1 0 0 مرة و 12.5 مرة للعيان ، يكون عمق التركيز 0.27 ميكرومتر فقط. وهذا يعني أنه بعد التركيز ، يمكن رؤية طبقة رقيقة بسمك 0.27 ميكرومتر بوضوح في كل مرة. العينات العادية عادة ما تكون بسمك عدة ميكرونات. لرؤية العينة بأكملها ، من الضروري استخدام آلية الضبط الدقيق للميكروسكوب للمراقبة في طبقات من أعلى إلى أسفل.
(6) مجال الرؤية
يسمى مجال الرؤية أيضًا بمجال الرؤية. يشير إلى نطاق الكائن قيد الفحص والذي يمكن أن يراه المجهر في وقت واحد. عادةً ما نريد أن يكون مجال الرؤية كبيرًا بقدر الإمكان. يتم تحديد مجال رؤية المجهر من خلال مجال رؤية العدسة الموضوعية ومجال رؤية العدسة العينية. مجال رؤية العدسة الشيئية العادية أقل من 20 مم ، ويمكن أن تصل العدسة الكبيرة إلى أكثر من 40 مم. مجال الرؤية للعدسات العادية 10x هو 14 ملم ، ويمكن أن تصل العدسات الكبيرة إلى أكثر من 24 ملم. بمجرد تصميم الهدف والعدسة ، يتم إصلاح مجال رؤيتهما. نظرًا لأن مجال رؤية المجهر العام صغير ، فمن المستحيل رؤية العينة بأكملها في مجال رؤية واحد ، ولا يمكن رؤية سوى دائرة صغيرة جدًا في العينة. علاوة على ذلك ، فإن حجم مجال الرؤية يتناسب عكسياً مع التكبير الكلي للمجهر. كلما زاد التكبير الكلي ، قل مجال الرؤية. الحل هو استخدام المحرك لجعل كل جزء من العينة يدخل مجال الرؤية بدوره ويلاحظ بدوره.
(7) سطوع المرآة
يشير سطوع المرآة إلى سطوع وظلام صورة الكائن المرئية في المجهر. لتسهيل الملاحظة ، نأمل أن تكون الصورة الناتجة أكثر إشراقًا. في حالة الضوء الخارجي الثابت ، يتناسب سطوع المرآة مع مربع الفتحة العددية ويتناسب عكسياً مع مربع التكبير الكلي. لجعل الصورة أكثر إشراقًا ، يجب استخدام عدسة موضوعية ذات فتحة عددية كبيرة مع عدسة منخفضة التكبير. على سبيل المثال ، في حالة نفس العدسة الموضوعية ، فإن استخدام العدسة 5X سينتج صورة معكوسة أكثر سطوعًا 4 مرات من استخدام العدسة العينية 10x.
بالنسبة للمجاهر التي تستخدم مصادر الضوء الكهربائية ، يمكن التحكم في سطوع صورة المرآة عن طريق ضبط سطوع المصباح.
(8) الوضوح
يعتمد وضوح التصوير المجهري على نظامه البصري وخاصة الأداء البصري للعدسة الشيئية. يتعلق بتصميم وتصنيع واستخدام وتخزين المجاهر. إنها قضية مهمة ومعقدة. من منظور الاستخدام والتخزين ، الأسباب الرئيسية التي تؤثر على الوضوح هي: سمك غطاء الزجاج المستخدم غير مؤهل ، لم يتم ضبط التركيز على الموضع المثالي ، والتكبير الكلي كبير جدًا ، وعدسة الزيت لا يتم مسح العدسة. تنظيف ، عدسات العفن ، إلخ.
