Mikroskopie s minimálním zvětšením v kontextu SEM a praktických souvislostí

Rozlišovací schopnost SEM je dána průměrem stopy primárních elektronů na povrchu vzorku a objemem vzorku, ze kterého vystupuje detekovatelný signál. Průměr stopy primárních elektronů je ovlivněn kvalitou zdroje elektronů a optickou soustavou SEM (a zejména vadami použitých elektromagnetických čoček). Tento průměr roste s rostoucím elektrickým proudem v elektronovém svazku, s teplotou zdroje elektronů (tj. s teplotou katody tohoto zdroje) a vzdáleností vzorku od zdroje elektronů.

Přitom počet uvolněných sekundárních elektronů je největší při energii primárních elektronů přibližně 1500 eV a s rostoucí energií počet sekundárních elektronů klesá. Průměr stopy svazku primárních elektronů na povrchu zkoumaného vzorku naopak s rostoucí energií klesá (vady čoček se neprojevují tak markantně). Současně s rostoucí energií primárních elektronů roste velikost interakční oblasti v materiálu vzorku, čímž se rozlišovací schopnost mikroskopu zhorší.

Ve skutečnosti je rozlišení mikroskopu menší, než udává teorie nebo parametry konkrétního mikroskopu. Primární elektrony se totiž pohybují rychlostmi, které se příliš neliší od velikosti rychlosti světla ve vakuu, a proto mají i velkou kinetickou energii. Při jejich interakci se vzorkem mu tak tuto energii předávají a tím vzorek mechanicky i chemicky poškozují. Tyto interakce se přitom omezují pouze na povrch vzorku - do hloubky rovné přibližně desetině tloušťky vzorku.

Užitečné zvětšení mikroskopu lze definovat jako poměr velikosti stopy na obrazovce (tj. rozměr pixelu) a velikosti stopy elektronového svazku na zkoumaném vzorku. V praxi se volí většinou zvětšení až 10krát větší, než je užitečné zvětšení. Obr. Na obr. 208 je zobrazena ukázka zvětšení obrazu se zachováním rozlišovací schopnosti. Na obr. … Každý, kdo začíná pracovat s mikroskopem, dříve nebo později narazí na nějaké potíže. Takže, pokud jste si právě koupili nový mikroskop, je velice pravděpodobné, že máte hlavu plnou otázek.

Praktické vodítko pro výběr mikroskopu a porozumění zvětšením

Jaké zvětšení vlastně potřebuji? Je zorné pole pro mě nějak důležité? Proč potřebuji dodatečné okuláry? Abychom v tom měli jasno, připravili jsme souhrn odpovědí na nejčastější dotazy. Hledáme mikroskop pro vzdělávání. Typický složený optický mikroskop má tři nebo čtyři objektivy se zvětšením 4x, 10x, 40x a 100x (olejové imerze). Objektiv se zvětšením 4x poskytuje možnost nejmenšího zvětšení, takže lze pozorovat velkou oblast vzorku. Tímto způsobem snadno najdete vhodnou oblast pro následné podrobnější pozorování.

Jakmile tuto oblast najdete, umístěte ji do středu zorného pole a přepněte na objektiv s vyšší hodnotou zvětšení. Pomocí mikroskopu můžete snadno měřit velikost vzorku, nejdříve však musíte mikroskop zkalibrovat. K tomu potřebujete stupnici mikrometru (nitkový kříž) integrovanou do okuláru a měřicí stupnici na stojanu mikroskopu. Nitkový kříž obsahuje dílky, které je třeba správně interpretovat.

Pro výpočet hodnoty zvětšení mikroskopu vynásobte hodnotu zvětšení okuláru hodnotou zvětšení čočky objektivu. Celkové zvětšení typického složeného mikroskopu s okulárem 10x a objektivy 4x, 10x, 40x, 100x tak bude 40x, 100x, 400x a 1000x v závislosti na použité čočce. Stejný princip se používá pro stereoskopické mikroskopy. Některé stereoskopické mikroskopy jsou vybaveny objektivy s variabilním zvětšením v rozsahu 0,75x-7,5x.

Ohnisková vzdálenost v mikroskopii představuje vzdálenost mezi čočkou objektivu a horní částí pozorovaného objektu. Ohnisková vzdálenost určuje, jak efektivně dokáže systém shromažďovat a zaostřovat světelné paprsky. Existuje několik způsobů fotografovat pomocí mikroskopu. Mnoho moderních mikroskopů má integrované digitální fotoaparáty, které se připojují k počítači přes USB a umožňují snadné fotografování.

Fotografovat však můžete i bez vestavěného fotoaparátu. Existuje mnoho druhů fotoaparátů k mikroskopu, které lze nasadit na mikroskop místo okuláru. Pomocí adaptéru lze ke svému mikroskopu připevnit kompaktní fotoaparát nebo DSLR. Optické mikroskopy obvykle používají čtyři objektivy: 4x, 10x, 40x a 100x. Celkové zvětšení s okulárem 10x a objektivy 4x, 10x, 40x, 100x je 40x, 100x, 400x a 1000x, přičemž vyšší zvětšení s sebou nese užší zorné pole a náročnější zaostření.

Hlavní rozdíly mezi typy objektivů - achromatické, planachromatické, semiapochromatické a apochromatické - určují kvalitu obrazu. Achromatické objektivy redukují sférické a chromatické aberace a mají ploché pole zaostření na střed 65 % zorného pole. Planachromatické objektivy poskytují ploché zorné pole a velmi ostrý obraz na celém snímku. Semiapochromatické mají střední kvalitu obrazu, zatímco apochromatické nabízejí ostřejší obraz v jasnějších barvách.

Pro amatérské mikroskopování bývá nemožné pozorovat bakterie bez silného zvětšení. Bakterie lze pozorovat jen mikroskopem, který nabízí alespoň 1200x zvětšení a vzorek musí být navíc zbarvený. Z tohoto důvodu je pro takové pozorování vyžadován výkonný model a speciální metody zpracování vzorku.

V souvislosti s pokyny pro vzdělávání je potřeba zdůraznit, že definice výkonu a praktické používání se mohou odlišovat od teoretických ukazatelů. Každý začátek práce s mikroskopem vyžaduje určité zvládnutí a seznámení s principy, které zaručují kvalitní a reprodukovatelný obraz.

tags: #mikroskopie #minimalni #zvetseni