Zasada działania i części mikroskopu złożonego (wraz z diagramami)
Przeczytaj ten artykuł, aby poznać zasady działania i części mikroskopu złożonego z diagramami!
Zasada działania:
Najczęściej stosowanym mikroskopem do ogólnych celów jest standardowy mikroskop złożony. Powiększa on rozmiar obiektu dzięki złożonemu układowi soczewek.
Ma serię dwóch soczewek; (i) soczewka obiektywu znajdująca się blisko obserwowanego obiektu oraz (ii) soczewka oka lub okular, przez który obraz jest oglądany wzrokiem. Światło ze źródła światła (lustro lub lampa elektryczna) przechodzi przez cienki przezroczysty przedmiot (rysunek 4.4).
Soczewka obiektywu tworzy pierwszy obraz powiększonego "rzeczywistego obrazu") obiektu. Obraz ten jest ponownie powiększany przez soczewkę okularową (okular), aby uzyskać powiększony "obraz wirtualny" (obraz końcowy), który można zobaczyć wzrokiem przez okular. Kiedy światło przechodzi bezpośrednio ze źródła do oka przez dwie soczewki, pole widzenia jest jasno oświetlone. Dlatego; to jest mikroskop o jasnym polu.
Części mikroskopu związku:
Części mikroskopu złożonego są w dwóch kategoriach, jak podano poniżej:
(i) Części mechaniczne:
Są to części, które wspierają części optyczne i pomagają w ich regulacji w celu ogniskowania obiektu (rysunki 4.5 i 4.6).
Składniki części mechanicznych są następujące:
1. Podstawa lub metalowy stojak:
Cały mikroskop spoczywa na tej podstawie. Lustro, jeśli jest obecne, jest do niego dopasowane.
2. Filary:
Jest to para rzędnych na podstawie, za pomocą której ciało mikroskopu jest trzymane w podstawie
3. Złącze nachylenia:
Jest to ruchome połączenie, przez które korpus mikroskopu jest trzymany w podstawie za pomocą słupków. Ciało może być zgięte w tym stawie w dowolne nachylone położenie, zgodnie z życzeniem obserwatora, dla łatwiejszej obserwacji. W nowych modelach nadwozie jest trwale przymocowane do podstawy w pozycji pochylonej, nie wymagając w związku z tym żadnego filaru ani złącza.
4. Zakrzywione ramię:
Jest to zakrzywiona konstrukcja utrzymywana przez słupy. Posiada stopnie, tuleję, precyzyjną regulację i regulację zgrubną.
5. Body Tube:
Zwykle jest to pionowa rurka trzymająca okular na górze i rewolwerowy nos z celami na dole. Długość rury ssącej nosi nazwę "mechanicznej długości rury" i zwykle wynosi 140-180 mm (głównie 160 mm).
6. Rysuj rurkę:
Jest to górna część rurki ciała, nieco węższa, do której przysłonięto okular podczas obserwacji.
7. Regulacja zgrubna:
Jest to pokrętło z mechanizmem zębatkowym do poruszania rurą korpusu w górę iw dół w celu ogniskowania obiektu w polu widzialnym. Ponieważ obrót pokrętła o mały kąt powoduje przemieszczenie rurki ciała przez dużą odległość w stosunku do obiektu, może ona wykonywać regulację zgrubną. W nowoczesnych mikroskopach porusza stopniami w górę iw dół, a rurka ciała jest przymocowana do ramienia.
8. Dokładna regulacja:
Jest to względnie mniejsza gałka. Jego obrót przez duży kąt może przesuwać rurę ciała tylko przez niewielką odległość w pionie. Służy do precyzyjnej regulacji, aby uzyskać ostateczny czysty obraz. W nowoczesnych mikroskopach precyzyjna regulacja odbywa się poprzez przesuwanie sceny w górę iw dół poprzez precyzyjną regulację.
9. Etap:
Jest to pozioma platforma wystająca z zakrzywionego ramienia. Ma otwór w środku, na którym oglądany obiekt jest umieszczony na slajdzie. Światło ze źródła światła pod sceną przechodzi przez obiekt do celu.
10. Scena mechaniczna (Slide Mover):
Mechaniczny stopień składa się z dwóch gałek z mechanizmem zębatkowym. Slajd zawierający obiekt jest do niego przypięty i poruszany na stole montażowym w dwóch wymiarach, obracając pokrętła, aby ustawić odpowiednią część obiektu.
11. Obrotowy nosek:
Jest to obrotowa tarcza na dnie rury, z trzema lub czterema celami przykręconymi do niej. Cele mają różne moce powiększania. W zależności od wymaganego powiększenia nos jest obrócony tak, że tylko cel określony dla wymaganego powiększenia pozostaje w linii ze ścieżką światła.
(ii) Części optyczne:
Części te biorą udział w przepuszczaniu światła przez obiekt i powiększaniu jego rozmiaru.
Składniki części optycznych obejmują:
1. Źródło światła:
Nowoczesne mikroskopy mają wbudowane elektryczne źródło światła w podstawie. Źródło jest podłączone do sieci poprzez regulator, który kontroluje jasność pola. Ale w starych modelach źródłem światła jest lustro. Jest on przymocowany do podstawy za pomocą plecaka, przez który można go obracać, aby zjednać światło na obiekcie. Lustro jest płaskie z jednej strony, a wklęsłe z drugiej.
Powinno być używane w następujący sposób:
(za) Kondensator obecny:
Należy użyć tylko płaskiej strony lustra, ponieważ kondensator zbiega się z promieniami światła.
(b) Brak skraplacza:
(i) Światło dzienne:
Samolot lub wklęsły (samolot jest łatwiejszy)
(ii) Małe sztuczne światło:
Cel wysokiej mocy: strona samolotu
Cel niskiej mocy: strona wklęsła
2. Membrana:
Jeśli światło pochodzące ze źródła światła jest jasne i całe światło może przejść do obiektu przez skraplacz, obiekt staje się doskonale oświetlony i nie można go odpowiednio wizualizować. W związku z tym przesłona irysowa jest przymocowana poniżej skraplacza, aby kontrolować ilość światła wpadającego do skraplacza.
3. Skraplacz:
Skraplacz lub podstopniowy skraplacz znajdują się pomiędzy źródłem światła a stolikiem. Ma szereg soczewek, które zbiegają się na obiekcie, promienie świetlne pochodzące ze źródła światła. Po przejściu przez obiekt promienie światła wchodzą w obiektyw.
Kondensator "słabego skraplania", "zbieżności światła" lub "zbierania światła" jest nazywany "aperturą numeryczną skraplacza". Podobnie, zdolność "zbierania światła" celu jest nazywana "aperturą liczbową celu". Jeśli skraplacz zbiega światło w szerokim kącie, jego apertura numeryczna jest większa i odwrotnie.
Jeżeli skraplacz ma taką aperturę numeryczną, że wysyła światło przez obiekt pod kątem wystarczająco dużym, aby wypełnić tylną soczewkę obiektywu obiektywu, cel pokazuje jego najwyższą aperturę numeryczną (rysunek 4.7). Najczęściej spotykane skraplacze mają aperturę numeryczną 1, 25.
Jeśli apertura numeryczna skraplacza jest mniejsza niż apertura obiektywu, obwodowa część tylnej soczewki obiektywu nie jest oświetlona, a obraz jest słabo widoczny. Z drugiej strony, jeśli apertura numeryczna skraplacza jest większa niż wartość obiektywu, tylna soczewka może odbierać zbyt dużo światła, co powoduje zmniejszenie kontrastu.
Istnieją następujące trzy typy kondensatorów:
(a) Skraplacz Abbego (apertura numeryczna = 1, 25): Jest szeroko stosowany.
(b) Skraplacz z ustawianiem ostrości (apertura liczbowa = 1, 25)
(c) Skraplacz achromatyczny (apertura numeryczna = 1, 40): został skorygowany zarówno dla aberracji sferycznej, jak i chromatycznej i jest stosowany w mikroskopach badawczych i fotomikrografiach.
4. Cel:
To najważniejszy obiektyw w mikroskopie. Zwykle trzy trzpienie z różnymi mocami powiększającymi są przykręcane do rewolwerowego uchwytu.
Cele są następujące:
(a) Cel niskiej mocy (X 10):
Powoduje dziesięciokrotne powiększenie obiektu.
(b) Wysoko wysycony obiektyw (X 40):
Daje powiększenie czterdzieści razy.
(c) Cel zanurzenia w oleju (X100):
Daje to powiększenie setek razy, gdy olej zanurzeniowy wypełnia przestrzeń między obiektem a obiektywem
Cel skanowania (X4) jest opcjonalny. Główne powiększenie (X4, X10, X40 lub X100) dostarczone przez każdy cel jest wygrawerowane na jego lufie. Celem zanurzenia w oleju jest pierścień wyryty na nim w kierunku końca lufy.
Rozstrzyganie mocy celu:
Jest to zdolność obiektywu do rozstrzygnięcia każdego punktu na drobnym obiekcie w szeroko rozstawione punkty, tak że punkty na obrazie mogą być postrzegane jako odrębne i oddzielone od siebie, tak aby uzyskać wyraźny, niezmyty obraz.
Może się wydawać, że bardzo duże powiększenie można uzyskać, używając większej liczby obiektywów o dużej mocy. Choć możliwe, tak wysoko powiększony obraz uzyskany w ten sposób jest niewyraźny. Oznacza to, że każdego punktu w obiekcie nie można znaleźć jako szeroko rozstawionego odrębnego i oddzielnego punktu na obrazie.
Samo zwiększenie rozmiaru (większe powiększenie) bez możliwości rozróżniania szczegółów strukturalnych (większa rozdzielczość) ma niewielką wartość. Dlatego podstawowym ograniczeniem w mikroskopach świetlnych jest nie powiększenie, lecz zdolność rozdzielcza, zdolność rozróżniania dwóch sąsiednich punktów jako odrębne i odrębne, tj. Rozróżnianie małych elementów w obiekcie na drobne szczegóły na obrazie.
Moc obliczeniowa jest funkcją dwóch czynników podanych poniżej:
(za) Apertura numeryczna (na)
(b) Długość fali światła (λ)
(a) Przysłona liczbowa:
Przysłona liczbowa jest wartością numeryczną, związaną ze średnicą obiektywu w stosunku do jego ogniskowej. Jest to związane z rozmiarem niższej apertury obiektywu, przez którą wchodzi światło. W mikroskopie światło skupia się na obiekcie jako wąskim ołówku światła, skąd wchodzi w obiektyw jako rozbieżny ołówek (rysunek 4.8).
Kąt 9 podłużny względem osi optycznej (linia łącząca środki wszystkich soczewek) i skrajny promień, który wciąż jest pokryty obiektywem, jest miarą otworu zwanego "kątem połówkowym apertury".
Szeroki ołówek światła przechodzący przez obiekt "rozdziela" punkty obiektu na szeroko rozstawione punkty soczewki, dzięki czemu soczewka może wytworzyć te punkty jako odrębne i oddzielne na obrazie. Tutaj soczewka gromadzi więcej światła.
Z drugiej strony wąski ołówek nie może "rozdzielić" punktów obiektu na szeroko rozstawione punkty soczewki, tak że obiektyw wytwarza zamazany obraz. Tutaj soczewka zbiera mniej światła. Zatem im większa jest szerokość ołówka światła wchodzącego w obiektyw (29), tym wyższa jest jego "zdolność rozdzielcza".
Apertura numeryczna obiektywu jest jego zdolnością do gromadzenia światła, która zależy od miejsca kąta 8 i współczynnika załamania światła istniejącego między obiektem a obiektywem.
Apertura liczbowa (na) = n sin θ
Gdzie,
n = Współczynnik załamania światła ośrodka między przedmiotem a celem i
θ = Kąt połowy apertury
W przypadku powietrza wartość "n" wynosi 1, 00. Kiedy przestrzeń pomiędzy dolną końcówką obiektywu a szkiełkiem niosącym obiekt jest powietrzem, promienie wychodzące przez szkło przesuwające się do tego powietrza są wygięte lub załamane, tak że pewna ich część nie przechodzi do celu. Tak więc utrata niektórych promieni świetlnych zmniejsza aperturę liczbową i zmniejsza moc rozdzielczą.
Jednakże, gdy przestrzeń ta jest wypełniona olejem immersyjnym, który ma większy współczynnik załamania światła (n = 1, 56) niż strumień powietrza (n = 1, 00), promienie światła są załamywane lub wygięte bardziej w kierunku celu. Tak więc, więcej promieni światła wchodzi w obiektyw i uzyskuje się większą rozdzielczość. W celu zanurzenia w oleju, który zapewnia największe powiększenie, wielkość apertury jest bardzo mała.
Dlatego też konieczne jest zginanie większej ilości promieni w otworze, aby obiekt mógł zostać wyraźnie rozdzielony. Z tego powodu, oleje immersyjne, takie jak olej z drzewa cedrowego i ciekła parafina, są wykorzystywane do wypełnienia luki między przedmiotem i celem, podczas gdy celem jest zanurzenie w oleju.
(b) Długość fali światła (λ):
Im mniejsza jest długość fali światła (λ), tym większa zdolność do rozróżniania punktów obiektu na wyraźnie widoczne szczegóły na obrazie. Im mniejsza jest długość fali światła, tym większa jest jego zdolność rozdzielcza.
Granica rozdzielczości celu (d):
Granicą rozdzielczości celu (d) jest odległość między dowolnymi dwoma najbliższymi punktami obiektu mikroskopowego, które można rozdzielić na dwa oddzielne i wyraźne punkty na powiększonym obrazie.
Punkty z ich odległością pośrednią mniejszą niż "d" lub obiektami mniejszymi niż "d" nie mogą zostać rozdzielone na osobne punkty na obrazie. Jeśli moc rozdzielcza jest wysoka, punkty bardzo blisko siebie mogą być postrzegane jako wyraźne i wyraźne.
W związku z tym granica rozdzielczości (odległość między dwoma punktami rozstrzyganymi) jest mniejsza. Dlatego widoczne są mniejsze obiekty lub drobniejsze szczegóły, gdy "d" jest mniejsze. Mniejsze "d" uzyskuje się przez zwiększenie mocy rozdzielczej, która z kolei jest uzyskiwana przy użyciu krótszej długości fali światła (λ) i większej apertury liczbowej.
Granica rozdzielczości = d = λ / 2 na
Gdzie,
λ = długość fali światła i
na = numeryczna apertura obiektywu.
Jeżeli λ zielony = 0, 55 p i na = 1, 30, to d = λ / 2 na = 0, 55 / 2 X 1, 30 = 0, 21 μ. Dlatego najmniejsze szczegóły, które można zaobserwować w typowym mikroskopie świetlnym, mają wymiar około 0, 2 μ. Mniejszych obiektów lub drobniejszych szczegółów niż to nie może być rozwiązane w mikroskopie złożonym.
5. Okular:
Okular jest bębnem, który luźno wpasowuje się w rurkę. Powiększa on powiększony rzeczywisty obraz utworzony przez obiektyw do wciąż znacznie powiększonego wirtualnego obrazu widzianego przez oko (ryc. 4.9).
Zwykle każdy mikroskop ma dwa rodzaje okularów o różnych mocach powiększenia (X10 i X25). W zależności od wymaganego powiększenia, jeden z dwóch okularów jest wsuwany do rury przeciągania przed oglądaniem. Zazwyczaj dostępne są trzy rodzaje okularów.
Są to Hughian, hiper płaszczyzna i kompensacja. Wśród nich Hughianian jest bardzo szeroko stosowany i skuteczny przy małym powiększeniu. W tym okule są zamocowane dwie proste soczewki z wypukłym światłem, jedna nad drugą, a druga pod płaszczyzną obrazu rzeczywistego obrazu utworzonego przez obiektyw.
Wypukłe powierzchnie obydwu soczewek są skierowane w dół. Soczewka w kierunku obiektywu nazywa się "soczewką polową", a soczewką "oko". Promienie po przejściu przez soczewkę oczną wychodzą przez mały okrągły obszar znany jako dysk Rams-den lub punkt oka, gdzie obraz jest oglądany przez oko.
Całkowite powiększenie:
Całkowite powiększenie uzyskane w mikroskopie złożonym jest wynikiem obiektywnego powiększenia i powiększenia oka.
M t = M ob XM oc
Gdzie,
M t = całkowite powiększenie,
M ob = powiększenie celu i
M oc = powiększenie oka
Jeśli powiększenie uzyskane przez obiektyw (M ob ) wynosi 100, a przez oko (M oc ) wynosi 10, to całkowite powiększenie ( Mt ) = M ob XM oc = 100 X 10 = 1000. Zatem obiekt lq pojawi się jako 1000 μ.
Przydatne powiększenie:
Jest to powiększenie, które uwidacznia najmniejszą rozpuszczalną cząstkę. Przydatne powiększenie w mikroskopie świetlnym wynosi od X1000 do X2000. Każde powiększenie przekraczające X2000 powoduje rozmycie obrazu.
