يعد المجهر أداة تستخدم لتكبير صور الأجسام الصغيرة وغير الواضحة، من أنواع المجاهر المنتشر بكثرة هو المجهر الضوئي، والذي يستعمل العدسات لتشكيل صور من الضوء المرئي، تشكل المجاهر الإلكترونية صور من حزم الإلكترونات وتشكل المجاهر الصوتية صور من الموجات الصوتية عالية التردد، كما تشكل المجاهر النفقية صور من قدرة الإلكترونات على نفق عبر سطح المواد الصلبة على مسافات صغيرة للغاية.
مواد أولية لصناعة المجهر:
يتكون المجهر من نظام بصري ومكونات الأجهزة التي تثبت النظام في مكانه وتسمح بتعديله وتركيزه، قد يحتوي المجهر على مرآة كمصدر للضوء لكن معظم المجاهر الاحترافية بها لمبة إضاءة مدمجة، فالعدسات مصنوعة من الزجاج البصري وهو نوع خاص من الزجاج يكون أكثر نقاء وتوحيد من الزجاج العادي، أهم مادة خام في الزجاج البصري هو ثاني أكسيد السيليكون والذي يجب أن يكون نقي بنسبة تزيد عن 99.9٪. يتم تحديد الخصائص البصرية الدقيقة للزجاج من خلال مكوناته الأخرى.
قد تشمل هذه أكسيد البورون وأكسيد الصوديوم وأكسيد البوتاسيوم وأكسيد الباريوم والزنك والرصاص، تُعطى العدسات طلاء مضاد للانعكاس عادة من المغنيسيوم، العدسة والهدف ومعظم مكونات الأجهزة مصنوعة من الفولاذ وسبائك الزنك، قد يحتوي المجهر على غلاف خارجي مصنوع من البلاستيك، ولكن معظم المجاهر لها غلاف جسم مصنوع من الفولاذ.
إذا كانت هناك مرآة مضمنة فعادة ما تكون مصنوعة من زجاج قوي، تحتوي المرآة على طلاء عاكس مصنوع من الألمنيوم وطبقة واقية مصنوعة من السيليكون، إذا تم تضمين مصباح كهربائي فهو مصنوع من الزجاج ويحتوي على خيوط من التنجستن وأسلاك مصنوعة من النيكل والحديد داخل خليط من غازات الأرجون والنيتروجين، تكون قاعدة المصباح الكهربائي مصنوعة من الألومنيوم.
إذا تم تضمين كاميرا فإنها تحتوي على عدسات مصنوعة من الزجاج البصري وجسم الكاميرا مصنوع من الفولاذ أو معادن أخرى كالحديد أو النحاس أو من البلاستيك.
كيفية تصنيع المجهر:
صنع مكونات الأجهزة:
يتم تصنيع مكونات الأجهزة المعدنية من الفولاذ وسبائك الزنك باستخدام معدات دقيقة لتصنيع المعادن مثل المخارط ومكابس الحفر، إذا كان غلاف الجسم الخارجي لمجهر رخيص الثمن من البلاستيك فعادة ما يكون من البلاستيك الخفيف والصلب مثل بلاستيك أكريلونيتريل بوتادين ستيرين (ABS)، مكونات (ABS) البلاستيكية مصنوعة من القولبة بالحقن، في هذه العملية يتم صهر البلاستيك وإجباره تحت الضغط في قالب على شكل المنتج النهائي.
صنع الزجاج البصري:
يتم خلط المواد الخام المناسبة لنوع الزجاج البصري المرغوب فيه بالنسب المناسبة، جنباً إلى جنب مع نفايات الزجاج من نفس النوع، يعمل هذا الزجاج المهدور المعروف باسم آسارة الزجاج على أنه تمويه، فالتدفق هو مادة تجعل المواد الخام تتفاعل عند درجة حرارة أقل مما لو كانت بدونها، يسخن الخليط في فرن زجاجي حتى يذوب في سائل، حيث تختلف درجة الحرارة باختلاف نوع الزجاج الذي يتم تصنيعه ولكن عادةً ما تكون (1400 درجة مئوية).
ترتفع درجة الحرارة إلى حوالي (1550 درجة مئوية) لإجبار فقاعات الهواء على الارتفاع إلى السطح، ثم يبرد ببطء ويقلب باستمرار حتى تصل درجة حرارته إلى (1000 درجة مئوية)، أصبح الزجاج الآن سائل سميك للغاية ويُسكب في قوالب على شكل العدسات المراد تصنيعها، عندما يبرد الزجاج يُعاد تسخينه إلى (500 درجة مئوية)، هذه العملية المعروفة باسم التلدين تزيل الضغوط الداخلية التي تتشكل أثناء فترة التبريد الأولية والتي تضعف الزجاج.
صنع العدسات:
يتم وضع الفراغ في ملزمة ويتم تثبيته أسفل قاطع أسطواني سريع الدوران بشفرة ماسية، هذا القاطع المعروف باسم مولد المنحنى يقوم بقص سطح الفراغ حتى يتم الحصول على تقريب قريب من المنحنى المطلوب، ثمّ يتم فحص العدسة وقصها مرة أخرى، تختلف صعوبة هذه العملية بشكل كبير اعتماداً على نوع الزجاج الذي يتم قطعه والانحناء الدقيق المطلوب، قد تكون هناك حاجة لعدة قصاصات، وقد يكون الوقت المتضمن بضع دقائق أو أكثر من نصف ساعة.
يتم وضع العديد من الفراغات المقطوعة على سطح كتلة منحنية بحيث تصطف أسطحها المنحنية كما لو كانت كلها جزء من سطح كروي واحد، يسمح ذلك بتأريض العديد من العدسات في نفس الوقت، يتم وضع سطح طحن من الحديد الزهر يعرف بالأداة فوق العدسات، يتم تدوير كتلة العدسات، بينما تتحرك الأداة فوقها بشكل عشوائي، يتدفق التدفق المستمر للسائل بين الأداة والعدسات.
يتم نقل العدسات إلى آلة تلميع، وهذا مشابه لماكينة الطحن لكن الأداة مصنوعة من طبقة راتنج سميك وناعم مشتق من القطران، تُصنع أداة الميل من خلال وضع شريط لاصق حول طبق منحني ثم سكبه في درجة حرارة سائلة وتركه يبرد مرة أخرى في مادة صلبة، يحتوي الملاط على مادة تلميع ويتم فحص العدسات بعد التلميع ويتم تكرار الإجراء حسب الضرورة، قد يستغرق التلميع من نصف ساعة إلى خمس ساعات.
صنع المرآة:
إذا تم تضمين مرآة فهي مصنوعة بطريقة مشابهة للطريقة التي تصنع بها العدسة، على عكس العدسة يتم قصها وتثبيتها وصقلها لتكون مسطحة وليست منحنية، ثم يتم تطبيق طلاء عاكس ويتم تسخين الألمنيوم في فراغ لإنتاج بخار، يتم تطبيق شحنة كهروستاتيكية سالبة على سطح المرآة بحيث تجذب أيونات الألمنيوم موجبة الشحنة.
تجميع المجهر:
يتم التجميع النهائي للمجهر يدوياً، يرتدي العمال قفازات وأقنعة وأردية حتى لا تتسبب الأوساخ في إتلاف العدسات أو الآليات الداخلية للميكروسكوب، توضع العدسات في الأنابيب الفولاذية التي تشكل أجسام العدسة والهدف، يتم تصنيع هذه الأنابيب بأحجام قياسية، مما يسمح بتجميعها في مجهر قياسي الحجم، آلية التركيز لمعظم المجاهر هي نظام الرف والترس.
يتكون هذا من قطعة معدنية مسطحة مع أسنان على جانب واحد (الرف) وعجلة معدنية بأسنان (ترس صغير) والتي تتحكم في حركة الرف، يقوم الرف والجناح بتوجيه الهدف بحيث يمكن التحكم في حركته تجاه الكائن الذي يتم ملاحظته أو بعيداً عنه، في العديد من المجاهر يتم توصيل الرف والجناح بالمرحلة (اللوحة المعدنية المسطحة التي يقع عليها الكائن الذي يتم ملاحظته) ويظل الهدف ثابت.
