Tính thiết kế hệ hiển vi

phÇn i: lêi nãi ®Çu Lµ mét sinh viªn n¨m cuèi mäi kiÕn thøc chuyªn ngµnh ®Õn nay chóng em ®· ®­îc häc gÇn hÕt tuy nhiªn mäi c¸i míi chØ lµ lý thuyÕt do vËy viÖc thiÕt kÕ ®å ¸n lµ mét viÖc rÊt bæ ich v× nã s¸t víi thùc tÕ tuú tõng tr­êng hîp cô thÓ mµ cã thÓ hiÖu chØnh c¸i nµy hoÆc c¸i kia sao cho phï hîp. Néi dung chÝnh cña b¶n ®å ¸n quang kü thuËt lµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ hiÓn vi tõ c¸c th«ng sè cho tr­íc trong ®Ò bµi.Trong b¶n ®å ¸n víi môc ®Ých lµ thiÕt kÕ hÖ hiÓn vi do ®ã cïng c¸c lý thuyÕt c¬ b¶n vÒ quang kü thuËt vµ c¸ch thiÕt kÕ mét hÖ hiÓn vi hoµn chØnh tõ c«ng viÖc chän vËt liÖu cho tíi tÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ quang ®Õn thiÕt bÞ c¬ phô trî ®Ó ghÐp nèi. Víi néi dung nh­ vËy b¶n ®å ¸n cña em ®­îc chia lµm 2 ch­¬ng: Ch­¬ng 1 C¬ së lý thuyÕt Ch­¬ng 2 TÝnh thiÕt kÕ hÖ hiÓn vi phÇn ii: néi dung ch­¬ng1: C¬ së lý thuyÕt quang kü thuËt I. Nguyªn lý cÊu t¹o cña kÝnh hiÓn vi. 1. Nguyªn lý cÊu t¹o. HÖ hiÓn vi gåm hai thµnh phÇn: VËt kÝnh cã tiªu cù f’VK vµ thÞ kÝnh cã tiªu cù f’TK . VËt thËt y nhá vµ ë rÊt gÇn tiªu diÖn thø nhÊt FVk ®­îc vËt kÝnh t¹o thµnh ¶nh y’ thËt, thÞ kÝnh ®­a ¶nh y’ nµy thµnh ¶nh y’’ lªn ®iÓm cùc viÔn cña ng­êi quan s¸t, m¾t ®­a ¶nh y’’ lªn vâng m¹c thµnh ¶nh y’’ mµ m¾t quan s¸t nh×n thÊy vËt y. Nh­ vËy, ¶nh gi÷a y’ trïng víi tiªu ®iÓm thø nhÊt thÞ kÝnh FTK. H×nh 1 m« t¶ qu¸ tr×nh t¹o ¶nh qua kÝnh hiÓn vi. y F O VK y' O' F' TK H×nh 1: Nguyªn lý t¹o ¶nh hÖ hiÓn vi HiÓn vi lµ hÖ quang chñ quan cã tiªu cù vËt kÝnh nhá vµ rÊt nhá. C¸c vËt kÝnh th«ng dông cã f’VK kho¶ng vµi chôc ®Õn vµi mm. Th«ng th­êng vËt kÝnh hiÓn vi gåm hai thÊu kÝnh dÝnh liÒn: mét héi tô, mét ph©n k× vµ tõ hai lo¹i thuû tinh: Kron vµ Flin, hoÆc hai thÊu kÝnh rêi. C¸c vËt kÝnh cã tiªu cù cµng nhá th× sè thÊu kÝnh cµng nhiÒu vµ ®é lín c¸c thÊu kÝnh cµng bÐ. C¸c lo¹i vËt kÝnh ®­îc h¹n chÕ ba lo¹i quan sai: sai s¾c vÞ trÝ ds’ vµ cÇu sai lC vµ Koma lK. 2. C¸c lo¹i thÞ kÝnh hiÓn vi. Cã nhiÒu lo¹i thÞ kÝnh ®­îc ghÐp víi vËt kÝnh ®Ó ®­îc hÖ v« tiªu Keple: thÞ kÝnh Ramden, thÞ kÝnh Huyghen, thÞ kÝnh Kennel, thÞ kÝnh ®èi xøng, thÞ kÝnh gãc më lín… CÊu t¹o vµ nguyªn t¾c t¹o ¶nh qua c¸c thÞ kÝnh hiÓn vi còng t­¬ng tù nh­ c¸c thÞ kÝnh hÖ v« tiªu. H×nh 1.8 m« t¶ t¹o ¶nh qua kÝnh hiÓn vi víi thÞ kÝnh Huyghen. H×nh 1.9 m« t¶ ¶nh qua kÝnh hiÓn vi víi thÞ kÝnh Ramden. y' Pr y VK TKt y'' TKm TKm y VK y'' TKt y' Pr H×nh 2- KÝnh hiÓn vi víi thÞ kÝnh Huyghen H×nh 3- KÝnh hiÓn vi víi thÞ kÝnh Ramden 3. C¸c b­íc tÝnh hÖ hiÓn vi. TÝnh c¸c th«ng sè chung cña hÖ, c¸c th«ng sè quang cña vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh: Tiªu cù vËt kÝnh: f’VK Tiªu cù thÞ kÝnh: f’TK Gãc më thÞ kÝnh: 2 Kh¶ n¨ng ph©n gi¶i cña hÖ: ’ VÞ trÝ vµ ®é lín vßng ch¾n s¸ng vµ vßng ch¾n tr­êng. TÝnh thÞ kÝnh Ramden hoÆc Huyghen. TÝnh c¸c th«ng sè: f’TKt , f’TKm , , sF , s’F’ , r , n , D , d , sH , s’H’ . TÝnh quang sai cña thÞ kÝnh ( thùc hiÖn theo bµi to¸n thuËn). TÝnh vËt kÝnh hÖ hiÓn vi. - X¸c ®Þnh c¸c quang sai thµnh phÇn: ds’VK , ’CVK , l’KVK.. - Sö dông tia phô thø nhÊt ®Ó t×m: i , di vµ hi . - TÝnh kiÓm nghiÖm quang sai vËt kÝnh. TÝnh quang sai cña c¶ hÖ. Quang sai cña hÖ b»ng tæng quang sai cña thÞ kÝnh vµ vËt kÝnh. TÝnh thÞ kÝnh. ThÞ kÝnh ®­îc ghÐp víi vËt kÝnh kÝnh hiÓn vi thµnh kÝnh hiÓn vi. ThÞ kÝnh ®­a ¶nh gi÷a do vËt kÝnh t¹o nªn ra v« cïng. Hai lo¹i thÞ kÝnh th«ng dông ®­îc ghÐp víi vËt kÝnh lµ thÞ kÝnh Ramden, thÞ kÝnh Huygen. C¸c th«ng sè quang cña thÞ kÝnh: tiªu cù f’TK , gãc më ’ vµ vÞ trÝ pupin ra (trïng víi n¬i ®Æt con ng­¬i m¾t ng­êi quan s¸t) t’P . ThÞ kÝnh Ramden ThÞ kÝnh Ramden gåm hai thÊu kÝnh cã tô sè d­¬ng. Mçi thµnh phÇn cã mét mÆt låi vµ mét mÆt ph¼ng vµ cïng mét lo¹i thuû tinh. Chóng ghÐp l¹i víi nhau sao cho hai mÆt låi quay l¹i nhau vµ c¸ch nhau mét kho¶ng (h×nh 4). ThÊu kÝnh thø nhÊt gÇn víi ¶nh gi÷a y’ vµ ®­îc gäi lµ thÊu kÝnh tr­êng. ThÊu kÝnh tr­êng cã tiªu cù f’tkt > 0. ThÊu kÝnh thø hai gÇn m¾t ng­êi quan s¸t vµ ®­îc gäi lµ thÊu kÝnh m¾t. ThÊu kÝnh thø hai gÇn m¾t ng­êi quan s¸t vµ ®­îc gäi thÊu kÝnh m¾t. ThÊu kÝnh m¾t cã tiªu cù d­¬ng f’tkm > 0. Tiªu cù f’tkt , f’tkm vµ kho¶ng c¸ch phô thuéc vµo tiªu cù chung thÞ kÝnh f’TK vµ vÞ trÝ pupin ra t’P . ThÞ kÝnh Ramden cã t’P n»m trong kho¶ng 0,3 ®Õn 0,4 tiªu cù thÞ kÝnh f’TK vµ gãc më 2’ 40 0. C¸c th«ng sè thÞ kÝnh Ramden ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: f’tkt = f’tkt = 5 fTK / 4 = 3f’TK / 4 sF = f’TK [ 1- (/ f’tkm ) ] s’F’ = f’TK [ 1- (/ f’tkt ) ]. Do c¸ch ghÐp nh­ vËy mµ tiªu cù thø nhÊt thÞ kÝnh n»m tr­íc thÊu kÝnh tr­êng vµ c¸ch thÊu kÝnh tr­êng mét kho¶ng sF . ThÊu kÝnh tr­êng ®­a ¶nh gi÷a y’ thµnh ¶nh ¶o y’’ . ThÊu kÝnh m¾t ®­a ¶nh ¶o y’’ ra trïng víi ®iÓm cùc viÔn ng­êi quan s¸t. Tiªu diÖn thø hai thÞ kÝnh n»m sau thÊu kÝnh m¾t mét kho¶ng s’F’ . §é lín thÊu kÝnh tr­êng phô thuéc vµo ®é lín tèi ®a cña ¶nh gi÷a y’ ( ®é lín vßng ch¾n tr­êng ) vµ ®é lín vßng ch¾n s¸ng. §é lín thÊu kÝnh m¾t phô thuéc vµo ®é lín, vÞ trÝ pupin ra vµ gãc më 2’ . C¸c b¸n thÊu kÝnh tr­êng ®­îc x¸c ®Þnh theo: r1 = r2 = - f’tkt . ( n-1) C¸c b¸n cong thÊu kÝnh m¾t: r1 = f’tkm . ( n – 1) r2 = Tõ c¸c th«ng sè kÕt cÊu: r1 , r2 , n1 = 1, n2 = n, n3 = 1, vµ d1 (cho thÊu kÝnh tr­êng) r3 , r4 , n3 = 1, n4 = n, n5 = 1, vµ d3 (cho thÊu kÝnh m¾t) vµ kho¶ng c¸ch hai thÊu kÝnh d2 = sö dông bµi to¸n thuËn ®Ó t×m quang sai cña thÞ kÝnh. ë ®©y cÇn sö dông ph­¬ng ph¸p hµnh tr×nh ng­îc cña tia s¸ng ®Ó tÝnh quang sai thÞ kÝnh. y VK Pr TKt F' vk =F' tk y'' y' TKm H×nh 4: ThÞ kÝnh Ramden ThÞ kÝnh Huygen gåm hai thÊu kÝnh cã tô sè d­¬ng. Mçi thÊu kÝnh cã mét mÆt låi vµ mét mÆt ph¼ng vµ cïng mét lo¹i thuû tinh. Chóng ®­îc ghÐp l¹i víi nhau sao cho hai mÆt låi ë tr­íc vµ hai mÆt ph¼ng ®øng sau (h×nh 5). Hai thÊu kÝnh c¸ch nhau mét kho¶ng . ThÊu kÝnh thø nhÊt lµ thÊu kÝnh tr­êng. ThÊu kÝnh tr­êng cã tiªu cù d­¬ng f’tkt > 0. ThÊu kÝnh thø hai lµ thÊu kÝnh m¾t. ThÊu kÝnh m¾t cã tiªu cù d­¬ng f’tkm > 0. Tiªu cù f’tkt , f’tkm vµ kho¶ng c¸ch phô thuéc vµo tiªu cù chung thÞ kÝnh f’TK vµ vÞ trÝ pupin ra t’P . ThÞ kÝnh Huygen cã t’P ®­îc chän tõ 0,3 ®Õn 0,4 tiªu cù thÞ kÝnh f’TK vµ ®é lín gãc më 2’ 400. C¸c th«ng sè thÞ kÝnh Huygen ®­îc x¸c ®Þnh theo: f’tkt = 2 f’tkm = 3 fTK/ 2 = 9 f’TK / 8 sF = - f’TK [ 1- (/ f’tkm ) ] s’F’ = f’TK [ 1- (/ f’tkt ) ]. Do c¸ch ghÐp nh­ vËy mµ tiªu diÖn thø nhÊt thÞ kÝnh n»m sau thÊu kÝnh tr­êng vµ c¸ch thÊu kÝnh tr­êng mét kho¶ng sF . ThÊu kÝnh tr­êng ®­a ¶nh gi÷a y’ thµnh ¶nh thËt y’’. ThÊu kÝnh m¾t ®­a ¶nh thËt y’’ ra trïng víi ®iÓm cùc viÔn ng­êi quan s¸t. Tiªu diÖn thø hai thÞ kÝnh n»m sau thÊu kÝnh m¾t mét kho¶ng s’F’ .§é lín thÊu kÝnh tr­êng phô thuéc vµo ®é lín tèi ®a cña ¶nh gi÷a y’, (®é lín vßng ch¾c tr­êng) vµ ®é lín vßng ch¾n s¸ng. §é lín thÊu kÝnh m¾t phô thuéc vµo ®é lín, vÞ trÝ pupin ra vµ gãc më 2’ . C¸c b¸n kÝnh cong thÊu kÝnh tr­êng ®­îc x¸c ®Þnh theo:r1 = f’tkt . ( n-1) r2 = C¸c b¸n kÝnh cong thÊu kÝnh m¾t: r1 = f’tkm . ( n-1) r2 = Tõ c¸c th«ng sè kÕt cÊu: r1 , r2 , n1 = 1 , n2 = n , n3 = 1 vµ d1 (cho thÊu kÝnh tr­êng) r3 , r4 , n3 = 1 , n4 = n , n5 = 1 vµ d3 (cho thÊu kÝnh m¾t) vµ kho¶ng c¸ch hai thÊu kÝnh d2 = sö dông bµi to¸n thuËn ®Ó t×m quang sai cña thÞ kÝnh. ë ®©y cÇn sö dông ph­¬ng ph¸p hµnh tr×nh ng­îc cña tia s¸ng ®Ó tÝnh quang sai thÞ kÝnh. y VK y' y'' Pr TKm TKt H×nh 5: ThÞ kÝnh Huygen C¸c lo¹i vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh cña hÖ hiÓn vi cÇn ph¶i hiÖu chØnh 3 lo¹i quang sai: Sai s¾c ds’, cÇu sai dlc’, Koma dlk’. §Ó tÝnh quang sai cña vËt kÝnh còng nh­ cña thÞ kÝnh ta ph¶i sö dông lý thuyÕt quang sai bËc 3. Gi¶ sö quang sai cña chóng ds’ phô thuéc vµo vÞ trÝ vµ ®é lín cña vËt (SP , l), vÞ trÝ vµ tia s¸ng tõ vËt qua pupin vµo (m, tP) vµ vµo c¸c th«ng sè cña hÖ ( ri , di , ni ) th×: ds’ = f (sP , l , m , tP , ni , ri , di) Quan hÖ gi÷a c¸c ds’ vµ c¸c (ri , ni , di ) ®­îc thÓ hiÖn qua c¸c hÖ sè ¶nh h­ëng: Si , SII , SIII , SIV , SV . BiÕt c¸c ds’ vµ c¸c hÖ sè ¶nh h­ëng t×m c¸c th«ng sè cña hÖ (ri ,ni ,di) thuËt ng÷ Quang kü thuËt gäi lµ bµi to¸n ng­îc. Ng­îc l¹i khi cã (ni ,ri ,di) vµ c¸c hÖ sè ¶nh h­ëng ta t×m c¸c quang sai ds’ thuËt ng÷ Quang kü thuËt gäi lµ bµi to¸n thuËn. §Ó x¸c ®Þnh c¸c tæng ¶nh h­ëng SI…SV ta sö dông hai tia c¬ b¶n tù chän nh­ sau: Tia thø nhÊt (h×nh 6) Tia tù chän thø nhÊt tõ vËt ®iÓm trªn quang trôc cña mÆt Q lËp víi quang trôc gãc 1 , sau khi khóc x¹ qua c¸c mÆt cÇu c¾t quang trôc víi c¸c gãc 2 , 3 ,…’k ®ång thêi gÆp c¸c mÆt cÇu víi c¸c chiÒu cao so víi quang trôc lµ h1 , h2 ,…hk . n(i+1) r(i+1) a2 r1 a1=0 n1 d i n2 n3 a i h1 r2 a( i+1) ni hi ri n'k h(i+1) nk rk a 'k hk H×nh 6: Tia c¬ b¶n tù chän thø nhÊt qua nhiÒu mÆt cÇu. Nh­ vËy qua tia tù chän thø nhÊt ta cã c¸c gi¸ trÞ i vµ hi khi chän 1 vµ h1 theo quan hÖ: hi + 1 = hi - i . di i + 1 = i + hi Tõ (3.9) còng suy ra: ri = = di = = Tia thø hai (h×nh 7) Tia tù chän thø hai tõ vËt ®iÓm ngoµi quang trôc cña mÆt Q lËp víi quang trôc t¹i ®iÓm gi÷a pupin vµo gãc , sau khi khóc x¹ qua c¸c mÆt cÇu c¾t quang trôc víi c¸c gãc , ,…’k ®ång thêi gÆp c¸c mÆt cÇu víi c¸c chiÒu cao so víi quang trôc lµ h1 , h2 ,…hk . -s -tp n'k nk n(i+1) ni n3 n2 n1 d i y(i+1) q1 P v -y1 q2 r1 a i r2 ri q( i+1) yi rk r(i+1) -yk q 'k H×nh 7: Tia c¬ b¶n tù chän thø hai qua nhiÒu mÆt cÇu. Nh­ vËy, qua tia tù chän thø nhÊt ta cã c¸c gi¸ trÞ vµ yi khi chän vµ y1 theo quan hÖ: yi+1= yi - . di = + yi Tõ trªn ta suy ra: ri = = di = = C¸c tæng ¶nh h­ëng quang sai bËc ba: Si = SII = SIII = SIV = - = SV = Trong ®ã: Pi = = = = = - = - = ë ®©y l1 = 1 = - (s – tP) nªn I = - n1(s – tP) vµ khi vËt ë v« cïng (s = - ; = 0) th×: = h1 I = - n1 . h1 . TÝnh vËt kÝnh. VËt kÝnh hiÓn vi t¹o ra ¶nh thËt y’ tõ y. VËt kÝnh hiÓn vi gåm nhiÒu lo¹i: lo¹i 1 thÊu kÝnh, lo¹i 2 thÊu kÝnh theo kiÓu Ramden, lo¹i 2 thÊu kÝnh dÝnh liÒn, lo¹i 3 thÊu kÝnh vµ lo¹i 4 thÊu kÝnh ®èi xøng. Trong ®å ¸n nµy hÖ hiÓn vi ®­îc thiÕt kÕ cã vËt kÝnh gåm hai thÊu kÝnh dÝnh liÒn. VËt kÝnh gåm hai thÊu kÝnh dÝnh liÒn. Tiªu cù vËt kÝnh f’ . Tô sè vËt kÝnh D’ . Tiªu cù c¸c thÊu kÝnh lµ f’1 , f’2 vµ tô sè lµ D’1 , D’2 . VËt kÝnh t¹o ¶nh thËt vËt kh«ng ë v« cïng mµ rÊt gÇn víi tiªu diÖn vËt kÝnh. TØ lÖ t¹o ¶nh ’ gi÷a hai mÆt ph¼ng vËt vµ mÆt ph¼ng ¶nh cè ®Þnh. Kho¶ng c¸ch nµy vµ tØ lÖ t¹o ¶nh th­êng biÕt tr­íc khi thiÕt kÕ. VËt kÝnh ®­îc hiÖu chØnh ba lo¹i quang sai: Sai s¾c, cÇu sai vµ koma s¸ng vµ c¸c lo¹i quang sai. C¸c lo¹i quang sai nµy ®­îc lÊy tõ quang sai thÞ kÝnh sao cho tæng quang sai cña chóng cã gi¸ trÞ b»ng 0. Nh­ vËy: dlc’VK + dlc’TK = 0 dl’KVK + dl’KTK = 0 ds’VK + ds’TK = 0 Do thÞ kÝnh ®­îc tÝnh theo ph­¬ng ph¸p hµnh tr×nh ng­îc cña tia s¸ng nªn kÕt qu¶ cña c¸c lo¹i quang sai vËt kÝnh (tÝnh gÇn ®óng) lµ: dlc’VK = dlc’TK dl’KVK = dl’KTK ds’VK = ds’TK Nh­ vËy ®iÒu kiÖn ban ®Çu cho tr­íc lµ: TØ lÖ t¹o ¶nh ’ ; Kho¶ng c¸ch hai mÆt ¶nh vµ mÆt ¶nh vËt (hoÆc tiªu cù f’) ; C¸c ®é lín quang sai: Sai s¾c ds’ , cÇu sai dl’C , koma dl’K øng víi gãc më vËt (hoÆc ®é lín vËt 2l) ; Thñ ®é sè A = sinu: VÞ trÝ pupin vµo. §Ó tÝnh vËt kÝnh cÇn sö dông c¸c mèi quan hÖ sau: Tæng ¶nh h­ëng sai s¾c vÞ trÝ ¶nh: SIS = ds’ Tæng ¶nh h­ëng thø nhÊt : S = Tæng ¶nh h­ëng thø hai : SII = H×nh 8: VËt kÝnh 2 thÊu kÝnh dÝnh liÒn  Vµ c¸c tham sè C , P , W , P vµ W C = W = P = P = W = PMin = P- 0,85 (W- 0,15)2 C¸ch tÝnh ®­îc tuÇn tù theo c¸c b­íc sau: 1. T×m vÞ trÝ vµ tiªu cù thÞ kÝnh: VÞ trÝ vËt a = VÞ trÝ ¶nh a’ = . A Tiªu cù thÞ kÝnh f’ = 2. Dïng hai tia phô tù chän t×m c¸c tham sè: ; ; h1 = a. ; tp = 0; y1 = 0 ; i = - 3. T×m c¸c tæng ¶nh h­ëng: SIS , SI , SII . 4. T×m C , P , W’P , W vµ PMin . 5. Tra b¶ng chän cÆp thuû tinh – Tõ PMin vµ C sö dông to¸n ®å x¸c ®Þnh ®­îc ký hiÖu c¸c cÆp thuû tinh. - Tõ sè ký hiÖu tra b¶ng sè (6.2) vµ b¶ng sè (6.3) t×m c¸c cÆp thuû tinh thÝch hîp.NÕu W 0,8 tra b¶ng (6.3) ®Ó thÊu kÝnh thø nhÊt lµ thuû tinh Flin (Flin ®øng tr­íc) vµ thÊu kÝnh thø hai lµ thuû tinh Kron (Kron ®øng sau). 6. Tra t×m c¸c tham sè C , P0 , Q0 , vµ n2 , v2 , n3 , v3 theo b¶ng (6.4) vµ (6.5) 7. X¸c ®Þnh Q Q = Q0 - 8. X¸c ®Þnh c¸c gãc néi vµ theo : Khi thÊu kÝnh thø nhÊt lµ thuû tinh Kron th× (tra trong b¶ng)Khi thÊu kÝnh thø hai lµ thuû tinh Flin th× (tra trong b¶ng)9. Tra b¶ng t×m c¸c bÒ dµy d1 , d2 vµ tÝnh hi 10. T×m c¸c b¸n kÝnh cong vËt kÝnh: r1 , r2 , r3 . r1 = 11. TÝnh kiÓm nghiÖm c¸c quang sai hÖ vËt kÝnh. Quang sai cña thÞ kÝnh lµ kh«ng ®æi. B©y giê chØ tÝnh kiÓm nghiÖm quang sai vËt kÝnh ®Ó tõ ®ã kh¼ng ®Þnh bé th«ng sè cÊu t¹o võa t×m ®­îc cã ph¶i tÝnh hiÖu chØnh hay kh«ng? Gi¶ sö quang sai thùc cña b«i th«ng sè cÊu t¹o tÝnh ®­îc lµ l*VK (chung cho c¸c lo¹i quang sai thµnh phÇn) vµ lVK lµ quang sai cho tr­íc ®Ó tÝnh vËt kÝnh, th× ®é sai lÖch quang sai sÏ lµ: lVK = l*VK - lVK Khi lVK 0,1 . lVK vËt kÝnh cã quang sai nhá. Kh«ng ph¶i tÝnh hiÖu chØnh bé th«ng sè kÕt cÊu. Khi lVK > 0,1 . lVK vËt kÝnh cã quang sai lín h¬n yªu cÇu. CÇn ph¶i tÝnh hiÖu chØnh bé th«ng sè kÕt cÊu. Cã hai c¸ch tÝnh: C¸ch thø nhÊt: Chän cÆp vËt liÖu kh¸c ë hµng thø k b¶ng (6.3) sao cho hiÖu sè (v1 – v2) lÇn chän sau lín h¬n hiÖu sè (v1 – v2) lÇn chän tr­íc. C¸ch thø hai: LÊy chØ tiªu quang sai ®Ó tÝnh hiÖu chØnh lµ l’VK : l’VK = lVK + lVK Nh­ vËy khi tÝnh quang sai thÞ kÝnh dïng bµi to¸n thuËn tøc lµ biÕt ri , ni , di t×m ds’ . Khi tÝnh c¸c th«ng sè cho vËt kÝnh ri , ni , di ta dïng bµi to¸n ng­îc. ViÖc thiÕt kÕ hÖ hiÓn vi ®­îc tiÕn hµnh theo nh÷ng b­íc chÝnh sau: 1. TÝnh c¸c th«ng sè chung cña hÖ. 2. TÝnh thÞ kÝnh Huyghen. 3. TÝnh quang sai thÞ kÝnh. 4. TÝnh vËt kÝnh 2 thÊu kÝnh dÝnh liÒn. TÝnh quang sai vËt kÝnh. ch­¬ng2 : tÝnh thiÕt kÕ hÖ hiÓn vi 1. C¸c ®iÒu kiÖn cho tr­íc. - §é phãng ®¹i hiÓn vi hoÆc ®é phãng ®¹i thÞ kÝnh vµ tû lÖ t¹o ¶nh vËt kÝnh. C¸c ®iÒu kiÖn nµy thèng nhÊt víi quy chuÈn chung. Th«ng th­êng ®é phãng ®¹i thÞ kÝnh: 5x ; 6,3x ; 8x ; 10x ; 12,5x ; 16x ; 20x ; 25x. Tû lÖ t¹o ¶nh vËt kÝnh: ß’ = 1 ; 3,2 ; 4 ; 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 120. - Kho¶ng c¸ch vËt kÝnh l1 : §­îc tÝnh tõ vËt ®Õn mÆt tú vËt kÝnh víi èng c¬ hiÓn vi. Kho¶ng c¸ch còng ®­îc tiªu chuÈn : l1= 37mm vµ 45 mm tuú theo mçi n­íc. - Kho¶ng c¸ch thÞ kÝnh l2 : §­îc tÝnh tõ mµn ¶nh gi÷a ( FTK ) ®Õn mÆt tú cña thÞ kÝnh víi èng c¬ hiÓn vi. Tuú theo c¸c n­íc kh¸c nhau, kho¶ng c¸ch nµy còng ®­îc quy chuÈn : l2= 10 ; 13 ; 18. - èng c¬ hiÓn vi ( cßn ®­îc gäi lµ kho¶ng c¬) : §­îc tÝnh tõ n¬i tú cña vËt kÝnh ®Õn n¬i tú cña thÞ kÝnh. Kho¶ng c¬ còng ®­îc quy chuÈn L = 160 mm ; 170 mm ;190 mm. - §é lín vßng ch¾n tr­êng hoÆc gãc më thÞ kÝnh. C¸c th«ng sè nµy còng ®­îc quy chuÈn 2y’ = 7 ; 8 ; 10 ; 12 ; 12,5 ; 14 ; 15 ; 19 ; 23. 2w’ = 210 ; 250 ; 270 ; 320 ; 350 ;400 ; 430... L f TK L 1 f' VK z -f vk F vk y o1 vk t F' vk F tk z' t p F' tk o 2 tk D p 2. S¬ ®å nguyªn lý kÝnh hiÓn vi. X¸c ®Þnh th«ng sè trªn nguyªn lý. Chän ®é phãng ®¹i vËt kÝnh: b’VK= 6,3 Tõ ®Çu bµi ta cã : Tõ ®ã ta cã tiªu cù thÞ kÝnh: f’TK = Tõ s¬ ®å nguyªn lý kÝnh hiÓn vi ta cã: fVK + t = L1 Tõ hÖ trªn ta cã: = S¬ ®å t¹o ¶nh qua hÖ t­¬ng ®­¬ng a a z' a' F' -a -z F k k' h h' Tõ s¬ ®å t¹o ¶nh trªn ta cã: z*z’=-f’2 øng víi vËt kÝnh ta cã: (mm) T­¬ng tù víi thÞ kÝnh cho tia s¸ng ®i ng­îc l¹i ®Ó ¶nh cña ®iÓm thuéc vßng ch¾n tr­êng hiÖn râ trªn vËt kÝnh. Do vËy ta cã: Tõ ®ã ta cã: Do vßng ch¾n tr­êng n»m sau hÖ quang nªn vßng ch¾n tr­êng trïng víi pupinra th­êng DPupinra = nªn ta chän DPupinra= 4 (mm) Vßng ch¾n s¸ng trïng víi gi¸ ®ì vËt kÝnh Tõ s¬ ®å t¹o ¶nh ta cã ®é lín vßng ch¾n s¸ng: Do ®Ò ra 2y = 1 nªn theo s¬ ®å t¹o ¶nh ta cã: gãc më V× ta thiÕt kÕ kÝnh hiÓn vi sinh häc dïng ®Ó quan s¸t lµm cho vËt ®­îc râ h¬n. Do vËy ta sö dông thÞ kÝnh Huyghen ®Ó cho kÝch th­íc hÖ ®­îc nhá gän. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o y VK S' F S' F d y'' y' Pr C¸c th«ng sè chung cña thÞ kÝnh. TÝnh to¸n th«ng sè h×nh häc. ThÊu kÝnh tr­êng Ta cã: Chän vËt liÖu thÊu kÝnh tr­êng K8 cã n = 1,5163 ThÊu kÝnh m¾t Tõ s¬ ®å quang ta cã: §­êng kÝnh thÊu kÝnh tr­êng Theo b¶ng 6.1a ta cã bÒ dµy d = 2,5 (mm) Do ®ã ta cã gãc Tõ s¬ ®å quang ta suy ra: §­êng kÝnh thÊu kÝnh m¾t Theo b¶ng 6.1a th× bÒ dµy d = 3,5 (mm) Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ tÝnh to¸n kÝnh hiÓn vi sinh häc ®Ó ®¶m b¶o cho khi quan s¸t vËt, h×nh ¶nh kh«ng bÞ sai lÖch ®i trong qu¸ tr×nh phãng ®¹i do sai s¾c, cÇu sai, koma g©y lªn. V× v©þ, chóng ta tÝnh to¸n quang sai bËc 3 cña hµnh tr×nh ng­îc ®Ó khi thiÕt kÕ vËt kÝnh víi quang sai bËc 3 ®· tÝnh ë thÞ kÝnh ta lÊy dÊu ng­îc l¹i ®Ó lµm cho triÖt tiªu nhau. TÝnh quang sai bËc 3 hµnh tr×nh ng­îc. Ta cã bé th«ng sè kÕt cÊu hµnh tr×nh ng­îc cña thÞ kÝnh. r1 = ¥ r2 =-7,625(mm) r3 = ∞ r4 =-15,25(mm) d1 =2,5 (mm) d2 =22.15 (mm) d3 =3,5 (mm) n1 =1 n2=1,5163 n3 =1 n4 =1,5163 n5 =1 ABBE =64,1 f’ =19,69 (mm) w =17,750 =0,3098(rad) tP = 22,45 a1= 0 h1=14,47 q1 =1 h = 0 Theo ch­¬ng tr×nh tÝnh quang sai bËc 3 hµnh tr×nh ng­îc (Bµi to¸n thuËn) PROGAM TINH QUANG SAI THI KINH; type kieu = array [ 1..100 ] of real ; var i, n:integer ; a,b,s1,s2,m1,n1,w,g1c,g2c,g1k,g2k,Rc,Rk,s1s,ds : real; r,d,E,ni,c,h,y,anpha,teta,p : kieu; Procedure nhap_thong_so_kinh ( m :integer ; c:char; var a : kieu ); var j: integer; begin for j := 1 to m do begin writeln ( 'Hay nhap cac phan tu',c:4,j:4) ; readln ( a[j]); end; end; Function cos (m2,n2 : real): real; begin cos:= m2/sqrt(m2*m2+(n2*n2)) ; end; Function sin (m2,n2 : real): real; begin sin:= n2/sqrt(m2*m2+(n2*n2)) end; Function dd(m2,n2 :real) :real; begin dd:=sqrt(m2*m2+(n2*n2)); end; BEGIN writeln( 'Ban nhap so phan tu mat cau '); readln( n); nhap_thong_so_kinh (n,'r',r) ; nhap_thong_so_kinh (n-1,'d',d) ; nhap_thong_so_kinh (n+1,'n',ni); nhap_thong_so_kinh (n+1,'E',E); writeln('ban nhap du lieu cho tia co ban tu chon thu nhat'); write(' nhap anpha1 (rad) :'); readln (anpha[1]); write(' ban nhap h[1] (mm)' ); readln (h[1]); writeln('ban nhap du lieu cho tia co ban tu chon thu hai'); write(' nhap goc teta (rad) :'); readln(teta[1]); write(' ban nhap y[1] (mm) ' ); readln (y[1]); writeln(' nhap goc do tia chinh tu vat diem ngoai quang truc' ); readln (w); write(' nhap do lon pupin vao m='); read(m1); write(' M='); readln (n1); s1:=0; s2:=0; s1s:=0; for i:= 1 to n do begin anpha [i+1] :=((ni[i]/ni[i+1])*anpha[i]) + (ni[i+1]-ni[i] )* h[i]/(ni[i+ +1]*r[i]); h[i+1]:=h[i] -(anpha[i+1]*d[i] ) ; teta[i+1]:=(ni[i]/ni[i+1])*teta[i] + ((ni[i+1] - ni[i])*y[i]/(ni[i]*r[i])); y[i+1]:= y[i] - teta[i]*d[i] ; p[i]:=((anpha [i+1]-anpha [i])/((1/ni[i+1]) -(1/ni[i])))* ((anpha [i+1]-anpha [i])/((1/ni[i+1]) -(1/ni[i])))* ((anpha[i+1]/ni[i+1])-(anpha [i]/ni[i])) ; c[i]:=((anpha[i+1]-anpha[i])/((1/ni[i+1])-(1/ni[i])))*(((1-(1/ni[i+1]))/ E[i+1])-((1-(1/ni[i]))/E[i])); s1:=s1+(h[i]*p[i]); s2:=s2+(h[i]*p[i]*((teta[i+1]-teta[i])/(anpha [i+1]-anpha [i]))); s1s:=s1s+(h[i]*c[i]); end; a:=-s1/(2*ni[n+1]*h[1]*h[1]*h[1]*anpha[n+1] ) ; b:=s2/ (2*ni[n+1]*h[1]*h[1]*anpha[n+1]*teta[1] ); g1c:=(a*dd(m1,n1)* dd(m1,n1)* dd(m1,n1)*cos(m1,n1)); g2c:=(a*dd(m1,n1)* dd(m1,n1)* dd(m1,n1)* sin(m1,n1)); g1k:=(b* dd(m1,n1)* dd(m1,n1)*w*(1+2*(cos(m1,n1)*cos(m1,n1)))); g2k:=((b* dd(m1,n1)* dd(m1,n1)*w*2*sin(m1,n1)*cos(m1,n1))); Rc:=(g1c*g1c)+(g2c*g2c); Rk:=(g1k*g1k)+(g2k*g2k); ds:=s1s/(ni[i+1]*anpha[i+1]*anpha[i+1]); writeln ('Quang sai cau sai Rc:', Rc:10:5) ; writeln ('Quang sai Koma Rk:', Rk:10:5) ; writeln ('Quang sai sai sac ds:', ds:10:5) ; readln; END. Ta ®­îc quang sai thÞ kÝnh hµnh tr×nh ng­îc scÇu sai =0,00086 skoma =0,00261 ssai s¾c =- 0,54917 Víi bé th«ng sè quang sai thÞ kÝnh ta tÝnh ng­îc l¹i ®Ó t×m ra th«ng sè kÕt cÊu cña vËt kÝnh sao cho quang sai cña hÖ lµ nhá nhÊt Cïng víi bé th«ng sè quang sai trªn vµ víi c¸c th«ng sè fVK = 26,47(mm) bVk = 6,3 l = 172,93(mm) w = 0,03065 A = sin(u) = 0,2 Þ u = 0,20136 C =- 0,00065 P = - 0,58491 tra b¶ng 6.1 Þ k =19 6.2Þ chän ®­îc thuû tinh BK10F2 n2 =1,5688 n2 =56,0 n3 = 1,6164 n3 = 36,6 bÒ dµy d1 = 3,5 d2 =2,5 TÝNH TH¤NG Sè VËT KÝNH program vatkinh; type MA=array[1..10]of real; var b,f,l,ds,u,dc,dk,vl,a,aa,tp,i,y1,s1s,s1,s2,c,WWvc,Pvc, w,Pmin,CC,P0,Q0,Q : real; j,j1,m : integer; d,r,h,ans,phi,n,v :MA; Begin Writeln ('Nhap tieu cu vat kinh f ',f:5:3 );readln(f); Writeln ('Nhap ty le tao anh b ',b:5:3 );readln(b); Writeln ('Nhap kcach vat anh l ',l:5:3 );readln(l); Writeln ('Nhap goc mo vat w ',w:5:3 );readln(w); Writeln ('Nhap thu do so sin(u) ',u:5:3 );readln(u); Writeln ('Nhap quang sai sai sac ds ',ds:5:3 );readln(ds); Writeln ('Nhap quang sai cau sai dc ',dc:5:3 );readln(dc); Writeln ('Nhap quang sai koma dk ',dk:5:3 );readln(dk); for m:=1 to 4 do n[1]:=1; a:=(-l)/(1-b); aa:=b*a; ans[1]:=b; ans[4]:=1; h[1]:=a*ans[1]; tp:=0; y1:=0; I:=-b*(a-tp); s1s:=ds; s1:=(2*b*b*b*dc)/(u*u*u); s2:=(-2*b*b*dk)/(3*u*u*w); C:=(f*s1s)/(h[1]*h[1]); Pvc:= s1/h[1]; WWvc:=-s2/I; Pmin:=Pvc-(0.85*(WWvc-0.15)*(WWvc-0.15)); Writeln('he so C:= ',C:9:5); Writeln('he so P ',Pmin:9:5); Writeln('Tra toan do 6.1 tim k '); if WWvc < 0.8 then begin Writeln('Tra bang 6.2 tim cap vlieu ',j:5); Writeln ('Tra bang 6.4 tim cac thong so ',vl:5 ); Writeln ('Chon cs vlieu n[2] ',n[2]:5);readln(n[2]); Writeln ('Chon cs vlieu n[3] ', n[3]:5);readln(n[3]); Writeln ('Chon abbe vlieu v[2] ',v[2]:5);readln(v[2]); Writeln ('Chon abbe vlieu v[3] ',v[3]:5);readln(v[3]); Writeln ('Chon duoc ','CC',CC:10:4); readln(CC); Writeln ('Chon duoc ','P0',P0:10:4); readln(P0); Writeln ('Chon duoc ','Q0',Q0:10:4); readln(Q0); Writeln ('Chon duoc ','Phi[3]',Phi[3]:5:2); readln(phi[3]); phi[1]:=phi[3]; Q:=Q0-((WWvc-0.15)/1.67); ans[2]:=(1-(1/n[2]))*Q+phi[1]; ans[3]:=(1-(1/n[3]))*Q+phi[1]; Writeln ('Chon be day d1 ',d[1]:5);readln(d[1]); Writeln ('Chon be day d2 ', d[2]:5);readln(d[2]); h[2]:=h[1]-ans[2]*d[1]; h[3]:=h[2]-ans[3]*d[2]; r[1]:=((n[2]-n[1])*h[1])/(n[2]*ans[2]-n[1]*ans[1]); r[2]:=((n[3]-n[2])*h[2])/(n[3]*ans[3]-n[2]*ans[2]); r[3]:=((n[4]-n[3])*h[3])/(n[4]*ans[4]-n[3]*ans[3]); Writeln('Ta duoc ','r[1]',r[1]:8:3,' ','r[2]',r[2]:8:3,' ','r[3]',r[3]:8:3,' '); end else begin Writeln('Tra bang 6.3 tim cap vlieu ',j1); Writeln ('Tra bang 6.4 tim cac thong so',vl ); Writeln ('Chon cs vlieu n[2] ',n[2]:5);readln(n[2]); Writeln ('Chon cs vlieu n[3] ', n[3]:5);readln(n[3]); Writeln ('Chon abbe vlieu v[2] ',v[2]:5);readln(v[2]); Writeln ('Chon abbe vlieu v[3] ',v[3]:5);readln(v[3]); Writeln ('Chon duoc ','C',C:5:2); readln(C); Writeln ('Chon duoc ','P0',P0:5:2); readln(P0); Writeln ('Chon duoc ','Q0',Q0:5:2) ; readln(Q0); Writeln ('Chon duoc ','Phi[3]',Phi[3]:5:2); readln(phi[3]); phi[1]:=1-phi[3]; Q:=Q0-((WWvc-0.15)/1.67); ans[2]:=(1-(1/n[2]))*Q+phi[1]; ans[3]:=(1-(1/n[3]))*Q+phi[1]; Writeln ('Chon be day d1 ',d[1]:5);readln(d[1]); Writeln ('Chon be day d2 ', d[2]:5);readln(d[2]); h[2]:=h[1]-ans[2]*d[1]; h[3]:=h[2]-ans[3]*d[2]; r[1]:=((n[2]-n[1])*h[1])/(n[2]*ans[2]-n[1]*ans[1]); r[2]:=((n[3]-n[2])*h[2])/(n[3]*ans[3]-n[2]*ans[2]); r[3]:=((n[4]-n[3])*h[3])/(n[4]*ans[4]-n[3]*ans[3]); Writeln('Ta duoc ','r[1]',r[1]:8:3,' ','r[2]',r[2]:8:3,' ','r[3]',r[3]:8:3,' '); end; readln; end. Sau khi kiÓm nghiÖm ta ®­îc bé th«ng sè vËt kÝnh r1 =11,59 » 12 (mm) r2 = - 44,803(mm) r3 = 272,099(mm) d1 = 3,5 (mm) d2 =2,5 (mm) D = 10(mm) phÇn iv: kÕt luËn Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ kÝnh hiÓn vi chóng em gÆp mét sè khã kh¨n bì ngì ban ®Çu mÆc dï vËy ®Õn nay chóng em còng ®É hoµn thµnh toµn bé qua tr×nh víi viÖc tÝnh to¸n vËt kÝnh ,thÞ kinh vµ kÕt cÊu l¾p ghÐp c¸c thiÕt bÞ cïng víi sù h­íng dÉn cña c¸c thµy c« trong bé m«n .§©y lµ mét ®Ò tµi chuyªn m«n vµ sù cè g¾ng cña b¶n th©n ®Ó t×m hiÓu tuy nhiªn trong b¶n ®å ¸n cßn nhiÒu sai sãt hay cã chç ch­a ®óng em mong c¸c thµy c« cho ý kiÕn ®Ó b¶n ®å ¸n ®­îc hoµn chØnh h¬n. tµi liÖu tham kh¶o Bµi gi¶ng tÝnh thiÕt kÕ hÖ quang Quang kü thuËt Sæ tay thiÕt kÕ quang c¬