Biyolojik mikroskopların optik özellikleri
Mikroskobun optik performansı, aşağıdaki sekiz temel optik parametre (veya parametre) tarafından belirlenir:
(1) Sayısal açıklık
Sayısal açıklığa ayna oranı da denir. Gözlenen nesne ile mercek arasındaki ortamın kırılma indeksi n ile objektif mercek açısının yarısının sinüs değerinin çarpımını ifade eder. Temsil etmek için NA veya A. kullanın. NA=nsin( /2)
Ayna ağız açısı denilen nokta, objektif merceğin ön merceğine giren gözlenen noktanın marjinal ışınları arasındaki açıyı ifade eder.
Sayısal açıklık, objektif merceğin ve yoğunlaştırıcı merceğin önemli bir parametresidir ve mikroskobun diğer optik parametreleriyle yakından ilgilidir. Genellikle ne kadar büyük olursa o kadar iyi olacağı umulur. Sayısal açıklığı arttırmanın iki yolu olduğu formülden görülebilir, biri ayna ağız açısını arttırmak, diğeri ise objektif lens ile numune arasındaki kırılma indeksini arttırmaktır.
Önceki yöntem benimsendiğinde, numune ve nesne mümkün olduğu kadar yakın tutulabilir. Ama ne kadar yakın olursa olsun, her zaman 180 dereceden azdır. Böylece sin( /2) de 1'den küçüktür. Havanın kırılma indisi n=1'dir. Bu nedenle, kuru objektif merceğin sayısal açıklığı nsin( /2) her zaman 1'den küçüktür, genellikle 0.04 ile 0.95 arasındadır.
İkinci yöntem benimsendiğinde, objektif lens ile numune arasına daha yüksek kırılma indisine sahip bir ortam eklenebilir. Örneğin, sedir yağının kırılma indisi n=1,515'tir. Ortam olarak sedir yağı kullanıldığında, sayısal açıklık 1.2'den fazla olabilir. Bu nedenle bazı durumlarda yağlı gözlükler kullanılmaktadır. Şu anda, yağ merceğinin ulaşabileceği maksimum sayısal açıklık 1.4'tür.
(2) Çözünürlük
Çözünürlük aynı zamanda ayrım oranı veya çözme gücü olarak da adlandırılır. Sözde çözünürlük, mikroskobun inceleme altındaki nesnenin ince yapısını ayırt etme yeteneğini ifade eder. Çözünürlük mesafesi ile ters orantılıdır. Çözünürlük mesafesi, ayırt edilebilen iki nesne noktası arasındaki minimum mesafeyi ifade eder. Çözme mesafesi ne kadar küçük olursa, mikroskobun çözünürlüğü o kadar yüksek olur. İki nesne noktası arasındaki mesafe çözünürlük mesafesinden küçükse, iki nokta bir nokta sanılacak ve yapısı net bir şekilde görülemeyecek. Mikroskobun çözünürlüğü objektif lens tarafından belirlenir. Okülerler sadece büyütür ve mikroskobun çözünürlüğünü artırmaz.
Normal merkezi aydınlatma durumunda, objektif merceğin çözme mesafesi d aşağıdaki formülle belirlenir.
d=(λ/2)N.A.
Formülde: d çözünürlük mesafesini temsil eder, birim mikrondur, λ aydınlatma ışığının dalga boyunu temsil eder, birim de mikrondur.
Görünür ışıkta, insan gözü için en parlak ve en hassas dalga boyu {{0}},55 μm'dir ve objektif merceğin maksimum NA'sı 1,4'tür. Yukarıdaki formülde ikame edildiğinde, d yaklaşık olarak 0,2 μm'dir. Yani sıradan bir optik mikroskopla, merkezi aydınlatma durumunda çözünürlük mesafesinin sınırı 0,2 μm'dir. Yani sıradan optik mikroskoplar, 0,2 μm'den küçük iki nesneyi ayırt edemez.
Morötesi ışık kullanılarak, aydınlatma ışığının dalga boyu azaltılarak çözünürlük mesafesinin 0,1 μm'ye ulaşması sağlanabilir. Ancak ultraviyole ışınları insan gözü tarafından görülemez. Sadece fotoğraf çekildikten sonra gözlemlenebilir.
Elektron akışının dalga boyu yalnızca 0.00387nm'dir. Elektron akışını kontrol etmek için "elektron merceği" veya manyetik mercek kullanarak, elektron mikroskobunun çözünürlük mesafesi bir nanometrenin onda biri kadardır. Atomların yapısını gözlemlemek için kullanılabilir.
(3) Büyütme
Mikroskobun büyütmesi, objektif merceğin büyütmesi ile göz merceğinin büyütmesinin ürününe eşittir. Prensip olarak, büyütme çok büyük yapılabilir. Ancak, büyütme ne kadar büyük olursa olsun, numunenin detayları objektif lens tarafından çözülemiyorsa, bunun bir anlamı yoktur. Teorik olarak, mikroskobun en uygun büyütmesinin (etkili büyütme olarak adlandırılır, etkin bir şekilde M ile temsil edilir) objektif merceğin sayısal açıklığının 500 ila 1000 katı olduğu sonucuna varılabilir. Yani, 500N.A. M etkin veya daha az 1000NA'ya eşit veya daha az
Etkili büyütme aralığında, gözler yorulmadan uzun süre gözlem yapabilir. Büyütme 500 NA'dan düşükse gözlemlenmesi zor olacaktır. 1000N.A.'dan yüksek ise görüntü kalitesini bozacak ve hatta gerçek dışı bir görüntüye neden olacaktır. Bu nedenle, 1000N.A'nın üzerindeki büyütme. geçersiz büyütme denir.
(4) Çalışma mesafesi
Çalışma mesafesi, standart bir kapak camı ve standart bir mekanik tüp uzunluğu kullanılarak mikroskop odaklandıktan sonra objektif merceğin alt yüzeyi ile kapak camının üst yüzeyi arasındaki mesafeyi ifade eder. Objektif merceğin büyütme oranı ne kadar yüksek olursa, çalışma mesafesi o kadar kısa olur. Genel olarak, düşük güçlü objektif merceğin 10 kat altındaki çalışma mesafesi 5-7mm iken, 100 kat yağ merceğinin çalışma mesafesi sadece yaklaşık 0,19 mm'dir.
(5) Odak derinliği
Mikroskop numunede belirli bir düzleme odaklandığında sadece nesne düzlemi net olarak görülemez, aynı zamanda ona bağlı üst ve alt nesne düzlemleri de net bir şekilde görülebilir. Üst ve alt nesne düzlemleri arasındaki mesafeye odak derinliği veya kısaca odak derinliği denir.
Mikroskobun odak derinliği çok küçüktür ve sayısal açıklık ne kadar büyükse, toplam büyütme o kadar büyük ve odak derinliği o kadar küçüktür. Örneğin, gözlemlemek için 1,25/100 kat NA'ya sahip bir yağ merceği ve 12,5 kat göz merceği kullanırken odak derinliği yalnızca 0,27 μm'dir. Yani odaklamadan sonra tek seferde sadece 0,27 μm kalınlığındaki ince bir tabaka net olarak görülebilmektedir. Sıradan numuneler genellikle birkaç mikron kalınlığındadır. Numunenin tamamını görmek için, yukarıdan aşağıya doğru katmanlar halinde gözlemlemek için mikroskobun ince ayar mekanizmasını kullanmak gerekir.
(6) görüş alanı
Görüş alanı aynı zamanda görüş alanı olarak da adlandırılır. İncelenen cismin mikroskobun bir anda görebildiği kapsamını ifade eder. Genellikle görüş alanının olabildiğince geniş olmasını isteriz. Mikroskobun görüş alanı, objektif merceğin görüş alanı ve oküler görüş alanı tarafından belirlenir. Sıradan bir objektif merceğin görüş alanı 20 mm'den azdır ve büyük olan 40 mm'den daha fazlasına ulaşabilir. Sıradan 10x göz merceklerinin görüş alanı 14 mm'dir ve büyük olanlar 24 mm'den daha fazlasına ulaşabilir. Objektif ve oküler tasarlandıktan sonra görüş alanları sabitlenir. Genel bir mikroskobun görüş alanı küçük olduğu için, tek bir görüş alanında tüm numuneyi görmek imkansızdır, sadece numune üzerinde çok küçük bir daire görülebilir. Ayrıca görüş alanının boyutu, mikroskobun toplam büyütmesiyle ters orantılıdır. Toplam büyütme ne kadar büyük olursa, görüş alanı o kadar küçük olur. Çözüm, numunenin her bir parçasının sırayla görüş alanına girmesini ve sırayla gözlemlemesini sağlamak için hareket ettiriciyi kullanmaktır.
(7) Ayna parlaklığı
Ayna parlaklığı, mikroskopta görülen nesne görüntüsünün açıklığını ve koyuluğunu ifade eder. Gözlemi kolaylaştırmak için ortaya çıkan görüntünün daha parlak olmasını umuyoruz. Sabit dış ışık durumunda, ayna parlaklığı sayısal açıklığın karesiyle orantılıdır ve toplam büyütmenin karesiyle ters orantılıdır. Görüntüyü daha parlak hale getirmek için, düşük büyütmeli göz merceği ile büyük bir sayısal açıklığa sahip bir objektif lens kullanılmalıdır. Örneğin, aynı objektif lens durumunda, 5X oküler kullanmak, 10X oküler kullanmaktan 4 kat daha parlak bir ayna görüntüsü üretecektir.
Elektrikli ışık kaynakları kullanan mikroskoplar için, ayna görüntüsünün parlaklığı aydınlatıcının parlaklığı ayarlanarak kontrol edilebilir.
(8) Berraklık
Mikroskop görüntülemenin netliği, optik sistemine, özellikle de objektif merceğin optik performansına bağlıdır. Mikroskopların tasarımı, üretimi, kullanımı ve saklanması ile ilgilidir. önemli ve karmaşık bir konudur. Kullanım ve saklama açısından netliği etkileyen başlıca nedenler: kullanılan lamel kalınlığının kalitesiz olması, odak ideal konuma ayarlanmamış olması, toplam büyütmenin çok büyük olması ve merceğin yağlı olması. lens silinmez. Temiz, lens küfü vb.
