Существуют различные модели учебных и исследовательских световых микроскопов. Подобные микроскопы позволяют определить форму клеток микроорганизмов, их размер, подвижность, степень морфологической гетерогенности, а также способность микроорганизмов к дифференцирующему окрашиванию.
Успех наблюдения объекта и надежность получаемых результатов зависят от хорошего знания оптической системы микроскопа.
Рассмотрим устройство и внешний вид биологического микроскопа, модель XSP–136 (Ningbo teaching instrument Co., LTD), работу его составных частей. Микроскоп имеет механическую и оптическую части (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 –Устройство и внешний вид микроскопа
Механическая часть биологического микроскопа включает штатив с предметным столиком; бинокулярную насадку; рукоятку грубой настройки на резкость; рукоятку точной настройки на резкость; рукоятки перемещения предметного столика вправо/влево, вперед/назад; револьверное устройство.
Оптическая часть микроскопа включает осветительный аппарат, конденсор, объективы и окуляры.
Описание и работа составных частей микроскопа
Объективы. Объективы (тип ахроматы), входящие в комплект микроскопа, рассчитаны на механическую длину тубуса микроскопа 160 мм, линейное поле зрения в плоскости изображения 18 мм и толщину покровного стекла 0,17 мм. На корпусе каждого объектива нанесено линейное увеличение, например, 4х; 10х; 40х; 100х и, соответственно, указана числовая апертура 0,10; 0,25; 0,65; 1,25, а также цветовая маркировка.
Бинокулярная насадка. Бинокулярная насадка обеспечивает визуальное наблюдение изображения объекта; устанавливается в гнездо штатива и закрепляется винтом.
Установка расстояния между осями окуляров в соответствии с глазной базой наблюдателя осуществляется разворотом корпусов с окулярными тубусами в диапазоне от 55 до 75 мм.
Окуляры. В комплект микроскопа входят два широкоугольных окуляра с увеличением 10х.
Револьверное устройство. Четырехгнездное револьверное устройство обеспечивает установку объективов в рабочее положение. Смена объективов производится вращением рифленого кольца револьверного устройства до фиксированного положения.
Конденсор. В комплект микроскопа входит конденсор светлого поля Аббе с ирисовой диафрагмой и фильтром, числовая апертура А=1,25. Конденсор устанавливается в кронштейн под предметным столиком микроскопа и закрепляется винтом. В конденсоре светлого поля имеется ирисовая апертурная диафрагма и откидная оправа для установки светофильтра.
Осветительное устройство. Для получение равномерно освещенного изображения объектов в микроскопе имеется осветительное светодиодное устройство. Включение осветителя осуществляется с помощью выключателя, расположенного на задней поверхности основания микроскопа. Вращая диск регулировки накала лампы, расположенный на боковой поверхности основания микроскопа слева от наблюдателя, можно изменять яркость освещения.
Фокусировочный механизм. Фокусировочный механизм расположен в штативе микроскопа. Фокусирование на объект производится перемещением по высоте предметного столика вращением рукояток, расположенных по обеим сторонам штатива. Грубое перемещение осуществляется рукояткой большего размера, точное перемещение – рукояткой меньшего размера.
Предметный столик. Предметный столик обеспечивает перемещение объекта в горизонтальной плоскости. Диапазон перемещения столика равен 70x30 мм. Объект крепится на поверхности столика между держателем и прижимом препаратоводителя, для чего прижим отводится в сторону.
Работа с микроскопом
Перед началом работы с препаратами необходимо правильно настроить освещение. Это позволяет добиться максимального разрешения и качества изображения микроскопа. Для работы с микроскопом следует отрегулировать раскрытие окуляров таким образом, чтобы два изображения слились в одно. Кольцо диоптрийной коррекции на правом окуляре следует установить «на ноль», если острота зрения обоих глаз одинакова. В противном случае необходимо выполнить общую наводку на резкость, после чего закрыть левый глаз и добиться максимальной резкости для правого, вращая кольцо коррекции.
Исследование препарата рекомендуется начинать с объектива наименьшего увеличения, который используется в качестве поискового при выборе участка для более подробного изучения, затем можно переходить к работе с более сильными объективами.
Убедитесь в том, что объектив 4х готов к работе. Это поможет вам установить предметное стекло на место, а также разместить объект для исследования. Поместите предметное стекло на предметный столик и осторожно зажмите его при помощи пружинных держателей.
Подсоедините сетевой шнур и включите микроскоп.
Всегда начинайте исследование с объективом 4х. Для достижения четкости и резкости изображения исследуемого объекта используйте рукоятки грубой и точной фокусировки. Если при помощи слабого объектива 4х было получено желаемое изображение, поверните револьверное устройство на следующее большее значение 10х. Револьвер должен зафиксироваться в нужном положении.
Наблюдая за объектом в окуляр, поверните рукоятку (большого диаметра) грубой фокусировки. Чтобы получить наиболее четкое изображение используйте рукоятку (маленького диаметра) четкой фокусировки.
Чтобы контролировать поток света, проходящего через конденсор, можно открыть или закрыть ирисовую диафрагму, расположенную под предметным столиком. Изменяя настройки, можно добиться наиболее четкого изображения исследуемого объекта.
Во время фокусировки не следует допускать соприкосновения объектива с объектом исследования. При увеличении объектива до 100х объектив располагается очень близко к предметному стеклу.
Правила обращения и ухода за микроскопом
1 Микроскоп необходимо содержать в чистоте и предохранять от повреждений.
2 Для сохранения внешнего вида микроскопа, его необходимо периодически протирать мягкой салфеткой, слегка пропитанной бескислотным вазелином, предварительно удалив пыль, а затем вытирать сухой мягкой чистой салфеткой.
3 Металлические детали микроскопа необходимо содержать в чистоте. Для чистки микроскопа следует использовать специальные смазочные некоррозирующие жидкости.
4 Для предохранения оптических деталей визуальной насадки от пыли необходимо оставлять окуляры в окулярных тубусах.
5 Нельзя касаться пальцами поверхностей оптических деталей. В случае если на линзу объектива попала пыль, ее следует удалить пыль при помощи вентилятора или кисточки. В случае если пыль проникла внутрь объектива и на внутренних поверхностях линз образовался мутный налет, необходимо отправить объектив для чистки в оптическую мастерскую.
6 Во избежание нарушения юстировки необходимо предохранять микроскоп от толчков и ударов.
7 Во избежание попадания пыли на внутреннюю поверхность линз микроскоп необходимо хранить под чехлом или в упаковке.
8 Не следует самостоятельно разбирать микроскоп и его составные для устранения неисправностей.
Меры безопасности
При работе с микроскопом источником опасности является электрический ток. Конструкция микроскопа исключает возможность случайного соприкосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Первый микроскоп был оптическим прибором, который позволял получить обратное изображение микрообъектов и разглядеть очень мелкие детали строения вещества, подлежавшего изучению. По своей схеме оптический микроскоп представляет собой устройство, сходное с конструкцией рефракторного , в котором идет преломление света в момент его прохождения .
Пучок световых лучей, попадающий в микроскоп, вначале преобразуется в параллельный поток, после чего преломляется в окуляре. Затем информация об объекте исследования поступает в зрительный анализатор человека.
Для удобства объект наблюдения подсвечивают. Для этой цели предназначено зеркало, расположенное в нижней части микроскопа. Свет отражается от зеркальной поверхности, проходит через рассматриваемый объект и попадает в объектив. Параллельный поток света идет вверх, к окуляру. Степень увеличения микроскопа зависит от параметров линз. Обычно эта указывается на корпусе прибора.
Устройство микроскопа
Микроскоп имеет две основные системы: механическую и оптическую. В первую входят подставка, коробка с рабочим механизмом, стойка, держатель тубуса, грубой и тонкой наводки, а также предметный столик. Оптическая система включает в себя объектив, окуляр и блок подсветки, куда входят конденсатор, светофильтр, зеркальце и элемент освещения.
Современные оптические микроскопы имеют не одну, а две и даже более линз. Это позволяет справиться с искажением изображения, называемом хроматической аберрацией.
Оптическая система микроскопа – основной элемент всей конструкции. Объектив определяет, каким будет увеличение рассматриваемого объекта. Он состоит из линз, количество которых зависит от типа прибора и его назначения. В окуляре также используется две или даже три линзы. Чтобы определить общее увеличение конкретного микроскопа, следует умножить увеличение его окуляра на эту же характеристику объектива.
Со временем микроскоп совершенствовался, менялись принципы его работы. Оказалось, что при наблюдении микромира можно использовать не только свойство преломления света. В работе микроскопа могут быть задействованы и электроны. Современные электронные микроскопы позволяют видеть по отдельности частицы вещества, которые настолько малы, что свет их обтекает. Для преломления электронных пучков используются не увеличительные стекла, а магнитные элементы.
В отличие от лупы, микроскоп имеет, как минимум, две ступени увеличения. Функциональные и конструктивно-технологические части микроскопа предназначены для обеспечения работы микроскопа и получения устойчивого, максимально точного, увеличенного изображения объекта. Здесь мы рассмотрим устройство микроскопа и постараемся описать основные части микроскопа.
Функционально устройство микроскопа делится на 3 части:
1. Осветительная часть
Осветительная часть конструкции микроскопа включает источник света (лампа и электрический блок питания) и оптико-механическую систему (коллектор, конденсор, полевая и апертурная регулируемые/ирисовые диафрагмы).
2. Воспроизводящая часть
Предназначена для воспроизведения объекта в плоскости изображения с требуемым для исследования качеством изображения и увеличения (т. е. для построения такого изображения, которое как можно точнее и во всех деталях воспроизводило бы объект с соответствующим оптике микроскопа разрешением, увеличением, контрастом и цветопередачей).
Воспроизводящая часть обеспечивает первую ступень увеличения и расположена после объекта до плоскости изображения микроскопа.
Воспроизводящая часть включает объектив и промежуточную оптическую систему.
Современные микроскопы последнего поколения базируются на оптических системах объективов, скорректированных на бесконечность. Это требует дополнительно применения так называемых тубусных систем, которые параллельные пучки света, выходящие из объектива, «собирают» в плоскости изображения микроскопа.
3. Визуализирующая часть
Предназначена для получения реального изображения объекта на сетчатке глаза, фотоплёнке или пластинке, на экране телевизионного или компьютерного монитора с дополнительным увеличением (вторая ступень увеличения).
Визуализирующая часть расположена между плоскостью изображения объектива и глазами наблюдателя (цифровой камерой).
Визуализирующая часть включает монокулярную, бинокулярную или тринокулярную визуальную насадку с наблюдательной системной (окулярами, которые работают как лупа).
Кроме того, к этой части относятся системы дополнительного увеличения (системы оптовара/смены увеличения); проекционные насадки, в том числе дискуссионные для двух и более наблюдателей; рисовальные аппараты; системы анализа и документирования изображения с соответствующими адаптерами для цифровых камер.
Схема расположения основных элементов оптического микроскопа
С конструктивно-технологической точки зрения, микроскоп состоит из следующих частей:
- механической;
- оптической;
- электрической.
1. Механическая часть микроскопа
Устройство микроскопа включается в себя штатив, который является основным конструктивно-механическим блоком микроскопа. Штатив включает в себя следующие основные блоки: основание и тубусодержатель .
Основание представляет собой блок, на котором крепится весь микроскоп и является одной из основных частей микроскопа. В простых микроскопах на основание устанавливают осветительные зеркала или накладные осветители. В более сложных моделях осветительная система встроена в основание без или с блоком питания.
Разновидности оснований микроскопа:
- основание с осветительным зеркалом;
- так называемое «критическое» или упрощенное освещение;
- освещение по Келеру.
- узел смены объективов, имеющий следующие варианты исполнения — револьверное устройство, резьбовое устройство для ввинчивания объектива, «салазки» для безрезьбового крепления объективов с помощью специальных направляющих;
- фокусировочный механизм грубой и точной настройки микроскопа на резкость — механизм фокусировочного перемещения объективов или столиков;
- узел крепления сменных предметных столиков;
- узел крепления фокусировочного и центрировочного перемещения конденсора;
- узел крепления сменных насадок (визуальных, фотографических, телевизионных, различных передающих устройств).
В микроскопах могут использоваться стойки для крепления узлов (например, фокусировочный механизм в стереомикроскопах или крепление осветителя в некоторых моделях инвертированных микроскопов).
Чисто механическим узлом микроскопа является предметный столик , предназначенный для крепления или фиксации в определенном положении объекта наблюдения. Столики бывают неподвижные, координатные и вращающиеся (центрируемые и нецентрируемые).
2. Оптика микроскопа (оптическая часть)
Оптические узлы и принадлежности обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения объекта с достаточной степенью достоверности по форме, соотношению размеров составляющих элементов и цвету. Кроме этого, оптика должна обеспечивать такое качество изображения, которое отвечает целям исследования и требованиям методик проводимого анализа.
Основными оптическими элементами микроскопа являются оптические элементы, образующие осветительную (в том числе, конденсор), наблюдательную (окуляры) и воспроизводящую (в том числе объективы) системы микроскопа.
Объективы микроскопа
— представляют собой оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения в плоскости изображения с соответствующим увеличением, разрешением элементов, точностью воспроизведения по форме и цвету объекта исследования. Объективы являются одними из основных частей микроскопа. Они имеют сложную оптико-механическую конструкцию, которая включает несколько одиночных линз и компонентов, склеенных из 2-х или 3-х линз.
Количество линз обусловлено кругом решаемых объективом задач. Чем выше качество изображения, которое дает объектив, тем сложнее его оптическая схема. Общее число линз в сложном объективе может доходить до 14 (например, это может относиться к планапохроматическому объективу с увеличением 100х и числовой апертурой 1,40).
Объектив состоит из фронтальной и последующей частей. Фронтальная линза (или система линз) обращена к препарату и является основной при построении изображения соответствующего качества, определяет рабочее расстояние и числовую апертуру объектива. Последующая часть в сочетании с фронтальной обеспечивает требуемое увеличение, фокусное расстояние и качество изображения, а также определяет высоту объектива и длину тубуса микроскопа.
Классификация объективов
Классификация объективов значительно сложнее классификации микроскопов. Объективы разделяются по принципу расчетного качества изображения, параметрическим и конструктивно-технологическим признакам, а также по методам исследования и контрастирования.
По принципу расчетного качества изображения объективы могут быть:
- ахроматическими;
- апохроматическими;
- объективами плоского поля (план).
Ахроматические объективы .
Ахроматические объективы рассчитаны для применения в спектральном диапазоне 486-656 нм. Исправление любой аберрации (ахроматизация) выполнено для двух длин волн. В этих объективах устранены сферическая аберрация, хроматическая аберрация положения, кома, астигматизм и частично — сферохроматическая аберрация. Изображение объекта имеет несколько синевато-красноватый оттенок.
Апохроматические объективы .
Апохроматические объективы имеют расширенную спектральную область, и ахроматизация выполняется для трех длин волн. При этом, кроме хроматизма положения, сферической аберрации, комы и астигматизма, достаточно хорошо исправляются также вторичный спектр и сферохроматическая аберрация, благодаря введению в схему линз из кристаллов и специальных стекол. По сравнению с ахроматами, эти объективы обычно имеют повышенные числовые апертуры, дают четкое изображение и точно передают цвет объекта.
Полуапохроматы или микрофлюары .
Современные объективы, обладающие промежуточным качеством изображения.
Планобъективы .
В планобъективах исправлена кривизна изображения по полю, что обеспечивает резкое изображение объекта по всему полю наблюдения. Планобъективы обычно применяются при фотографировании, причем наиболее эффективно применение планапохроматов.
Потребность в подобного типа объективах возрастает, однако они достаточно дороги из-за оптической схемы, реализующей плоское поле изображения, и применяемых оптических сред. Поэтому рутинные и рабочие микроскопы комплектуются так называемыми экономичными объективами. К ним относятся объективы с улучшенным качеством изображения по полю: ахростигматы (LEICA), СР-ахроматы и ахропланы (CARL ZEISS), стигмахроматы (ЛОМО).
По параметрическим признакам объективы делятся следующим образом:
- объективы с конечной длиной тубуса (например, 160 мм) и объективы, скорректированные на длину тубуса «бесконечность» (например, с дополнительной тубусной системой, имеющей фокусное расстояние микроскопа 160 мм);
- объективы малых (до 10х); средних (до 50х) и больших (более 50х) увеличений, а также объективы со сверхбольшим увеличением (свыше 100х);
- объективы малых (до 0,25), средних (до 0,65) и больших (более 0,65) числовых апертур, а также объективы с увеличенными (по сравнению с обычными) числовыми апертурами (например, объективы апохроматической коррекции, а также специальные объективы для люминесцентных микроскопов);
- объективы с увеличенными (по сравнению с обычными) рабочими расстояниями, а также с большими и сверхбольшими рабочими расстояниями (объективы для работы в инвертированных микроскопах). Рабочее расстояние — это свободное расстояние между объектом (плоскостью покровного стекла) и нижним краем оправы (линзы, если она выступает) фронтального компонента объектива;
- объективы, обеспечивающие наблюдение в пределах нормального линейного поля (до 18 мм); широкопольные объективы (до 22,5 мм); сверхширокопольные объективы (более 22,5 мм);
- объективы стандартные (45 мм, 33 мм) и нестандартные по высоте.
Высота — расстояние от опорной плоскости объектива (плоскости соприкосновения ввинченного объектива с револьверным устройством) до плоскости предмета при сфокусированном микроскопе, является постоянной величиной и обеспечивает парфокальность комплекта аналогичных по высоте объективов разного увеличения, установленных в револьверном устройстве. Иными словами, если с помощью объектива одного увеличения получить резкое изображение объекта, то при переходе к последующим увеличениям изображение объекта остается резким в пределах глубины резкости объектива.
По конструктивно-технологическим признакам существует следующее разделение:
- объективы, имеющие пружинящую оправу (начиная с числовой апертуры 0,50), и без нее;
- объективы, имеющие ирисовую диафрагму внутри для изменения числовой апертуры (например, в объективах с увеличенной числовой апертурой, в объективах проходящего света для реализации метода темного поля, в поляризационных объективах отраженного света);
- объективы с корректирующей (управляющей) оправой, которая обеспечивает движение оптических элементов внутри объектива (например, для корректировки качества изображения объектива при работе с различной толщиной покровного стекла или с различными иммерсионными жидкостями; а также для изменения увеличения при плавной — панкратической — смене увеличения) и без нее.
По обеспечению методов исследования и контрастирования объективы можно разделить следующим образом:
- объективы, работающие с покровным и без покровного стекла;
- объективы проходящего и отраженного света (безрефлексные); люминесцентные объективы (с минимумом собственной люминесценции); поляризационные объективы (без натяжения стекла в оптических элементах, т. е. не вносящие собственную деполяризацию); фазовые объективы (имеющие фазовый элемент — полупрозрачное кольцо внутри объектива); объективы ДИК (DIC), работающие по методу дифференциально-интерференционного контраста (поляризационные с призменным элементом); эпиобъективы (объективы отраженного света, предназначенные для обеспечения методов светлого и темного поля, имеют в конструкции специально рассчитанные осветительные эпи-зеркала);
- иммерсионные и безыммерсионные объективы.
Иммерсия (от лат. immersio — погружение
) — жидкость, заполняющая пространство между объектом наблюдения и специальным иммерсионным объективом (конденсором и предметным стеклом). В основном применяются три типа иммерсионных жидкостей: масляная иммерсия (МИ/Oil), водная иммерсия (ВИ/W) и глицериновая иммерсия (ГИ/Glyc), причем последняя в основном применяется в ультрафиолетовой микроскопии.
Иммерсия применяется в тех случаях, когда требуется повысить разрешающую способность микроскопа или её применения требует технологический процесс микроскопирования. При этом происходит:
- повышение видимости за счет увеличения разности показателя преломления среды и объекта;
- увеличение глубины просматриваемого слоя, который зависит от показателя преломления среды.
Кроме того, иммерсионная жидкость может уменьшать количество рассеянного света за счет исчезновения бликов от объекта. При этом устраняются неизбежные потери света при его попадании в объектив.
Иммерсионные объективы.
Качество изображения, параметры и оптическая конструкция иммерсионных объективов рассчитываются и выбираются с учетом толщины слоя иммерсии, которая рассматривается как дополнительная линза с соответствующим показателем преломления. Иммерсионная жидкость, расположенная между объектом и фронтальным компонентом объектива, увеличивает угол, под которым рассматривается объект (апертурный угол). Числовая апертура безыммерсионного (сухого) объектива не превышает 1,0 (разрешающая способность порядка 0,3 мкм для основной длины волны); иммерсионного — доходит до 1,40 в зависимости от показателя преломления иммерсии и технологических возможностей изготовления фронтальной линзы (разрешающая способность такого объектива порядка 0,12 мкм).
Иммерсионные объективы больших увеличений имеют короткое фокусное расстояние — 1,5-2,5 мм при свободном рабочем расстоянии 0,1-0,3 мм (расстояние от плоскости препарата до оправы фронтальной линзы объектива).
Маркировка объективов.
Данные о каждом объективе маркируются на его корпусе с указанием следующих параметров:
- увеличение («х»-крат, раз): 8х, 40х, 90х;
- числовая апертура: 0,20; 0,65, пример: 40/0,65 или 40х/0,65;
- дополнительная буквенная маркировка, если объектив используется при различных методах исследования и контрастирования: фазовый — Ф (Рп2 — цифра соответствует маркировке на специальном конденсоре или вкладыше), поляризационный — П (Pol), люминесцентный — Л (L), фазово-люминесцентный — ФЛ (PhL), ЭПИ (Epi, HD) — эпиобъектив для работы в отраженном свете по методу темного поля, дифференциально-интерференционный контраст — ДИК (DIC), пример: 40х/0,65 Ф или Ph2 40x/0,65;
- маркировка типа оптической коррекции: апохромат — АПО (АРО), планахромат — ПЛАН (PL, Plan), планапохромат — ПЛАН-АПО (Plan-Аро), улучшенный ахромат, полуплан — СХ — стигмахромат (Achrostigmat, CP-achromat, Achroplan), микрофлюар (полуплан-полуапохромат) — СФ или М-ФЛЮАР (MICROFLUAR, NEOFLUAR, NPL, FLUOTAR).
Окуляры
Оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя. В общем виде окуляры состоят из двух групп линз: глазной — ближайшей к глазу наблюдателя — и полевой — ближайшей к плоскости, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта.
Окуляры классифицируются по тем же группам признаков, что и объективы:
- окуляры компенсационного (К — компенсируют хроматическую разность увеличения объективов свыше 0,8%) и безкомпенсационного действия;
- окуляры обычные и плоского поля;
- окуляры широкоугольные (с окулярным числом — произведение увеличения окуляра на его линейное поле — более 180); сверхширокоугольные (с окулярным числом более 225);
- окуляры с вынесенным зрачком для работы в очках и без;
- окуляры для наблюдения, проекционные, фотоокуляры, гамалы;
- окуляры с внутренней наводкой (с помощью подвижного элемента внутри окуляра происходит настройка на резкое изображение сетки или плоскость изображения микроскопа; а также плавное, панкратическое изменение увеличения окуляра) и без нее.
Осветительная система
Осветительная система является важной частью конструкции микроскопа
и представляет собой систему линз, диафрагм и зеркал (последние применяются при необходимости), обеспечивающую равномерное освещение объекта и полное заполнение апертуры объектива.
Осветительная система микроскопа проходящего света состоит из двух частей — коллектора и конденсора.
Коллектор.
При встроенной осветительной системе проходящего света коллекторная часть расположена вблизи источника света в основании микроскопа и предназначена для увеличения размера светящегося тела. Для обеспечения настройки коллектор может быть выполнен подвижным и перемещаться вдоль оптической оси. Вблизи коллектора располагается полевая диафрагма микроскопа.
Конденсор.
Оптическая система конденсора предназначена для увеличения количества света, поступающего в микроскоп. Конденсор располагается между объектом (предметным столиком) и осветителем (источником света).
Чаще всего в учебных и простых микроскопах конденсор может быть выполнен несъемным и неподвижным. В остальных случаях конденсор является съемной частью и при настройке освещения имеет фокусировочное перемещение вдоль оптической оси и центрировочное перемещение, перпендикулярное оптической оси.
При конденсоре всегда находится осветительная апертурная ирисовая диафрагма.
Конденсор является одним из основных элементов, обеспечивающих работу микроскопа по различным методам освещения и контрастирования:
- косое освещение (диафрагмирование от края к центру и смещение осветительной апертурной диафрагмы относительно оптической оси микроскопа);
- темное поле (максимальное диафрагмирование от центра к краю осветительной апертуры);
- фазовый контраст (кольцевое освещение объекта, при этом изображение светового кольца вписывается в фазовое кольцо объектива).
Классификация конденсоров близка по группам признаков к объективам:
- конденсоры по качеству изображения и типу оптической коррекции делятся на неахроматические, ахроматические, апланатические и ахроматические-апланатические;
- конденсоры малой числовой апертуры (до 0,30), средней числовой апертуры (до 0,75), большой числовой апертуры (свыше 0,75);
- конденсоры с обычным, большим и сверхбольшим рабочим расстоянием;
- обычные и специальные конденсоры для различных методов исследования и контрастирования;
- конструкция конденсора — единая, с откидным элементом (фронтальным компонентом или линзой большого поля), со свинчивающимся фронтальным элементом.
Конденсор Аббе — не исправленный по качеству изображения конденсор, состоящий из 2-х неахроматических линз: одной — двояковыпуклой, другой — плосковыпуклой, обращенной к объекту наблюдения (плоская сторона этой линзы направлена вверх). Апертура конденсора, А= 1,20. Имеет ирисовую диафрагму.
Апланатический конденсор — конденсор, состоящий из трех линз, расположенных следующим образом: верхняя линза — плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следуют вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Исправлен в отношении сферической аберрации и комы. Апертура конденсора, А = 1.40. Имеет ирисовую диафрагму.
Ахроматический конденсор — конденсор, полностью исправленный в отношении хроматической и сферической аберрации.
Конденсор темного поля — конденсор, предназначенный для получения эффекта темного поля. Может быть специальным или переделан из обычного светлопольного конденсора путем установки в плоскости ирисовой диафрагмы конденсора непрозрачного диска определенного размера.
Маркировка конденсора.
На фронтальной части конденсора наносится маркировка числовой апертуры (осветительной).
3. Электрическая часть микроскопа
В современных микроскопах, вместо зеркал, используются различные источники освещения, питаемые от электрической сети. Это могут быть как обычные лампы накаливания, так и галогенные, и ксеноновые, и ртутные лампы. Также все большую популярность набирают светодиодные осветители. Они обладают значительными преимуществами перед обычными лампами, как например долговечность, меньшее энергопотребление и др. Для питания источника освещения используются различные блоки питания, блоки розжига и другие устройства, преобразующие ток из электрической сети в подходящий для питания того или иного источника освещения. Также это могут быть и аккумуляторные батареи, что позволяет использовать микроскопы в полевых условиях при отсутствии точки подключения.
Микроскоп световой - это оптический инструмент, предназначенный для исследования объектов, невидимых невооруженным глазом. Световые микроскопы можно разделить на две основные группы: биологические и стереоскопические. также часто называют лабораторными, медицинскими - это микроскопы для исследования тонких прозрачных образцов в проходящем свете. Биологические лабораторные микроскопы имеют большое увеличение, наиболее распространенное - 1000х, но некоторые модели могут иметь увеличение до 1600х.
Используют для исследования непрозрачных объемных объектов (монет, минералов, кристаллов, электросхем и пр.) в отраженном свете. Стереоскопические микроскопы обладают небольшим увеличением (20х, 40х, некоторые модели – до 200х), но при этом они создают объемное (трехмерное) изображение наблюдаемого объекта. Данный эффект очень важен, например, при исследовании поверхности металла, минералов и камней, так как позволяет обнаружить углубления, трещины и прочие элементы структуры.
В данной статье мы более детально рассмотрим строение , для чего рассмотрим отдельно оптическую, механическую и осветительную системы микроскопа.
2. Насадка
4. Основание
5. Револьверная головка
6. Объективы
7. Координатный столик
8. Предметный столик
9. Конденсор с ирисовой диафрагмой
10. Осветитель
11. Переключатель (вкл./выкл.)
12. Винт макрометрической (грубой) фокусировки
13. Винт микрометрической (точной) фокусировки
Оптическая система микроскопа
Оптическая система микроскопа состоит из объективов, расположенных на револьверной головке, окуляров, также может включать в себя призменный блок. С помощью оптической системы собственно и происходит формирование изображения исследуемого образца на сетчатке глаза. Поэтому важно обращать внимание на качество оптики, используемой в оптической конструкции микроскопа. Заметим, что изображение, полученное с помощью биологического микроскопа, - перевернутое.
УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА.
Сегодня во многих детских микроскопах используется линза Барлоу, с коэффициентом увеличения 1.6х или 2х. Ее применение позволяет дополнительно плавно повысить увеличение микроскопа свыше 1000крат. Польза от такой линзы Барлоу весьма сомнительна. Ее практическое применение приводит к существенному ухудшению качества изображения, и в редких случаях может оказаться полезным. Но производители детских микроскопов успешно используют ее в качестве маркетингового хода по продвижению своей продукции, ведь часто родители, досконально не разобравшись в технических параметрах микроскопа, выбирают его по ошибочному принципу "чем больше увеличение, тем лучше". И, конечно же, ни один профессиональный лабораторный микроскоп не будет иметь в комплекте такой линзы, заведомо ухудшающей качество изображения. Для изменения увеличения в профессиональных микроскопах используется исключительно комбинация различных окуляров и объективов.
В случае наличия линзы Барлоу формула расчета увеличения микроскопа принимает следующий вид:
УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА Х КОЭФФИЦИЕНТ УВЕЛИЧЕНИЯ ЛИНЗЫ БАРЛОУ.
Механическая система микроскопа
Механическая система состоит из тубуса, штатива, предметного столика, механизмов фокусировки, револьверной головки.
Механизмы фокусировки используют для фокусировки изображения. Винт грубой (макрометрической) фокусировки используют при работе с малыми увеличениями, а винт точной (микрометрической) фокусировки – при работе с большими увеличениями. Детские и школьные микроскопы, как правило, имеют только грубую фокусировку. Однако, Вы выбираете биологический микроскоп для лабораторных исследований, наличие тонкой фокусировки является обязательным. Обратите внимание, на рисунке приведен пример биологического микроскопа с раздельными точной и грубой фокусировкой, при этом в зависимости от конструктивных особенностей многие микроскопы могут иметь коаксиальные винты макро- и микрометрической регулировки фокуса. Отметим, что стереомикроскопы имеют только грубую фокусировку.
В зависимости от конструктивных особенностей микроскопа фокусировка может осуществляться перемещением предметного столика в вертикальной плоскости (вверх/вниз) либо тубуса микроскопа с его оптическим блоком также в вертикальной плоскости.
На предметном столике размещается исследуемый объект. Существует несколько видов предметных столиков: неподвижный (стационарный), подвижный, координатный и другие. Наиболее комфортным для работы является именно координатный столик, с помощью которого Вы можете перемещать исследуемый образец в горизонтальной плоскости по осям Х и У.
На револьверной головке расположены объективы. Поворачивая ее, Вы можете выбирать тот или иной объектив, и таким образом менять увеличение. Недорогие детские микроскопы могут быть оснащены несменными объективами, в то время как в профессиональных биологических микроскопах используются сменные объективы, вкручивающиеся в револьверную головку по стандартной резьбе.
В тубус микроскопа вставляется окуляр. В случае бинокулярной или тринокулярной насадки имеется возможность регулировки межзрачкового расстояния и коррекции диоптрий для подстройки под индивидуальные анатомические особенности наблюдателя. В случае детских микроскопов в тубус сначала может быть установлена "вредительница" линза Барлоу, а уже в нее - окуляр.
Осветительная система микроскопа
Осветительная система состоит из источника света, и диафрагмы.
Источник света может быть встроенный или внешний. Биологические микроскопы имеют нижнюю подсветку. Стереоскопические микроскопы могут быть оснащены нижней, верхней и боковой подсветкой для разных типов освещения препаратов. Детские биологические микроскопы могут иметь дополнительную верхнюю (боковую) подсветку, практическое применение которой, на самом деле, как правило, является бессмысленным.
С помощью конденсора и диафрагмы можно регулировать освещение препарата. Конденсоры бывают однолинзовые, двухлинзовые, трехлинзовые. Поднимая или опуская конденсор, Вы соответственно конденсируете или рассеиваете свет, попадающий на образец. Диафрагма может быть ирисовой с плавным изменением диаметра отверстия или ступенчатой с несколькими отверстиями различных диаметров. Так уменьшая или увеличивая диаметр отверстия, Вы соответственно ограничиваете либо увеличиваете поток света, падающий на исследуемый объект. Также отметим, что конденсор может быть оснащен фильтродержателем для установки различных светофильтров.
На этом можно закончить первое знакомство с микроскопом. Надеемся, что выше изложенный материал поможет Вам определиться с для Ваших целей.
с доставкой по Харькову, Киеву или любой другой город Украины вы можете в нашем магазине OpticalMarket, предварительно получив профессиональную консультацию у наших специалистов.
Микроскоп - это оптический прибор для изучения объектов, невидимых невооруженным глазом. В микроскопе (рис. 1) различают механическую и оптическую части. Механическая часть прибора состоит из ножки с присоединенным к ней тубусодержателем, на котором крепится тубус, окуляры и объективы (смена объективов осуществляется с помощью револьверного устройства), предметный столик и осветительный аппарат с зеркалом. Тубус присоединен к тубусодержателю подвижно, поднимается и опускается с помощью двух винтов: микрометрический винт служит для предварительной установки фокуса; микрометрический винт- для тонкой фокусировки. Предметный столик снабжен устройством, позволяющим передвигать препарат в разных направлениях в горизонтальной плоскости. Осветительный аппарат состоит из конденсора и диафрагмы, которые находятся между зеркалом и столиком.
Рис. 1. Биологический микроскоп:
1 - окуляры;
2 - бинокулярная насадка;
3 - головка для крепления револьвера с посадочным гнездом для смены тубусов;
4 - винт крепления бинокулярной насадки;
5 - револьвер на салазках;
6 - объектив;
7 - предметный столик;
8 и 9 - барашек продольного (8) и поперечного (9) движения препаратоводителя;
10 - апланатический конденсор прямого и косого освещения;
11 - центрировочные винты столика;
12 - зеркало;
13 - барашек микромеханизма;
14 -кронштейн конденсора;
15 - головка винта, фиксирующего верхнюю часть предметного столика;
16 - коробка с микромеханизмом;
17 - ножка;
18 - винт грубого движения;
19 - тубусодержатель.
С помощью диафрагмы регулируется интенсивность света, попадающего на конденсор. Конденсор можно передвигать в вертикальном направлении, изменяя интенсивность светового потока, попадающего в объектив. Объективы представляют собой системы взаимно центрированных линз, дающих обратное увеличенное изображение объекта. Увеличение объективов указано на оправе (Х10, Х20, Х40, Х90). Объективы бывают двух типов: сухие и иммерсионные (погружные). Иммерсионный объектив сначала опускают в иммерсионное масло с помощью макровинта под контролем глаза, а затем, манипулируя микровинтом, добиваются четкого изображения объекта. Окуляр представляет собой оптическую систему, увеличивающую изображение, полученное в объективе. Увеличения окуляра указаны на оправе (Х5 и т. д.). Общее увеличение микроскопа равняется произведению увеличения объектива на увеличение окуляра.
Рис. 2. Микроскоп МБИ-1 с осветителем ОИ-19.
С микроскопом можно работать при дневном и искусственном освещении, используя в качестве источника света специальный осветительный аппарат (рис. 2). При работе с конденсором используют плоское зеркало независимо от источника освещения. С вогнутым зеркалом работают без конденсора. При дневном свете конденсор поднимают до уровня предметного столика, при искусственном опускают до тех пор, пока источник света не появится в плоскости препарата. См. также Микроскопическая техника, Микроскопия.