Ktoré priemyselné odvetvia využívajú optické mikroskopy najviac?
Optický mikroskop je starý a mladý vedecký nástroj. Má 300-ročnú históriu od svojho zrodu. Optický mikroskop je široko používaný, napríklad v biológii, chémii, fyzike, astronómii atď. v niektorých vedeckých výskumných prácach Všetko bez mikroskopu.
V súčasnosti sa takmer stala imidžovou podporou vedy a techniky. Stačí, ak uvidíte, že sa jeho číslo často objavuje v mediálnych správach o vede a technike, aby ste videli, že toto tvrdenie je pravdivé.
V biológii je laboratórium neoddeliteľné od tohto druhu experimentálneho vybavenia, ktoré môže študentom pomôcť študovať neznámy svet; pochopiť svet.
Nemocnice sú najväčšími aplikačnými miestami pre mikroskopy, ktoré sa používajú najmä na kontrolu informácií, ako sú zmeny v telesných tekutinách pacienta, choroboplodné zárodky napadajúce ľudské telo, zmeny v štruktúre bunkového tkaniva atď., a poskytujú lekárom referenčné a overovacie metódy na formulovanie liečby. plány. V mikrochirurgii je mikroskop jediným nástrojom pre lekárov; v poľnohospodárstve, chove, kontrole škodcov a iných prácach sa nezaobíde bez pomoci mikroskopu; v priemyselnej výrobe je možná kontrola spracovania a montážna úprava jemných dielov a skúmanie vlastností materiálov pomocou mikroskopu. Miesto, kde môžu ukázať svoj talent; kriminalisti sa pri analýze rôznych mikroskopických zločinov často spoliehajú na mikroskopy, ktoré sú dôležitým prostriedkom na určenie skutočného vraha; oddelenia ochrany životného prostredia tiež potrebujú mikroskopy na detekciu rôznych tuhých znečisťujúcich látok; Geologickí a banskí inžinieri a archeológovia kultúrnych pamiatok používajú Stopy nájdené mikroskopom môžu posúdiť hlboko zakopané ložiská nerastov alebo odvodiť zaprášenú historickú pravdu; Bez mikroskopu sa nezaobíde ani každodenný život ľudí, ako napríklad kozmetický a kadernícky priemysel, ktorý dokáže pomocou mikroskopu zistiť kvalitu pokožky a vlasov. Dokáže dosiahnuť najlepšie výsledky. Je vidieť, ako úzko je mikroskop integrovaný s ľudskou produkciou a životom.
Podľa rôznych aplikačných účelov možno mikroskopy zhruba rozdeliť do štyroch kategórií: biologické mikroskopy, metalografické mikroskopy, stereomikroskopy a polarizačné mikroskopy. Ako už názov napovedá, biologické mikroskopy sa používajú najmä v biomedicíne a pozorovacie objekty sú väčšinou priehľadné alebo priesvitné mikrotelieska; metalografické mikroskopy sa používajú najmä na pozorovanie povrchu nepriehľadných predmetov, ako je metalografická štruktúra a povrchové chyby materiálov; Zatiaľ čo sa objekt zväčšuje a zobrazuje, orientácia objektu a obrazu vzhľadom na ľudské oko je tiež konzistentná a existuje pocit hĺbky, ktorý je v súlade s bežnými vizuálnymi návykmi ľudí; Polarizačné mikroskopy využívajú prenosové alebo odrazové charakteristiky rôznych materiálov pre polarizované svetlo na rozlíšenie rôznych mikro objektov Komponent. Okrem toho sa dajú deliť aj niektoré špeciálne typy, ako napríklad inverzný biologický mikroskop alebo kultivačný mikroskop, ktorý sa používa najmä na pozorovanie kultúry cez dno kultivačnej nádoby; fluorescenčný mikroskop využíva určité látky na absorbovanie špecifického svetla s kratšou vlnovou dĺžkou Charakteristiky vyžarovania špecifického svetla s dlhšou vlnovou dĺžkou na zistenie existencie týchto látok a posúdenie ich obsahu; porovnávací mikroskop môže vytvárať vedľa seba alebo prekryté obrazy dvoch objektov v rovnakom zornom poli, aby sa porovnali podobnosti a rozdiely týchto dvoch objektov.
Tradičné optické mikroskopy sa skladajú hlavne z optických systémov a ich podporných mechanických štruktúr. Optické systémy zahŕňajú šošovky objektívu, okuláre a kondenzorové šošovky, pričom ide o zložité lupy vyrobené z rôznych optických skiel. Objektív zväčšuje obraz preparátu a jeho zväčšenie M objekt je určený nasledujúcim vzorcom: M objekt=Δ∕f' objekt , kde f' objekt je ohnisková vzdialenosť šošovky objektívu a Δ možno chápať ako vzdialenosť medzi šošovkou objektívu a okulárom. Okulár opäť zväčšuje obraz vytvorený šošovkou objektívu a vytvára virtuálny obraz vo vzdialenosti 250 mm pred ľudským okom na pozorovanie. Toto je najpohodlnejšia pozorovacia pozícia pre väčšinu ľudí. Zväčšenie okuláru M oko=250/f' oko, f' oko je ohnisková vzdialenosť okuláru. Celkové zväčšenie mikroskopu je súčinom šošovky objektívu a okuláru, teda M=M objekt*M oko=Δ*250/f' oko *f; objekt. Je vidieť, že zmenšením ohniskovej vzdialenosti objektívu a okuláru sa zvýši celkové zväčšenie, ktoré je kľúčom k videniu baktérií a iných mikroorganizmov mikroskopom a je to aj rozdiel medzi ním a bežnými lupami.
Je teda možné bez obmedzenia zmenšiť sieť f'objektu f', aby sa zvýšilo zväčšenie, aby sme mohli vidieť jemnejšie objekty? Odpoveď je nie! Je to preto, že svetlo používané na zobrazovanie je v podstate druh elektromagnetických vĺn, takže počas procesu šírenia sa nevyhnutne objavia difrakcie a interferenčné javy, rovnako ako vlnky na vodnej hladine, ktoré možno vidieť v každodennom živote, keď narazíte na prekážky. , a dva stĺpce vodných vĺn sa môžu navzájom posilniť, keď sa stretnú alebo oslabiť rovnako. Keď svetelná vlna vyžarovaná z bodového svetelného objektu vstúpi do šošovky objektívu, rám šošovky objektívu bráni šíreniu svetla, čo vedie k difrakcii a interferencii. Existuje séria svetelných prstencov so slabou a postupne slabnúcou intenzitou. Centrálnu svetlú škvrnu nazývame Airyho disk. Keď sú dva body vyžarujúce svetlo blízko určitej vzdialenosti, tieto dva svetelné body sa budú prekrývať, až kým ich nemožno potvrdiť ako dva svetelné body. Rayleigh navrhol úsudkový štandard, pričom si myslel, že keď sa vzdialenosť medzi stredmi dvoch svetelných škvŕn rovná polomeru Airyho disku, možno tieto dve svetelné škvrny rozlíšiť. Po výpočte je vzdialenosť medzi dvoma bodmi vyžarovania svetla v tomto čase e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, kde I je vlnová dĺžka svetla, vlnová dĺžka množstvo svetla, ktoré môže ľudské oko prijať, je približne 0.4-0.7um a n je index lomu média, v ktorom sa nachádza bod vyžarovania svetla, napríklad vo vzduchu, n ≈1, vo vode, n≈1,33 a A je polovica uhla otvorenia bodu vyžarujúceho svetlo k rámu šošovky objektívu a NA sa nazýva numerická apertúra šošovky objektívu. Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že vzdialenosť medzi dvoma bodmi, ktoré je možné rozlíšiť šošovkou objektívu, je obmedzená vlnovou dĺžkou svetla a numerickou apertúrou. Keďže vlnová dĺžka najakútnejšieho videnia ľudského oka je približne 0,5 um a uhol A nemôže presiahnuť 90 stupňov, sinA je vždy menší ako 1. Maximálny index lomu dostupného médium prenášajúce svetlo je približne 1,5, takže hodnota e je vždy väčšia ako 0.2um, čo je minimálna medzná vzdialenosť, ktorú dokáže optický mikroskop rozlíšiť. Zväčšite obraz pomocou mikroskopu, ak chcete zväčšiť vzdialenosť bodu objektu e, ktorú dokáže šošovka objektívu rozlíšiť s určitou hodnotou NA dostatočnej na to, aby ju rozlíšilo ľudské oko, potrebujete Me Väčšie alebo rovné {{26 }}.15 mm, kde {{30}}}.15 mm je experimentálna hodnota ľudského oka Minimálna vzdialenosť medzi dvoma mikroobjektmi, ktoré je možné rozlíšiť na 250 mm pred očami, takže M Väčšie ako alebo rovný (0,15∕0,61 palca) NA≈500N.A, aby pozorovanie nebolo príliš prácne, stačí zdvojnásobiť M, teda 500N. A Menšie alebo rovné M Menšie alebo rovné 1000 N.A je primeraný rozsah výberu celkového zväčšenia mikroskopu. Bez ohľadu na to, aké veľké je celkové zväčšenie, je to nezmyselné, pretože numerická apertúra šošovky objektívu obmedzila minimálnu rozlíšiteľnú vzdialenosť a nie je možné viac rozlíšiť zvýšením zväčšenia. Malé predmety sú detailne prepracované.
Zobrazovací kontrast je ďalšou kľúčovou otázkou optických mikroskopov. Takzvaný kontrast označuje čiernobiely kontrast alebo farebný rozdiel medzi susednými časťami na ploche obrazu. Pre ľudské oko je ťažké posúdiť rozdiel jasu pod 0.02. je o niečo citlivejšia. Pri niektorých objektoch pozorovania mikroskopom, ako sú biologické vzorky, je rozdiel v jase medzi detailmi veľmi malý a chyby konštrukcie a výroby optického systému mikroskopu ďalej znižujú kontrast zobrazenia a sťažujú rozlíšenie. V tomto okamihu nie je možné jasne vidieť detaily objektu, nie preto, že celkové zväčšenie je príliš nízke, ani numerická apertúra šošovky objektívu nie je príliš malá, ale preto, že kontrast roviny obrazu je príliš nízky.
V priebehu rokov ľudia tvrdo pracovali na zlepšení rozlíšenia a zobrazovacieho kontrastu mikroskopu. S neustálym pokrokom vo výpočtovej technike a nástrojoch sa neustále zlepšuje aj teória a metódy optického dizajnu. V spojení so zlepšovaním výkonnosti surovín, procesov a Neustálym zlepšovaním metód detekcie a inováciou metód pozorovania sa kvalita zobrazenia optického mikroskopu priblížila k dokonalosti difrakčného limitu. Ľudia použijú farbenie vzoriek, tmavé pole, fázový kontrast, fluorescenciu, interferenciu, polarizáciu a ďalšie pozorovacie techniky na výrobu optického mikroskopu, ktorý sa môže prispôsobiť výskumu všetkých druhov vzoriek. Hoci elektrónové mikroskopy, ultrazvukové mikroskopy a iné zväčšovacie zobrazovacie prístroje vyšli v posledných rokoch postupne a majú v niektorých aspektoch lepší výkon, stále nie sú dostupné z hľadiska lacnosti, pohodlia, intuície a obzvlášť vhodné na výskum živých organizmov. Súper so svetelným mikroskopom, ktorý si stále pevne drží svoje miesto. Na druhej strane, v kombinácii s laserom, počítačom, novými materiálovými technológiami a informačnými technológiami, starý optický mikroskop omladzuje a ukazuje energickú vitalitu. Digitálny mikroskop, laserový konfokálny skenovací mikroskop, skenovací mikroskop blízkeho poľa, dvojfotónový mikroskop a V nekonečnom prúde vznikajú rôzne nové funkcie alebo prístroje, ktoré sa dokážu prispôsobiť rôznym novým podmienkam prostredia, čo ďalej rozširuje oblasť použitia optických mikroskopov. Aké vzrušujúce sú mikroskopické obrázky skalných útvarov nahrané z Mars roverov! Môžeme plne veriť, že optický mikroskop bude prínosom pre ľudstvo s aktualizovaným postojom.
