Optik mikroskopning asosiy qo'llash sohalari bilan tanishish
Optik mikroskop qadimiy va yosh ilmiy asbobdir. U tug'ilgan kundan boshlab 300 yillik tarixga ega. Optik mikroskop keng ko'lamli foydalanishga ega. Masalan, biologiya, kimyo, fizika, astronomiya va boshqalarda ba'zi ilmiy tadqiqot ishlarida mikroskopdan ajralmas.
Turli xil qo'llash maqsadlariga ko'ra, mikroskoplarni taxminan to'rt toifaga bo'lish mumkin: biologik mikroskoplar, metallografik mikroskoplar, stereo mikroskoplar va polarizatsiya mikroskoplari. Nomidan ko'rinib turibdiki, biologik mikroskoplar asosan biomeditsinada qo'llaniladi va kuzatish ob'ektlari asosan shaffof yoki shaffof mikro-tanalardir; metallografik mikroskoplar asosan shaffof bo'lmagan ob'ektlarning sirtini kuzatish uchun ishlatiladi, masalan, materiallarning metallografik tuzilishi va sirt nuqsonlari; stereoskopik mikroskoplar mikroob'ektlarni kattalashtirish bilan birga, ular inson ko'ziga nisbatan bir xil yo'nalishda narsa va tasvirlarni yaratadi va odamlarning an'anaviy ko'rish odatlariga mos keladigan chuqurlik hissiga ega; polarizatsiya qiluvchi mikroskoplar turli xil mikro-ob'ekt komponentlarini ajratish uchun polarizatsiyalangan yorug'lik uchun turli materiallarning o'tkazish yoki aks ettirish xususiyatlaridan foydalanadi. Bundan tashqari, ba'zi maxsus turlar ham bo'linishi mumkin. Masalan, teskari biologik mikroskop yoki madaniy mikroskop biologik mikroskop bo'lib, asosan madaniyat idishining tubi orqali madaniyatni kuzatish uchun ishlatiladi; lyuminestsent mikroskop bu moddalarning mavjudligini aniqlash va ularning tarkibini aniqlash uchun o'ziga xos qisqaroq to'lqin uzunligi bilan nurni yutish va ma'lum uzunroq to'lqin uzunligi bilan yorug'lik chiqarish uchun ma'lum moddalarning xususiyatlaridan foydalanadi; taqqoslash mikroskop ikki ob'ekt o'rtasidagi o'xshashlik va farqlarni solishtirish uchun bir xil ko'rish sohasida ikkita ob'ektning yonma-yon yoki ustiga qo'yilgan tasvirlarini yaratishi mumkin.
An'anaviy optik mikroskoplar asosan optik tizimlar va ularni qo'llab-quvvatlovchi mexanik tuzilmalardan iborat. Optik tizimlar ob'ektiv linzalar, ko'zoynaklar va kondensator linzalarini o'z ichiga oladi, ularning barchasi turli xil optik oynalardan yasalgan murakkab kattalashtiruvchi oynalardir. Ob'ektiv linza namunani kattalashtiradi va uning kattalashishi Mobject quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi: Mobject =D∕f'ob'ekt, bu erda f'ob'ekt ob'ektiv linzaning fokus uzunligi, D esa masofa sifatida tushunilishi mumkin. ob'ektiv linza va okulyar o'rtasida. Okuyar ob'ektiv ob'ektiv tomonidan yaratilgan tasvirni yana kattalashtiradi va kuzatish uchun inson ko'zi oldida 250 mm virtual tasvirni hosil qiladi. Bu ko'pchilik uchun eng qulay kuzatuv pozitsiyasidir. Okuyarning kattalashishi M=250/f' ko'z, bu erda f' - okulyarning fokus masofasi. Mikroskopning umumiy kattalashtirishi ob'ektiv linza va okulyar ko'paytmasi, ya'ni M=M ob'ekt*M ko'z=D*250/f' ko'z *f; ob'ekt. Ko'rinib turibdiki, ob'ektiv linzalari va okulyarning fokus uzunligini qisqartirish umumiy kattalashtirishni oshiradi, bu mikroskop bilan bakteriyalar va boshqa mikroorganizmlarni ko'rishning kalitidir va bu oddiy kattalashtiruvchi ko'zoynaklar o'rtasidagi farq hamdir.
Shunday qilib, f' ob'ekt f' to'rini cheksiz qisqartirish, kattalashtirishni oshirish va biz yanada nozik narsalarni ko'rishimiz mumkinmi? Javob yo'q! Buning sababi shundaki, tasvirlash uchun ishlatiladigan yorug'lik asosan elektromagnit to'lqinning bir turidir, shuning uchun tarqalish jarayonida diffraktsiya va interferentsiya hodisalari muqarrar ravishda sodir bo'ladi, xuddi kundalik hayotda ko'rish mumkin bo'lgan suv yuzasidagi to'lqinlar to'siqlarga duch kelganda aylanib chiqishi mumkin. , va suv to'lqinlarining ikkita ustuni uchrashganda bir-birini kuchaytirishi yoki zaiflashtirishi mumkin. Nuqta shaklidagi nurli jismdan chiqadigan yorug'lik to'lqini ob'ektiv linzaga kirganda, ob'ektiv linzaning ramkasi yorug'likning tarqalishiga to'sqinlik qiladi, natijada diffraktsiya va interferentsiya paydo bo'ladi. Ob'ektiv ob'ektivdan o'tgandan so'ng, u endi bir nuqtada to'plana olmaydi, lekin ma'lum bir o'lchamdagi yorug'lik nuqtasini hosil qiladi va atrof-muhitda kuchsiz va asta-sekin zaiflashib borayotgan bir qator yorug'lik halqalari mavjud. Biz markaziy yorqin nuqtani Airy disk deb ataymiz. Ikki yorug'lik chiqaradigan nuqta ma'lum masofaga yaqin bo'lsa, ikkita yorug'lik nuqtasi ikkita yorug'lik nuqtasi sifatida tanib bo'lmaguncha bir-biriga yopishadi. Rayleigh, ikkita yorug'lik nuqtalarining markazlari orasidagi masofa Airy diskining radiusiga teng bo'lganda, ikkita yorug'lik nuqtasini farqlash mumkin, deb o'ylab, hukm standartini taklif qildi. Hisoblashdan so'ng, bu vaqtda ikkita yorug'lik chiqaradigan nuqta orasidagi masofa e=0.61 In/n.sinA=0.61 In/NA Formulada In - yorug'lik to'lqinining to'lqin uzunligi, va inson koʻzi qabul qilishi mumkin boʻlgan yorugʻlik toʻlqin uzunligi taxminan 0.4-0.7um, n esa yorugʻlik chiqarish nuqtasi joylashgan muhitning sindirish koʻrsatkichi. Masalan, havoda n≈1, suvda n≈1,33 va A lyuminestsent nuqtaning obyektiv linzaning ramkasiga ochilish burchagining yarmi, NA esa obyektiv linzaning raqamli diafragma deyiladi. Yuqoridagi formuladan ko'rinib turibdiki, ob'ektiv linzalar ajrata oladigan ikki nuqta orasidagi masofa yorug'lik to'lqin uzunligi va raqamli diafragma bilan cheklangan. Eng sezgir inson ko'zining to'lqin uzunligi taxminan 0,5um va A burchagi 90 darajadan oshmasligi uchun sinA har doim 1 dan kichik. Mavjud yorug'lik o'tkazuvchanligining maksimal sinishi indeksi muhit taxminan 1,5 ga teng, shuning uchun e qiymati har doim 0.2um dan katta bo'ladi, bu optik mikroskop tomonidan hal qilinadigan minimal chegara masofasi. Tasvirni mikroskop orqali kattalashtiring. Agar siz ob'ektiv linzalar tomonidan echilishi mumkin bo'lgan ma'lum bir NA qiymatiga ega bo'lgan ob'ektiv nuqta masofasini kattalashtirmoqchi bo'lsangiz, inson ko'zi bilan hal qilish uchun etarli bo'lsa, sizga 0.15 mm dan kattaroq yoki unga teng kerak bo'ladi, bu erda { {29}}.15 mm - inson ko'zi bilan ko'z oldingizda 250mm bo'lgan ikki mikroob'ekt orasidagi minimal masofa, shuning uchun M (0,15∕0,61)NA dan katta yoki unga teng ≈500N.A. Kattalashtirishni ikki barobarga oshirish kifoya, ya'ni 500N.A M dan kam yoki teng 1000N.A dan kam yoki unga teng, bu mikroskopning umumiy kattalashtirishning oqilona tanlash diapazoni. Umumiy kattalashtirish qanchalik katta bo'lmasin, bu ma'nosizdir, chunki ob'ektiv linzalarning raqamli diafragma minimal hal qilinadigan masofani cheklab qo'ygan va kattalashtirishni oshirish orqali kichikroq ob'ekt detallarini ajratib bo'lmaydi.
Kontrastni tasvirlash optik mikroskoplarning yana bir asosiy muammosidir. Kontrast deb ataladigan narsa tasvir yuzasida qo'shni qismlar orasidagi qora-oq kontrast yoki rang farqiga ishora qiladi. Inson koʻzi uchun 0.02 dan pastdagi yorqinlik farqini aniqlash qiyin, lekin rang farqiga biroz sezgirroq. Ba'zi mikroskop ob'ektlari, masalan, biologik namunalar, tafsilotlar o'rtasida juda kam yorqinlik farqiga ega va mikroskop optik tizimining dizayn va ishlab chiqarish xatolari tasvirlash kontrastini yanada pasaytiradi va farqlashni qiyinlashtiradi. Ayni paytda ob'ektning tafsilotlarini aniq ko'rish mumkin emas.
Yillar davomida odamlar mikroskopning o'lchamlari va tasvirlash kontrastini yaxshilash uchun ko'p mehnat qilishdi. Kompyuter texnologiyalari va vositalarining uzluksiz rivojlanishi bilan optik dizayn nazariyasi va usullari ham doimiy ravishda takomillashtirildi. Xom ashyo ko'rsatkichlarini yaxshilash, texnologiya va aniqlash usullarini doimiy ravishda takomillashtirish va kuzatish usullarining innovatsiyasi bilan birgalikda optik mikroskopning tasvir sifati diffraktsiya chegarasining mukammalligiga yaqinlashdi. Odamlar namunani bo'yash, qorong'u maydon, faza kontrasti, floresans, interferentsiya va qutblangan yorug'likdan foydalanadilar. Tasvirlash asboblari birin-ketin paydo bo'lib, ba'zi jihatlari bo'yicha yuqori ko'rsatkichlarga ega, ammo ular hali ham arzonligi, qulayligi, sezgi va ayniqsa tirik organizmlarni tadqiq qilish uchun mosligi jihatidan optik mikroskoplar bilan raqobatlasha olmaydi. Optik mikroskoplar hali ham o'z pozitsiyalarini mustahkam egallaydi. Boshqa tomondan, lazer, kompyuter, yangi material texnologiyasi va axborot texnologiyalari bilan birgalikda qadimiy optik mikroskop yoshartiradi va kuchli hayotiylikni namoyish etadi. Raqamli mikroskoplar, lazerli konfokal skanerlash mikroskoplari, yaqin maydonni skanerlash mikroskoplari, ikki fotonli mikroskoplar va turli xil yangi funktsiyalarga ega yoki turli xil yangi muhit sharoitlariga moslasha oladigan asboblar cheksiz oqimda paydo bo'ladi, bu esa optik mikroskoplarning qo'llanilishini yanada kengaytiradi. misollar. Marsga tashuvchilardan yuklangan tosh shakllanishining mikroskopik suratlari naqadar hayajonli! Biz optik mikroskop yangilangan munosabat bilan insoniyatga foyda keltirishiga to'liq ishonishimiz mumkin.
