ما هو مجهر مخبري
المجهر المخبري يُنتج صورة مكبّرة لعيّنة أصغر من أن تُفحص مباشرة، وكلّ ما في أيّ جهاز يُشتقّ من سؤالين: ممّ تتكوّن العيّنة، وهل يستطيع الضوء أن ينفذ فيها. فالمجهر ليس جهازًا واحدًا بل عائلة، وأفراد هذه العائلة يتفاوتون في كيفية إضاءة المُشاهَد وفي موضع العيّنة منه أكثر ممّا يتفاوتون في التكبير.
والانقسام الأول بين الضوء النافذ، حيث يمرّ الضوء في مُشاهَد رفيع ثم إلى العين، والضوء المنعكس، حيث يسقط على سطح مُشاهَد معتم ثم يرجع. فمجهر الأحياء ينظر عبر الخلايا والأنسجة على شريحة، ومجهر المعادن ينظر في سطح معدن، أو طلاء، أو قطعة صخرية لا ينفذ فيها ضوء. والبصريات نفسها تُستعمل في الاثنين، والفرق في مسار الإضاءة هو الذي يجعل أحدهما عديم الجدوى للعمل الآخر.
والانقسام الثاني هندسة الحامل. ففي الجهاز العمودي تنظر العدسة الشيئية إلى أسفل على عيّنة مثبتة على منصّة تحتها، ولا بدّ للعيّنة أن تكون صغيرة ومستوية بما يكفي لتجلس هناك. وأمّا في الجهاز المعكوس فتنظر العدسة الشيئية من أسفل إلى أعلى وتحمل المنصّة المُشاهَد فوقها، وهذا يجعل في الوسع وضع جسم ثقيل، أو سميك، أو غير منتظم وتحريكه من غير أن يُجزَّ إلى قدر. وتحضير العيّنة، لا التكبير، هو الذي يفصل بين الصيغتين عادةً.
كيفية قياس مجهر مخبري
المجهر المركّب يُكوّن صورته على مرحلتين: العدسة الشيئية تجمع الضوء من المُشاهَد وتكوّن صورة وسيطة مكبّرة، والعدسة العينيّة تُكبّر تلك الصورة للعين. وضرب الرقمين يُعطي التكبير الكلي، وهو أقلّ أرقام المواصفة إفادة، لأنّ التكبير بلا قدرة على التمييز لا يُنتج إلا ضبابًا أكبر. والذي يميّز التفصيل هو الفتحة العدديّة للعدسة الشيئية، وهي مقياسٌ لاتّساع مخروط الضوء الذي تستطيع جمعه، مع الطول الموجي للضوء المستعمل.
ولذلك يقوم النظام البصري مقامًا أعلى من رقم التكبير المطبوع على الجهاز. فالعدسة المُصحَّحة، التي تجمع ألوانًا عدّة في بؤرة واحدة وتستوي عندها مجال الرؤية، هي التي تسمح بأن يُحكم على حدّ عند تكبير عالٍ لا أن يُرى فحسب. ولا بدّ للإضاءة أن تملأ الفتحة على الوجه الصحيح، وهذا شأن المكثّف الضوئي وحاجزي المجال والفتحة؛ وجهازٌ مصباحه غير موافق ولا متمركز سيؤدّي أداءً أنقص من جهاز أخفض منه مُقامٌ كما ينبغي.
وحيث يجب توثيق الفحص أو قياسه صارت الكاميرا قناة بصرية ثانية لها مواصفتها هي أيضًا. فدقّة حسّاس الصورة، وحجم البكسل قياسًا إلى الصورة، وعدسات النقل التي تصلها بالمجهر، كلّها معًا تحدّد ما تستطيع الصورة المحفوظة أن تُريه؛ وقد تكون الصورة على الشاشة حادّة كلّيًا وحاملة عددًا من البكسلات لا يكفي لقياس تفصيل قياسًا صحيحًا. والمعايرة على ميكرومتر المنصّة هي التي تحوّل مسافة بالبكسل إلى مسافة بالميكرومتر، وهي تخصّ كل عدسة شيئية على حدة.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| الإعداد | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| مسار الإضاءة | ضوء نافذ عبر المُشاهَد، أو ضوء منعكس من سطحه | أيّ العيّنات يستطيع الجهاز أن يفحصها أصلًا. فهذا يُحدّده المُشاهَد، وهو ليس مسألة ميل. |
| هندسة الحامل | حامل عمودي ينظر إلى أسفل، أو حامل معكوس ينظر من تحت المنصّة إلى أعلى | هل يمكن وضع مُشاهَد كبير، أو سميك، أو غير منتظم من غير أن يُقطع، وكيف تُبلَّغ أزرار التحريك. |
| رأس الملاحظة | رأس أحادي العين، أو ثنائي العينين، أو ثلاثي العين فيه منفذ للكاميرا | هل الجهاز لمشاهد واحد، أم للاستعمال الاعتيادي المريح، أم للمشاهدة والتصوير معًا. والمنفذ هو الذي يجعل الكاميرا جزءًا ثابتًا. |
| طقم العدسات الشيئية | درجات التكبير، وصنف التصحيح، ومسافة العمل عند كل عدسة | نطاق التكبير النافع، ومدى استواء مجال الرؤية عند أطرافه، ومقدار الخلوص بين العدسة والمُشاهَد. |
| المنصّة والتحريك | حجم المنصّة، ومقدار مشيها، وهل تحريكها يدوي أم مدفوع | هل يمكن مسح المُشاهَد بمنهج وإعادته إلى علامة محدّدة، وهو ما يحوّل المشاهدة إلى قياس. |
| الإضاءة والتباين | مصدر الضوء، وهل يُضاف إلى المجال المضيء مجال مُعتم، أو ضوء مستقطَب، أو إضاءة مائلة | هل يظهر مُشاهَد منخفض التباين أصلًا. فكثير من العيّنات لا يُرى في المجال المضيء ويحتاج تقنية لا تكبيرًا أكثر. |
| التصوير والتحليل | كاميرا، ودقّتها، والبرمجيات المستعملة للالتقاط، والقياس، وإعداد التقرير | هل يُنتج الفحص سجلًّا، وهل يمكن استخراج قياسات منه. وبرمجيات لا تقبل المعايرة شاشةٌ لا جهاز. |
مسار الإضاءة وهندسة الحامل يُحدّدهما المُشاهَد. وكلّ ما بعده مسألة كم ييسّر الفحص ويُوثَّق.
كيفية اختيار مجهر مخبري
| القرار | ما الذي يحسمه | ما الذي يُسأل عنه |
|---|
| هل ينفذ الضوء في المُشاهَد | مقطع رفيع أو مسحة، أو جسم معتم | هذا ما ينتقي مسار الإضاءة وبالتالي العائلة، ولا يحوّل ملحقٌ واحدةً إلى الأخرى. |
| حجم المُشاهَد وشكله | كتلة مثبتة، أو شريحة، أو قطعة لا يمكن تجزئتها | حيث لا يمكن تصغير العيّنة، فالهندسة المعكوسة هي التي تيسّر فحصها أصلًا. |
| مقياس التفصيل المطلوب | حبيبات كاملة، أو سماكة طلاء، أو راسب دقيق | التفصيل لا المُشاهَد هو الذي يحدّد نطاق العدسات الشيئية، والفتحة العدديّة التي يتطلّبها هي الرقم الذي يُراجَع. |
| التباين الذي يُتيحه المُشاهَد | مُشاهَد ملوَّن بطبعه أو شديد تبدّد الضوء، أو مُشاهَد شبه شفّاف | منخفض التباين مسألة تقنية، وملحقاتها تُنتقى مع الجهاز لا تُضاف بعده. |
| هل يلزم قياس | حكم كيفي، أو بُعد، أو عدّ | القياس يتطلّب معايرة على معيار ومنصّة تُحرَّك بإعادة موثوقة، وهذا يُغيّر ما لا بدّ أن يشتمل عليه الجهاز. |
| هل يجب الاحتفاظ بالنتيجة | رأي يُبدى في حينه، أو صورة تُرفق بتقرير | التصوير وبرمجياته تُواصَف مع البصريات في الوقت نفسه، لأنّ منفذ الكاميرا ووصلتها جزء من الحامل. |
| من سيستعمله | متخصّص واحد، أو عدّة أشخاص بالتناوب | سهولة الإعداد، وضبط العدسات العينية، وتكرار النتيجة بين المستعملين، أهمّ في الاستعمال المشترك من أيّ رقم بصري مفرد. |
إن بقي أيٌّ من هذه مفتوحًا فأرسل ما هو معروف؛ يمكن إصدار عرض السعر انطلاقًا من وصف التشغيل ثم تحسينه بعد سدّ الفجوات.
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن مجهر مخبري، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن المجهر المخبري |
| أجهزة قياس الصلادة | تُحدث أثرًا ثم تقيسه، فالقياس ميكانيكي لا بصري حتى حيث يُقرأ الأثر عبر عدسة. والجهازان يُستعملان كثيرًا على المُشاهَد نفسه ويجيبان عن سؤالين مختلفين كلّيًا. |
| أجهزة قياس خشونة السطح | تتتبع مَلمَس السطح أو تقيسه وتبلّغ عنه رقمًا. فالمجهر يُري كيف يبدو السطح، وأداة الخشونة تقول كم يبعد عن الاستواء. |
| مقاييس سماكة الطلاء | تبلّغ عن سماكة طبقة بطريقة فيزيائية، أمّا المجهر فيقيسها من مقطع عرضي محضَّر. والطريق البصري أبطأ، وهو الذي يمكن أن يُراجَع به الآخر. |
| محلّلات حجم الجسيمات | تبلّغ عن توزيع أحجام عدد كبير من الجسيمات في عيّنة مبعثرة. أمّا المجهر فيفحص بعضها المختار بالتفصيل، وهو ضرب آخر من الدليل، وحجم الحبيبات المُقدَّر بالمجهر غير توزيع أحجام مسحوق. |
| معدات الفحص الصناعية | التسمية العامّة لمعدّات المراجعة في ورشة الإنتاج، والمجهر المستعمل للفحص أحد أفرادها. وحيث كان المتطلب هو التصوير نفسه تُواصِف به كمجهر، لا تحت التسمية العامّة. |
والحدّ الجدير بالحسم أولًا هو هل ينفذ الضوء في المُشاهَد أم ينعكس عنه، لأنّ هذه الحقيقة الواحدة تنتقي الجهاز وتُخرج أكثر بدائله.
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- المُشاهَد، وهل هو شفّاف أو معتم، وكم هو كبير وسميك
- التفصيل المطلوب فحصه والمقياس الذي لا بدّ من تمييزه عنده
- هل يمكن تقطيع المُشاهَد وتثبيته، أم يجب فحصه كما هو
- تقنية التباين المطلوبة، إن كان المُشاهَد قريبًا من الشفّافية
- هل يجب أخذ قياس من الصورة، وعلى أيّ معيار
- هل يجب التقاط الصور، وقياسها، وإعداد تقارير عنها، وبكم مستعمل
- نطاق التكبير ومسافة العمل اللازمة عند أعلاه
- الإضاءة والتغذية المتوفّرتان في الموقع
- الكمية، وميناء الوصول، وتاريخ التسليم المطلوب
