میکروسکوپ ها
به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۶/۲۶ زمان مطالعه 10 دقیقه
میکروسکوپ ها ابزارهایی هستند که تصویر بزرگنمایی شده ای از یک جسم کوچک تولید می کنند. آنها در بسیاری از کاربردهای علمی و صنعتی استفاده می شوند. برخی از کاربردهای رایج میکروسکوپ ها شامل بازرسی ساخت و کنترل کیفیت با تکنولوژی بالا می باشد.
کاربردهای ویژه کنترل کیفیت برای میکروسکوپ ها شامل پردازش نیمه هادی، تصویربرداری پزشکی، تحقیقات سلولی و تجزیه و تحلیل متالورژیکی است.
درجه
میکروسکوپ ها در یکی از سه پیکربندی رایج، دانشجویی، رومیزی و تحقیقاتی عرضه می شوند.
دانشجو - میکروسکوپ دانشجویی کوچکترین و کم هزینه ترین نوع میکروسکوپ است. آنها قادر به تکنیک ها و مستندات پیشرفته هستند حتی اگر برای استفاده دانش آموزان باشند. آنها برای میدان روشن، میدان تاریک و کنتراست فاز طراحی شده اند.
رومیزی – میکروسکوپ های رومیزی در صنایع مختلفی مانند نساجی و دامپروری کاربرد دارند. میکروسکوپ های رومیزی می توانند تکنیک های زیادی را انجام دهند، اما تنها می توانند چند تکنیک را در یک زمان انجام دهند.
تحقیقات - میکروسکوپ های تحقیقاتی بزرگ هستند و در محدوده 30 کیلوگرم تا 50 کیلوگرم وزن دارند. این جرم از سیستم های پیچیده نوری، مکانیکی و الکترونیکی تشکیل شده است. آنها ممکن است از چندین دوربین، نمونه های بزرگ و وسیع ترین طیف تکنیک های همزمان استفاده کنند. بسیاری از آنها رایانه های داخلی برای کنترل دوربین ها و سایر عملکردها از جمله فوکوس یا پردازش تصویر دارند.
انواع
انواع مختلفی از میکروسکوپ ها از جمله آکوستیک یا اولتراسونیک، ترکیبی، فلورسنت یا فرابنفش (UV)، معکوس، لیزری یا کانفوکال، قطبی، میدان قابل حمل، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، نیروی روبشی یا میکروسکوپ پروب اتمی (SFM/AFM) موجود است. ، استریوسکوپ و میکروسکوپ الکترونی عبوری.
میکروسکوپ های آکوستیک و اولتراسونیک از امواج صوتی برای ایجاد تصاویر نمونه استفاده می کنند.
میکروسکوپ های مرکب از یک مسیر نور استفاده می کنند. این نوع میکروسکوپ ها می توانند یک چشمی تک چشمی (تک چشمی) یا یک چشمی دوتایی (دوچشمی) داشته باشند. میکروسکوپ های مرکب درک عمق کمی دارند اما وضوح و بزرگنمایی بالایی دارند.
میکروسکوپ‌های فلورسنت و میکروسکوپ‌های UV از نور پرانرژی و با طول موج کوتاه برای تحریک الکترون‌ها استفاده می‌کنند که باعث می‌شود آنها به مدارهای بالاتر منتقل شوند. هنگامی که الکترون ها به سطح انرژی اولیه خود برمی گردند، نور با انرژی کمتر و طول موج بلندتر ساطع می کنند.
یک میکروسکوپ معکوس سیستم روشنایی را در بالای صحنه و سیستم عدسی را در زیر صحنه قرار می دهد.
یک میکروسکوپ کانفوکال یا میکروسکوپ لیزری از یک تصویر لیزر به نور در یک صفحه از نمونه استفاده می کند.
میکروسکوپ های نور پلاریزه از دو پلاریزه کننده استفاده می کنند. این پلاریزرها عمود بر یکدیگر هستند به طوری که تنها نوری که از نمونه عبور می کند به چشمی می رسد. نور هنگام عبور از فیلتر اول و رسیدن به نمونه در یک صفحه پلاریزه می شود. بخش هایی با فاصله منظم، طرح دار یا کریستالی از نمونه، نوری را که از آن می گذرد می چرخاند. مقداری از این نور چرخشی از فیلتر قطبی دوم عبور می کند. این مناطق با فاصله منظم در برابر پس زمینه سیاه میکروسکوپ روشن به نظر می رسند.
میکروسکوپ های میدانی قابل حمل برای استفاده در خارج از محیط آزمایشگاهی طراحی شده اند. آنها یک منبع انرژی قابل حمل دارند یا ممکن است از نور طبیعی برای روشنایی استفاده کنند. در میکروسکوپ های الکترونی تصویر توسط یک آشکارساز تشکیل می شود که با یک پرتو الکترونی متمرکز که جسم را اسکن می کند، هماهنگ می شود. شدت پرتو شکل‌دهنده تصویر متناسب با انتشار ثانویه یا پراکنده از نمونه است که در آن کاوشگر به آن برخورد می‌کند.
بزرگنمایی میکروسکوپ های الکترونی با طول یا مساحت اسکن شده کنترل می شود.
میکروسکوپ‌های نیروی اتمی کاربر را قادر می‌سازد تا توپوگرافی نمونه را تصویر کند و ارتعاشات سطح اولتراسونیک را در محدوده مگاهرتز نظارت کند. بخشی از پرتو نور حسگر موقعیت که از کنسول بازتاب می شود به یک آشکارساز لبه چاقوی خارجی هدایت می شود تا توزیع دامنه ارتعاش اولتراسونیک را تشخیص دهد.
استریومیکروسکوپ ها یا استریوسکوپ ها میکروسکوپ هایی هستند که دارای دو مسیر مختلف نور هستند و به کاربر اجازه می دهند یک نمونه را به صورت سه بعدی مشاهده کنند. استریومیکروسکوپ ها درک عمق بالایی دارند اما وضوح و بزرگنمایی پایینی دارند.
میکروسکوپ های الکترونی عبوری یا میکروسکوپ های TEM پرتوهای تشکیل دهنده تصویر را از نمونه مشاهده شده عبور می دهند. برای تجزیه و تحلیل نمونه از تصاویر پرتوهای کنتراست یا پراش استفاده می شود.
مشخصات
پارامترهای مهمی که هنگام تعیین میکروسکوپ باید در نظر گرفته شوند عبارتند از بزرگنمایی کل و وضوح.
بزرگنمایی کل - نسبت اندازه یک تصویر به جسم مربوطه آن. این معمولاً با اندازه گیری خطی تعیین می شود. این مشخصات برای نشان دادن کل محدوده بزرگنمایی یک میکروسکوپ شامل بزرگنمایی چشمی و بزرگنمایی شیئی است. منطق جستجو: کاربر ممکن است هر دو یا هیچ یک از مقادیر "حداقل" و "نه بیشتر از" را مشخص کند. محصولاتی که به عنوان منطبق برگردانده می شوند، تمام معیارهای مشخص شده را برآورده می کنند.
وضوح - یک دستگاه نوری ظرافت جزئیات را در یک جسم نشان می دهد. به طور عینی، وضوح به عنوان حداقل فاصله بین دو خط یا نقطه در جسم که توسط چشم انسان به عنوان جدا از هم درک می شوند، مشخص می شود. از نظر ذهنی، تصاویر دو نقطه حل شده باید روی دو گیرنده (میله یا مخروط) قرار گیرند که حداقل توسط یک گیرنده دیگر روی شبکیه چشم از هم جدا شده اند.
سبک های چشمی
میکروسکوپ ها می توانند در یکی از انواع مدل های چشمی موجود باشند. اینها شامل سر تک چشمی، دو چشمی، سه چشمی یا دو چشمی است.
تک چشمی - یک میکروسکوپ با یک هدف و یک لوله بدن برای دید تک چشمی.
دوچشمی - میکروسکوپی مجهز به چشمی دوتایی برای دید هر دو چشم. هدف از تقسیم تصویر یکسان از یک هدف واحد از میکروسکوپ مرکب معمول، کاهش خستگی چشم و خستگی عضلانی است که ممکن است از میکروسکوپ تک چشمی و با قدرت بالا ناشی شود. از این نوع میکروسکوپ ها برای دید استریوسکوپی نیز استفاده می شود که امکان درک عمق نمونه را فراهم می کند.
دو سر - یک سر دوتایی دارای یک لنز چشمی عمودی و یک چشمی دوم در کناره با زاویه 45 درجه است (به طوری که دو نفر می توانند نمونه را در یک زمان یا یک نفر و یک دوربین مشاهده کنند).
Trinocular - یک میکروسکوپ با یک لوله عمودی در بالا و چشمی دو چشمی معمولی در 30 درجه. لوله عمودی اغلب برای دوربین دیجیتال یا ناظر دوم استفاده می شود.
ویژگی ها
از ویژگی های مهم در تعیین میکروسکوپ می توان به صفحه نمایش دیجیتال، مراحل مکانیکی، لنزهای غوطه ور در روغن، فوکوس خوب، رابط های کامپیوتری و نرم افزار پردازش آنالیز تصویر اشاره کرد.
صفحه نمایش دیجیتال - میکروسکوپی که از فناوری دیجیتال برای نمایش تصویر بزرگنمایی شده استفاده می کند.
مرحله مکانیکی - استیج‌ها اغلب مجهز به یک دستگاه مکانیکی هستند که لام نمونه را در جای خود نگه می‌دارد و می‌تواند به آرامی لام را به جلو و عقب و همچنین از یک طرف به طرف دیگر ترجمه کند. مراحل دیگر به گونه ای طراحی شده اند که امکان چرخش نمونه را از طریق 360 درجه فراهم کنند یا لنگرهایی برای منابع نور کمکی، ابزارهای دستکاری نمونه و سایر لوازم جانبی فراهم کنند.
لنز غوطه ور در روغن - عدسی که برای استفاده به یک قطره روغن مخصوص روی سوژه نیاز دارد. روغن روی لغزش پوشش قرار می گیرد و هدف در واقع در روغن پایین می آید. لنزهای غوطه ور در روغن برای جلوگیری از آسیب توسط روغن مهر و موم شده اند.
فوکوس ظریف - فوکوس ظریف برای ایجاد تنظیمات در لوله بدنه استفاده می شود و نمونه را به فوکوس دقیق تری می رساند.
رابط رایانه - میکروسکوپ را می توان از راه دور با رایانه از طریق رابط کنترل یا نظارت کرد.
نرم افزار پردازش تجزیه و تحلیل تصویر - میکروسکوپ دارای نرم افزار کاربردی برای کنترل یا تجزیه و تحلیل تصاویر است.
استانداردها
میکروسکوپ ها برای اطمینان از طراحی و عملکرد مناسب باید استانداردها و دستورالعمل های خاصی را رعایت کنند. مجموعه ای از استانداردها در زیر فهرست شده است:
AA-50207 : اداره خدمات عمومی استفاده از این شرح کالای تجاری را در اولویت با مشخصات نظامی MIL-M-52391 مجاز دانسته است. این توصیف یک میکروسکوپ جیبی با یک سیستم نوری بین 40X و 60X بزرگنمایی را پوشش می دهد که برای استفاده در بازرسی خطوط خطی ساخته شده بر روی صفحات پلاستیکی خط دار و پوشش داده شده در مرحله طراحی جداسازی رنگ نقشه برداری نظامی طراحی شده است.
ASTM E210 : این استاندارد رزوه پیچ مورد استفاده برای نصب مجموعه هدف بر روی بدنه یا برجک لنز میکروسکوپ را پوشش می دهد. این بر اساس و در نظر گرفته شده است که با آن رزوه پیچی که سال ها پیش توسط انجمن سلطنتی میکروسکوپی بریتانیا معرفی و پذیرفته شد، که عموماً به عنوان "رزوه RMS" شناخته می شود و اکنون تقریباً به عنوان استاندارد اساسی برای هدف میکروسکوپ پذیرفته شده است، ساخته شده است. نصب با این حال، به رسمیت شناختن رسمی بسیار محدود بوده است. مقادیر بیان شده در واحدهای اینچ پوند باید به عنوان استاندارد در نظر گرفته شود. هیچ واحد اندازه گیری دیگری در این استاندارد گنجانده نشده است.
ASTM E986: این عمل ابزاری قابل تکرار را فراهم می کند که توسط آن می توان یک جنبه از عملکرد یک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) را مشخص کرد. وضوح یک SEM به عوامل زیادی بستگی دارد که برخی از آنها عبارتند از ولتاژ و جریان پرتو الکترون، انحرافات لنز، کنتراست در نمونه و برهمکنش اپراتور-ابزار-ماده. با این حال، وضوح برای هر مجموعه ای از شرایط توسط اندازه پرتو الکترونی محدود می شود. این اندازه را می توان از طریق اندازه گیری تیزی لبه ظاهری موثر برای تعدادی از مواد، که دو مورد از آنها پیشنهاد شده است، کمی سازی کرد. این عمل به یک SEM با قابلیت انجام ردیابی های اسکن خط، به عنوان مثال، تولید شکل موج انحراف Y، برای مواد پیشنهادی نیاز دارد. محدوده بزرگنمایی SEM که در آن این روش کاربردی است از 1000 تا 50000 X است. ممکن است بزرگ‌نمایی‌های بالاتری انجام شود، اما دشواری در انجام اندازه‌گیری‌های دقیق قابل انتظار است.
منبع