Miscroscopic examination

Mikroskopia optyczna

  • Definicja: Mikroskopia optyczna (LOM) to technika oglądania małych próbek pod powiększeniem, używając światła, które przez nie przechodzi lub na nie pada.

Podstawowe komponenty LOM

  • Główne elementy:

    • Obiektyw (soczewka przy próbce)

    • Okular (soczewka, przez którą patrzymy)

    • Kondensator (skupia światło na próbce)

    • Źródło światła (np. specjalna lampa do mikroskopii fluorescencyjnej)

    • Współczesne mikroskopy często posiadają kamerę cyfrową i są podłączone do komputera.

Typy mikroskopów optycznych

  • Rodzaje:

    • Mikroskopy proste: Używają pojedynczej soczewki lub grupy soczewek do powiększania obrazu.

    • Mikroskopy złożone: Mają system wielu soczewek, gdzie jeden zestaw powiększa obraz, a kolejny zestaw go dodatkowo powiększa, co daje dużo większe zbliżenie.

    • Większość zaawansowanych mikroskopów to mikroskopy złożone, natomiast prostsze mikroskopy cyfrowe bywają mikroskopami prostymi.

    • Mikroskopy złożone występują w wielu wariantach, różniących się budową, ceną i zastosowaniem.

Zróżnicowanie konstrukcji mikroskopów złożonych

  • Warianty konstrukcyjne:

    • Mikroskop stereoskopowy: Daje trójwymiarowy obraz próbki przy niskim powiększeniu, często używany do prac precyzyjnych lub preparowania.

    • Mikroskop porównawczy: Posiada dwie niezależne drogi światła, co umożliwia jednoczesne oglądanie i porównywanie dwóch różnych próbek.

    • Mikroskop odwrócony: Służy do oglądania próbek od spodu, co jest przydatne przy obserwacji komórek w płynie lub w badaniach metalowych.

Anatomia mikroskopu optycznego

  • Elementy:

    • Okular

    • Rura obserwacyjna

    • Stół mikroskopowy

    • Obiektyw

    • Oświetlenie

    • Kondensator

    • Diaphragma

    • Kontroler ruchu

    • Podstawa

    • Pokrętło ostrości

Mierzenie powiększenia

  • Apertura numeryczna (NA):

    • Określa, jak dobrze mikroskop zbiera światło i rozróżnia drobne szczegóły na próbce. Im wyższe NA, tym lepsza rozdzielczość.

    • Jest to liczba bez jednostek, która opisuje zakres kątów światła, które soczewka może przyjąć lub wysłać.

    • Wzór:
      NA = n \times \text{sin}( \theta)

    • gdzie:

      • n: Współczynnik załamania światła substancji między soczewką a próbką (np. 1.00 dla powietrza, 1.33 dla wody, 1.52 dla olejku immersyjnego).

      • θ: Maksymalny kąt, pod którym światło może wejść do soczewki (lub z niej wyjść).

Zakres powiększenia mikroskopu

  • Ograniczenia powiększenia:

    • Istnieje limit 'użytecznego' powiększenia, który wynosi około 1000 razy wartość apertury numerycznej (NA) soczewki. Oznacza to około 1000x dla soczewek pracujących w powietrzu i 1500x dla soczewek olejowych.

    • Powiększanie obrazu ponad ten limit nie ujawni więcej szczegółów (nie zwiększy rozdzielczości), a może wręcz pogorszyć jakość obrazu.

    • Takie powiększenie, które nie dodaje nowych szczegółów, nazywane jest "pustym powiększeniem".

Analiza metalograficzna

  • Pierwszy krok: Należy wybrać próbkę, która dobrze reprezentuje badany materiał, a jej fragment musi być precyzyjnie wycięty.

  • Urządzenia do cięcia:

    • Używa się specjalnych narzędzi z ostrzami diamentowymi lub tarczami z kawałkami węglika krzemu.

    • Aby materiał nie uległ uszkodzeniu, podczas cięcia stosuje się płyny chłodzące.

Przygotowanie próbki

  • Montowanie: Próbkę należy zamocować tak, aby była łatwa w obsłudze i nie uległa uszkodzeniu podczas dalszych etapów. Zazwyczaj stosuje się walcowate uchwyty o średnicy 25-50 mm.

  • Materiały do montażu: Najczęściej używa się żywic (jak fenolowe, czyli Bakelit) lub tworzyw termoplastycznych.

Szlifowanie próbek

  • Cel: Szlifowanie jest kluczowe, aby jak najbardziej zredukować uszkodzenia mechaniczne na powierzchni próbki.

  • Technika: Próbki szlifuje się tarczami szlifierskimi z użyciem płynu chłodzącego. Ma to na celu uzyskanie bardzo płaskiej powierzchni z jak najmniejszą ilością zdeformowanego materiału pod powierzchnią.