 Mikroskop-Teleskop
MİKROSKOP:Çok küçük cisimlerin büyütülmüş görüntüsünü elde etmekte kullanılan aygıt.Mikroskobun oluşturduğu görüntüye doğrudan yada bir ekran aracılığıyla bakılabilir yada bu görüntünün fotoğrafı çekilebilir.Mikroskopla incelenecek cisimler saydam yada saydamsız olabilir.Bileşik mikroskoplarla bakteri boyutlarındaki cisimler incelenebilir,öte yandan elektron mikroskobuyla küçük virüslerin ve büyük moleküllerin görülmesi olanaklıdır.
OPTİK MİKROSKOPUN TARİHÇESİ:ilk mikroskop türü 15. yy’nin ortalarından başlayarak büyüteç olarak kullanılan tek mercekli yalın mikroskoptu.Geliştirdiği tekniklerle çok yüksek nitelikli mercekler yapmayı başaran Felemenkli doğa bilimci ANTONİE VAN LEEUWENHOEK (1632-1723)bunlarla 2-3 mikrometre(0,002-0,003mm)çapındaki bakterileri incelemeyi başardı.O dönemde böyle tek mercekli mikroskoplar renksel sapınç(aberasyon)sorununu artıran bileşik (iki yada daha fazla mercekli) mikroskoplara yeğlenmekteydi.İlk bileşik mikroskop 1590-1609 arasındaki dönemde Felemenkte yapıldı;bu tür mikroskobu Hans Jansen,onun oğlu Zacharias yada Hans Lippershey’in bulduğu kabul edilir.Bulunuşundan kısa bir süre sonra İtalyan ve İngiliz optikçilerin yaptıkları bileşik mikroskoplar yaygın olarak kullanılmaya başlandı;ama bu mikroskoplarda kullanılan merceklerin renksel sapıncın görüntünün renklenmesine ve bozulmasına yol açıyordu.İlk olarak teleskoplarda kullanılan merceklerin renksel sapıncı büyük ölçüde ortadan kaldıran renksemez(akromatik)mercekler mikroskopla 18.yynin sonlarında hollandada kullanılmaya başladı.ayrılımı(farklı dalga boylarındaki ışının kırılma indisinin farklı olması nedeniyle değişik renklerin farklı miktarlarda kırılarak birbirinden ayrılması)düşük crown camından yapılmış bir dış bükey(tümsek) mercek ile ayrılımı yüksek flint camından yapılmış bir iç bükey (çukur9merceğinin birleştirilmesiyle oluşturulan renksemez merceklerin yapımına ilişkin bir kuramsal çalışmayı İngiliz optikçi Joseph Jackson Lister gerçekleştirdi(1830).mikroskop tasarımında en önemli gelişme alman fizikçi Ernst Abbe(1840-1905)tarafından gerçekleştirildi.Abbe, yağa daldırılmış objektif tekniğini(objekif ile incelenecek cisim arasına bir yağ damlasının yerleştirilmesi yöntemi)buldu,cisim üzerine ışığın yoğunlaştırılmasının sağlayan kondansörü geliştirdi,merceklerin ayırma gücü ve ışık toplama yeteneklerinin belirlenmesin sağlayan “sayısal açıklık”kavramını ortaya koydu ve yükesk nitelikli,sapınçsız apogromatik mercek sistemini geliştirdi.Abbe ,mikroskopda ayırma yönteminin optik sisteminin sayısal açıklığının büyütülmesi yada daha kısa dalga boylu ışık kullanılmasıyla yükseltilebileceğinide belirlrdi.Görünür ışık kullanılarak birinci yöntemin kuramsal sınırına ulaştıkdan sonra, ikinci yolun denemesine geçildi, böylece mor ötesi ışınından yararlanan mikroskoplar geliştirildi,ama bu tür mikroskopların yapımında önemli teknik sorunlaral karşılaşıldı.1924’de Fransız fizikçi Leouis Victor Broglie ,elektron demetinin bir dalga hareketi gösterdiğini ortaya koydu.Elektron demetinin dalga boyunun ışığın dalga boyuna oranla çok daha kısa olmasından yararlanılarak 1930 lu yıllarda elektron mikroskobu gerçekleştirildi.Elektron mikroskoplarıyla elde edilen büyütme gücü 50000in üstündedir.
BİLEŞİK MİKROSKOP:Tek bir yakınsak mercekten oluşan ve yalın mikroskop olarakda adlandırılan büyüteçlerle 20’den yüksek büyütme gücü elde edilmesinde merceğin sapınç özelliklerinden kaynaklanan önemli sorunlar ortaya çıkar.Günlük yaşamda kullanılan büyütme gücü düşük büyüteçlerin yanı sıra duyarlı mekanik aygıt yapımcılarının gözlerine kıstırarak kullandıkları ve saatçi gözlüğü denilen büyüteçler yalın mikroskopların günümüzde yararlanılan örneklerdir.Çift dışbükey (İki yüzü de dışbükey) ya da düzlem-dışbükey(bir yüzü düzlemsel,öteki yüzü dışbükey)bir yakınsak mercek olan büyüteçte görüntü sanal ve düzdür
Bileşik mikroskopda temel olarak iki yakınsak mercek bulunur.Bunlardan incelenecek cisme bakan merceğe objektif(cisim merceği),göze yakın olanada göz merceği8oküle) denir.incelenecek cisim üzerine ya bir iç bükey ayna ya da bir ışık kaynağı ile bir yakınsak mercek sisteminden (kondansör)oluşan aydınlatma sistemi aracılığı ile odaklanmış ışık düşürülür.O bjektif ile göz merceği uygun bir mekanizma racılığıyla birbirine göre ileri-geri,yada örneğin yerleştirildiği tabla aşağı-yukarı hareket ettirilebilir ve böylece objektif ile cisim arasındaki uzaklık çok duyarlı o biçimde ayarlanılabilir.
Objektifin odak uzaklığı büyütme gücü düşük mikroskoplarda 25-75mm,orta büyütmeli mikroskoplarda 8-16mm.yüksek büyütmeli mikroskoplarda ise 2-4 mm dir.Çok küçük odak uzaklıklar yağa daldırılmış objektiflerde kullanılır.Cisim objektifinin odak noktasının önüne ve odağa çok yakın olarak yerleştirilir, bu durumda objektifin arka odak düzleminin gerisinde,cisme göre ters ve büyük bir gerçek görüntü elde edilir.Bu görüntünün cisme oranla büyüklüğü,2 ile 100 arasındadır.Bu görüntü, büyüteç olarak çalışan ve sanal görüntü oluşturan göz merceği tarafından daha da büyütülür.
ÖZEL MİKROSKOP TÜRLERİ:Stereoskopik mikroskoplar birbirine özdeş iki mikroskotan oluşur.Bunların eksenleri arasında yaklaşık 16 derecelik bir açı vardır, böylece iki eksenin incelenecek cisim üzerinde kesişmesi sağlanır, bu tür mikroskoplarla cismin stereoskopik bir görüntüsü elde edilir.Gözlenen cismin düz görüntüsünü elde etmek için prizma kullanılır.tek bir objektifi bulunan ve ışık ışınlarını ikiye ayırarak iki göz merceğini yönelten türden stereoskopik mikroskoplarda yaygın olarak kullanılır.
Ultra mikroskop,koloit(asıltı) parçacıklarını incelemek amacıyla 19032te geliştirilmiştir.Adi mikroskopla gözlenemeyecek kadar küçük olan bu parçacıklar güçlü bir ışık kaynağı aracılığıyla mikroskop eksenine dik doğrultuda ışıkla aydınlatır.parçacıkların saçılıma uğrattığı ışık karanlık zemin önünde oluşan parıltılar biçiminde gözlenir.Bu yöntemde 5-10 milimikron çapında parçacıkların oluşturduğu parıltıların gözlenmesi olanaklıdır.
ELEKTRON MİKROSKOPU :Fransız fizikçi Louis- Victor Broglie1924’te ,o döneme değin maddesel parçacık olarak kabul edilen elektronların ve öteki parçacıkların aynı zamanda dalga özekliği gösterdiğini ortaya koydu .elektronların dalga yapısı 1927’de deneysel olrak saptandı.parçacıkların bir dalga olarak sahip oldukları dalga boyunu veren ve broglie’nin ortaya koyduğu eşitliğe göre, örneğin 60000 voltla hızlandırılmış elektronların etkin dalga boyu 0,05angströmdür(bir angström=10 m9,bir başka deyişle yeşil ışığın dalga boyunun 1000002de 1 ine eşittir.bu nedenle mikroskopta ışık yerine böyle bir dalganın kullanılması durumunda ayırma gücünün çok büyük ölçüde artması beklenebilir.elektrostatik ve magnetik alanların elektronlardan yada başka yüklü parçacıklrdan oluşan demetleri saptırabildiği ve odaklayabildiğini 1926’da kanıtlanması üzerine ayrı bir fizik dalı olarak elektron optiği(*)ortaya çıktı.ilk elektron mikroskopu 1933’te gerçekleştirildi;optik mikroskoplarla elde edilbilen ayırma gücü elektron mikroskopu kullanılarak birkaç yıl içinde aşıldı.İlk ticari elektron mikroskopunun yapımına 1935’te ingilterede başlandı.Bunu Almanya ve ABD izledi.Günmüzde elektron mikroskoplarıyla 3 angströmden küçük uzunluklar seçilebilmekte ,böylece büyük moleküllerin doğrudan gözlenmesi.olanaklı olmaktadır.
Optik mikroskopa göre farklar;Elektronlar hava içinde hava molekülleriyle çarpışmalarından ötürü yol alamadıklarından,elektron demetinin geçtiği yolda havanın boşaltılmış olması gerekir.Bu nedenle canlı örnekler elektron mikroskopuyla incelenemez..Optik mikroskopta merceklerin odak uzaklıkları sabittir ve odaklama için örneğin objektife uzaklığı değiştirilir.Elektron mikroskopunda kullanılan elektrostatik yada magnetik alanlı merceklerin odak uzaklıkları değişkendir ve kolaylıkla ayarlanılabilir;bu nedenle mercekler arasındaki uzaklık ve örneğin objektife uzaklığı sabit tutulur.optik teleskoplarda genellikle sana görüntü elde edilir;elektron mikroskopunda ise görüntü gerçektir,bu nedenle flüorışıl bir ekran üzerinde oluşturularak doğrudan görülür bir duruma getirilebilir yada film üzerinde oluşturularak fotoğrafı elde edilebilir.
GEÇİŞLİ ELEKTRON MİKROSKOPU:Elektron demetinin,incelenen örneğin içinden geçerek görüntü oluşturduğu geşçişli elektron mikroskoplarında başlıca 3 bölüm bulunur.
1)Elektron demetini üreten ve örneğe odaklayan bölüm
2)Görüntüyü oluşturan bölüm
3)Görüntü izleme bölümü
Elektron demetini oluşturan bölüm elektron tabancası (*)olarak adlandırılır.Elektronlar içinden akım geçirilerek ıslatılmış tungsten telden bir katottan salınır.katota göre artı potansiyelde tutulan disk biçiminde bir elektron olan anota doğu hızlanan elektronlar anottaki delikten bir demet biçiminde geçerler.Bu elektron demeti bir yada iki elektromagnetik mercekten oluşan kondansör(toplayıcı)tarafından örnek üzerine odaklanır.bir bakır ızgara üzerine yerleşmiş olan örnekten geçen elektron demeti 1-5mm odak uzaklığı objektif merceği aracılığıyla örneğin 20-200 kez büyütülmüş gerçek görüntüsünü oluşturur.Bu örüntü projektör merceği denilenbir yada iki mercek tarafından dahada büyültülürSonuç olarak 1000-50000 kez büyütülmüş bir elektron görüntüsü elde edilir.Bu görüntüyü insan gözünün algılayabileceği biçime dönüştürmek amacıyla flüorışıl bir ekran kullanılır.Elektron görüntüsü doğrudan film üzerinedüşürülerek görüntünün fotoğrafıda elde edilebilir.Bu durumda fotoğrafik büyüme yöntemiyle görüntünün dahada büyütülmesi oanaklıdır.Flüorışıl ekranda oluşan görüntü de ,bir optik mikroskopla yaklaşık 10 kat büyütülerekgözlenir. Mikroskopun elektron tabancasından ekran yada filme kadar tüm bölümlerinin elektronlarının serbestçe yol almalarını sağlamak üzere ,havası boşaltılmış bir sistem içinde bulundurulması gerekir.
YÜKSEK GERİLİMLİ MİKROSKOPLAR:alışılagelmiş elektron mikroskoplarında elektronları hızlandıran gerilimin değeri 1000 kilovolt civarlarındadır.Buna karşılık ,1200000 voltluk gerilimler kullanılan mikroskoplar da yapılmştır.Yüksek gerilimler kullanmanın üstünlüklerini şöyle sıralanabilir.
1)Hızlandırıcı gerilim yükseldikçe elektronların hızı büyür,dalga boyu küçülür,sonuçta mikroskopun ayırma gücü yükselir.
2)Hızlı elektronlar kalın örneklerden daha kolay geçer.
3)enerji kayıplarından kaynaklanan renksel sapınç azalır
4)Örnek daha az ısınır ısınmanın örnekte yol açtığı etkiler azalır
5)Elektron kırınım desenlerinin ayırma gücü yükselir.Bunlara krşılık ,yüksek gerilimlerin sabit ve kararlı bir biçimde elde edilmesinde zorluklarla karşılaşılır.yüksek hızlı elektronların yolu üzerindeki cisimlere çarpmasıyla ortaya çıkan x ışınlarının mikroskopu kullananlara zarar vermemesi için gerekli önlemlerin alınması gerekir.
TARAYICI ELEKTRON MİKROSKOPU:Cisimlerin yüzeyini incelemek üzere geliştirilen tarayıcı elektron mikroskobunda uygun bir saptırıcı düzenek aracılığıyla bir elektron demetinin incelenecek yüzeyi sürekli sürekli olarak taraması sağlanır.Yüzeye çarpan elektronlar yüzeyden ikincil elektronların fırlamasına yol açar.Bu ikincil elektronlar bir karpışım kristaline(elektronların çarpışmasıyla kısa süreli ani ışık parlamaları oluşturan kristal)gönderilir.Kristalde ortaya çıkan parlamalar bir fotoçoğaltıcı lamba (*) aracılığıyla yüzbinlerce kez yükseltilerek elektrik sinyaline dönüştürülür.Bu elektrik sinyali bir katot ışınlı lambadaki(televizyon görüntü tüpü)görüntünün parlaklığını denetler.Katot ışınlı lambanın ekranını tarayan demetin mikroskopla incelenecek yüzeyi tarayan demetle eşzamanlı tarama yapması sağlanır.Böylece lamba ekranındaki bir noktanın parlaklığı, örneğin yüzeyinde bu noktaya karşılık gelen noktadan salınan ikincil elektronların sayısıyla orantılı olur.Sonuç olarak ekranda incelenen yüzeyin yapısını gösteren bir görüntü elde edilir
ALAN ETKİLİ MİKROSKOP:Alan etkisiyle salım(*) olgusundan yararlanarak çalışan bu aygıt, temel olarak bir katot ışınlı lamba içine yerleştirilmiştir,çok ince bir telden oluşur.Güçlü bir elektrik alanının etkisiyle telin ucundan elektronlar fırlar;bu elektronlar lambanın flüorışıl ekranına düşerek ekranda ince telin ucunun görüntüsünü oluşturur.Böyle bir aygıtta büyütme,flüorışıl ekranın eğrilik yarıçapı ile telin ucunun yarıçapı arasındaki orana eşittir.Bu yöntemle yalnız yüksek sıcaklıklara dayanıklı tungsten,platin,molibden gibi metaller incelenebilir,çünkü telin ucunda ortaya çıkan yüksek akım yoğunluğu yüzünden büyük akım açığa çıkar |