آشنایی با کاربرد میکروسکوپ بازرسی

ابزار های نوری مورد استفاده در بازرسی چشمی:

استفاده از ابزار بصری در بازرسی چشمی سودمند است و به دلایل زیر استفاده از آن ها توصیه می شود:

1- بزرگ کردن عیوبی که توسط چشم غیر مسلح دیده نمی شوند

2- برای مناطقی که امکان دسترسی به آن ها وجود ندارد امکان بازرسی چشمی را فراهم می آورد.

در انجام بازرسی چشمی دانستن نوع عیبی که احتمال به وجود آمدن آن است و هم چنین مشخص کردن مناطقی که احتمال عیب در آن ها وجود دارد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از ذره بین ها و چراغ ها در محل های مناسب، توصیه می شود. کل منطقه مورد بازرسی باید از لحاظ تمیز بودن سطح، وجود اجسام خارجی، محصولات خوردگی یا آسیب های وارده مورد بازرسی قرار گیرد. در بسیاری از موارد منطقه مورد نظر بازرسی چشمی باید قبل از بازرسی به صورت کامل تمیز کاری شود.

 میکروسکوپ :

میكروسكوپ یكی از وسایل آزمایشگاهی اصلی در آزمایشگاه گیاه شناسی، دامپزشکی، علوم زیستی و حتی مواد و متالوژی است.

با توجه به گسترش روز افزون میکروسکوپها در شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنعت هر روزه شاهد پیشرفتهای مختلف در صنعت میکروسکوپها می‌باشیم. این پیشرفتها شامل پیشرفت سیستم روزی طراحی اجزای مکانیکی ، پایداری استحکام و راحتی در استفاده از آنها می‌باشد. میکروسکوپهای نوری معمولی که در تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی بکار می‌روند دو دسته می‌باشند. یک دسته دارای چشمه نوری مجزا از میکروسکوپ می‌باشند و دسته دوم میکروسکوپهایی می‌باشند که دارای چشمه نوری تعبیه شده در میکروسکوپ می‌باشند.

میکروسکوپ نوری یا ریزنمای نوری راآنتونی وان لیوون هوک درسدهٔ ۱۷ اختراع کرد. این وسیله با بزرگنمائی‌های متفاوت برای برسی موجودات و ساختار موادی که باچشم غیر مسلح قابل بررسی نیستند کاربرد دارد. ساختمان میکروسکوپ نوری شامل عدسی چشمی وعدسی شیئ، دسته یا بدنه صفحه چرخان، صفحه میکروسکوپ،دیافراگم، منبع نور، گیره‌های صفحه،پیچ ماکرومتری،پیچ میکرومتری و پایه می‌باشد.

یک میکروسکوپ چشمی شامل ترکیبی از انواع لنز ها است که برای بزرگ کردن تصویر یک جسم کوچک به کار می روند. برای بزرگ کردن تصویر جسم مورد نظر، آن را در جلوی لنزهای میکروسکوپ قرار می دهند. فاصله بین لنز و چشم تا وقتی که جسم در فاصله کانونی لنز قرار گیرد و یک تصویر خوب از جسم داشته باشد قابل تنظیم است. ساده ترین نوع میکروسکوپ دارای یک لنز می باشد که اغلب آن را به نام ذره بین می شناسیم. قابلیت بزرگنمایی یک ذره بین با توجه به رابطه M=25/f بدست می آبد که در این رابطه f فاصله کانونی عدسی می باشد. 25 یک ضریب ثابت است که نشان دهنده مقدار متوسط حداقل فاصله ای می باشد که جسم با چشم غیر مسلح دیده می شود.

در یک عدسی که فاصله کانونی آن برابر 12.5 سانتی متر است با استفاده از فرمول M=25/f می توان گفت: قدرت بزرگنمایی عدسی 2 برابر است. فاصله کانونی ذره بین و فاصله آن تا قطعه تقریبا برابر می باشند، به فضایی که توسط ذره بین قابل روئت است در اصطلاح میدان دید می گویند. در یک ذره بین معمولی، میدان دید کمتر از فاصله کانونی آن می باشد. انتخاب یک ذره بین با میدان دید مناسب از اهمیت خاصی برخوردار است. برای مثال: اگر یک قطعه بزرگ مورد بازرسی قرار گیرد. زمان لازم برای بازرسی با یک ذره بین با قدرت بزرگ نمایی 20 برابر خیلی زیاد است. روش درست بازرسی، استفاده از یک ذره بین با قدرت بزرگنمایی کم و علامت گذاری نقاط مشکوک و سپس استفاده از ذره بین قویتر در این نقاط می باشد. واژه عمق میدان برای نشان دادن فاصله ای می باشد که عدسی می تواند بدون خراب شدن کیفیت تصویر جسم، از جسم دور یا به آن نزدیک شود. در سایر فاصله ها، جسم در فاصله کانونی قرار نمی گیرد و تصویر واضحی ندارد. عمق میدان همراه با قدرت عدسی ها به صورت نسبی تغییر می کند. این عمق در عدسی های با قدرت بزرگنمایی کم، زیاد می باشد و با افزایش قدرت بزرگنمایی عدسی ها کاهش می یابد.

عیوب کوچک و ریزه کاری های روی سطح را خیلی راحت تر می توان توسط میکروسکوپ دید، میزان حد بالای بزرگنمایی در میکروسکوپ ها در محدوده x10 می باشد. میکروسکوپ های چشمی برای ارزیابی ترک ها با توجه به شکل ترک ها و جهت قرارگیری آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. در مرحله اول از میکروسکوپ با قدرت بزرگنمایی 2 تا 20 برابر استفاه می شود در حالی که در مرحله دوم از میکروسکوپ با قدرت بزرگنمایی 100 تا 500 برابر استفاده می شود. در مراحل بعد در صورت نیاز از میکروسکوپ با قدرت حدود 1500 تا 2000 برابر استفاده می شود.

پیشرفت در تکنولوژی میکروسکوپ ها باعث شده که امروزه از میکروسکوپ ها در بسیاری از خطوط بازرسی در صنایع مختلف استفاده وسیع بشود. استفاده از پروژکتورها در بازرسی باعث خستگی کمتر چشم و افزایش قدرت اپراتور در بازرسی تعداد بیشتری از قطعات کوچک می شود. حتی می توان یک دوربین 35 میلیمتری هم روی هر میکروسکوپ نصب کرد که به راحتی می تواند تصویر گرفته شده را روی یک دیوار تاریک بیاندازد. بزرگنمایی میکروسکوپ و ماکروسکوپ با توجه به ساخت و مدل آن می تواند از 3 تا 3000 برابر تغییر کند.

انواع میكروسكوپ به طور کلی به سه دسته زیر تقسیم می شوند :

۱- میكروسكوپ پلاریزان:

كاربرد آن در زمین شناسی است و برای مطالعه خواص نوری بلورها، شناسایی كانی ها ،مطالعه پترولوژی و پتروگرافی سنگ های آذرین ،دگرگونی و رسوبی از آن استفاده می شود

۲- میكروسكوپ پیناكولار:

دوچشمی هستند و فقط اجسام را بزرگ می كنند در زمین شناسی در قسمت فسیل شناسی كاربرد بیشتری دارد.

۳- میكروسكوپ انعكاسی:

برای شناسایی كانی های فلزی مورد استفاده قرار می كیرند چون آن ها نور را از خودشان عبور نمی دهند .و برای مطالعه شكل و اندازه آنها بررسی مراحل كانی سازی ،وضعیت و رابطه نسبی كانی ها به یكدیگر.

دو نوع ميكروسكوپ الكترونی بنام های ميكروسكوپ الكترونی گذاره و ميكروسكوپ الكترونی نگاره وجود دارد.

ميكروسكوپ الكترونی گذاره:

اين ميكروسكوپ زودتر اختراع شده و قدرت جداسازی بهتری دارد. در اين نوع ميكروسكوپ، الكترون ها هنگام برخورد به نمونه از برخی مناطق آن عبور می كنند و از مناطقی ديگر بازتابيده می شوند. الكترون ها هنگام برخورد به نمونه از برخی مناطق آن عبور می كنند و از مناطقی ديگر بازتابيده می شوند. الكترون های عبوری در دستگاه تشخيص داده می شوند و تصويری از نمونه حاصل می شود. جزئيات روش های تثبيت، برش گيری و رنگ آميزی برای ميكروسكوپ الكترونی اختصاصي است. به عنوان مثال، برای رنگ آميزی نمونه از فلزات سنگين مانند طلا استفاده می شود تا الكترون ها از اندامك ها و ساختارهای درون سلولی، مثل ريبوزوم، و مولكول های بزرگ سلول مثل DNA، با ميكروسكوپ الكترونی گذاره قابل تشخيص هستند، اما جايگاه اتم های تشخيص دهنده مولكول ها معمولاً تعيين نمی شود.

 ميكروسكوپ الكترونی نگاره:

میکروسکوپ الکترونی نگاره (scanning electron microscope) نوع ساده تر میکروسکوپ الکترونی است برای بررسی نمونه با این میکروسکوپ ، نمونه با لایه ای نازک از فلز سنگین به صورت یکنواخت پوشیده شود. الکترون های تابیده شده به سطح نمونه از هیچ ناحیه ای از آن عبور نمی کنند، بلکه در برخورد با سطح نمونه باعث تولید الکترون های بازتابیده می شوند. این الکترون ها تشخیص داده شده و تصویری سه بعدی از سطح نمونه حاصل می گردد. قدرت جداسازی میکروسکوپ الکترونی نگاره حدود nm10 است.

اين نوع ساده ترين ميكروسكوپ الكترونی است. برای بررسی نمونه با اين نوع ميكروسكوپ، نمونه با لايه ای نازك از فلز سنگين به صورت يكنواخت پوشيده می شود. الكترونهای تابيده شده به سطح نمونه از هيچ ناحيه ای از آن عبور نمی كنند، بلكه در برخورد با سطح نمونه باعث توليد الكترون های بازتابيده می شوند، اين الكترونها تشخيص داده می شوند و تصويری سه بعدی از سطح نمونه حاصل می گردد. حد تفكيك ميكروسكوپ الكترونی نگاره حدود 10nm است.

بوروسکپ

بوروسکوپ در حقیقت وسیله ای برای دیدن فضای داخلی لوله های باریک و قطر داخلی لوله ها است. بوروسکپ شامل یک سیستم روشن کننده است که از ترکیب تعدادی عدسی و یک صفحه نمایش دهنده درست شده و تصویر را با بیشترین قابلیت موجود به بیننده نشان می دهد. منبع نور یا جلوی عدسی جسمی یا در بالای آن قرار می گیرد تا بتواند نور مورد نیاز برای بازرسی چشمی را فراهم کند. هر چقدر عدسی های بوروسکپ بیشتر شوند نور تصویر مورد نظر کمتر می شود زیرا مقدار بیشتری از نور در عدسی ها مصرف می گردد.

بوروسکپ ها در مدل های مختلف از قطر 2.5 تا 19 میلی متر و در متراژهای مختلف وجود دارند. معمولا و به صورت یک قاعده کلی، قطر بوروسکپ به قطر داخلی سوراخ یا لوله مورد بازرسی بستگی دارد. طول بوروسکپ ها معمولا با فصله بین نقطه دسترسی و نقطه مورد بازرسی تعیین می شود. سیستم های تصویری در بوروسکپ ها طوری طراحی شده اند تا بتوانند تصاویر مستقیم، عمود، تصویر با زاویه تقریبا 180 درجه نسبت به جلوی بووسکوپ یا تصاویر مایل را برای بیننده تولید کنند. انتخاب زاویه بازرسی توسط نوع عیب و محل آن، انجام می شود. در اغلب بوروسکوپ ها فضای قابل دید توسط بوروسکپ ها تقریبا یک دایره با قطر 25 میلی متر در فاصله 25 میلی متری جسم می باشد. برای یک بزرگنمایی خاص، اندازه میدان دید، معمولا با قطر تغییر میکند. انواع بوروسکپ های مستقیم خطی و بوروسکپ ها با مفصل قابل انعطاف در دو امتداد با قدرت تفکیک بالا و بزرگنمایی x2 با میدان دید 35 و 80 درجه را نشان می دهد.

اندوسکپ

اندوسکپ خیلی شبیه بوروسکپ است با این تفاوت که این وسیله دارای سیستم های بصری بهتر و یک منبع نور با شدت قوی می باشد. هم چنین از انواع زوایای دید می تواند استفاده شود ویژگی منحصر به فرد اندوسکپ فاصله کانونی ثابت 4 میلی متری آن می باشد در زمانی که نوک اندوسکپ در فاصله 4 میلی متری از سطح جسم مورد بازرسی قرار می گیرد، بزرگنمایی در حدود 10 برابر از جسم به دست می آید. ویژگی فاصله کانونی ثابت و فوکوس نشدن اندوسکپ باعث می شود که در نقاطی که احتیاج به دقت بیشتری برای بازرسی نیاز است از اندوسکپ به جای بوروسکپ استفاده شود اندوسکوپ ها در قطرهای مختلف تا 1.7 میلی متر و در طول های متنوع از 100 تا 1500 میلی متر وجود دارند.

بوروسکپ نوری قابل انعطاف

بوروسکپ قابل انعطاف در اطراف گوشه ها و کنج ها و در داخل راهروهایی که پیچ ها و تغییر جهت های بسیاری در آن ها وجود دارد استفاده می شود. یک غلاف فولادی به حالت مارپیچ روی فیبرهای نوری کشیده شده است و از تصویری که توسط این فیبرها از عدسی جسمی به عدسی چشمی منتقل می شود محافظت می کند. این وسیله برای به دست آوردن تصاویر شفاف و واضح از قسمت های داخلی قطعات که در حالت عادی امکان دسترسی به آن ها نمی باشد، مورد استفاده قرار می گیرد. قابلیت کنترل از راه دور و انعطاف بالای فیبروسکوپ امکان استفاده از این وسیله را در قطعات با پیچ و خم های پیچیده و زیاد داده است. قسمت انتهای این وسیله، قابلیت انعطاف توسط اپراتور از راه دور را دارد. اکثر وسایل دارای عدسی جسمی با زوایه دید 100 درجه و نوک هدایت شونده با زاویه 90 ± درجه می باشند این وسایل دارای یک دسته فیبر نوری برای انتقال تصاویر و قابلیت کنترل فاصله کانونی برای به دست آوردن تصاویر شفاف و زاویه دید وسیع می باشند. طول کاری این وسایل از 60 تا 365 سانتی متر متغیر است و قطر آن ها از 0.3 تا 12.5 میلی متر متغیر می باشد.

از قابلیت تفکیک بالای دوربین های CCD تعبیه شده در فیبروسکپ ها می توان برای بازرسی سطح داخل لوله ها استفاده کرد دوربین هادر انواع مختلف دید به صورت مستقیم یا دید از کنار با حداقل منطقه دید 50 درجه همراه با 4 مفصل با زاویع 120 درجه که قابلیت حرکت با جوی استیک یا کنترل کننده های دستی را دارند، یافت می شوند. یک منبع نور مناسب و یک سیستم کنترل کننده داخل لوله مورد نظر را روشن می کند. کنترل اتوماتیک، نور را به صورت خود به خود برای بدست آوردن بیشترین روشنایی تنظیم می کند. تصاویر در یک مونیتور رنگی با قابلیت تفکیک بالا و قدرت فریز کردن تصاویر برای مشاهده جزئیات تصاویر نشان داده می شود. علاوه برآن تصاویر در یک حافظه سخت افزاری ذخیره می شوند تصاویر را می توان به صورت فایل کامپیوتری در آورد و به کامپیوترهای دیگر انتقال داد. تمام اطلاعات را می توان داخل ریپورت ها و مدارک داخل نرم افزارهای ویندوز ذخیره کرد و هم چنین اطلاعات تصویری را می توان برای به دست آوردن کنتراست و رزولوشن مناسب پروسس کرد.