Mely iparágak használnak leginkább optikai mikroszkópokat?
Az optikai mikroszkóp ősi és fiatal tudományos eszköz. Születése óta 300 éves története van. Az optikai mikroszkóp széles körben használatos, például a biológiában, a kémiában, a fizikában, a csillagászatban stb. egyes tudományos kutatómunkákban Mindezt mikroszkóp nélkül.
Jelenleg szinte a tudomány és a technológia imázsigéjévé vált. Csak látnia kell, hogy az alakja gyakran megjelenik a tudományról és a technológiáról szóló médiajelentésekben, hogy lássa, ez az állítás igaz.
A biológiában a laboratórium elválaszthatatlan az effajta kísérleti berendezésektől, amelyek segíthetik a tanulókat az ismeretlen világ tanulmányozásában; megérteni a világot.
A mikroszkópok legnagyobb alkalmazási helyei a kórházak, amelyek elsősorban olyan információk ellenőrzésére szolgálnak, mint a páciens testnedveinek változásai, az emberi szervezetbe behatoló baktériumok, a sejtszövet szerkezetének változásai stb. terveket. A mikrosebészetben a mikroszkóp az egyetlen eszköz az orvosok számára; a mezőgazdaságban a tenyésztés, a kártevőirtás és egyéb munkák nem nélkülözhetik a mikroszkóp segítségét; az ipari termelésben a finom alkatrészek feldolgozási ellenőrzése és összeszerelési beállítása, az anyagtulajdonságok kutatása mind lehetséges mikroszkóppal. Egy hely, ahol megmutathatják tehetségüket; a bűnüldöző nyomozók gyakran támaszkodnak mikroszkópokra a különféle mikroszkopikus bűncselekmények elemzésekor, mivel ez fontos eszköz a valódi gyilkos meghatározásához; a környezetvédelmi osztályoknak mikroszkópokra is szükségük van a különféle szilárd szennyező anyagok kimutatásához; geológiai és bányamérnökök és kulturális emlékek régészek használnak A mikroszkóp által talált nyomok megítélhetik a mélyen eltemetett ásványlelőhelyeket, vagy következtethetnek a poros történelmi igazságra; még az emberek mindennapi élete sem nélkülözheti a mikroszkópot, mint például a szépség- és fodrászipar, amely a mikroszkóp segítségével képes kimutatni a bőr és a haj minőségét. A legjobb eredményeket érheti el. Látható, hogy a mikroszkóp milyen szorosan kapcsolódik az emberek termeléséhez és életéhez.
A különböző felhasználási célok szerint a mikroszkópokat nagyjából négy kategóriába sorolhatjuk: biológiai mikroszkópok, metallográfiai mikroszkópok, sztereomikroszkópok és polarizáló mikroszkópok. Ahogy a név is sugallja, a biológiai mikroszkópokat elsősorban a biomedicinában használják, a megfigyelési objektumok többnyire átlátszó vagy áttetsző mikrotestek; a metallográfiai mikroszkópokat elsősorban átlátszatlan tárgyak felületének megfigyelésére használják, mint például az anyagok metallográfiai szerkezete és felületi hibái; A tárgy nagyítása és leképezése közben a tárgy és a kép emberi szemhez viszonyított tájolása is konzisztens, és van egy mélységérzet, ami összhangban van az emberek hagyományos vizuális szokásaival; A polarizáló mikroszkópok a polarizált fényhez különböző anyagok átviteli vagy reflexiós jellemzőit használják a különböző mikroobjektumok megkülönböztetésére. Ezen túlmenően egyes speciális típusok is feloszthatók, mint például a fordított biológiai mikroszkóp vagy a tenyésztési mikroszkóp, amelyet főként a tenyésztőedény alján keresztül történő tenyészet megfigyelésére használnak; a fluoreszcens mikroszkóp bizonyos anyagokat használ bizonyos rövidebb hullámhosszúságú fény elnyelésére. A meghatározott hosszabb hullámhosszú fény kibocsátásának jellemzői ezen anyagok létezésének felderítésére és tartalmuk megítélésére; az összehasonlító mikroszkóp képes egymás mellé vagy egymásra helyezett képeket készíteni két, ugyanabban a látómezőben lévő objektumról, így összehasonlítható a két tárgy hasonlósága és különbsége.
A hagyományos optikai mikroszkópok főként optikai rendszerekből és azokat tartó mechanikai szerkezetekből állnak. Az optikai rendszerek objektívlencséket, okulárokat és gyűjtőlencséket tartalmaznak, amelyek mindegyike bonyolult nagyító, amely különféle optikai üvegekből készül. Az objektív felnagyítja a minta képét, és az M objektum nagyítását a következő képlet határozza meg: M objektum=Δ∕f' objektum , ahol f' objektum a tárgylencse gyújtótávolsága, és Δ az objektívlencse és a szemlencse közötti távolságként értelmezhető. A szemlencse ismét felnagyítja az objektív lencséje által alkotott képet, és az emberi szem előtt 250 mm-re virtuális képet alkot megfigyelésre. A legtöbb ember számára ez a legkényelmesebb megfigyelési pozíció. A szemlencse nagyítása M eye=250/f' eye, f' eye a szemlencse gyújtótávolsága. A mikroszkóp teljes nagyítása az objektívlencse és a szemlencse szorzata, azaz M=M tárgy*M szem=Δ*250/f' szem *f; tárgy. Látható, hogy az objektív és az okulár gyújtótávolságának csökkentése növeli a teljes nagyítást, ami a kulcsa a baktériumok és más mikroorganizmusok mikroszkópos észlelésének, és ez a különbség is a közönséges nagyítóktól.
Tehát elképzelhető-e az f' objektum f' háló korlátlan csökkentése a nagyítás növelése érdekében, hogy finomabb tárgyakat lássunk? A válasz nem! A képalkotáshoz használt fény ugyanis alapvetően egyfajta elektromágneses hullám, így a terjedési folyamat során elkerülhetetlenül fellépnek diffrakciós és interferenciajelenségek, mint ahogy a vízfelszínen a mindennapi életben is látható hullámok körbejárhatnak akadályokba ütközve. , és két vízhullámoszlop erősítheti egymást, ha találkoznak Vagy gyengítik ugyanazt. Amikor egy pont alakú világító tárgyból kibocsátott fényhullám belép az objektívbe, a lencse kerete akadályozza a fény terjedését, ami diffrakciót és interferenciát eredményez. Van egy sor fénygyűrű gyenge és fokozatosan gyengülő intenzitású. A központi fényes foltot Airy korongnak hívjuk. Ha két fénykibocsátó pont közel van egy bizonyos távolsághoz, a két fényfolt addig fedi egymást, amíg nem lehet két fényfoltként megerősíteni őket. Rayleigh ítéleti szabványt javasolt, arra gondolva, hogy ha a két fényfolt középpontja közötti távolság egyenlő az Airy korong sugarával, akkor a két fényfolt megkülönböztethető. Számítás után a két fénykibocsátó pont távolsága ekkor e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, ahol I a fény hullámhossza, a hullámhossz Az emberi szem által befogadható fény körülbelül 0.4-0,7 um, n pedig annak a közegnek a törésmutatója, ahol a fénykibocsátó pont található, például levegőben, n ≈1, vízben, n≈1,33, és A fele a fénykibocsátó pont nyitási szögének az objektív keretéhez képest, az NA-t pedig az objektívlencse numerikus apertúrájának nevezzük. A fenti képletből látható, hogy az objektívlencse által megkülönböztethető két pont távolságát a fény hullámhossza és a numerikus apertúra korlátozza. Mivel az emberi szem legélesebb látásának hullámhossza körülbelül 0,5 um, és az A szög nem haladhatja meg a 90 fokot, a sinA mindig kisebb, mint 1. A rendelkezésre álló maximális törésmutató A fényáteresztő közeg körülbelül 1,5, tehát az e érték mindig nagyobb, mint 0.2um, ami az a minimális határtávolság, amelyet az optikai mikroszkóp meg tud különböztetni. Nagyítsa fel a képet mikroszkópon keresztül, ha az objektív lencsével felbontható tárgypont távolságot e szeretné felnagyítani egy bizonyos NA értékkel, amely elegendő ahhoz, hogy az emberi szem feloldja, akkor nagyobbra van szüksége, mint {{26 }},15 mm, ahol {{30}},15 mm az emberi szem kísérleti értéke Két mikroobjektum közötti minimális távolság, amely a szem előtt 250 mm-re megkülönböztethető, tehát M Nagyobb, mint vagy egyenlő (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, ahhoz, hogy a megfigyelés ne legyen túl fáradságos, elég megduplázni az M-et, azaz 500N-t. A Kisebb vagy egyenlő M Kisebb vagy egyenlő 1000 N.A a mikroszkóp teljes nagyításának ésszerű választási tartománya. Bármilyen nagy is a teljes nagyítás, értelmetlen, mert az objektív numerikus rekeszértéke korlátozta a minimális feloldható távolságot, és a nagyítás növelésével nem lehet többet megkülönböztetni. A kis objektumok részletesek.
A képalkotás kontrasztja az optikai mikroszkópok másik kulcskérdése. Az úgynevezett kontraszt a képfelület szomszédos részei közötti fekete-fehér kontrasztra vagy színkülönbségre utal. Az emberi szem nehezen tudja megítélni a 0.02 alatti fényerő különbséget. valamivel érzékenyebb. Egyes mikroszkópos megfigyelési objektumok, például biológiai minták esetében a részletek közötti világosságkülönbség nagyon kicsi, a mikroszkóp optikai rendszerének tervezési és gyártási hibái pedig tovább csökkentik a képalkotás kontrasztját és megnehezítik a megkülönböztetést. Ekkor a tárgy részletei nem láthatók tisztán, nem azért, mert túl kicsi a teljes nagyítás, és nem túl kicsi az objektív numerikus rekeszértéke, hanem azért, mert a képsík kontrasztja túl kicsi.
Az évek során az emberek keményen dolgoztak a mikroszkóp felbontásának és képalkotási kontrasztjának javításán. A számítástechnika és az eszközök folyamatos fejlődésével az optikai tervezés elmélete és módszerei is folyamatosan fejlődnek. A nyersanyag-teljesítmény, a folyamat és az eljárás javulásával párosulva A detektálási módszerek folyamatos fejlesztése és a megfigyelési módszerek innovációja az optikai mikroszkóp képminőségét a diffrakciós határ tökéletességéhez közelítette. Az emberek mintafestést, sötét mezőt, fáziskontrasztot, fluoreszcenciát, interferenciát, polarizációt és egyéb megfigyelési technikákat fognak használni az optikai mikroszkóp elkészítéséhez. Mindenféle minta kutatásához alkalmazkodni tud. Bár az elektronmikroszkópok, ultrahangos mikroszkópok és más nagyító képalkotó eszközök az elmúlt években sorra jelentek meg, és bizonyos szempontból kiemelkedő teljesítményt nyújtanak, olcsóságuk, kényelmük, intuíciójuk szempontjából még mindig nem elérhetőek, és különösen alkalmasak élő szervezetek kutatására. A fénymikroszkóp riválisa, amely még mindig szilárdan tartja a helyét. Másrészt a lézerrel, számítógéppel, új anyagtechnológiával és információs technológiával kombinálva az ősi optikai mikroszkóp megfiatalít és lendületes életerőt mutat. Digitális mikroszkóp, lézeres konfokális pásztázó mikroszkóp, közeli pásztázó mikroszkóp, kétfoton mikroszkóp és Végtelen folyamban jelennek meg a különféle új funkciók vagy műszerek, amelyek képesek alkalmazkodni a különféle új környezeti feltételekhez, ami tovább bővíti az optikai mikroszkópok alkalmazási területét. Milyen izgalmasak a marsjárókról feltöltött sziklaalakzatokról készült mikroszkopikus képek! Teljesen elhihetjük, hogy az optikai mikroszkóp frissített hozzáállásával az emberiség hasznára válik.
