Optical Properties ntawm biological microscopes
Qhov kev ua tau zoo ntawm lub tshuab tsom iav yog txiav txim los ntawm yim yam yooj yim kho qhov muag (los yog tsis):
(1) Numerical aperture
Numerical aperture tseem hu ua daim iav piv. Nws yog hais txog cov khoom ntawm refractive index n ntawm qhov nruab nrab ntawm cov khoom pom thiab lub lens thiab tus nqi sine ntawm ib nrab ntawm lub hom phiaj lens kaum. Siv NA lossis A. los sawv cev. NA=nsin(/2)
Lub thiaj li hu ua daim iav qhov ncauj lub kaum sab xis yog hais txog lub kaum sab xis ntawm lub marginal rays ntawm qhov pom tau tias nkag mus rau pem hauv ntej lens ntawm lub hom phiaj lens.
Tus lej aperture yog ib qho tseem ceeb ntawm lub hom phiaj lens thiab lub condenser lens, thiab yog ze ze rau lwm qhov tsis pom kev ntawm lub tshuab tsom. Nws feem ntau vam tias qhov loj dua qhov zoo dua. Nws tuaj yeem pom los ntawm cov qauv uas muaj ob txoj hauv kev los nce cov lej aperture, ib qho yog txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm
Thaum cov txheej txheem qub tau txais, cov qauv thiab cov khoom tuaj yeem khaws cia kom ze li sai tau. Tab sis txawm nyob ze npaum li cas, ib txwm tsawg dua 180 degree . Yog li, kev txhaum(/2) kuj yog me dua 1. Lub refractive index ntawm huab cua yog n=1. Yog li ntawd, tus lej aperture nsin(/2) ntawm lub hom phiaj qhuav lo ntsiab muag yog ib txwm tsawg dua 1, feem ntau ntawm 0.04 thiab 0.95.
Thaum siv txoj kev tom kawg, qhov nruab nrab nrog qhov ntsuas siab dua tuaj yeem ntxiv ntawm lub hom phiaj lens thiab cov qauv. Piv txwv li, lub refractive index ntawm cedar roj yog n{0}}.515. Thaum cov roj cedar siv los ua qhov nruab nrab, tus lej aperture tuaj yeem ncav cuag ntau dua 1.2. Tias yog vim li cas qee zaum cov tsom iav roj siv. Tam sim no, qhov siab tshaj plaws tus lej aperture uas cov roj lo ntsiab muag tuaj yeem ua tiav yog 1.4.
(2) Kev daws teeb meem
Kev daws teeb meem kuj yog hu ua kev ntxub ntxaug tus nqi lossis kev daws lub zog. Qhov kev daws teeb meem yog hais txog lub peev xwm ntawm lub tshuab tsom iav kom paub qhov txawv ntawm cov qauv zoo ntawm cov khoom hauv kev tshuaj xyuas. Nws yog inversely proportional rau qhov kev daws teeb meem deb. Qhov kev daws teeb meem nyob deb yog hais txog qhov tsawg kawg nkaus nyob deb ntawm ob lub ntsiab lus uas tuaj yeem paub qhov txawv. Qhov me dua qhov kev daws teeb meem deb, qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab microscope siab dua. Yog tias qhov kev ncua deb ntawm ob lub ntsiab lus me dua qhov kev daws teeb meem, ob lub ntsiab lus yuav yuam kev rau ib qho, thiab nws cov qauv tsis tuaj yeem pom meej. Qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab microscope yog txiav txim siab los ntawm lub hom phiaj lens. Eyepieces tsuas yog loj dua thiab tsis nce qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab tsom.
Nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm ib txwm teeb pom kev zoo, qhov kev daws teeb meem d ntawm lub hom phiaj lens yog txiav txim los ntawm cov qauv hauv qab no.
d=(λ/2)N.A.
Nyob rau hauv cov mis: d sawv cev rau qhov kev daws teeb meem nyob deb, chav tsev yog micron, λ sawv cev rau lub wavelength ntawm lub teeb pom kev, chav tsev kuj yog micron.
Nyob rau hauv lub teeb pom kev, lub wavelength nrog qhov loj tshaj brightness thiab rhiab heev rau tib neeg lub qhov muag yog {{0}}.55 μm, thiab qhov siab tshaj plaws NA ntawm lub hom phiaj lens yog 1.4. Hloov mus rau hauv cov qauv saum toj no, d yog kwv yees li 0.2 μm. Ntawd yog, nrog lub tshuab ntsuas qhov muag zoo tib yam, qhov txwv ntawm qhov kev daws teeb meem deb yog 0.2 μm nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm lub hauv paus illumination. Qhov ntawd yog hais tias, qhov zoo tib yam optical microscopes tsis tuaj yeem paub qhov txawv ntawm ob yam khoom me dua 0.2 μm.
Siv lub teeb ultraviolet, lub wavelength ntawm lub teeb pom kev tuaj yeem txo qis, ua kom qhov kev daws teeb meem deb mus txog 0.1 μm. Tab sis ultraviolet rays tsis tuaj yeem pom los ntawm tib neeg lub qhov muag. Nws tsuas tuaj yeem pom tom qab thaij duab.
Lub wavelength ntawm electron ntws tsuas yog 0.00387nm. Siv "electron lens" lossis magnetic lens los tswj qhov ntws ntawm electrons, qhov kev daws teeb meem ntawm lub tshuab tsom iav electron yog txog li ob peb feem kaum ntawm ib nanometer. Nws tuaj yeem siv los soj ntsuam cov qauv ntawm atoms.
(3) Magnification
Lub magnification ntawm lub tshuab tsom xam yog sib npaug rau cov khoom ntawm qhov loj ntawm lub hom phiaj lens thiab qhov loj ntawm lub qhov muag. Nyob rau hauv txoj cai, lub magnification yuav ua tau loj heev. Txawm li cas los xij, yog tias cov ntsiab lus ntawm cov qauv tsis tuaj yeem daws tau los ntawm lub hom phiaj lens, txawm tias qhov loj npaum li cas, nws tsis muaj nuj nqis. Raws li kev xav, nws tuaj yeem txiav txim siab tias qhov kev nthuav dav zoo tshaj plaws ntawm lub tshuab tsom iav (hu ua qhov kev nthuav dav zoo, sawv cev los ntawm M zoo) yog nyob nruab nrab ntawm 500 thiab 1000 npaug ntawm cov lej aperture ntawm lub hom phiaj lens. Ntawd yog, 500 N.A. Tsawg dua los yog sib npaug rau M zoo Tsawg dua lossis sib npaug rau 1000N.A.
Nyob rau hauv qhov ua tau zoo magnification ntau, lub qhov muag tuaj yeem saib tau ntev ntev yam tsis muaj kev qaug zog. Yog tias qhov magnification qis dua 500 NA, nws yuav nyuaj rau kev soj ntsuam. Yog tias nws siab dua 1000N.A, nws yuav ua rau cov duab tsis zoo thiab txawm ua rau cov duab tsis tseeb. Yog li ntawd, qhov magnification tshaj 1000N.A. hu ua invalid magnification.
(4) Ua haujlwm nrug
Kev ua haujlwm nrug yog hais txog qhov kev ncua deb ntawm qhov chaw qis ntawm lub hom phiaj lens thiab sab sauv ntawm lub hau npog iav tom qab lub tshuab tsom iav tsom, siv lub hau npog iav thiab tus qauv siv lub raj ntev. Qhov siab dua qhov kev nthuav dav ntawm lub hom phiaj lens, qhov luv ntawm kev ua haujlwm. Feem ntau, qhov kev ua haujlwm deb ntawm lub hom phiaj lub hom phiaj qis qis qis dua 10 lub sijhawm yog 5-7 hli, thaum lub sijhawm ua haujlwm ntawm 100 lub sijhawm roj lens tsuas yog li 0.19 hli.
(5) Qhov tob ntawm kev tsom
Thaum lub tshuab ntsuas tsom mus rau qee lub dav hlau hauv cov qauv, tsis yog lub dav hlau khoom nkaus xwb tuaj yeem pom tau meej, tab sis kuj tseem muaj lub dav hlau sab sauv thiab qis txuas nrog nws tuaj yeem pom meej meej nyob rau tib lub sijhawm. Qhov kev ncua deb ntawm cov khoom dav hlau sab saud thiab qis yog hu ua qhov tob ntawm kev ua kom pom tseeb, lossis qhov tob ntawm kev ua kom pom tseeb luv luv.
Qhov tob ntawm kev tsom xam ntawm lub tshuab tsom iav yog qhov me me, thiab qhov loj ntawm cov lej aperture, qhov loj dua tag nrho, thiab qhov me me ntawm qhov tob ntawm kev tsom. Piv txwv li, thaum siv lub lens roj nrog NA ntawm 1.25/100 zaug thiab 12.5 zaug eyepiece los soj ntsuam, qhov tob ntawm kev tsom xam tsuas yog 0.27 μm. Qhov ntawd yog hais tias, tom qab tsom, tsuas yog ib txheej nyias ntawm 0.27 μm tuab tuaj yeem pom meej meej ib zaug. Cov qauv qub feem ntau yog ob peb microns tuab. Txhawm rau pom tag nrho cov qauv, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum tau siv cov txheej txheem zoo-tuning ntawm lub tshuab tsom iav los soj ntsuam hauv cov khaubncaws sab nraud povtseg ntawm sab saum toj mus rau hauv qab.
(6) thaj chaw saib
Lub teb ntawm kev pom kuj yog hu ua field of view. Hais txog qhov kev nthuav dav ntawm cov khoom nyob rau hauv kev tshuaj xyuas uas lub tshuab ntsuas pom tau ib zaug. Feem ntau peb xav kom thaj chaw saib kom loj li sai tau. Lub teb ntawm kev pom ntawm lub tshuab tsom iav yog txiav txim siab los ntawm thaj chaw ntawm kev pom ntawm lub hom phiaj lens thiab thaj chaw pom ntawm lub qhov muag. Lub teb ntawm kev pom ntawm lub hom phiaj zoo tib yam yog tsawg dua 20mm, thiab qhov loj tuaj yeem ncav cuag ntau dua 40mm. Lub teb ntawm kev pom zoo tib yam 10x eyepieces yog 14mm, thiab cov loj tuaj yeem ncav cuag ntau dua 24mm. Thaum lub hom phiaj thiab lub qhov muag tau tsim, lawv qhov kev pom tau raug kho. Vim hais tias daim teb ntawm kev pom ntawm lub tshuab ntsuas dav dav me me, nws tsis tuaj yeem pom tag nrho cov qauv hauv ib qho kev pom, tsuas yog lub voj voog me me ntawm cov qauv tuaj yeem pom. Tsis tas li ntawd, qhov loj ntawm qhov chaw saib yog inversely proportional rau tag nrho magnification ntawm lub tshuab tsom. Qhov loj dua tag nrho qhov loj, qhov me me ntawm qhov pom. Txoj kev daws teeb meem yog siv lub mover los ua kom txhua feem ntawm cov qauv nkag mus rau hauv qhov chaw pom thiab saib hauv lem.
(7) Daim iav ci ci
Daim iav ci ci yog hais txog qhov kaj thiab qhov tsaus ntuj ntawm cov duab pom hauv lub microscope. Txhawm rau ua kom yooj yim rau kev soj ntsuam, peb cia siab tias cov duab tshwm sim yog ci dua. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm tas mus li sab nraud lub teeb, daim iav brightness yog proportional rau lub square ntawm tus lej aperture thiab inversely proportional rau lub square ntawm tag nrho cov magnification. Txhawm rau ua kom cov duab ci dua, lub hom phiaj lens nrog tus lej loj aperture yuav tsum tau siv nrog lub ntsej muag qhov muag qis. Piv txwv li, nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm tib lub hom phiaj lens, siv ib tug 5X eyepiece yuav tsim ib daim iav duab uas yog 4 lub sij hawm ci dua li siv 10X eyepiece.
Rau microscopes siv hluav taws xob lub teeb ci, qhov ci ntawm daim iav duab tuaj yeem tswj tau los ntawm kev kho qhov ci ntawm lub teeb pom kev zoo.
(8) Clarity
Lub clarity ntawm microscope imaging nyob ntawm nws qhov system kho qhov muag, tshwj xeeb tshaj yog qhov kev ua tau zoo ntawm lub hom phiaj lens. Nws muaj feem xyuam rau kev tsim, tsim khoom, siv thiab khaws cia ntawm lub tshuab tsom. Nws yog ib qho teeb meem tseem ceeb thiab nyuaj. Los ntawm qhov kev xav ntawm kev siv thiab kev khaws cia, cov laj thawj tseem ceeb uas cuam tshuam rau qhov pom tseeb yog: lub thickness ntawm lub hau npog iav siv yog tsis tsim nyog, lub hom phiaj yog tsis kho rau qhov zoo tagnrho, tag nrho cov magnification loj dhau, thiab lub lens ntawm cov roj. lens tsis wiped. Ntxuav, lens mildew, thiab lwm yam.
