Notkun nútíma smásjá hugtaks í athugun á smásjá heimi
Frá fornu fari til nútímans hafa manneskjur verið að sækjast eftir æðri og lengra sannleika. Allt frá sjóferðum til geimkönnunar hefur fólk verið að sigra stór markmið hvert af öðru. Hins vegar er stórsæi heimurinn sem fólk sér með berum augum ekki allur heimurinn og mannsaugað getur ekki séð hann skýrt. Það laðar líka að ótal fólk til að skoða og elta.
Burtséð frá stórsæjum eða smásæjum hlutum, eru athuganir okkar byggðar á eiginleikum þrívíddar rýmis, það er XYZ þrívíddar, og athugun á breytingum á lögun hluta þarf að kynna annan mæliþátt - tíma T, þannig að fullkomnasta leiðin til að fylgjast með hlutum verður að vera samtímis upptaka af XYZT, það er langtímaljósmyndun af lögun auk tíma, er einnig fullkominn hlutverk smásjáarinnar.
Eftir meira en 300 ára þróun hafa nútíma smásjár lagt fram hugtök eins og upplausn, dýptarskerpu og sjónsvið og hafa stöðugt lagt til lausnir. Smásjár hafa í upphafi uppfyllt þarfir okkar til að skoða smásjá heiminn og hjálpað okkur að skrá rúm og tíma smásjárheimsins.
Það mikilvægasta í smásæjum heimsathugunum er upplausn smáatriða og upp úr því spratt hugtakið upplausn. Upplausn vísar til lágmarksfjarlægðar milli tveggja punkta sem hægt er að greina á milli með mannsauga og gildir aðeins í XY víddinni. Samkvæmt Rayleigh-viðmiðinu, Rayleigh-viðmiðinu, eru mörkin sem venjulegt fólk getur greint tveir punktar af 0.2mm í 25cm fjarlægð. Þegar við notum smásjá getum við séð tvo punkta í minni fjarlægð, sem bætir upplausn athugunar okkar. Með sífelldri dýpkun nútímarannsókna aukast kröfur fólks um upplausn einnig stöðugt og vísindamenn eru einnig stöðugt að bæta upplausn smásjár. Til dæmis hafa rafeindasmásjár aukið upplausnina í nanómetrastig, sem gerir kleift að fylgjast með vírusum. Ofurhá smásjármyndatækni bætir upplausn smásjáarinnar úr 200 nanómetrum í tugi nanómetra, sem gerir sér grein fyrir athugun á frumulíffærum lifandi frumna.
Aukin upplausn hefur einnig í för með sér ný vandamál, það er að segja minnkun sjónsviðs og dýptarskerðar. Þegar venjuleg miðljósaaðferð er notuð (ljósljóslýsingaaðferðin sem lætur ljósið fara jafnt í gegnum sýnið), er upplausnarfjarlægð smásjárinnar d=0.61 λ/NA, bylgjulengdarsvið sýnilegs ljóss er { {2}}nm, meðalbylgjulengdin er 550nm og bylgjulengdin er fastur fasti. Þess vegna getur aukning á NA-gildi fengið minna D-gildi, það er fjarlægðin milli tveggja punkta sem hægt er að greina á milli Minni, sem gerir fólki kleift að sjá smærri hluti skýrt.
NA gildið er tölulega ljósopið, sem lýsir stærð ljósmóttöku keiluhorns linsunnar, NA=n * sin , það er afurð brotstuðuls (n) miðilsins milli linsunnar og hluturinn sem á að skoða og sinus helmings ljósopshornsins (2 ). n er ljósbrotstuðull miðilsins á milli hlutlinsunnar og sýnisins. Þegar miðill smásjárhlutarins er loft er brotstuðullinn n=1. Notkun miðils með hærra brotstuðul en loft getur aukið NA gildið verulega. Vatnsdýfimiðillinn er eimað vatn og brotstuðullinn er 1,33; olíudýfingarhlutfallið er sedrusviðolía eða aðrar gagnsæjar olíur og brotstuðull hans er almennt um 1,52, sem er nálægt brotstuðul linsunnar og glæruglersins. Þess vegna er NA gildi olíulinsunnar hærra en loftlinsunnar.
Ljósopshorn, einnig þekkt sem "spegilmunnhorn", er hornið sem myndast af hlutpunktinum á sjónás linsunnar og virku þvermáli framlinsunnar á hlutlinsunni. Með því að auka munnhorn spegilsins getur það aukið sinusgildið og raunveruleg efri mörk þess eru um 72 gráður (sínusgildið er 0.95), margfaldað með brotstuðul sedrusviðsolíu 1.52, þá er hægt að fá að hámarks NA gildi er um það bil 1,45, og sett inn í upplausnarútreikningsformúluna má fá að hámarksupplausn XY plans í hefðbundinni smásjá sé um 0.2um.
NA gildið hefur einnig bein áhrif á birtustig sjónsviðs smásjáarinnar (B). Af formúlunni B∝NA2/M2 getum við ályktað að birta eykst með aukningu á töluljósopi (NA) eða minnkun á stækkun hlutlinsunnar (M).
Fræðilega séð ættum við að sækjast eftir hæsta mögulega NA gildi til að fá betri XY plan upplausn og sjónsvið birtustig. Hins vegar hefur allt tvær hliðar. Endurbætur á XY flugvélaupplausn mun draga úr Z-ás dýpt og athugunarsviði.
Smásjár sjá almennt útsýnið lóðrétt niður. Þegar kúpt staða og íhvolf staðsetning á yfirborði hlutarins sem sést innan þvermál sjónsviðsins sést greinilega, þá er hæðarmunurinn á kúptum punkti og íhvolfa punkti dýpt sviðsins. Jæja, fyrir smásjár, því meiri dýptarskerpu, því betra. Því meiri sem dýptarskerðingin er, því betri og þrívíddar skýrari myndir er hægt að fá þegar fylgst er með yfirborði ójafnra hluta. Stóra dýptarsviðið hjálpar okkur að fylgjast með smásjánni í lóðréttri átt. Það er, Z-ás upplýsingarnar í XYZ þrívíddarformi.
Dýpt sviðs er dýpt rýmis að framan og aftan sem samsvarar skýru myndinni á myndplaninu: dtot=(λ*n)/NA plús n/(M∗NA) * e, dtot: dýpt sviðs , NA: tölulegt ljósop, M: heildarstækkun, λ: bylgjulengd ljóss, (venjulega λ=0.55um), n: brotstuðull miðilsins á milli sýnis og hlutlinsunnar (loft: n{{3 }}, olía: n=1.52) Samkvæmt þessari formúlu getum við vitað að dýpt sviðs Z-ás er í öfugu hlutfalli við gildi XY plans NA.
Auk dýptarskerpunnar hefur NA gildið einnig áhrif á sjónsviðið. Rúmsviðið sem sést þegar tækið horfir fast á punkt er sjónsviðið. Útreikningur hennar tengist beint stækkun hlutlinsunnar. Raunverulegt þvermál sjónsviðsins sem sést við athugun er jafnt og þvermál sjónsviðsins Deilt með stækkun hlutlinsunnar mun augnglerið gefa til kynna samsvarandi sjónsvið, svo sem 10/18, þ.e. stækkunin er 10 sinnum og þvermál sjónsviðsins er 18 mm. Þess vegna, þegar augnglerið er ákvarðað, því meiri sem stækkunin er, því minna er sjónsviðið.
XY flugvélaupplausnin er greining á staðbundnum smáatriðum og sjónsviðið ákvarðar athugunarsvið okkar á sýninu. Því stærra sem sjónsviðið er, því betra, en takmarkað af núverandi tækni, verðum við að nota öflugar hlutlinsur til að fá góð NA gildi, þess vegna hafa sjónsvið og NA gildi óbeina neikvæða fylgni.
