Что такое микроскоп и как он устроен. Какие бывают основные типы микроскопов. Как правильно работать с микроскопом в лаборатории. Каковы основные части светового микроскопа и их функции. Как рассчитать общее увеличение микроскопа.
Что такое микроскоп и для чего он используется
Микроскоп — это оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений объектов или деталей их структуры, невидимых невооруженным глазом. Название происходит от греческих слов μικρός (микрос) — «маленький» и σκοπέω (скопео) — «смотрю».
Микроскопы позволяют изучать мельчайшие объекты и структуры, недоступные для восприятия человеческим глазом. Они широко применяются во многих областях науки и техники:
- В биологии и медицине — для исследования клеток, тканей, микроорганизмов
- В материаловедении — для изучения структуры материалов
- В криминалистике — для анализа улик и вещественных доказательств
- В микроэлектронике — для контроля качества микросхем
- В геологии — для изучения минералов и горных пород
Таким образом, микроскоп является незаменимым инструментом для исследования микромира во многих сферах науки и промышленности.
Основные типы микроскопов
Существует несколько основных типов микроскопов, различающихся по принципу действия и назначению:
Световой (оптический) микроскоп
Использует видимый свет и систему линз для получения увеличенного изображения. Это наиболее распространенный тип, применяемый в биологии и медицине. Максимальное увеличение — до 2000 раз.
Электронный микроскоп
Вместо света использует пучок электронов, что позволяет достичь гораздо большего увеличения — до 10 миллионов раз. Применяется для исследования ультраструктуры клеток, вирусов, наноматериалов.
Сканирующий зондовый микроскоп
Исследует поверхность образца с помощью специального зонда. Позволяет получать трехмерные изображения атомарного разрешения. Используется в нанотехнологиях.
Конфокальный микроскоп
Позволяет получать четкие изображения с разных глубин образца. Широко применяется в биологии для изучения трехмерной структуры клеток и тканей.
Устройство светового микроскопа
Рассмотрим подробнее устройство наиболее распространенного типа — светового микроскопа. Его основными частями являются:
- Оптическая система — создает увеличенное изображение
- Осветительная система — обеспечивает освещение объекта
- Механическая система — обеспечивает необходимое взаимное расположение частей
Оптическая система микроскопа включает:
- Объектив — система линз, обращенная к объекту. Дает увеличенное действительное изображение
- Окуляр — система линз, обращенная к глазу наблюдателя. Действует как лупа, еще больше увеличивая изображение
- Тубус — трубка, соединяющая объектив и окуляр
Осветительная система состоит из:
- Источника света (лампа или зеркало)
- Конденсора — фокусирует свет на объекте
- Диафрагмы — регулирует количество света
Механическая система включает:
- Штатив — основание микроскопа
- Предметный столик — для размещения препарата
- Макро- и микровинты — для фокусировки изображения
- Револьвер — для смены объективов
Как рассчитать общее увеличение микроскопа
Общее увеличение микроскопа рассчитывается как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра:
Общее увеличение = Увеличение объектива × Увеличение окуляра
Например, если используется объектив с 40-кратным увеличением и окуляр с 10-кратным увеличением, то общее увеличение составит:
40 × 10 = 400 раз
Обычно на объективах и окулярах указано их увеличение. Типичные значения:
- Для объективов: 4×, 10×, 40×, 100×
- Для окуляров: 5×, 10×, 15×
Правила работы с микроскопом в лаборатории
При работе с микроскопом в лаборатории необходимо соблюдать определенные правила:
- Переносить микроскоп нужно двумя руками — одной держать за штатив, другой поддерживать основание
- Работать с микроскопом следует сидя, в удобном положении
- Перед началом работы протереть оптику специальной салфеткой
- Начинать наблюдение с малого увеличения, затем переходить к большему
- При смене объектива следить, чтобы он не касался препарата
- Фокусировку производить только макровинтом при малом увеличении и микровинтом при большом
- По окончании работы снять препарат, протереть объективы, опустить тубус
Соблюдение этих правил обеспечит сохранность микроскопа и качество наблюдений.
Явление инверсии в микроскопе
При работе с микроскопом наблюдается интересное явление — инверсия изображения. Это означает, что:
- Изображение в микроскопе перевернуто по вертикали и горизонтали относительно реального объекта
- При перемещении препарата вправо изображение движется влево
- При перемещении препарата от себя изображение движется к наблюдателю
Это явление обусловлено оптической схемой микроскопа и должно учитываться при изучении препаратов.
Поле зрения и глубина резкости микроскопа
Важными характеристиками микроскопа являются поле зрения и глубина резкости:
Поле зрения
Это часть препарата, видимая в окуляр микроскопа. При увеличении увеличения поле зрения уменьшается. Например:
- При увеличении 40× поле зрения около 5 мм
- При увеличении 400× поле зрения около 0,5 мм
Глубина резкости
Это расстояние между ближней и дальней границами резко изображаемого пространства объекта. При увеличении увеличения глубина резкости уменьшается:
- При малом увеличении можно одновременно видеть объекты на разной глубине
- При большом увеличении резко видна только тонкая плоскость объекта
Эти характеристики важно учитывать при выборе увеличения для наблюдения различных объектов.
Приготовление микропрепаратов
Для изучения объектов под микроскопом их необходимо правильно подготовить. Существует несколько типов микропрепаратов:
Влажный препарат
Самый простой тип, используемый для быстрого изучения. Приготовление:
- На предметное стекло нанести каплю воды
- Поместить в нее исследуемый объект
- Накрыть покровным стеклом
Окрашенный препарат
Позволяет лучше выявить структуру объекта. Готовится аналогично влажному, но с добавлением красителя.
Постоянный препарат
Предназначен для длительного хранения. Объект фиксируется специальными средствами между предметным и покровным стеклом.
Правильно приготовленный препарат — залог успешного микроскопического исследования.
Устройство микроскопа и приёмы работы с ним
Похожие презентации:
Устройство увеличительных приборов
Устройство светового микроскопа и строение растительной клетки
Устройство увеличительных приборов и правила работы с ними
Устройство увеличительных приборов и правила работы с ними
Устройство световых микроскопов и техника микроскопирования
Устройство увеличительных приборов и правила работы с ними
Устройство микроскопа и приёмы работы с ним. 5 класс
Устройство увеличительных приборов
Микроскоп. Методы и техника микроскопии
Увеличительные приборы. Устройство ручной и штативной лупы, светового микроскопа. Правила работы с микроскопом
Увеличительный прибор
Увеличительн
ая сила
Ручная лупа
2-20 раз
Штативная лупа
10-25 раз
до 3600 раз
Посмотри учебные фильмы по ссылке:
https://www.youtube.com/watch?v=Iwpufpe1qIc
https://www.youtube.
com/watch?v=Xv7y-diwAEQ-Какова последовательность действий при
работе микроскопом?
-Какие меры предосторожности нужно
соблюдать, чтобы не расколоть объектив?
Лабораторная работа № 1 «Устройство
микроскопа и приёмы работы с ним»
Цель:
познакомиться
устройством
микроскопа
научиться работать с ним
Оборудование и материалы:
световой микроскоп,
микропрепарат «Растительная
клетка»
Тему, цель и оборудование
запишите в тетрадь.
с
и
Зарисуйте микроскоп в тетрадь и подпишите
все части микроскопа.
Если Х окуляра= 10, а Х объектива= 40
Запишите вычисления в тетрадь!
Инструкцию вы можете изучить на следующем слайде,
её следует записать в тетрадь.
Правила работы с микроскопом:
1. Работать с микроскопом следует сидя;
окуляр, зеркало;
3. Микроскоп установить перед собой, немного слева на 2-3 см от края стола.
Во время работы его не сдвигать;
4.
Работу с микроскопом всегда начинать с малого увеличения;5. Опустить объектив в рабочее положение, т. е. на расстояние 1 см от
предметного стекла;
6. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной,
направить свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно
осветить поле зрения;
7. Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый
объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при
помощи винта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и
микропрепаратом не станет 4-5 мм ;
8. Смотреть одним глазом в окуляр и вращать винт грубой наводки на себя,
плавно поднимая объектив до положения, при котором хорошо будет видно
изображение объекта. Нельзя смотреть в окуляр и опускать
объектив. Фронтальная линза может раздавить покровное стекло, и на ней
появятся царапины.
Изучили устройство микроскопа и освоили правила
работы с ним.
На штативе крепится __________ , который соединяет
две группы линз – ________ и __________ .
Рассматриваемый объект (микропрепарат) размещается
на __________ .
Улавливает и направляет свет в отверстие предметного
столика __________ .
Чтобы сделать изображение чётким, положение тубуса
регулируется _________ .
Мой микроскоп увеличивает в _____ раз.
Изучить § 6 учебника.
Ответить на вопросы в конце параграфа
Выучить правила работы с микроскопом
English Русский Правила
ГДЗ Биология 5 — 6 класс (Линия Жизни) Пасечник. Устройство светового микроскопа и приёмы работы с ним Номер 1
- Учебники
- 5 класс
- Биология 👍
- №1
org/ListItem»>Пасечникавторы: Пасечник.
издательство: «Просвещение»
Раздел:
- Предыдущее
- Следующее
Устройство светового микроскопа и приёмы работы с ним
1. Изучите устройство микроскопа, пользуясь рисунком 10. Найдите тубус, окуляр, объектив, штатив с предметным столиком, зеркало, винты. Выясните, какое значение имеет каждая часть.
2. Познакомьтесь с правилами работы с микроскопом.
3. Отработайте порядок действий при работе с микроскопом
Рис. 10. Световой микроскоп
reshalka.com
Решение
Яркие футболки в нашем магазине reshalkashop.ru
1)
Тубус — это зрительная трубка, в которую вставлены увеличительные стёкла.
Окуляр — верхняя часть тубуса микроскопа, через которую смотрят на изображение в микроскопе.
Объектив — нижняя часть тубуса, которая при помощи дополнительных увеличительных стёкол позволяет ещё больше увеличить рассматриваемый объект.
Штатив — специальное крепление, которое соединяет и удерживает все части микроскопа.
Предметный столик — подставка с отверстием по центру, на которую помещают стеклянную пластину с изучаемым объектом.
Зеркало — деталь микроскопа, предназначенная для улавливания солнечного луча и направления его на изучаемый объект.
Винты — это механизмы, позволяющие настроить максимально чёткое изображение в окуляре.
Световой микроскоп может увеличивать изображение предметов до 3 600 раз. Для того чтобы узнать какое увеличение позволяет получить тот или иной световой микроскоп, надо перемножить увеличительные возможности окуляра на увеличительные возможности объектива (подписано на соответствующих частях микроскопа).
2)
Правила работы с микроскопом
1.
Для работы микроскоп ставят на 2−3 см от края стола немного левее от себя. Вся работа ведётся сидя.
2. Перед началом работы микроскоп осматривают, очищают от пыли зеркало и окуляр мягкой салфеткой.
3. После этого полностью открывают диафрагму микроскопа.
4. Начинать работу всегда следует с малого увеличения.
5. Объектив должен быть установлен в рабочее положение, то есть примерно на расстоянии 1 см от предметного стекла.
6. При помощи зеркала устанавливается максимально эффективное освещение объекта. Для этого глядя в окуляр надо подвигать зеркало и поймав луч света направить его к объектив.
7. Изучаемый объект (микропрепарат) кладётся на предметный столик под объектив. Затем, при помощи винтов, объектив опускается на расстояние 4−5 мм до микропрепарата. Внимание! В это время вы не должны смотреть в окуляр, а всё внимание уделить опускаемому объективу.
8. После этого при помощи винта грубой наводки объектив устанавливается в неоходимое для рассматривания объекта положение.
Внимание! Если вы глядите в окуляр, то винт грубой настройки можно вращать только на себя, то есть можно только понимать объектив. В противном случае (если глядя в микроскоп пробовать опускать объектив) можно повредить покровное стекло.
9. Медленно передвигая микропрепарат рукой необходимо найти наиболее выгодное положение для его рассматривания.
10. После окончания работы с микроскопом необходимо привести его в положение малого увеличения, поднять объектив, снять с предметного стола стекло с микропрепаратом, протереть мягкой салфеткой все части микроскопа и убрать его в место хранения.
3)
1. Поставьте микроскоп штативом к себе на расстоянии 5—10 см от края стола. В отверстие предметного столика направьте зеркалом свет.
2. Поместите приготовленный препарат на предметный столик и закрепите предметное стекло зажимами.
3. Пользуясь винтом, плавно опустите тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1—2 мм от препарата.
4. В окуляр смотрите одним глазом, не закрывая и не зажмуривая другой.
Глядя в окуляр, при помощи винтов медленно поднимайте тубус, пока не появится чёткое изображение предмета.
5. После работы микроскоп уберите в футляр.
- Предыдущее
- Следующее
Нашли ошибку?
Посмотреть глоссарий
Если Вы нашли ошибку, неточность или просто не согласны с ответом, пожалуйста сообщите нам об этом
Микроскоп | Биология I Лабораторное руководство
Лабораторные задачи
По завершении лабораторной работы студент должен быть в состоянии:
- определить, когда в лаборатории будет использоваться стереомикроскоп (рассекающий микроскоп) по сравнению со сложным световым микроскопом
- описывает основные различия между оптическими и электронными микроскопами
- опишите, как правильно носить микроскоп
- идентифицировать части составного светового микроскопа
- описывает этапы просмотра предметного стекла в составном световом микроскопе
- определяет общее увеличение объекта, наблюдаемого в сложном световом микроскопе, при наличии окулярной линзы и
- Увеличение объектива
- объясните, почему поле зрения микроскопа уменьшается при увеличении увеличения
Вещи, которые вы сможете объяснить кому-то еще после этой лаборатории:
- Соединение
- Общее увеличение
- Бинокль
- Поле зрения
- Глубина резкости
- Явление инверсии
Слайд-шоу
Microscope Biology I Lab from Lumen Learning
Примечание
Световые микроскопы, используемые в этом курсе, являются чувствительными и дорогими приборами, которые используются многими студентами в течение семестра.
Эта лабораторная работа научит вас информации и навыкам, необходимым для правильного использования микроскопов и ухода за ними.
Фон
Многие организмы (бактерии) и части организмов (клетки), которые изучают биологи, слишком малы, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом. Мы используем микроскопы для увеличения образцов для нашего исследования. Слово «микроскоп» означает «видеть маленькое», а первый примитивный микроскоп был создан в 1595 году.
Существует несколько типов микроскопов, но в основном вы будете использовать составной световой микроскоп . Этот тип микроскопа использует видимый свет, сфокусированный через две линзы, окуляр и объектив, для наблюдения за небольшим образцом. Только клетки, достаточно тонкие для прохождения света, будут видны в световой микроскоп на двухмерном изображении.
Другой микроскоп, который вы будете использовать в лаборатории, это стереоскопический или препаровальный микроскоп .
Этот тип микроскопа использует видимый свет для просмотра более толстых и крупных образцов, таких как насекомые, в 3D. Поскольку вы просматриваете более крупные образцы, диапазон увеличения препаровального микроскопа ниже, чем у составного светового микроскопа.
Ваш преподаватель рассмотрит детали и функции составных световых микроскопов, которые мы будем использовать в течение семестра. Заполните таблицу на следующей странице, чтобы запомнить эту важную информацию. Скорее всего, вы будете часто возвращаться на эту страницу. Вот изображение светового микроскопа, которое вы можете пометить и сделать заметки.
| Часть микроскопа | Функция |
|---|---|
| Окуляры (окуляры) | |
| Рычаг | |
| Револьверная насадка | |
| Сцена | |
| Цели | |
| Скользящие зажимы | |
| Ручка управления столиком | |
| Конденсатор | |
| Ирисовая диафрагма | |
| Лампа подсцены (осветитель) | |
| Грубая регулировка | |
| Точная настройка | |
| Основание |
Ваш преподаватель обсудит использование микроскопа с вашим классом.
Будут рассмотрены надлежащие шаги для правильной фокусировки. Вы должны следовать пошаговой последовательности, как указывает ваш инструктор. Даже если вы знакомы с этим типом микроскопа, от вас все равно ожидается, что вы проведете обзор фокусировки вместе с остальным классом.
- Важные общие правила:
- Всегда переносите микроскоп двумя руками — положите одну руку на штатив микроскопа, а другую — под основание микроскопа.
- Не прикасайтесь к линзам объективов (т.е. кончикам объективов).
- Держите объективы в положении сканирования и держите предметный столик внизу при добавлении или удалении слайдов.
- Всегда смотрите на микроскоп сбоку, когда делаете большие изменения высоты предметного столика.
- Линзы объективов следует чистить только специальной бумагой для линз и жидкостью для чистки линз.
- НЕ играйте в разнорабочих — микроскоп разбирать нельзя. Сообщите о неисправности своему инструктору.
- Чтобы получить микроскоп из лабораторного шкафа:
- Первая свободная зона на столе для микроскопа — избегайте тесноты рабочей зоны.
- Микроскопы пронумерованы в зависимости от того, где вы сидите. Найдите число под своей скамьей и используйте соответствующий микроскоп.
- Перенос микроскопа в ДВЕ руки.
- Закрепите электрический шнур — не позволяйте ему свисать со стола!
- Первая свободная зона на столе для микроскопа — избегайте тесноты рабочей зоны.
- При возврате микроскопа в лабораторный шкаф:
- Опустите сцену.
- Поверните объектив сканирования в положение над предметным столиком.
- Удалите слайд со сцены.
- Очистите предметное стекло и объектив с помощью прилагаемой специальной жидкости для очистки линз и бумаги.
- Расположите сцену так, чтобы она не выступала слишком далеко в обе стороны.
- Закрепите шнур, обернув его под предметным столиком микроскопа.
- Замените пылезащитный чехол.
- Перенос микроскопа в ДВЕ руки.
- Верните микроскоп в ту же ячейку, из которой вы его взяли, не забудьте положить его на руку.
- Для фокусировки микроскопа:
Посмотрите на микроскоп сбоку:- Опустите сцену до упора.
- Поверните объективы так, чтобы объектив сканирования был направлен вниз на предметный столик.
- Отрегулируйте предметный столик так, чтобы апертура (отверстие в середине предметного столика) располагалась по центру.
- Поместите предметное стекло на предметный столик, зафиксировав его зажимом предметного столика. Зажим предметного столика перемещается только в горизонтальной плоскости предметного столика и фиксирует предметное стекло, едва касаясь правого нижнего угла предметного стекла.
- Отцентрируйте образец на предметном стекле под объективом, перемещая предметный столик.
- Поднимите предметный столик почти до упора, следя за тем, чтобы предметное стекло не касалось линзы объектива — посмотрите сбоку, чтобы увидеть, насколько высоко нужно поднять предметный столик.
- Посмотрите в окуляры:
- С помощью ручки грубой регулировки перемещайте предметный столик вниз до тех пор, пока образец не окажется в фокусе, затем настройте резкость.
- Центрируйте образец в поле зрения микроскопа, перемещая предметный столик.
- С помощью ручки грубой регулировки перемещайте предметный столик вниз до тех пор, пока образец не окажется в фокусе, затем настройте резкость.
- Посмотрите на микроскоп сбоку:
- Медленно поверните объектив с малым увеличением (10X) в нужное положение.
- Посмотрите в окуляры:
- При необходимости наведите резкость с помощью ручки грубой настройки. Обычно требуется лишь минимальная корректировка.
- При необходимости отцентрируйте образец в полевых условиях.
- Посмотрите на микроскоп сбоку:
- Очень осторожно поверните мощный объектив на место !
- Посмотрите в окуляры:
- Используя только ручку точной настройки, резкость резкости. Перецентрируйте, если необходимо. (Если ваш образец «исчез», немедленно переключитесь на низкое увеличение и повторно отцентрируйте образец.)
- При удалении предметного стекла всегда возвращайте объективы в положение сканирования и опускайте предметный столик, прежде чем снимать предметное стекло!
- Опустите сцену до упора.
Часть 1: Общее увеличение
Увеличение — это отношение размера изображения, полученного с помощью микроскопа, к фактическому размеру объекта.
Когда вы говорите, что увеличение равно 10, изображение, которое вы видите с помощью микроскопа, в десять раз больше, чем изображение образца невооруженным глазом. Помните, что в составном световом микроскопе вы увеличиваете с помощью двух линз, поэтому для расчета общего увеличения вы умножаете увеличение объектива на увеличение окуляра. Посмотрите на микроскоп и используйте таблицу ниже, чтобы рассчитать общее увеличение для каждой линзы:
| Объектив | Окулярная линза | = Общее увеличение | |
| Объектив сканирования | |||
| Низкий объектив | |||
| Высокий объектив |
Часть 2: Феномен инверсии
Получите слайд с буквой «е», доступный в классе. Просмотрите слайд своими глазами, а затем поместите его в микроскоп. Используйте последовательность фокусировки для просмотра слайда при малом увеличении мощности.
Процедура
- Нарисуйте букву «е», как она выглядит, когда вы смотрите на предметное стекло без микроскопа.
- Нарисуйте букву «е», как она выглядит, когда вы смотрите на предметное стекло под микроскопом.
- Переместите предметное стекло вправо с помощью механического рычага предметного столика, глядя в окуляры. В какую сторону движется буква «е»?
- Отодвиньте предметное стекло от себя с помощью механического рычага предметного столика, глядя в окуляры. В какую сторону движется буква «е»?
Своими словами изложите явление инверсии.
Часть 3: Поле зренияПоле зрения — это количество образца, которое вы видите, когда смотрите через объективы. Поле зрения уменьшается при большем увеличении.
Процедура
Поместите синюю пластиковую линейку на апертуру предметного столика так, чтобы край линейки был виден в виде вертикальной линии, проходящей вдоль диаметра поля зрения.
Оцените размер поля в миллиметрах для каждой линзы объектива.
Сканирование __________ Низкая (10-кратная) __________ Высокая (40-кратная) __________
Часть 4. Глубина резкости
Глубина резкости уменьшается при большем увеличении.
Процедура
Получите предметное стекло с цветными нитями и просмотрите его при сканировании или низком увеличении. Затем определите, какого цвета нитки:
- На макушке
- В середине
- На дне
Подсказка: пользуясь инструкциями по фокусировке, сосредоточьтесь на области пересечения трех нитей. Используйте точный фокус, чтобы различать порядок потоков.
Часть 5: Изготовление влажного препарата
В течение семестра вы должны успешно подготовить ряд простых препаратов, называемых «влажными препаратами». Образец, подлежащий наблюдению, помещают на чистое предметное стекло, добавляют одну-две капли воды и осторожно помещают покровное стекло на воду и образец.
Ваш инструктор продемонстрирует эту технику.
Сделайте влажный препарат из прудовой воды, следуя приведенной ниже процедуре:
- Поместите каплю прудовой воды на чистое предметное стекло с помощью пластиковой одноразовой пипетки.
- Накройте прудовую воду на предметном стекле покровным стеклом. Постарайтесь поместить покровное стекло под углом, чтобы заядлые пузырьки воздуха.
- Вытрите лишнюю жидкость с предметного стекла.
- Поместите предметное стекло в микроскоп, чтобы рассмотреть образец.
- Старт на объекте сканирования
- Аккуратно переключитесь на низкие и высокие цели по мере необходимости.
Надеюсь, вы увидите живые организмы в воде вашего пруда. Если вы видите зеленый материал, это, вероятно, какое-то растение. Посмотрите, не движется ли что-нибудь. В отведенном ниже месте опишите, что вы наблюдаете под микроскопом, и нарисуйте простую картину.
Часть 6. Стереоскопический препаровальный микроскоп
Ваш инструктор продемонстрирует правильное использование диссекционного эндоскопа.
Эти микроскопы обычно дают меньшее увеличение, чем составной микроскоп, который вы используете.
Процедура
Просмотр образцов, имеющихся на лабораторном столе, с помощью препаровального микроскопа. Обратите внимание, что микроскоп имеет два источника света, один снизу и один сверху. Образцы не всегда помещаются на предметное стекло. Также обратите внимание, что когда вы рассматриваете объекты под препаровальным микроскопом, они трехмерны.
Лабораторные вопросы
- Перечислите два отличия стереоскопического препаровального микроскопа от составного микроскопа.
- Какой микроскоп, составной свет или препаровальный микроскоп, имеет меньшее увеличение?
Чистка и уход за микроскопом
- Опишите, как и чем вы чистите линзу микроскопа.
- Перечислите четыре вещи, которые вы должны сделать, когда закончите пользоваться микроскопом в конце лабораторной работы.
Автофокусировка микроскопа: активные и пассивные методы проектирования оборудования
Масато Ябэ —
23 декабря 2021 г.
В целях поддержки разработчиков оборудования и приборов мы поставляем широкий спектр объективов и других оптических деталей производителям систем визуализации для микроскопов. Эти компоненты помогают их инженерам легко и эффективно проектировать высококачественное оборудование для оптического контроля.
Одним из важнейших компонентов таких дизайнерских проектов является технология активной автофокусировки. Он обеспечивает автоматическую фокусировку в сочетании с моторизованным Z-механизмом микроскопа, системой освещения, объективами и/или цифровой камерой. Эти устройства обеспечивают множество преимуществ для систем оптического контроля, поскольку они используют активный метод фокусировки на образце.
В этом посте мы подробно рассмотрим метод активной автофокусировки — узнайте, что это такое, посмотрите, как он сравнивается с другими методами, и раскройте его ключевые преимущества для конструкций оптического контрольного оборудования, такого как контроль полупроводников.
Сравнение методов автофокусировки микроскопа: активный и пассивный
В целом существует два типа систем автофокусировки:
- Активные системы излучают свет от специального источника света автофокусировки на образец и фокусируются на основе отраженного света. Этот метод предназначен для усовершенствованных систем контроля, в которых образцу не хватает контраста, таких как системы контроля плоских панелей и непокрытых пластин. Существуют различные типы технологии активной автофокусировки. Система разделения зрачков позволяет определить направление фокусировки, не перемещая образец выше или ниже исходной плоскости фокусировки, что делает фокусировку быстрой и легкой. отслеживать. В системах одноточечной автофокусировки точка фокусировки находится в центре поля зрения на поверхности образца.
- Пассивные системы фокусируются на наблюдаемом изображении. Этот метод (рис. 1) часто называют методом контраста изображения. В пассивном методе трудно определить направление фокусировки, поэтому Z-столик необходимо перемещать вверх и вниз, чтобы обнаружить увеличение или уменьшение контраста образца. Это замедляет скорость фокусировки и затрудняет отслеживание фокусировки. Однако преимущество этого метода в том, что он относительно недорогой.
Это замедляет скорость фокусировки и затрудняет отслеживание фокусировки. Однако преимущество этого метода в том, что он относительно недорогой.Рис. 1. Принципиальная схема метода пассивной автофокусировки
Разработка активной автофокусировки с многоточечной системой
Сложные или миниатюрные конструкции полупроводников привели к новым проблемам с автофокусировкой при микроскопическом исследовании. Схемы разводки тоньше, а ступенчатые структуры сложнее.
Эти проблемы автофокусировки (рис. 2) включают:
- Нестабильное перемещение положения фокуса между верхом и низом ступени, когда образец слегка смещается вбок
- Ухудшение отношения сигнал/шум (SNR) сигнала ошибки фокусировки из-за рассеяния света автофокусировки на краю ступеньки
Рис. 2. Причины нестабильности фокуса в полупроводниковых образцах: (слева) изменение положения фокуса и (справа) рассеяние на краях ступенек.
Чтобы решить эти проблемы, мы разработали систему активной автофокусировки, использующую несколько точек обнаружения фокусировки (рис.
3, справа). Мы также добавили функцию смещения положения фокуса в желаемое положение наблюдения путем смещения оптической оси релейного объектива оптической системы автофокусировки. Это устранило проблему нестабильной фокусировки (рис. 4 и 5).
Рис. 3. Сравнение точек обнаружения в фокусе на поверхности образца: (слева) одноточечная система автофокусировки, (справа) многоточечная система автофокусировки.
Эта технология автофокусировки может поставляться как компонент для интеграции в более крупное оптическое контрольное оборудование. Его основной вариант использования — оборудование для проверки полупроводников.
Рис. 4. Функция смещения положения фокусировки.
(a) В одноточечной системе смещение образца в сторону сместит положение фокуса. | (б) В многоточечной системе сдвиг одного и того же образца в сторону не меняет положение фокуса. |
