การประมาณกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

การประมาณกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสามารถแบ่งได้เป็นกล้องจุลทรรศน์แบบดูร่างกาย กล้องจุลทรรศน์แบบตั้งฉาก และกล้องจุลทรรศน์แบบกลับหัว ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา วัสดุศาสตร์ แร่ธาตุ ความปลอดภัยของอาหาร เป็นต้น ความละเอียดสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงนั้นจำกัดอยู่ที่ 2{{ 5}}0 นาโนเมตร เนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงและตัวกลางเติมที่ใช้ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ความละเอียดสูงสุดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจึงอาจต่ำได้ถึง 200 นาโนเมตร และจำเป็นต้องสังเกตวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 200 นาโนเมตรอย่างชัดเจนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลแบบเลเซอร์ กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงความละเอียดสูงพิเศษ การสแกน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม ผลการขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงบนวัตถุไม่ใช่การขยายพื้นที่ทั้งหมดของวัตถุ แต่เป็นการขยายความยาวหรือความกว้างของวัตถุ โดยปกติแล้ว ดวงตาของมนุษย์สามารถแยกแยะวัตถุที่เล็กที่สุดได้ในช่วงระยะการมองเห็นคือ 0.1-0.3 มม. ดังนั้นในการใช้งานจริงของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในการสังเกตวัตถุ จะต้องขยายวัตถุกี่ครั้งถึงจะสามารถ ใช้สายตามนุษย์สังเกตได้ชัดเจน? บทความนี้จะให้การประมาณกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงอย่างง่าย

การขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง มีวิธีการคำนวณ 2 วิธี:
(1) การขยายด้วยแสง การขยายด้วยแสงหมายถึงช่องมองภาพจากกล้องจุลทรรศน์เพื่อสังเกตผลกระทบของวัตถุที่ถูกขยาย ผลลัพธ์การขยายที่เราเรียกว่าการขยายด้วยแสง การคำนวณกำลังขยายด้วยแสงนั้นค่อนข้างง่าย คือ กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ × กำลังขยายช่องมองภาพ ตัวอย่างเช่น ในการคำนวณกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ แว่นขยายแบบต่อเนื่องคือ 0.7 - 4.5 เลนส์ใกล้ตาคือ 10 เท่า จากนั้นกำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอนี้คือ 7 - 45 เท่า ถ้ากล้องจุลทรรศน์มีเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์จะได้มาจากกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ × กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตาโดยตรง

(2) การขยายแบบดิจิทัล การขยายแบบดิจิทัลมักจะหมายถึงการขยายของวัตถุหลังจากการถ่ายภาพอุปกรณ์ภายนอก ปัจจุบันมีกล้องจุลทรรศน์แบบสามตาในท้องตลาดเพิ่มมากขึ้น โดยผ่านทาง CCD ที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ จอ LCD และอุปกรณ์ถ่ายภาพอื่น ๆ สำหรับการสังเกตการณ์ด้วยภาพ วัตถุจะถูกขยายกี่ครั้งหลังจากการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกนี้? มีวิธีการคำนวณสองวิธี

(ก) หากมีข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับขนาดที่แท้จริงของวัตถุที่ถูกสังเกต ก็สามารถคำนวณได้โดยสูตร: กำลังขยายจริงของวัตถุ=ขนาดที่ขยายของวัตถุ / ขนาดที่แท้จริงของวัตถุ วัตถุ. หากขนาดที่แท้จริงของวัตถุคือ 2 μm หลังจากถ่ายภาพบนจอภาพแล้ว คุณสามารถใช้ไม้บรรทัดเพื่อวัดความยาวของวัตถุที่ถ่ายภาพได้ หากความยาวที่วัดได้ของวัตถุคือ 2 มม. วัตถุนั้นจะถูกขยาย 1,000 เท่า

(b) หากคุณไม่ทราบขนาดของวัตถุที่ชัดเจน คุณสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้

กำลังขยายแบบดิจิตอล=กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ × {25.4 × ขนาดหน้าจอ (นิ้ว) / ความยาวของเส้นทแยงมุม CCD} × กำลังขยายของวงแหวนเชื่อมต่อ

คำอธิบายของพารามิเตอร์ในสูตร:

--กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุหมายถึงกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้อยู่ เช่น 5x, 10x, 20x ฯลฯ

{{0}}กำลังขยายของวงแหวนเชื่อมต่อหมายถึงกำลังขยายของส่วนต่อประสานของกล้องสามตา โดยปกติจะเป็น 1 เท่า แต่ยังรวมถึง 0.35,0.5x;

--25.4 x ขนาดหน้าจอ คือขนาดหน้าจอที่แปลงเป็น มม., 1 นิ้ว=25.4 มม.;

-- ความยาวของเส้นทแยงมุม CCD หมายถึงขนาดชิปของ CCD ซึ่งโดยทั่วไปคือ 1/3 นิ้ว 1/2 นิ้ว หรือ 2/3 นิ้ว ซึ่งสอดคล้องกับความยาว 6 มม. 8 มม. หรือ 11 มม. ตามลำดับ

หมายเหตุ: ค่าที่คำนวณโดยสูตรการขยายแบบดิจิทัลจะต้องพิจารณาจำนวนพิกเซลบนหน้าจอด้วยเมื่อนำไปใช้ในทางปฏิบัติ หากจำนวนพิกเซลต่ำ การสังเกตวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าก็เป็นเรื่องยากเช่นกัน

ตัวอย่างการคำนวณ:

(1) การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์โลหะของการบัดกรีบนแผงวงจร
พารามิเตอร์กล้องจุลทรรศน์: การขยายวัตถุประสงค์คือ 20 เท่า, การขยายช่องมองภาพคือ 10 เท่า, อินเทอร์เฟซแบบสามตาคือ 1 เท่า, เส้นทแยงมุมของ CCD คือ 1/3 นิ้ว และขนาดจอภาพคือ 19 นิ้ว

กำลังขยายด้วยแสง=กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ x กำลังขยายช่องมองภาพ=20 x 10=200 ครั้ง

กำลังขยายแบบดิจิตอล=กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ × {25.4 × ขนาดหน้าจอ (นิ้ว) / ความยาวของเส้นทแยงมุม CCD } × กำลังขยายของวงแหวนเชื่อมต่อ=20 × {25.4 × 19/6} × {{ 8}}.67 ครั้ง