Mikroskop

Mikroskop - powiększenie
Powiększenie jakie daje urządzenie typu mikroskop jest iloczynem powiększenia obiektywu przez powiększenie okularu. Przykład: mikroskopu z zoomem stereo - okulary 12,5x i obiektyw zmiennoogniskowy od 0,8x do 4,0x dają całkowite powiększenie od 10x do 50x itd.

Zoom - Powiększenie
Większość mikroskopów stereoskopowych ma bezstopniową, zmienną regulację powiększenia za pomocą zewnętrznego radełkowanego pierścienia.

Mikroskop - odległość robocza
Dobrze jeśli pomiędzy badanym obiektem, a najniższą soczewką obiektywu, w którą wyposażony jest mikroskop jest swobodna odległość robocza. Z reguły idealne jest od 80 do 120 milimetrów, w zależności od rodzaju mikroskopu. Mikroskop roboczy niestandardowy ma odległość od 200 do 250 milimetrów. Typowe odległości to 20 do 25 milimetrów przy powiększeniu 10x.

Mikroskop -skala pola widzenia
Skala pola widzenia dla urządzenia jakim jest mikroskop to średnica obserwowanego obrazu przy powiększeniu 10x. Jest to cecha jakościowa każdej optyki i może być od razu sprawdzona w specyfikacji wybranego mikroskopu. Praktyczna zasada: im mniejsze powiększenie, tym większa średnica pola widzenia.

Mikroskop - związek między głębią ostrości, a powiększeniem
Głębia ostrości to odległość przed i za płaszczyzną ogniskowania, w której obraz wydaje się „ostry”. Podczas gdy głębia ostrości zależy od różnych czynników, powiększenie z mikroskopu odgrywa ważną rolę w określaniu wielkości tego zakresu. Ogólnie rzecz biorąc, im większe powiększenie, tym mniejsza głębia ostrości. Funkcja łączenia obrazów odgrywa zatem ważną rolę w mikroskopii, a mikroskop cyfrowy umożliwiają znacznie wydajniejsze tworzenie w pełni ostrych obrazów.

Głębia ostrości
Przy małym powiększeniu mikroskop stereoskopowy często pokazuje głębię ostrości rzędu dziesięciu milimetrów, co znacznie zwiększa wrażenie trójwymiarowości obrazu.

Mikroskop - rozdzielczość, kontrast obrazu

Kondensor, który składa się z układu soczewek i przesłony irysowej, przysłony aperturowej, znajduje się pod stolikiem przedmiotowym mikroskopu. Funkcją tej przysłony w procesie jasnego pola jest optymalne przygotowanie światła mikroskopu dla odpowiedniej soczewki. Jeśli przysłona apertury mikroskopu jest otwarta, rozdzielczość wzrasta wraz ze spadkiem kontrastu. I odwrotnie, przy zamykaniu widać spadek rozdzielczości przy jednoczesnym wzroście kontrastu. Funkcją przysłony aperturowej jest zatem ustawienie optymalnego kompromisu między rozdzielczością, a kontrastem dla odpowiedniej próbki. Mikroskop z kontrastem fazowym lub mikroskop ciemnego pola to urządzenia, w których przesłona aperturowa nie pełni żadnej funkcji i dlatego jest całkowicie otwarta, aby uniknąć interferencji z tymi metodami kontrastowymi.

Mikroskop - O czym należy pamiętać przy dużych powiększeniach
Przy dużych powiększeniach przysłona w jaką wyposażony jest mikroskop nie może być zbyt mocno zamknięta, ponieważ wtedy na obrazie będą widoczne podwójne linie, a obraz będzie rozmyty. Z drugiej strony, jeśli przysłona jest szeroko otwarta, obraz może wydawać się matowy, co utrudnia dostrzeżenie czegokolwiek. Jeśli mimo prawidłowego ustawienia obraz pozostaje niewyraźny, prawdopodobnie zabrudzony jest okular lub soczewka mikroskopu. W takim przypadku należy wyczyścić zabrudzone powierzchnie soczewek.

Mikroskop - czyszczenie
Czysta optyka jest ważnym warunkiem dobrej mikroskopii i doskonałych obrazów. Jeśli chodzi o zabrudzenia, to największym problemem dla urządzenia jakim jest mikroskop jest kurz, który z jednej strony psuje obraz, z drugiej może porysować powierzchnie szklane, a także uszkodzić przekładnie i powierzchnie ślizgowe. Ochrona urządzenia jakim jest mikroskop przed kurzem jest zatem jednym z najważniejszych środków zapobiegających uszkodzeniom. Dlatego po pracy zawsze przykrywaj mikroskop łatwą do utrzymania w czystości osłoną, a także regularnie czyść ją wilgotną ściereczką, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu z osłony do wnętrza mikroskopu. Podczas czyszczenia elementów optycznych kluczowy jest rodzaj zabrudzenia.

Mikroskop - budowa
Nowoczesne mikroskopy mogą składać się z różnych elementów. Najważniejsze elementy objaśniono na poniższym rysunku. Mikroskopy z kamerą często mają wyświetlacz LCD zamiast okularu.

Mikroskop stereoskopowy ze światłem odbitym i przechodzącym
Mikroskop ten używany jest głównie do obserwacji większych obiektów. Obszary zastosowania to np. badanie owadów, roślin, monet lub testowanie materiałów. Większość klasycznych urządzeń typu mikroskop światła odbitego ma odległość roboczą powyżej 40 mm. Z tego powodu mikroskop ten szczególnie dobrze nadaje się do badania dużych obiektów lub materiałów. Zazwyczaj mikroskop ten to model dwuokularowy.

Mikroskop cyfrowy
Mikroskopia cyfrowa jest odpowiednikiem konwencjonalnej mikroskopii świetlnej. Próbki nie są już oglądane bezpośrednio przez okular, w który wyposażony jest mikroskop, ale są przedstawiane jako wirtualny obraz ogólny, który jest wyświetlany na monitorze w żądanej rozdzielczości po zeskanowaniu całej próbki. Zintegrowany autofokus zapewnia, że obraz jest zawsze ostry, Poszczególne obrazy generowane w procesie skanowania są następnie automatycznie nakładane w celu utworzenia dużego, jednolitego obrazu poglądowego. Gotowy obraz wirtualny można następnie zapisać w bazie danych.

Mikroskop światła przechodzącego
Mikroskop ten jest używany głównie do obserwacji cienkich, półprzezroczystych preparatów i cieczy. Obszary zastosowania to np. badanie próbek krwi, komórek lub roślin. Klasyczny mikroskop światła przechodzącego ma zwykle bardzo małą odległość roboczą, mniejszą niż 4 mm. Dlatego tego rodzaju mikroskop nadaje się tylko do szczególnie cienkich preparatów. Preparaty umieszcza się na szkiełkach podstawowych i przykrywa cienkimi szkiełkami nakrywkowymi. Mikroskop światła przechodzącego oferowane są zwykle z bardzo dużymi powiększeniami (od 40x do ponad 1000x). Przy powiększeniu 1000x, aby uzyskać użyteczną ostrość, należy za pomocą kropli olejku immersyjnego zamknąć szczelinę powietrzną między szkłem nakrywkowym a soczewką obiektywu. Zmieniając okulary, można zwiększyć powiększenie dla urządzenia typu mikroskop światła przechodzącego.

Mikroskop elektronowy
Mikroskop elektronowy przewyższają jakościowo mikroskop laboratoryjny (mikroskopy świetlne). Mikroskop elektronowy zamiast światła do obrazowania wykorzystuje elektrony. W tego typu urządzeniach wzrost prędkości elektronów prowadzi do krótszej długości fali, a tym samym do wyższej rozdzielczości (ponieważ elektrony mają znacznie krótsze długości fal niż światło widzialne, mogą również rozdzielać znacznie mniejsze struktury). Oryginalnie otrzymane obrazy są czarno-białe, ponieważ do obrazowania zamiast światła używane są elektrony. Stosowana tutaj wiązka elektronów jest generowana przez katodę wolframową. Istnieją dwa rodzaje mikroskopów elektronowych: mikroskop transmisyjny i mikroskop skaningowy.

- Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)
Drobno skupiona wiązka elektronów jest prowadzona w określonej siatce nad próbką pokrytą metalem szlachetnym. Elektrony wtórne (kontrast) emitowane z powierzchni przedmiotu są mierzone jako sygnał i przekształcane w obraz optyczny. W celu uzyskania niezakłóconej wiązki elektronów pomiar przeprowadza się w wysokiej próżni.

- Mikroskop sił atomowych (AFM)
Ta metoda jest używana do reprezentacji powierzchni. Próbka jest skanowana w określonej siatce za pomocą „atomowej” igły przymocowanej do sprężyny płytkowej. Odległość do powierzchni jest utrzymywana na stałym poziomie dzięki siłom atomowym. Ugięcie resoru płytkowego jest rejestrowane przez odbicie światła laserowego za pomocą czujników optycznych i wyświetlane linia po linii. W zależności od sprawdzanej chropowatości rejestruje się boczne różnice w zakresie 0,1 - 10 nm.

- Skaningowy mikroskop tunelowy (STM)
W skaningowej mikroskopii tunelowej powierzchnie są wizualizowane poprzez pomiar przepływu prądu między końcówką przewodzącą elektrycznie, a przewodzącą próbką. Próbki nieprzewodzące prądu elektrycznego muszą być powlekane parą złota, grafitu lub chromu. Również tutaj końcówka jest prowadzona po obiekcie w określonej siatce.

Mikroskop rentgenowski
W mikroskopii rentgenowskiej promieniowanie rentgenowskie jest wykorzystywane jako źródło promieniowania. Ze względu na krótszą długość fali promieniowania rentgenowskiego uzyskuje się znacznie wyższą rozdzielczość niż w przypadku światła. Można również zmierzyć inne interakcje (zdolność penetracji) próbki z promieniami rentgenowskimi. Główną zaletą mikroskopii rentgenowskiej jest to, że próbki mogą być grubsze niż w przypadku mikroskopii elektronowej. Podobnie nie jest konieczne przewodnictwo elektryczne powierzchni, materiał biologiczny nie musi być barwiony, osadzony w materiale nośnym ani cięty na bardzo cienkie próbki.

Mikroskop konfokalny
Ten rodzaj mikroskopu jest specjalną formą mikroskopii świetlnej lub fluorescencyjnej: bardzo cienkie skrawki optyczne są „skanowane” i połączone w celu utworzenia obrazu 3D. Ponieważ wszystkie sekcje są optycznie ostre, tworzony jest dokładnie skupiony obraz 3D.

Mikroskop - wymagania
Wyposażenie urządzenia jakim jest mikroskop podlega określonym wymaganiom ze względu na zastosowanie. Zazwyczaj wystarczające są zwykłe mikroskopy o powiększeniu od 400x do 600x w jasnym polu. Specjalne urządzenia oświetleniowe, takie jak urządzenie do kontrastu fazowego, metoda ciemnego pola oraz mocne, regulowane oświetlenie halogenowe umożliwiają rozpoznanie poszczególnych szczegółów obiektów o niskim kontraście bez barwienia preparatu.

Mikroskop – przykłady zastosowania
W elektronice mikroskop jest używany do wielu różnych zastosowań. Stacjonarny mikroskop cyfrowy służy np. do kontroli jakości produkcji czy montażu płytek drukowanych. W porównaniu z urządzeniem jakim jest mikroskop świetlny mają one tę zaletę, że inspektor ma lepsze możliwości orientacji i dzięki temu może sprawdzać płytkę drukowaną segment po segmencie. Test można przeprowadzić bezpośrednio na dużych ekranach, a dzięki opcjom przechowywania, głównie za pomocą karty SD, również udokumentować. W zależności od typu możliwe jest przechowywanie zarówno zdjęć, jak i filmów. Płytki są sprawdzane pod kątem zwarć i przerw w obwodach. Kontury ścieżek przewodników są również porównywane z szablonem za pomocą mikroskopu. Otwory i przelotki są sprawdzane pod kątem ciągłości i pozostałości.

Lutownica jest poddawana oględzinom pod mikroskopem w celu równomiernego rozprowadzenia i zauważenia plam. Po zwolnieniu i zmontowaniu płytek drukowanych są one ponownie badane pod mikroskopem. W przypadku układów scalonych z małym rozstawem pinów sprawdzane jest, czy piny znajdują się na odpowiedniej powierzchni styku i czy na pinach nie doszło do zwarcia w kąpieli lutowniczej. W przypadku elementów SMD mikroskop służy do sprawdzania właściwych elementów, ponieważ ich oznakowanie jest niewidoczne dla ludzkiego oka.

Oczywiście połączenia lutowane są również sprawdzane dzięki urządzeniu jakim jest mikroskop pod kątem pękniętych połączeń lutowniczych i tzw. zimnych połączeń lutowniczych. Połączenia lutowane na zimno nie mają połączenia między lutem a odpowiednim stykiem złącza na elemencie. Wykrywanie zimnych lutów jest często bardzo trudne, ponieważ są one trudne do zauważenia. Rzadko jest to możliwe bez urządzenia jakim jest mikroskop. Znalezienie zimnych lutów jest tak ważne, ponieważ często pochodzą one z podzespołów elektronicznych, które już nie działają lub funkcjonują tylko częściowo.

Mikroskop jest również wykorzystywany w obszarze serwisu i naprawy podzespołów elektronicznych. Ponieważ jednak demontaż płytki drukowanej jest często trudny lub należy go unikać zastosowanie tutaj znajduje przenośny mikroskop cyfrowy. Albo z połączeniem USB, dzięki czemu monitor komputera służy jako ekran, albo bezpośrednio z ekranem na mikroskopie.