Daim ntawv thov ntawm Modern Microscope Concept in Observation of Microscopic World
Txij thaum ub los txog rau tam sim no, tib neeg tau nrhiav qhov tseeb siab dua thiab nyob deb. Los ntawm dej hiav txwv voyages mus rau qhov chaw tshawb nrhiav, tib neeg tau kov yeej lub hom phiaj loj ib tom qab. Txawm li cas los xij, lub ntiaj teb macroscopic uas tib neeg pom nrog lub qhov muag liab qab tsis yog tag nrho lub ntiaj teb, thiab tib neeg lub qhov muag pom tsis meej. Nws kuj tseem nyiam ntau tus neeg los tshawb nrhiav thiab nrhiav.
Txawm li cas los xij ntawm macroscopic lossis microscopic yam, peb qhov kev soj ntsuam yog ua raws li cov yam ntxwv ntawm qhov chaw peb sab, uas yog XYZ peb-dimensional, thiab kev soj ntsuam ntawm cov kev hloov pauv hauv cov duab ntawm cov khoom xav tau los qhia lwm qhov kev ntsuas - lub sij hawm T, yog li qhov Txoj kev ua tiav feem ntau los soj ntsuam txhua yam yuav tsum yog Kev kaw ib txhij ntawm XYZT, uas yog, kev yees duab ntev ntev ntawm cov duab ntxiv rau lub sijhawm, kuj yog qhov kawg ntawm lub tshuab tsom.
Tom qab ntau tshaj 300 xyoo ntawm txoj kev loj hlob, niaj hnub microscopes tau npaj cov tswv yim xws li kev daws teeb meem, qhov tob ntawm qhov chaw, thiab kev pom, thiab tau npaj cov kev daws teeb meem tsis tu ncua. Microscopes tau pib ua tau raws li peb cov kev xav tau los saib xyuas lub ntiaj teb microscopic thiab pab peb sau qhov chaw thiab lub sijhawm ntawm lub ntiaj teb microscopic.
Qhov tseem ceeb tshaj plaws hauv kev soj ntsuam hauv ntiaj teb microscopic yog kev daws teeb meem ntawm cov ntsiab lus, thiab lub tswv yim ntawm kev daws teeb meem tau yug los ntawm qhov no. Kev daws teeb meem yog hais txog qhov tsawg kawg nkaus ntawm qhov sib txawv ntawm ob lub ntsiab lus uas tuaj yeem paub qhov txawv ntawm tib neeg lub qhov muag, thiab tsuas yog siv tau hauv XY qhov ntev. Raws li Rayleigh criterion, Rayleigh Criterion, qhov txwv uas tib neeg muaj peev xwm paub qhov txawv yog ob lub ntsiab lus ntawm 0.2mm ntawm qhov deb ntawm 25cm. Thaum peb siv lub microscope, peb tuaj yeem pom ob lub ntsiab lus ntawm qhov nrug me me, uas txhim kho kev daws teeb meem ntawm peb qhov kev soj ntsuam. Nrog kev txuas ntxiv mus rau kev tshawb fawb niaj hnub no, tib neeg cov kev xav tau rau kev daws teeb meem kuj tseem nce ntxiv, thiab cov kws tshawb fawb tseem niaj hnub txhim kho qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab tsom. Piv txwv li, electron microscopes tau nce qhov kev daws teeb meem mus rau qib nanometer, ua rau kev soj ntsuam cov kab mob. Ultra-high microscopic imaging technology txhim kho qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab tsom iav los ntawm 200 nanometers mus rau kaum nanometers, paub txog kev soj ntsuam ntawm cov cell organelles.
Kev txhim kho ntawm kev daws teeb meem kuj coj cov teeb meem tshiab, uas yog, txo qhov kev pom thiab qhov tob ntawm qhov chaw. Thaum siv txoj kev teeb pom kev zoo hauv nruab nrab (txoj kev photopic illumination uas ua rau lub teeb sib npaug dhau los ntawm cov qauv), qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab tsom iav yog d=0.61 λ / NA, lub wavelength ntau ntawm pom lub teeb yog { {2}}nm, qhov nruab nrab wavelength yog 550nm, thiab lub wavelength yog qhov ruaj khov. Yog li ntawd, nce tus nqi NA tuaj yeem tau txais tus nqi me dua D, uas yog, qhov kev ncua deb ntawm ob lub ntsiab lus uas tuaj yeem sib txawv me me, tso cai rau tib neeg pom cov khoom me me kom meej.
Tus nqi NA yog tus lej aperture, uas piav qhia qhov loj ntawm lub lens lub teeb tau txais lub khob hliav qab, NA=n * kev txhaum, uas yog, cov khoom ntawm qhov ntsuas qhov ntsuas (n) ntawm qhov nruab nrab ntawm lub lens thiab cov khoom yuav tsum tau soj ntsuam thiab lub sine ntawm ib nrab ntawm lub aperture lub kaum sab xis (2). n yog lub teeb refractive index ntawm nruab nrab ntawm lub hom phiaj lens thiab cov qauv. Thaum lub microscope khoom qhov chaw nruab nrab yog huab cua, qhov refractive index n=1. Siv qhov nruab nrab nrog qhov siab dua qhov ntsuas siab dua li huab cua tuaj yeem ua rau nce tus nqi NA. Cov dej immersion nruab nrab yog cov dej distilled, thiab cov refractive index Qhov piv yog 1.33; Cov roj immersion lub hom phiaj nruab nrab yog cov roj cedar lossis lwm cov roj pob tshab, thiab nws qhov ntsuas qhov ntsuas tsis zoo feem ntau yog nyob ib ncig ntawm 1.52, uas yog ze rau qhov ntsuas qhov ntsuas ntawm lub lens thiab swb iav. Yog li ntawd, NA tus nqi ntawm cov roj lo ntsiab muag yog siab dua li ntawm lub lens huab cua.
Aperture lub kaum sab xis, tseem hu ua "daim iav qhov ncauj lub kaum ntse ntse", yog lub kaum sab xis tsim los ntawm cov khoom taw tes ntawm lub qhov muag axis ntawm lub lens thiab txoj kab uas hla ntawm lub lens pem hauv ntej ntawm lub hom phiaj lens. Ua kom lub ntsej muag lub qhov ncauj tuaj yeem ua rau tus nqi sine nce ntxiv, thiab nws qhov kev txwv siab tshaj plaws yog kwv yees li 72 degrees (tus nqi sine yog 0.95), muab ntau dua los ntawm qhov ntsuas refractive ntawm cedar roj 1.52, nws tuaj yeem tau txais tias Qhov siab tshaj NA tus nqi yog kwv yees li 1.45, thiab hloov mus rau hauv cov qauv kev daws teeb meem, nws tuaj yeem tau txais tias qhov txwv XY dav hlau daws teeb meem ntawm lub tshuab ntsuas pa yog li ntawm 0.2um.
Tus nqi NA tseem cuam tshuam ncaj qha rau qhov ci ntawm lub tshuab tsom iav qhov pom (B). Los ntawm cov qauv B∝NA2/M2 peb tuaj yeem txiav txim siab tias qhov ci ntsa iab nce nrog qhov nce ntawm cov lej aperture (NA) lossis txo qis ntawm lub hom phiaj lens magnification (M).
Raws li txoj cai, peb yuav tsum ua raws li qhov ua tau zoo tshaj plaws NA tus nqi kom tau txais XY dav hlau daws teeb meem zoo dua thiab thaj chaw pom qhov ci. Txawm li cas los xij, txhua yam muaj ob sab. Kev txhim kho ntawm XY lub dav hlau daws teeb meem yuav txo qis Z-axis qhov tob ntawm qhov chaw thiab kev soj ntsuam kev pom.
Microscopes feem ntau saib qhov pom vertically downward. Thaum lub convex txoj hauj lwm thiab lub concave txoj hauj lwm nyob rau saum npoo ntawm cov khoom pom nyob rau hauv lub cheeb ntawm lub teb ntawm view yuav pom tau meej meej, ces qhov siab txawv ntawm lub convex point thiab concave point yog qhov tob ntawm daim teb. Zoo, rau microscopes, qhov loj dua qhov tob ntawm daim teb, qhov zoo dua. Qhov loj dua qhov tob ntawm daim teb, qhov zoo dua thiab ntau dua qhov pom tseeb ntawm cov duab tuaj yeem tau txais thaum saib cov khoom tsis sib xws. Qhov loj qhov tob ntawm daim teb pab peb saib lub ntiaj teb microscopic nyob rau hauv txoj kab ntsug. Ntawd yog, Z-axis cov ntaub ntawv hauv XYZ peb-dimensional daim ntawv.
Qhov tob ntawm daim teb yog qhov tob ntawm pem hauv ntej thiab nram qab qhov chaw sib xws rau cov duab meej ntawm daim duab dav hlau: dtot=(λ*n)/NA plus n/(M∗NA) * e, dtot: qhov tob ntawm daim teb , NA: numerical aperture, M: tag nrho Magnification, λ: wavelength ntawm lub teeb, (feem ntau λ=0.55um), n: refractive index ntawm nruab nrab ntawm tus qauv thiab lub hom phiaj lens (air: n{{3 } }, roj: n=1.52) Raws li cov qauv no, peb tuaj yeem paub tias Z Axis qhov tob ntawm thaj teb yog inversely proportional rau XY dav hlau NA tus nqi.
Ntxiv nrog rau qhov tob ntawm thaj teb, thaj chaw saib kuj cuam tshuam los ntawm NA tus nqi. Lub spatial ntau yam uas yuav pom tau thaum lub ntsuas yog fixedly saib ntawm ib tug taw tes yog lub teb ntawm saib. Nws suav nrog ncaj qha ntsig txog qhov loj ntawm lub hom phiaj lens. Qhov tseeb txoj kab uas hla ntawm qhov kev pom pom los ntawm kev soj ntsuam yog sib npaug rau txoj kab uas hla ntawm qhov chaw saib Muab faib los ntawm qhov loj ntawm lub hom phiaj lens, lub qhov muag yuav qhia qhov sib thooj ntawm qhov pom, xws li 10/18, uas yog, magnification yog 10 zaug, thiab txoj kab uas hla ntawm daim teb ntawm saib yog 18mm. Yog li ntawd, thaum lub eyepiece txiav txim siab, qhov loj dua qhov magnification, qhov me dua qhov pom kev pom.
XY lub dav hlau daws teeb meem yog kev soj ntsuam ntawm cov ntsiab lus hauv zos, thiab qhov kev saib xyuas txiav txim siab peb qhov kev soj ntsuam ntawm cov qauv. Qhov loj dua qhov kev pom, qhov zoo dua, tab sis txwv los ntawm cov cuab yeej siv tam sim no, peb yuav tsum siv lub hwj chim siab lub hom phiaj lo ntsiab muag kom tau txais txiaj ntsig zoo NA, yog li ntawd, qhov pom kev thiab NA qhov tseem ceeb muaj qhov cuam tshuam tsis ncaj ncees.
