Mikroskopik dunyoni kuzatishda zamonaviy mikroskop kontseptsiyasini qo'llash
Qadim zamonlardan to hozirgi kungacha insoniyat yuksak va uzoq haqiqatlarga intilib keladi. Okean sayohatlaridan tortib, koinotni o'rganishgacha bo'lgan davrda odamlar birin-ketin ulkan maqsadlarni zabt etishmoqda. Biroq, odamlar oddiy ko'z bilan ko'radigan makroskopik dunyo butun dunyo emas va inson ko'zi uni aniq ko'ra olmaydi. Shuningdek, u ko'plab odamlarni kashf qilish va izlanishga jalb qiladi.
Makroskopik yoki mikroskopik narsalardan qat'i nazar, bizning kuzatishlarimiz uch o'lchovli fazoning atributlariga asoslanadi, ya'ni XYZ uch o'lchovli va narsalarning shaklidagi o'zgarishlarni kuzatish boshqa o'lchov omilini - T vaqtini kiritishni talab qiladi, shuning uchun narsalarni kuzatishning eng to'liq usuli XYZT ni bir vaqtning o'zida qayd etish, ya'ni shakl va vaqtni uzoq muddatli suratga olish ham mikroskopning yakuniy vazifasidir.
300 yildan ortiq rivojlanishdan so'ng, zamonaviy mikroskoplar ruxsat, maydon chuqurligi va ko'rish maydoni kabi tushunchalarni taklif qildi va doimiy ravishda echimlarni taklif qildi. Mikroskoplar dastlab mikroskopik dunyoni kuzatish bo'yicha bizning ehtiyojlarimizni qondirdi va bizga mikroskopik dunyoning makon va vaqtini yozib olishga yordam berdi.
Mikroskopik dunyoni kuzatishda eng muhim narsa detallarning aniqligi bo'lib, rezolyutsiya tushunchasi shundan kelib chiqqan. Ruxsat inson ko'zi bilan farqlanishi mumkin bo'lgan ikki nuqta orasidagi minimal masofani bildiradi va faqat XY o'lchamida amal qiladi. Rayleigh mezoniga ko'ra, Rayleigh mezoniga ko'ra, oddiy odamlar ajrata oladigan chegara 25 sm masofada 0,2 mm bo'lgan ikki nuqtadir. Mikroskopdan foydalanganda biz ikkita nuqtani kichikroq masofada ko'rishimiz mumkin, bu bizning kuzatishimizning aniqligini yaxshilaydi. Zamonaviy tadqiqotlarning doimiy chuqurlashishi bilan odamlarning rezolyutsiyaga bo'lgan talablari ham doimiy ravishda oshib bormoqda va olimlar ham mikroskoplarning o'lchamlarini doimiy ravishda takomillashtirmoqda. Misol uchun, elektron mikroskoplar nanometr darajasiga aniqlikni oshirib, viruslarni kuzatish imkonini berdi. Ultra yuqori mikroskopik tasvirlash texnologiyasi mikroskopning aniqligini 200 nanometrdan o'nlab nanometrgacha yaxshilaydi, tirik hujayra organellalarini kuzatishni amalga oshiradi.
Rezolyutsiyaning yaxshilanishi yangi muammolarni ham keltirib chiqaradi, ya'ni ko'rish maydoni va chuqurligining qisqarishi. Oddiy markaziy yoritish usulidan foydalanilganda (yorug'likni namunadan bir tekis o'tishini ta'minlaydigan fotopik yoritish usuli) mikroskopning aniqlik masofasi d=0.61 l/NA, ko'rinadigan yorug'likning to'lqin uzunligi diapazoni { {2}}nm, oʻrtacha toʻlqin uzunligi 550nm, toʻlqin uzunligi esa oʻzgarmas doimiydir. Shuning uchun NA qiymatini oshirish kichikroq D qiymatini olishi mumkin, ya'ni ajratilishi mumkin bo'lgan ikkita nuqta orasidagi masofa Kichikroq, odamlarga kichikroq narsalarni aniq ko'rish imkonini beradi.
NA qiymati linzaning yorug'lik qabul qiluvchi konus burchagining o'lchamini tavsiflovchi raqamli diafragma bo'lib, NA=n * sin , ya'ni linzalar orasidagi muhitning sindirish ko'rsatkichi (n) ko'paytmasi. tekshiriladigan ob'ekt va diafragma burchagi yarmining sinusi (2). n - ob'ektiv linza va namuna o'rtasidagi muhitning yorug'lik sindirish ko'rsatkichi. Mikroskop ob'ektining kosmik muhiti havo bo'lsa, sindirish ko'rsatkichi n=1. Havodan yuqori sinishi indeksiga ega bo'lgan muhitdan foydalanish NA qiymatini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Suvga cho'mish muhiti distillangan suvdir va sinishi ko'rsatkichi nisbati 1,33; yog'ga botirish ob'ektiv muhiti sadr yog'i yoki boshqa shaffof yog'lar bo'lib, uning sinishi indeksi odatda 1,52 atrofida bo'lib, linza va slayd oynasining sinishi ko'rsatkichiga yaqin. Shuning uchun, yog 'linzalarining NA qiymati havo linzalariga qaraganda yuqori.
Diafragma burchagi, shuningdek, "oyna og'iz burchagi" sifatida ham tanilgan, ob'ektivning optik o'qi ustidagi ob'ekt nuqtasi va ob'ektiv linzalari old linzasining samarali diametri tomonidan hosil qilingan burchakdir. Ko'zgu og'iz burchagini oshirish sinus qiymatini oshirishi mumkin va uning haqiqiy yuqori chegarasi taxminan 72 daraja (sinus qiymati 0.95), sidr yog'ining sinishi ko'rsatkichi 1,52 ga ko'paytirilsa, bu olinishi mumkin. maksimal NA qiymati taxminan 1,45 ni tashkil qiladi va rezolyutsiyani hisoblash formulasiga almashtirilsa, an'anaviy mikroskopning chegara XY tekisligi aniqligi taxminan 0.2um ekanligini olish mumkin.
NA qiymati ham mikroskopning ko'rish maydonining yorqinligiga bevosita ta'sir qiladi (B). B∝NA2/M2 formulasidan shuni xulosa qilishimiz mumkinki, yorqinlik raqamli diafragma (NA) ortishi yoki ob'ektiv linzaning kattalashishi (M) kamayishi bilan ortadi.
Nazariy jihatdan, biz yaxshiroq XY tekisligi o'lchamlari va ko'rish maydoni yorqinligini olish uchun mumkin bo'lgan eng yuqori NA qiymatiga intilishimiz kerak. Biroq, hamma narsaning ikki tomoni bor. XY tekisligi o'lchamlarini yaxshilash Z o'qi chuqurligi va kuzatuv maydonini kamaytiradi.
Mikroskoplar odatda ko'rinishni vertikal pastga qarab ko'radi. Ko'rish maydonining diametrida kuzatilgan ob'ekt yuzasida qavariq holati va botiq holati aniq ko'rinsa, u holda qavariq nuqta va botiq nuqta orasidagi balandlik farqi maydon chuqurligi hisoblanadi. Mikroskoplar uchun maydon chuqurligi qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi. Maydon chuqurligi qanchalik katta bo'lsa, notekis jismlar yuzasini kuzatishda shunchalik yaxshi va uch o'lchovli tiniq tasvirlarni olish mumkin. Maydonning katta chuqurligi mikroskopik dunyoni vertikal yo'nalishda kuzatishga yordam beradi. Ya'ni, XYZ uch o'lchamli shakldagi Z o'qi ma'lumotlari.
Maydon chuqurligi - tasvir tekisligidagi aniq tasvirga mos keladigan old va orqa bo'shliqning chuqurligi: dtot=(l*n)/NA plus n/(M∗NA) * e, dtot: maydon chuqurligi , NA: raqamli diafragma, M: umumiy kattalashtirish, l: yorug'lik to'lqin uzunligi, (odatda l=0,55um), n: namuna va ob'ektiv linzalari orasidagi muhitning sinishi indeksi (havo: n{{3) }}, moy: n=1.52) Bu formulaga ko‘ra Z o‘qi maydon chuqurligi XY tekislik NA qiymatiga teskari proporsional ekanligini bilishimiz mumkin.
Maydon chuqurligidan tashqari, ko'rish maydoniga NA qiymati ham ta'sir qiladi. Asbob biror nuqtaga qat'iy qaraganida ko'rish mumkin bo'lgan fazoviy diapazon ko'rish maydonidir. Uning hisob-kitobi ob'ektiv linzaning kattalashishi bilan bevosita bog'liq. Kuzatish natijasida ko'rilgan ko'rish maydonining haqiqiy diametri ko'rish maydonining diametriga teng bo'lib, ob'ektiv linzaning kattalashishiga bo'lingan holda, okulyar mos keladigan ko'rish maydonini ko'rsatadi, masalan, 10/18, ya'ni. kattalashtirish 10 marta, ko'rish maydonining diametri esa 18 mm. Shuning uchun, okulyar aniqlanganda, kattalashtirish qanchalik katta bo'lsa, kuzatilgan ko'rish maydoni shunchalik kichik bo'ladi.
XY tekisligi o'lchamlari mahalliy tafsilotlarni tahlil qilishdir va ko'rish maydoni bizning namunani kuzatish diapazonini aniqlaydi. Ko'rish maydoni qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi, lekin hozirgi texnologiya bilan cheklangan, biz yaxshi NA qiymatlarini olish uchun yuqori quvvatli ob'ektiv linzalardan foydalanishimiz kerak, shuning uchun ko'rish maydoni va NA qiymatlari bilvosita salbiy korrelyatsiyaga ega.
