تحقیق میکروسکوپ فاز کنتراست

توضیحات

عنوان: میکروسکوپ فاز کنتراست

• مقدمه
• تاریخچه میکروسکوپ
• اصول کلی
• میکروسکوپ چیست
• انواع میکروسکوپ ها
• میکروسکوپ ساده
• نحوه کار میکروسکوپ ساده
• میکروسکوپ مرکب
• نحوه کار میکروسکوپ مرکب
• میکروسکوپ استریو
• میکروسکوپ پلاریزان
• نور پلاریزه
• میکروسکوپ فاز کنتراست
• میکروسکوپ فلورسانس
• مقایسه با میکروسکوپ فاز کنتراست
• میکروسکوپ نوری کنتراست تداخلی – افتراقی
• میکروسکوپ دیجیتال
• انواع میکروسکوپ ها را این گونه می شناسیم
• اطلاعاتی که میکروسکوپ الکترونی ارائه می دهد
• اجزای میکروسکوپ نوری
• فرآیند تشکیل تصویر در میکروسکوپ
• وقتی با استفاده از یک میکروسکوپ، نمونه ای را مشاهده می کنید، کیفیت تصویر به یکی از فاکتورهای زیر وابسته است
• منابع

مقدمه

احتمالا مهمترین پیشرفتی که در تکنیک میکروسکوپی در سالهای قبل از 1960 حاصل شد توسعه میکروسکوپهای فاز کنتراست و تداخلی بود. در این نوع میکروسکوپها بافتهای زنده را در حالی که ثابت نشده‌اند (unstained) می‌توان با کانتراست خوب و رزولوشن مناسب مشاهده نمود. برای آنکه بتوان جزئیات یک شیئی را قابل رویت نمود. این عمل را با رنگ آمیزی می‌توان انجام داد. در صورتی که شیئی مورد نظر رنگ آمیزی نشده (unstained) باشد می‌توان بدون دخالت در ساختمان یا حیات آن شیئی ضریب انکسار قسمتهای متعددی از آنرا کم یا زیادتر از ماده‌ای که شیئی در آن قرار دارد نمود. در صورتی که اختلاف ضریب شکستها خیلی کم باشد. به گونه‌ای که قابل مشاهده نباشد می‌توان از میکروسکوپ زمینه تاریک استفاده نمود. میکروسکوپ زمینه تاریک عمدتا نشان دهنده لایه‌های سطحی نمونه بجای ساختمان داخلی می‌باشد.

علاوه بر آن لازمه این سیستمها استفاده از لامپهای با قدرت زیاد می‌باشد که بعضا وقتی که مدت زمان مشاهده زیاد باشد بایستی از سیستم خنک کننده استفاده شود. این در حالی است که میکروسکوپ فاز – کنتراست دارای این اشکالات نمی‌باشد و می‌توان ساختمان داخلی شیئی را بخوبی مشاهده نمود. در حالت کلی بخشهایی از شیئی که دارای ضرائب انکسار زیادتر باشند در مقایسه با زمینه روشنتر تاریک و یا بلعکس می‌باشد که البته این مطلب بستگی به نوع سیستم – منفی یا مثبت بودن میکروسکوپ دارد. لامپ نوری مورد استفاده در این نوع میکروسکوپ یک لامپ معمولی می‌باشد و همه دهانه عدسی شیئی در تشکیل تصویر شرکت می‌نمایند. در این نوع میکروسکوپ و رزولوشن نسبت به زمینه تاریک ضعیفتر است و این بخاطر پدیده شکست نور و تغییر فاز آن می‌باشد.

« در این پروژه مختصر توضیحی راجع به تمامیِ میکروسکوپ ها داده می شود ، و به صورت دقیق و تخصصی تر درباره میکروسکوپ های کنتراست فاز انجام می شود.»

* تاریخچه میکروسکوپ:

در حدود سال 1650 میلادی دانشمندان با این شیشه های منحنی به چیزهای خیلی كوچك نگاه كردند و به دقت به بررسی آن ها پرداختند. اسم این شیشه ها را، كه سطح منحنی داشتند، عدسی گذاشتند. زیرا شكل آن ها مثل دانه های عدس بود. معمولاً برای اینكه به چیز های بسیار كوچك نگاه كنند، بیش از یك عدسی به كار می بردند و عدسی ها را در دو انتهای یك لولهٔ فلزی جا می دادند. اسم ین لوله را، با عدسی هایی كه درون آن بود، میكروسكوپ گذاشتند.

میكروسكوپ از دو واژه یونانی “میكرو” به معنی كوچك و “اسكوپ” به معنی دیدن، گرفته شده است. بنابراین میكروسكوپ یعنی دیدن ذرات كوچك. یكی از موجودات كوچك زنده كه دانشمندان بیش از همه آن را مورد مطالعه قرار دادند، كك بود.

قبل از اختراع میكروسكوپ در اواسط قرن هفدهم، مشاهده سلول مقدور نبود، زیرا سلول واحد بسیار كوچكی است كه با چشم غیر مسلح، قابل رویت نیست.  لیون هوک اولین بار در سال 1665 زیر میكروسكوپ ابتدایی كه خود ساخته بود، سلول های مرده را در برش های چوب پنبه مشاهده كرد. این سلول های تو خالی و متصل به هم، شكل لانهٔ زنبور داشتند و هوك آن ها را “سلول” نامید كه در زبان لاتین مفهوم اتاق كوچك دارد.

میکروسکوپ‌های نوری قدیمی‌ترین نوع میکروسکوپ‌ها هستند که شکل فعلی آن‌ها در قرن ۱۷ اختراع شد. احتمالاً مؤثرترین آن‌ها توسط لیون هوک ساخته شد که به صورت شیشه‌های کوچک نصب شده در یک صفحه فلزی بود که نزدیک چشم نگه ‌داشته می‌شد و از روشنایی روز برای دیدن نمونه بهره می‌برد. انواع دیگر میکروسکوپ‌های اولیه تصویر واضحی فراهم نمی‌کردند؛ تا سده نوزدهم که میکروسکوپ‌های ترکیبی، نسبت به میکروسکوپ‌های تک‌ لنزی، به برتری تکنیکی دست یافتند. استفاده از میکروسکوپ‌های ترکیبی ساده‌تر بود و به واسطه پیشرفت در تکنولوژی طراحی، قدرت تفکیک بهبود یافته و نقص‌های عدسی‌ها کاهش یافت. در سال ۱۸۷۶ تئوری تشکیل تصویر اب (Abbé)  نشان داد که طول موج نور، محدودیتی در حدود ۰/۲ میکرومتر بر قدرت تفکیک اعمال می‌نماید. در این مرحله، دستگاه تقریباً در حد کمال خود بود و از ۱۹۰۰ به بعد بیش‌تر پیشرفت‌ها، عمدتاً در تکنیک‌های مورد استفاده، روش‌های روشنایی و راه‌های بهبود کنتراست بوده‌است.

اختراع میكروسكوپ تحول بزرگی در علم زیست‌شناسی بوجود آورد. با به كارگیری این ابزار قوی، بشر توانست ذراتی را كه با چشم دیده نمی شوند مشاهده كند

یك سلول جانوری را در نظر بگیرید كه قطر متوسط آن بین 10 تا 20 میکرون است، این سلول 50 بار کوچکتر از ریزترین جسم قابل روییت با چشم غیر مسلح است. بنابراین تنها با اختراع میکروسوپ نوری بود که آدمی توانست سلول را ببیند.

در ابتدا تصویرها از نور در میکروسکوپ توسط دوربین‌های عادی تولید می‌شدند اما با پیشرفت در زمینه سنسورهای [سیماس] و باتری‌های [CCD] سیستم ضبط تصاویر دیجیتال شد. اکنون میکروسکوپ‌های دیجیتالی هستند که تصویر یک نمونه را به‌طور مستقیم ضبط و بدون نیاز به عدسی بر رو صفحه رایانه نشان می‌دهند. در عصر حاضر نمونه‌های پیشرفته‌تری وجود دارند که از نور نامرئی استفاده می‌کنند که می‌توان به میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ پرآب پویشی اشاره کرد. در سال ۲۰۱۴ جایزه نوبل شیمی به [ویلیام اسکو مورنر] برای توسعه میکروسکوپ فلورسانس در مقیاس نانو اعطا شد.

* اصول کلی

هدف از این میکروسکوپها قابل دیدن نمونه‌هائی است که موجب تغییر قابل توجهی در شدت (دامنه) نور عبوری از آن مثل حالت نمونه‌های رنگ آمیزی شده (stained) نمی‌باشد. تنها تغییری که اجزاء مختلف این گونه نمونه‌ها بر روی نور عبوری بوجود می‌آورند آن است که موجب تغییر در فاز آنها می‌شود. به عبارت دیگر در روشهای میکروسکوپهای معمولی سیستم ساختمانی نمونه به گونه‌ای است که اجزاء مختلف آن دارای خاصیت جذب متفاوت نور برخوردی به آنها می‌باشد و بدین لحاظ نور عبور کرده از نمونه در قسمتهای مختلف دارای شدتهای مختلفی می‌باشند که این تغییر در شدت بستگی به مقدار جذب در قطعات و اجزاء مختلف نمونه وارد و بنابراین ناحیه‌ای که جذب کمتر اتفاق می‌افتد تصویر شیئی روشنتر و بخشهای با جذب بیشتر تاریکتر مشاهده می‌شوند. در این نمونه‌ها تصویر از نور عبور نموده از نمونه تشکیل می‌شود. بسیاری از نمونه‌ها شدت نور عبور نموده را تغییر چندانی نمی‌دهند و لیکن اجزاء مختلف موجب تغییر فاز نور عبور نموده از آنها می‌شوند و لیکن با توجه به آنکه چشم حساس به فاز یا تغییر فاز نمی‌باشند لذا بایستی به نحوی این تغییر فاز را قابل مشاهده نمائیم. بنابراین هدف از میکروسکوپ فاز کنتراست تبدیل تغییر فاز به تغییر دامنه است که بتواند بوسیله چشم قابل مشاهده شود.

در انجام این تحقیق، وقتی که نور از کندانسور عبور نموده و به شیئی برخورد نماید در آن صورت به دلیل پدیده تفرق حاصله در اثر جسم طیف تفرق یافته در پشت عدسی چشمی حاصل می‌شود. با توجه به آنکه جسم مثل یک شبکه متفرق کننده عمل می‌نماید در آن صورت تصویر در این شبکه در اثر تفرق در پشت عدسی چشمی ایجاد می‌شود. تصویر حاصله که نشان دهنده جزئیات جسم است در اثر ترکیب نور متفرق شده و نور عبور نموده بدون تفرق ایجاد می‌شود. به علت آنکه بین نور متفرق شده و نور عبور نموده بدون تفرق ایجاد می‌شود. به علت آنکه بین نور متفرق شده و نور مستقیم اختلاف فاز وجود دارد لذا این دو نوع پرتو با همدیگر ترکیب شده و تداخل انجام می‌شود و در نتیجه اختلاف فاز این دو نوع نوز ایجاد تغییر در دامنه یا شدت نور در صفحه تصویر می‌نماید. میکروسکوپهای فاز – کنتراست بگونه ای طراحی شده اند که تغییر فاز حاصله در اثر وجود نمونه و تغییر فاز در اثر تغییر ضریب شکست در اجزاء مختلف آن این تغییر فاز به تغییر شدت تبدیل شود.

در این تحقیق آماده، در صورتی که نورهای عبور نموده از جزهای مجاور همدیگر دارای اختلاف فاز ناچیز باشند در آن صورت اختلاف فاز بین تقریبهای صفر و یک برابر λ 4/0 خواهد بود. در آن صورت به دلیل این اختلاف فاز نور ترکیب شده ، تشکیل نوارهای تداخلی می‌نماید. حال اگر توجه نمائیم نور عبور نموده از طرف دیگر نیز به همین شکل دارای اختلاف فاز ولی در جهت عکس همدیگر می‌شوند و لذا نور رسیده به آن نقطه صفر می‌باشد و بنابراین ساختمان شیئی قابل رؤیت نمی‌باشد. در میکروسکوپهای فاز کنتراست تأثیر یک مانع با ضخامت λ 4/0 آن است که موجب هم فاز ساختن نوارهای تداخلی از دو طرف شود و در نتیجه افزایش دامنه حاصل می شود.

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق