Millä aloilla optisia mikroskooppeja pääasiassa käytetään?
Tieteellinen mikroskooppi on ikivanha ja nuori tieteellinen työkalu. Sillä on syntymästään kolmesataa vuotta historiaa. Optiset mikroskoopit ovat laajalti käytössä, kuten biologiassa, kemiassa, fysiikassa, tähtitiedossa jne. joissakin tieteellisissä tutkimuksissa Kaikki ilman mikroskooppia.
Tällä hetkellä siitä on melkein tullut tieteen ja teknologian mielikuva. Sinun tarvitsee vain nähdä sen luku usein esiintyvän tiedettä ja teknologiaa koskevissa tiedotusvälineissä nähdäksesi tämän väitteen paikkansa.
Biologiassa laboratorio on erottamaton tällaisesta kokeellisesta laitteistosta, joka voi auttaa oppijaa tutkimaan tuntematonta maailmaa; ymmärtämään maailmaa.
Sairaalat ovat suurimmat sovelluspaikat mikroskoopeille, joita käytetään pääasiassa sellaisten tietojen tarkistamiseen kuten potilaan kehon nesteiden muutokset, ihmiskehoon tunkeutuvat bakteerit, muutokset solukudosrakenteessa jne. sekä tarjoavat lääkäreille referenssi- ja varmistusmenetelmiä hoidon muotoiluun. suunnitelmia. Mikrokirurgiassa mikroskooppi on lääkäreiden ainoa työkalu; maataloudessa jalostus, tuholaistorjunta ja muu työ ei tule toimeen ilman mikroskoopin apua; teollisessa tuotannossa hienojen osien käsittelyn tarkastus ja kokoonpanosäätö sekä materiaaliominaisuuksien tutkimus ovat kaikki mahdollisia mikroskoopilla. Paikka näyttää kykynsä; rikostutkijat luottavat usein mikroskoopeihin analysoidakseen erilaisia mikroskooppisia rikoksia tärkeänä keinona todellisen murhaajan määrittämisessä; ympäristönsuojeluosastot tarvitsevat myös mikroskooppeja erilaisten kiinteiden epäpuhtauksien havaitsemiseen; geologiset ja kaivosinsinöörit ja kulttuurijäännökset arkeologit käyttävät Mikroskoopin löytämät vihjeet voivat arvioida syvälle haudatut mineraaliesiintymät tai päätellä pölyisen historiallisen totuuden; edes ihmisten jokapäiväinen elämä ei tule toimeen ilman mikroskooppia, kuten kauneus- ja kampaamoteollisuus, joka voi käyttää mikroskooppia ihon ja hiusten laadun havaitsemiseen. Voi saada parhaat tulokset. On nähtävissä, kuinka tiiviisti mikroskooppi on integroitunut ihmisten tuotantoon ja elämään.
Eri käyttötarkoitusten mukaan mikroskoopit voidaan karkeasti luokitella neljään luokkaan: biologiset mikroskoopit, metallografiset mikroskoopit, stereomikroskoopit ja polarisaatiomikroskoopit. Kuten nimestä voi päätellä, biologisia mikroskooppeja käytetään pääasiassa biolääketieteessä, ja havaintoobjektit ovat enimmäkseen läpinäkyviä tai läpikuultavia mikrokappaleita; metallografisia mikroskooppeja käytetään pääasiassa läpinäkymättömien esineiden pinnan, kuten materiaalien metallografisen rakenteen ja pintavirheiden tarkkailuun; Vaikka kohdetta suurennetaan ja kuvataan, kohteen ja kuvan suuntaus suhteessa ihmissilmään on myös johdonmukainen, ja siinä on syvyyden tunne, mikä on sopusoinnussa ihmisten tavanomaisten visuaalisten tapojen kanssa; Polarisoivat mikroskoopit käyttävät eri materiaalien läpäisy- tai heijastusominaisuuksia polarisoidussa valossa erilaisten mikroobjektien erottamiseen Komponentti. Lisäksi joitain erikoistyyppejä voidaan myös jakaa alaryhmiin, kuten käänteinen biologinen mikroskooppi tai viljelymikroskooppi, jota käytetään pääasiassa viljelmän tarkkailuun viljelyastian pohjan kautta; fluoresenssimikroskooppi käyttää tiettyjä aineita absorboimaan tiettyä lyhyemmän aallonpituuden valoa Tietyn pidemmän aallonpituisen valon ominaisuudet näiden aineiden olemassaolon havaitsemiseksi ja niiden sisällön arvioimiseksi; vertailumikroskoopilla voidaan muodostaa rinnakkaisia tai päällekkäisiä kuvia kahdesta samassa näkökentässä olevasta kohteesta, jotta voidaan verrata näiden kahden kohteen yhtäläisyyksiä ja eroja.
Perinteiset optiset mikroskoopit koostuvat pääasiassa optisista järjestelmistä ja niitä tukevista mekaanisista rakenteista. Optiset järjestelmät sisältävät objektiivilinssit, okulaarit ja kondensaattorilinssit, jotka kaikki ovat monimutkaisia erilaisista optisista laseista valmistettuja suurennuslaseja. Objektiivin linssi suurentaa näytteen kuvaa, ja sen suurennus M-objekti määritetään seuraavalla kaavalla: M-objekti=Δ∕f'objekti , missä f'objekti on objektiivin polttoväli ja Δ voidaan ymmärtää objektiivin ja okulaarin väliseksi etäisyydeksi. Okulaari suurentaa objektiivin muodostaman kuvan uudelleen ja muodostaa virtuaalisen kuvan 250 mm:n etäisyydeltä ihmissilmän eteen havainnointia varten. Tämä on mukavin havaintoasento useimmille ihmisille. Okulaarin suurennus M eye=250/f' eye, f' eye on okulaarin polttoväli. Mikroskoopin kokonaissuurennus on objektiivin ja okulaarin tulo, eli M=M objekti*M silmä=Δ*250/f' eye *f; esine. Voidaan nähdä, että objektiivin ja okulaarin polttovälin pienentäminen lisää kokonaissuurennusta, joka on avain bakteerien ja muiden mikro-organismien näkemiseen mikroskoopilla, ja se on myös ero sen ja tavallisten suurennuslasien välillä.
Onko siis mahdollista pienentää f'objektin f'-verkkoa ilman rajoituksia suurennoksen lisäämiseksi, jotta voimme nähdä hienovaraisempia kohteita? Vastaus on ei! Tämä johtuu siitä, että kuvantamiseen käytetty valo on pohjimmiltaan eräänlainen sähkömagneettinen aalto, joten diffraktio- ja interferenssiilmiöitä esiintyy väistämättä etenemisprosessin aikana, aivan kuten jokapäiväisessä elämässä näkyvät aaltoilut veden pinnalla voivat kiertää esteitä vastaan. , ja kaksi vesiaallon pylvästä voivat vahvistaa toisiaan kohtaaessaan Tai heikentää samaa. Kun pistemäisen valaisevan esineen lähettämä valoaalto tulee objektiiviin, objektiivilinssin kehys estää valon etenemisen, mikä johtaa diffraktioon ja häiriöihin. On olemassa sarja valorenkaita, joiden voimakkuus on heikko ja vähitellen heikkenevä. Kutsumme keskeistä valopilkkua ilmavaksi levyksi. Kun kaksi valoa lähettävää pistettä ovat lähellä tiettyä etäisyyttä, kaksi valopistettä menevät päällekkäin, kunnes niitä ei voida vahvistaa kahdeksi valopisteeksi. Rayleigh ehdotti arviointistandardia, ajatellen, että kun kahden valopisteen keskipisteiden välinen etäisyys on yhtä suuri kuin Airy-kiekon säde, kaksi valopistettä voidaan erottaa. Laskennan jälkeen kahden valoa emittoivan pisteen välinen etäisyys tällä hetkellä on e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, missä I on valon aallonpituus, aallonpituus Ihmissilmän vastaanottaman valon määrä on noin 0.4-0,7 um, ja n on sen väliaineen taitekerroin, jossa valoa säteilevä piste sijaitsee, kuten ilmassa, n ≈1, vedessä, n≈1,33 ja A on puolet valoa emittoivan pisteen avautumiskulmasta objektiivin kehykseen nähden, ja NA:ta kutsutaan objektiivin numeeriseksi aukoksi. Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että valon aallonpituus ja numeerinen aukko rajoittavat kahden pisteen välistä etäisyyttä, jotka objektiivilinssillä voidaan erottaa. Koska ihmissilmän terävimmän näön aallonpituus on noin 0,5 um ja kulma A ei saa ylittää 90 astetta, sinA on aina pienempi kuin 1. Käytettävissä olevan taitekerroin maksimi valoa läpäisevä väliaine on noin 1,5, joten e-arvo on aina suurempi kuin 0,2um, joka on pienin rajaetäisyys, jonka optinen mikroskooppi pystyy erottamaan. Suurenna kuvaa mikroskoopilla, jos haluat suurentaa objektin pisteen etäisyyttä e, jonka objektiivilinssi pystyy ratkaisemaan tietyllä NA-arvolla, joka riittää ihmissilmälle, tarvitset Me Suurempi tai yhtä suuri kuin {{26 }},15 mm, jossa {{30}},15 mm on ihmissilmän kokeellinen arvo Kahden mikroobjektin välinen vähimmäisetäisyys, joka voidaan erottaa 250 mm:n etäisyydellä silmien edessä, joten M Suurempi kuin tai yhtä suuri kuin (0,15∕0,61 in) NA≈500N.A, jotta havainnointi ei olisi liian työläs, riittää kaksinkertaistaa M, eli 500N. A Pienempi tai yhtä suuri kuin M Pienempi tai yhtä suuri kuin 1000 N.A on kohtuullinen valintaalue mikroskoopin kokonaissuurennokselle. Riippumatta siitä, kuinka suuri kokonaissuurennus on, se on merkityksetöntä, koska objektiivin numeerinen aukko on rajoittanut pienintä erotettavaa etäisyyttä, ja suurennusta lisäämällä on mahdotonta erottaa enempää. Pienet esineet ovat yksityiskohtaisia.
Kuvan kontrasti on toinen optisten mikroskooppien avainkysymys. Ns. kontrastilla tarkoitetaan kuvan pinnan vierekkäisten osien mustavalkokontrastia tai värieroa. Ihmissilmän on vaikea arvioida kirkkauseroa alle 0.02. on hieman herkempi. Joidenkin mikroskoopin havainnointiobjektien, kuten biologisten näytteiden, yksityiskohtien kirkkausero on hyvin pieni, ja mikroskoopin optisen järjestelmän suunnittelu- ja valmistusvirheet vähentävät edelleen kuvan kontrastia ja vaikeuttavat erottamista. Tällä hetkellä kohteen yksityiskohdat eivät näy selvästi, ei siksi, että kokonaissuurennus on liian pieni tai objektiivin numeerinen aukko liian pieni, vaan koska kuvatason kontrasti on liian pieni.
Vuosien mittaan ihmiset ovat työskennelleet kovasti parantaakseen mikroskoopin resoluutiota ja kuvantamisen kontrastia. Tietotekniikan ja työkalujen jatkuvan kehittymisen myötä myös optisen suunnittelun teoriaa ja menetelmiä kehitetään jatkuvasti. Yhdessä raaka-aineen suorituskyvyn, prosessin ja Havaitsemismenetelmien jatkuva parantaminen ja havaintomenetelmien innovaatiot ovat tehneet optisen mikroskoopin kuvantamisen laadun lähelle diffraktiorajan täydellisyyttä. Ihmiset käyttävät näytteiden värjäystä, tummaa kenttää, vaihekontrastia, fluoresenssia, interferenssiä, polarisaatiota ja muita havaintotekniikoita optisen mikroskoopin tekemiseen. Se voi mukautua kaikenlaisten näytteiden tutkimukseen. Vaikka elektronimikroskoopit, ultraäänimikroskoopit ja muut suurentavat kuvantamislaitteet ovat tulleet markkinoille peräkkäin viime vuosina ja niillä on joissakin asioissa ylivoimainen suorituskyky, ne eivät ole vieläkään saatavilla halvuudella, mukavuudella, intuitiolla eivätkä erityisen sopivia elävien organismien tutkimukseen. Kilpailija valomikroskoopille, joka pitää edelleen tiukasti paikallaan. Toisaalta, yhdistettynä laseriin, tietokoneeseen, uuteen materiaaliteknologiaan ja tietotekniikkaan, ikivanha optinen mikroskooppi on nuorentava ja osoittanut voimakasta elinvoimaa. Digitaalinen mikroskooppi, laserkonfokaalinen pyyhkäisymikroskooppi, lähikenttäpyyhkäisymikroskooppi, kaksifotonimikroskooppi ja useita uusia toimintoja tai instrumentteja, jotka voivat mukautua erilaisiin uusiin ympäristöolosuhteisiin, ilmaantuu loputtomana virtana, mikä laajentaa entisestään optisten mikroskooppien sovellusaluetta. Kuinka jännittäviä ovatkaan Mars-kulkijoilta ladatut kalliomuodostelmien mikroskooppiset kuvat! Voimme täysin uskoa, että optinen mikroskooppi hyödyttää ihmiskuntaa päivitetyllä asenteella.
