میکروسکوپی

میکروسکوپ نوری

میکروسکوپ­های نوری به دو نوع تقسیم می­شوند:

1. میکروسکوپ با سکوی تحتانی (Upright bench microscopy )

در میکروسکوپ صفحه تحتانی نمونه در روی سکویی قرار گرفته که عدسی از بالا روی آن قرار می­گیرد و پشت نمونه با سکو در تماس است.

• میکروسکوپ با سکوی فوقانی (Invert bench microscopy  )

در میکروسکوپ صفحه فوقانی نمونه در روی سکویی قرار گرفته که عدسی از زیر به آن نگاه می­کند و سطح نمونه روی سکو قرار می­گیرد.

—————————————————————————————-

اجزاء تشکیل­دهنده میکروسکوپ­ها:

سیستم نوردهی:

منابع مختلفی جهت نوردهی در میکروسکوپ نوری قابل استفاده هستند. یک لامپ فیلامان تنگستن با ولتاژ پایین می­تواند شدت نور کافی جهت مشاهده نمونه به دست دهد اانواع دیگر نظیر قوس زیرکونیوم، قوس سدیم، لامپ­های بخار جیوه کاربرد کمتری دارند.

کندانسورها:

کندانسور عبارت از یک لنز قابل کنترل بدون ایجاد انحرافات کانونی کروی می­باشد که در جلوی منبع نور قرار می­گیرد تا نور را بر نقطه موردنظر در مسیر اپتیک که معمولاً سطح نمونه است، متمرکز سازد. یک دیافراگم نیز در جلوی این لنز قرار می­گیرد تا درخشش و انعکاس داخلی در میکروسکوپ را به حداقل ممکن برساند. دیافراگم میدانی ذکرشده در لبه میدان دید قرار می­گیرد.

دومین دیافراگم قابل کنترل، دیافراگم روزنه می­باشد که در مسیر نور قبل از منبع نوردهی عمودی قرار می­گیرد.

فیلترهای نوری:

فیلترهای نوری جهت اصلاح تصویر قابل مشاهده عکس­برداری و یا تغییر کنتراست به کار می­روند. فیلترهای خنثی جهت کاهش شدت نور و توزیع به طور یکنواخت به کار می­روند. فیلترهای پولاریزه­کننده جهت ایجاد نور پلاریزه مسطح (تک ­فیلتره) یا نور پلاریزه متقاطع (دو فیلتر که به طور زاویه­دار نسبت به هم قرار داشته و حالت تحریک ایجاد می­نمایند.) برای مشاهده و بررسی مواد معدنی با ساختار کریستالی غیرمکعبی به­کار می­روند.

لنزهای شیئی:

این لنز مهمترین جزء یک میکروسکوپ نوری بوده و اولین تصویر ریزساختار را ایجاد می­نماید. این لنز تا حد امکان بیشترین مقدار نور را پس از انعکاس (یا عبور) از نمونه دریافت می­نماید تا با آن تصویر ساخته شود.

برخی از لنزهای شیئی جهت استفاده با روغن طراحی شده­اند. در این نوع لنزها که معمولاً جهت بزرگنمایی بالا استفاده می­شود باید دقت کافی در تمیزکاری لنز و سطح نمونه پس از اتمام کار به عمل آید.

لنزهای چشمی:

این لنزها تصویر اولیه حاصل از لنزشیئی را بزرگ نموده و چشم را قادر به استفاده از حداکثر قدرت تفکیک لنز شیئی می­نمایند. فاصله مؤثر بین چشم و لنز چشمی در اکثر موارد حدود ۱۰ میلیمتر یا کمتر است که جهت مشاهده با عینک مناسب نیست.

معمولاً قدرت بزرگنمایی لنز چشمی ۱۰X است تا بزرگنمایی استاندارد به دست آید، اما گاه انواع دیگری نظیر ۶٫۳X و یا ۱۲X و حتی ۲۵X نیز موجودند.

بزرگنمایی مجموع از حاصل­ضرب بزرگنمایی لنز شیئی M_O در بزرگنمایی لنز چشمی M_e بدست می­آید.

————————————————————————————

عیوب لنزها:

عیوب مختلف لنزها ناشی از قوانین انعکاس و یا شکست می­باشند. اندیس تفرق (شکست) بسته به طول موج نور می­تواند متغیر باشد. همچنین فاصله کانونی در لنز نیز بسته به ضریب شکست نور تغییر می­نماید. یعنی در حقیقت فاصله کانونی در یک لنز هنگام عبور رنگ­های مختلف تغییر می­نماید. در این­حال برای هر طول موج حاضر(هر رنگ مختلف) تصویر جداگانه­ای در فواصل متفاوتی از لنز ایجاد می­شود. به این پدیده انحراف طولی رنگ گویند.

نوع دیگر عیب در لنزها ایجاد انحراف کروی می­باشد. این پدیده هنگامی اتفاق می­افتد که نور از یک نقطه روی مرکز محور اپتیک لنز تفرق بیشتری و یا کمتری نسبت به قسمت­های دیگر روی قسمت کروی لنز داشته باشد و ایجاد یک سری نقاط کانونی به جای تنها یک نقطه نماید و در اینحال به جای یک تصویر واضح یک دایره محو ایجاد می­شود. این عیب را می­توان با استفاده از یک روزنه که عبور نور را تنها از نواحی مرکزی لنز مجاز می­سازد کاهش داد. طراحی لنز نیز می­تواند به این مسئله کمک نماید.

————————————————————————————————–

تکنیک­های فرعی:

جهت بدست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد نمونه­های متالوگرافی شده برخی تکنیک­ها و ابزار کمکی استفاده می­گردند.

1. میکروسختی سنج

این وسیله جانبی میکروسکوپ با اعمال بارهای ۱ تا ۱۰۰۰ گرم (گاه ۰٫۰۵ گرم هم ساخته می­شود) جهت اندازه­گیری سختی در مقیاس میکروسکوپی و فازی با ایندنتور نوپ یا ویکرز به ­کار می­رود.

• میکروسکوپ دمای بالا

این وسیله جهت بررسی تغییر حالت­های فازی هنگام گرم و سرد شدن و یا دمای ثابت به کار می­رود. در این میکروسکوپ­ها نیاز به لنزهای شیئی با فواصل کاری دور می­باشد، زیرا نمونه داخل سلول حرارتی است.

سلول حرارتی دارای یک پنجره کوارتر است و بنابراین لنز شیئی باید دارای یک تصحیح کواتر بخصوص در بزرگنمایی­های بالاتر از ۲۰ باشد. در این­حالت روش­هایی غیر از روش اچ شیمیایی باید استفاده گردد تا تغییرات فازی مشاهده گردند.

• میکروسکوپ استریو

از این روش جهت ماکروفتوگرافی با بزرگنمایی ۱X – ۵۰X استفاده می­گردد. این روش جهت بررسی سطوح شکست و آنالیز آن­ها کاربرد فراوانی دارد  . در این روش نوردهی مناسب از اهمیت فراوان برخوردار است. عمق میدان نمونه در عکس­برداری صحیح از آن بسیار اهمیت دارد.

عمق میدان حداکثر تفاوت ارتفاعی است که در تصویر ایجاد شده قابل مشاهده است. هر چه عمق میدان با کاهش بزرگنمایی و افزایش فاصله کانونی افزایش می­یابد،در ماکروگرافی از لنزهای با فاصله کانونی بالا استفاده می­شود تا از اعوجاج و آستیگماتیسم جلوگیری شود. این روش برای بزرگنمایی کمتر از  5X و فاصله کانونی ۱۰۰ میلیمتر یا بالاتر ترجیح داده می­شود.  

• نرم­افزار آنالیز تصویری

جهت انجام متالوگرافی کمی به ویژه جهت تشخیص ناخالصی. در این روش تشخیص فازها یا اجزاء موردنظر بوسیله اختلاف در انعکاس نور و ایجاد اختلاف در رنگ­های خاکستری و با کمک سیستم­های رایانه­ای انجام می­گیرد.