Các tiêu chí khi chọn mua kính hiển vi soi nổi

Bộ điều chỉnh độ phóng đại hoặc ống kính zoom

Giống như một ống kính zoom của các máy ảnh chuyên nghiệp, bộ điều chỉnh thay đổi của độ phóng đại của kính hiển vi bao gồm các thấu kính quang học được ghép với nhau có có thể điều chỉnh để thay đổi độ tiêu cự, từ đó thay đổi độ phóng đại của chúng. Bằng cách điều chỉnh thay đổi khoảng cách giữa các thấu kính trong ống kính zoom sẽ giúp thay đổi cấp phóng đại của ống kính. Hệ thống zoom trong các kính hiển soi nổi hiện đại có thể cung cấp hệ số phóng đại lên đến 16x (zoom chỉ cơ thể) với dải zoom 20,5: 1 và kết hợp tính năng tự động hoặc mã hóa để cho kết quả đo lường tin cậy chính xác và lặp lại cao.

Sau khi đi qua ống kính zoom, các hình ảnh được phóng đại thêm một lần nữa bởi các thị kính. Do đó, để tìm ra sự phóng đại của đối tượng mình đang quan sát, ta sẽ lấy tích độ phóng đại của thị kính và hệ số phóng đại đang cài cho hệ thống zoom.

Độ rộng trường quan sát

Khi nhìn vào thị kính, sau khi điều chỉnh khoảng cách thích hợp từ mắt đến thị kính và khoảng cách giữa 2 ống kính được thiết lập một cách chính xác, một khu vực hình tròn hiện ra được gọi là trường quan sát (là phạm vi quan sát được trên bề mặt mẫu của kính hiển vi). Đường kính của trường quan sát sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ phóng đại. Nói cách khác, tồn tại một mối quan hệ toán học giữa các độ phóng đại và đường kính trường quan sát. Ví dụ: với thị kính 10x hệ số trường 23 - Điều đó có nghĩa khi sử dụng với ống kính zoom và vật kính 1x độ rộng trường quan sát sẽ là 23 mm. Khi điều chỉnh độ phóng đại của ống kính zoom lên 3x độ rộng trường quan sát sẽ giảm một phần ba, đường kính chỉ trường quan sát khi đó chỉ còn 7,66 mm.

Độ sâu trường quan sát và khẩu độ số

Trong kỹ thuật kính hiển vi, độ sâu của trường thường được coi là một tham số thực nghiệm. Về mặt lý thuyết nó có thể xác định bằng tương quan giữa số khẩu độ, độ phân giải và độ phóng đại. Độ sâu trường quan sát có quan hệ tỷ lệ nghịch với độ phóng đại và độ phân giải. Để thu được hình ảnh với độ diễn tả tốt nhất, các cơ chế điều chỉnh trong kính hiển vi hiện đại sẽ cho phép lựa chọn cân bằng giữa độ sâu trường quan sát và độ phân giải.

Giá trị thực nghiệm của độ sâu trường quan sát

Max Berek, là người đầu tiên công bố các kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm liên quan đến độ sâu trường ảnh với các thí nghiệm phong phú của mình năm 1927. Công thức tính độ sâu trường quan sát của Berek có giá trị thiết thực vẫn được sử dụng cho đến ngày hôm nay.

Đặc biệt ở độ phóng đại thấp, độ sâu của trường tăng lên rõ rệt khi giảm khẩu độ số. Điều này có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng cách giảm độ mở của ống kính sử dụng một màng chắn khẩu độ dạng con ngươi. Tuy nhiên, việc giảm khẩu độ số sẽ dẫn đến giảm độ phân giải.

Do đó, vấn đề đặt ra là cần phải điều chỉnh sao cho tối ưu để cân bằng bằng giữa độ phân giải và độ sâu trường ảnh tùy thuộc vào từng đối tượng cụ thể. Trong trường hợp của kính hiển vi soi nổi độ sâu trường quan sát sẽ được lựa chọn ưu tiên, để đáp ứng được yêu cầu quan sát ảnh lập thể 3D.

Độ sâu trường quan sát tối đa – Hệ quang điều chỉnh FusionOpticsTM

Như ngay phần đầu tiên của bài viết này, ta biết rằng kính hiển vi soi nổi có 2 hệ thống dẫn sáng quang học cho hai mắt riêng biệt. Lợi dụng đặc điểm này kết hợp với đặc tính sinh học của mắt người sẽ giúp ta vượt qua được giới hạn trong mối quan hệ giữa độ phân giải và độ sâu trường quan sát nhờ sáng kiến về hệ quang điều chỉnh FusionOptics ™. Trong đó, người ta thiết kế hệ quang với 2 đường truyền sáng cho mắt trái và mắt phải khác nhau một chút, để mắt trái sẽ thu được hình ảnh với độ phân giải cao và độ sâu trường quan sát nhỏ còn mắt phải ngược lại sẽ thu được hình ảnh với độ phân giải thấp và độ sâu trường quan sát tối đa. Hình ảnh cuối cùng thu được trong bộ não người sẽ là sự kết hợp của hai hình ảnh thu được từ 2 mắt và có độ phân giải và độ sâu trường quan sát tối đa.

Chất lượng quang học

Chất lượng quang học của một hệ thống kính hiển vi soi nổi phụ thuộc vào việc hiệu chỉnh sắc sai, cầu sai và hiện tượng cong trường quan sát.

Về mức độ hiệu chỉnh sắc sai và cầu sai hệ thống quang học được chia làm hai loại: loại Achro hoặc Achromat (tiêu sắc), và loại Apo (tiêu sắc apochromatic) tùy thuộc vào mức độ hiệu chỉnh sắc sai và cầu sai của các thấu kính.

Về hiệu ứng cong trường: Ta có hệ thống quang học thông thường và Hệ thống quang học có hiệu chỉnh cong trường quan sát được ký hiệu là Plan.

Một hệ thống kết hợp hiệu chỉnh đồng thời sắc sai, cầu sai và cong trường được ký hiệu là PlanApo.

Sắc sai là gì?

Khi sử dụng các dụng cụ quang học như kính hiển vi soi nổi, sắc sai là là một dạng khiếm khuyết, trong đó hệ thấu kính thất bại trong việc cố gắng tập trung tất cả các tia sáng có màu sắc khác nhau trong một chùm sáng vào một điểm duy nhất. Nguyên nhân do vật liệu chế tạo thấu kính có chiết suất thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Chiết suất của thấu kính lớn hơn với với các bước sóng ngắn và nhỏ hơn với các bước sóng dài. Điều này dẫn đến các tia sáng có bước sóng ngắn hội tụ tại một tiêu điểm gần thấu kính hơn so với các tia sáng có bước sóng dài. Một hệ thống quang học tốt cần được thiết kế để giảm thiểu hoặc loại bỏ gần như hoàn toàn hiện tượng sắc sai này.

Các loại thấu kính tiêu sắc đã được nghiên cứu và phát triển. Chúng được thiết kế để hạn chế ảnh hưởng của sắc sai và cầu sai lên chất lượng hình ảnh. Các thấu kính tiêu sắc thông thường được hiệu chỉnh cho phép hai bước sóng khác nhau (thường là màu đỏ và màu xanh) hội tụ về cùng một điểm. Các thấu kính tiêu sắc này được sử dụng trong các ứng dụng để tái tạo lại các đặc trưng hình học là chủ yếu, không yêu cầu nhiều về vấn đề tái tạo trung thực màu sắc. Các thấu kính tiêu sắc cao cấp Apochromatic được thiết kế để có thể chỉnh sửa ba bước sóng (màu đỏ, xanh lá cây, và màu xanh) cùng hội tụ về một điểm.

Khoảng cách làm việc

Khoảng cách làm việc là khoảng cách tính từ mặt trước của vật kính tới bề mặt quan sát sau khi điều chỉnh hội tụ vào bề mặt mẫu quan sát. Trong hầu hết mọi trường hợp khoảng cách làm việc sẽ giảm khi độ phóng đại tăng (ngoại trừ các kính hiển vi sử dụng hệ quang học vô tiêu). Trong kính hiển vi soi nổi, khoảng cách làm việc là một thông số quan trọng tiêu chuẩn, vì nó quyết định trực tiếp đến khả năng sử dụng của kính hiển vi. Nếu khoảng cách làm việc quá nhỏ, vật cần quan sát sẽ phải đặt sát vào vật kính, làm hạn chế đáng kể khả năng thao tác với mẫu, và ảnh hưởng đến năng suất công việc.

Fig. 6: Ergo tube – Relaxed body and head, arms comfortably supported, adequate space for the legs, good use of the chair.

Thiết kế Ergonomics – phù hợp cho nhiều người sử

Trong các thao tác hàng ngày với kính hiển vi, có người cao, có người thấp, việc này có thể gây ra các bất tiện, sự không thoải mái căng thẳng cho người vận hành. Ví dụ nếu góc quan sát của ống kính quá thấp, một số người sử dụng sẽ có xu hướng phải đổ người về phía trước khi vận hành, dẫn đến căng thẳng các cơ ở vùng cổ. Vì vậy thật lý tưởng nếu ta có thể điều chỉnh được góc nghiêng của ống thị kính phù hợp với vóc dáng của người sử dụng. Thêm vào đó khả năng điều chỉnh góc quan sát của ống kính cũng giúp người sử dụng không cần thay đổi tư thế nhiều khi làm việc, giúp cho người quan sát thoải mái với tư thế ngồi của bản thân.

Nhờ thiết kế dạng mô-đun các kính hiển vi soi nổi hệ quang học CMO cho phép có nhiều tùy chọn để phù hợp với vóc dáng cũng như thói quen của người sử dụng sẽ là một giải pháp hoàn hảo trong trường hợp này.

Hệ chiếu sáng

Trong kính hiển vi soi nổi, hệ thống chiếu sáng là yếu tố chìa khóa đem tất cả công việc phơi bày ra ánh sáng. Sự chiếu sáng đúng sẽ làm nổi bật các cấu trúc cần quan sát hoặc làm bộc lộ thêm các thông tin khác về mẫu, chỉ bằng cách thay đổi các phương pháp chiếu sáng khác nhau. Điều quan trọng là sự chiếu sáng phải phù hợp với kính hiển vi sử dụng và ứng dụng cụ thể.

Các kỹ thuật chiếu sáng

Ánh sáng tới

Kỹ thuật quan sát với ánh sáng chiếu tới thường được sử dụng với các mẫu không trong suốt. Có một số loại nguồn sáng khác nhau có thể được sử dụng như nguồn sáng điểm, nguồn sáng vòng…tùy thuộc vào kết cấu của mẫu và ứng dụng khác nhau.

Nguồn sáng truyền qua

Kỹ thuật quan sát sử dụng ánh sáng truyền qua có thể áp dụng cho rất nhiều loại mẫu trong suốt khác như từ mẫu sinh học như các cơ thể sinh vật cho đến các mẫu polime.

Chiếu sáng trường sáng truyền qua

Kỹ thuật chiếu sáng trường sáng truyền qua được áp dụng cho tất cả các loại mẫu trong suốt với độ tương phản cao và đầy đủ tông tin về màu sắc.

Ánh sáng truyền qua theo phương xiên góc

Kỹ thuật chiếu sáng này được áp dụng cho các mẫu không màu bán trong suốt. Chùm sáng tới được thiết kế chiếu nghiêng một góc sẽ cho phép thu được độ tương phản cao hơn và hình ảnh rõ hơn của mẫu vật có thể thu được.

Chiếu sáng trường tối

Kỹ thuật quan sát trường tối trong kính hiển vi soi nổi yêu cầu thân kính thiết kế đặc biệt với gương phản xạ và tấm chắn sáng để chặn bớt một phần chùm tia tạo ra một hình nón rỗng chiếu vào mẫu vật theo phương nghiêng. Nguyên lý chiếu sáng trường tối với kính hiển vi soi nổi cũng hoàn toàn giống với các kính hiển phức hợp thông thường, trong đó thường sử dụng hệ thống tụ quang phức hợp với nhiều thấu kính hoặc tụ quang có gương tích hợp đặc biệt với bề mặt phản xạ định hướng theo các góc hình học nhất định.

Kỹ thuật tương phản cho các mẫu trong suốt, truyền qua

Kỹ thuật chiếu sáng Rottermann Contrast ™: Đây là một kỹ thuật chiếu sáng một phần cho phép biểu diễn sự thay đổi của chiết suất thành sự khác biệt về độ sáng trên ảnh. Sự phân bố pha của vật liệu sẽ được biểu diễn lại trong không gian. Kỹ thuật này cung cấp nhiều cái nhìn khác nhau để mang lại tối đa thông tin có thể từ mẫu.

Kết luận

Việc tìm hiểu kỹ các yêu cầu về ứng dụng cho kính hiển vi soi nổi là yếu tố then chốt mang lại cho sự hài lòng cho người dụng lâu dài. Vì nó là một trong những công cụ then chốt của phòng thí nghiệm hoặc bộ phận sản xuất, các nhà hoạch định cần phải đảm bảo rằng họ có thể điều chỉnh công cụ của mình để đáp ứng 100% yêu cầu của người dùng. Điều này đòi hỏi các nhà cung cấp giải pháp hiển vi cần tư vấn và đáp ứng được mọi yêu cầu đặt ra của người sử dụng.

Nhận xét bài viết

(Xem mã khác)

(Vui lòng điền đầy đủ thông tin hoặc đăng nhập bằng tài khoản Facebook hoặc Gmail)

Hiện tại chưa có ý kiến đánh giá nào về bài viết này. Hãy là người đầu tiên chia sẻ cảm nhận của bạn.