Микроскоп назначение прибора. Оптический микроскоп: устройство, принципы работы и применение в науке

Что такое оптический микроскоп. Как устроен оптический микроскоп. Какие основные части входят в состав оптического микроскопа. Для чего используется оптический микроскоп в научных исследованиях. Каковы преимущества и ограничения оптической микроскопии.

Что такое оптический микроскоп и как он устроен

Оптический микроскоп — это прибор, который позволяет получать увеличенное изображение мелких объектов и структур с помощью системы оптических линз. Основными частями оптического микроскопа являются:

• Объектив — система линз, расположенная близко к исследуемому объекту. Обеспечивает основное увеличение.
• Окуляр — система линз, через которую наблюдатель рассматривает увеличенное изображение. Дает дополнительное увеличение.
• Тубус — соединяет объектив и окуляр.
• Предметный столик — площадка для размещения исследуемого препарата.
• Конденсор — фокусирует свет на образце.
• Источник света — лампа или зеркало для освещения образца.

Как работает оптический микроскоп? Свет проходит через препарат, попадает в объектив, где формируется увеличенное действительное изображение. Затем оно еще раз увеличивается окуляром, формируя мнимое изображение, которое наблюдает исследователь.

Основные характеристики оптических микроскопов

Ключевыми параметрами, определяющими возможности оптического микроскопа, являются:

• Увеличение — во сколько раз увеличивается размер изображения по сравнению с реальным объектом. Обычно от 40х до 1000х.
• Разрешающая способность — минимальное расстояние между двумя точками объекта, которые видны раздельно. Для оптических микроскопов предел около 0.2 мкм.
• Числовая апертура — характеризует способность объектива собирать свет и влияет на разрешение.
• Глубина резкости — размер резко изображаемого слоя по глубине образца.

Для чего нужны эти характеристики? Чем выше увеличение и разрешающая способность, тем более мелкие детали можно рассмотреть. Большая числовая апертура позволяет получать более яркие и контрастные изображения. Глубина резкости важна при изучении объемных образцов.

Типы и разновидности оптических микроскопов

Существует несколько основных типов оптических микроскопов, различающихся по конструкции и методам формирования изображения:

• Микроскопы светлого поля — самый распространенный тип. Объект наблюдается в проходящем свете на светлом фоне.
• Микроскопы темного поля — объект освещается сбоку и виден светлым на темном фоне. Позволяют наблюдать прозрачные объекты.
• Фазово-контрастные микроскопы — усиливают контраст прозрачных объектов за счет фазового сдвига света.
• Поляризационные микроскопы — используют поляризованный свет для исследования анизотропных образцов.
• Флуоресцентные микроскопы — регистрируют свечение флуоресцентных красителей в образце.

Какой тип выбрать? Это зависит от задач исследования и свойств изучаемых объектов. Например, фазово-контрастная микроскопия хорошо подходит для наблюдения живых клеток, а поляризационная — для изучения кристаллов.

Подготовка образцов для оптической микроскопии

Правильная подготовка образцов критически важна для получения качественных изображений в оптическом микроскопе. Основные этапы включают:

1. Фиксацию образца — остановку жизнедеятельности клеток и сохранение структуры тканей.
2. Обезвоживание — удаление воды из образца.
3. Заливку в среду — пропитывание образца специальными средами для получения срезов.
4. Приготовление срезов — получение тонких срезов образца толщиной 5-15 мкм.
5. Окрашивание — обработку срезов красителями для повышения контраста.
6. Заключение в бальзам — помещение среза между предметным и покровным стеклами.

Зачем нужны все эти этапы? Они позволяют получить тонкий прозрачный срез ткани с хорошо различимыми структурами, который можно детально исследовать под микроскопом.

Применение оптических микроскопов в науке

Оптические микроскопы широко используются в различных областях науки и техники:

• Биология и медицина — изучение клеток, тканей, микроорганизмов, диагностика заболеваний.
• Материаловедение — исследование структуры металлов, полимеров, композитов.
• Геология — анализ минералов, горных пород, ископаемых остатков.
• Криминалистика — экспертиза волокон, частиц краски, почвы.
• Микроэлектроника — контроль качества полупроводниковых структур.

Почему оптические микроскопы так востребованы? Они позволяют неинвазивно исследовать микроструктуру различных объектов, обеспечивая высокое пространственное разрешение и контраст изображения.

Преимущества и недостатки оптической микроскопии

Оптическая микроскопия имеет ряд важных достоинств:

• Возможность наблюдения живых объектов.
• Получение цветных изображений.
• Простота пробоподготовки.
• Относительно низкая стоимость оборудования.
• Широкий выбор методов контрастирования.

Однако есть и ограничения метода:

• Предел разрешения около 0.2 мкм из-за дифракции света.
• Малая глубина резкости при больших увеличениях.
• Сложность исследования непрозрачных объектов.
• Невозможность получения трехмерных изображений.

Как преодолеть эти ограничения? Для изучения более мелких структур используют электронные микроскопы. Трехмерную визуализацию обеспечивают конфокальные и многофотонные микроскопы.

Современные тенденции развития оптической микроскопии

Оптическая микроскопия продолжает активно развиваться. Основные направления включают:

• Суперразрешающую микроскопию — методы преодоления дифракционного предела (STED, PALM, STORM).
• Цифровую микроскопию — замену окуляра цифровой камерой и компьютерную обработку изображений.
• Автоматизацию — моторизованные предметные столики, автофокус, программное управление микроскопом.
• Комбинирование с другими методами — совмещение оптического и электронного микроскопов, микроскопия-спектроскопия.
• Миниатюризацию — создание компактных и мобильных микроскопов.

Для чего нужны эти инновации? Они позволяют расширить возможности оптической микроскопии, повысить разрешение, упростить работу исследователя и получить больше информации об изучаемых объектах.

Статьи

Микроскоп (от микро… и греческого  skopeo — смотрю) – это оптический прибор для получения сильно увеличенного изображения изучаемого очень маленького объекта, невидимого невооружённым глазом. При помощи микроскопа можно рассмотреть мелкие детали строения объекта, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему. И эта система характеризуется определённым разрешением. Что такое разрешение оптической системы? Это наименьшее расстояние между элементами наблюдаемого объекта, при котором эти элементы ещё могут быть отличены один от другого (под элементами объекта мы понимаем точки или линии).

Если объект удален на так называемое расстояние наилучшего видения, которое составляет 250 мм, то для нормального человеческого глаза минимальное разрешение составляет примерно 0,1 мм, а у многих людей — около 0,20 мм. Примерно это соответствует толщине человеческого волоска. Размеры объектов, таких как микроорганизмы большинства растительных и животных клеток, мелкие кристаллы, детали микроструктуры металлов и сплавов и т.п., значительно меньше 0,1 мм. Такие объекты мы будем называть микрообъекты. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопа определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Оптический микроскоп даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм, т.е. разрешающая способность такого микроскопа составляет около 0,20 мкм или 200 нм.

Когда мы говорим о разрешающей способности микроскопа, мы подразумеваем, точно также как и под разрешающей способностью человеческого глаза, раздельное изображение двух близко расположенных объектов. Надо помнить, что разрешающая способность и увеличение – это не одно и тоже. Например, если при помощи систем визуализации получить со светового микроскопа фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,20 мкм (т. е. менее разрешающей способности микроскопа), то, как бы мы не увеличивали изображение, линии все равно будут сливаться в одну. Т.е. мы сможем получить большое увеличение, но не улучшим его разрешение. Общее увеличение микроскопа равно произведению линейного увеличения объектива на угловое увеличение окуляра. Значения увеличений гравируются на оправах объективов и окуляров. Рассмотрим микроскоп плоского поля (не стереоскопический). Это биологические микроскопы, металлографические, поляризационные. Обычно объективы такого микроскопа имеют увеличения от 4 до 100 крат, а окуляры — от 5 до 16. Поэтому общее увеличение оптического микроскопа лежит в пределах от 20 до 1600 крат. Разумеется, технически возможно разработать и применить в микроскопе объективы и окуляры, которые дадут общее увеличение, значительно превышающее 1600 крат (например, существуют окуляры с увеличением 20 крат, которые в паре с объективом 100 крат дадут увеличение 2000 крат). Однако, обычно это нецелесообразно. Большие увеличения не являются самоцелью оптической микроскопии.

Назначение микроскопа состоит в том, чтобы обеспечить различение как можно более мелких элементов структуры препарата, т.е. в максимальном использовании разрешающей способности микроскопа. А она имеет предел, обусловленный волновыми свойствами света. Таким образом, различают полезное и неполезное увеличение микроскопа. Полезное увеличение – это когда можно выявить новые детали строения объекта, а неполезное – это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения объекта.

Еще раз остановимся на понятии разрешающей способности. Разрешающая способность оптических приборов (так же ее называют разрешающая сила) характеризует способность этих приборов давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками, начиная с которого их изображения сливаются, называется линейным или угловым пределом разрешения. Существование предела разрешающей способности влияет на выбор увеличений, которые мы получаем с помощью микроскопа.

Увеличения до 1250 крат называют полезными, т. к. при них мы различаем все элементы структуры объекта. При этом возможности микроскопа по разрешающей способности исчерпываются. Это увеличение получаем при использовании объектива 100 крат, работающего с масляной иммерсией, и окуляра 12,5 крат (полезное увеличение окуляров лежит от 7,5 до 12,5 крат). При увеличениях свыше 1250 крат не выявляются никакие новые детали структуры препарата. Однако иногда такие увеличения используют — в микрофотографии, при проектировании изображений на экран и в некоторых других случаях.

Когда необходимо существенно более высокое полезное увеличение, используют электронный микроскоп. Этот микроскоп обладает существенно более высокой разрешающей способностью, нежели оптический микроскоп. Электронный микроскоп – это прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 10⁶ раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30—100 кэв и более) в условиях глубокого вакуума.

Биологический микроскоп это

Дата публикации: 20.03.2018 09:35

Биологический микроскоп − это оптический прибор, с помощью которого можно получить увеличенное обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности глаза. Устройство и эксплуатация оптического микроскопа довольно просты. Однако неумелое или невнимательное пользование этим прибором влечет за собой его порчу. Поэтому необходимо хорошо усвоить, из каких частей состоит микроскоп и их назначение. Следует строго соблюдать правила работы с микроскопом.

 

Возьмите микроскоп, найдите все перечисленные ниже части и запомните их название, назначение и устройство.

В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство.

Объектив − одна их важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта. Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. В верхней части объектива имеется винтовая нарезка, с помощью которой его ввинчивают в гнездо револьвера. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используются обычно объективы ×8 и ×40. Следует всегда помнить о необходимости бережного отношения с объективами. Особой аккуратности требует работа с объективами большого увеличения, поскольку у них рабочее расстояние, т. е. расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы, измеряется десятыми долями миллиметра.

Качество изображения, особенно при объективах большого увеличения, зависит также от толщины предметного и покровного стекол.

Окуляр состоит из 2 – 3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: ×7, ×10, ×15. Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Осветительное устройство состоит из зеркала и конденсора с ирисовой диафрагмой, расположенных под предметным столиком. Оно предназначено для освещения объекта пучком света. Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. При работе с рассеянным светом обычно используют вогнутое зеркало. Конденсор состоит из 2 – 3 линз, вставленных в металлическую оправу. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива, и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света. Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, револьвера, предметного столика.

Микрометренный винт (или микровинт) служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма микровинт разрешается вращать в одну сторону не более чем на пол-оборота.

Тубус − цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении; ослабив стопорный винт, тубус можно повернуть или снять.

Револьвер предназначен для смены объективов, которые ввинчены в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Винт грубой наводки (или макровинт) используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. У МБР-1 предметный столик круглый, на нем лежит подвижный диск. По сторонам столика расположены два винта, с помощью которых производят центрирование диска вращением его вокруг оси и передвижением по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Если столик отцентрирован, диск закрепляется стопорным винтом.

Правила работы. При работе с микроскопом соблюдаются следующие правила и последовательность операций.

1. Ставят микроскоп у края стола так, чтобы окуляр находился против левого глаза, и в течение работы его не передвигают. Тетрадь и все предметы, необходимые для работы, располагают слева от микроскопа.
2. Открывают полностью диафрагму, поднимают конденсор в крайнее верхнее положение, чтобы его фронтальная линза была расположена вровень с предметным столиком. Если столик не отцентрирован, его передвигают с помощью винтов так, чтобы линза конденсора находилась в центре отверстия столика. (У микроскопов с квадратным неподвижным столиком эта операция не проводится − у них столик отцентрирован фабрично и постоянно находится в центральном положении).
3. Ставят объектив ×8 в рабочее положение − на расстояние примерно 1 см от предметного столика. Работу с микроскопом всегданачинают с малого увеличения.
4. Глядя левым глазом в окуляр и пользуясь вогнутым зеркалом, направляют свет от окна (но не прямой солнечный) или электрической лампы в объектив и максимально и равномерно освещают поле зрения. Правый глаз оставляют открытым, так как при закрытом правом глазе вся нагрузка приходится на левый глаз, и это может быстро вызвать переутомление глазных мышц.
5. Кладут препарат на предметный столик (изучаемый объект должен находиться под объективом) и, глядя сбоку, опускают объектив при помощи макровинта так, чтобы между фронтальной линзой объектива и препаратом было расстояние 4 – 5 мм.
6. Глядя левым глазом в окуляр и вращая макровинт на себя (!) плавно поднимают объектив до положения, при котором хорошо видно изображение объекта. Передвигая препарат рукой, находят нужное место объекта, располагают его в центре поля зрения. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив, вращая макровинт от себя, так как при этом фронтальная линза может раздавить препарат и на ней появятся царапины.
7. Добиваются большей четкости изображения, приведя в соответствие диаметры пучка света, попадающего в объектив, и фронтальной линзы объектива. Для этого вынимают окуляр и, глядя в тубус, медленно закрывают отверстие диафрагмы до тех пор, пока ее края появятся на границе выходного зрачка объектива. При слишком сильном освещении увеличивают контрастность изображения опусканием конденсора.
8. Для изучения какого-либо участка объекта при большом увеличении ставят этот участок в центре поля зрения, передвигая препарат рукой. После этого, не поднимая тубуса (!), поворачивают револьвер так, чтобы объектив ×40 занял рабочее положение. Смотрят в окуляр, изображение будет нечетким. С помощью микровинта добиваются хорошей видимости изображения объекта. Следует помнить, что микровинт можно вращать в одну сторону не более чем на пол-оборота. На коробке микрометренного механизма имеются две риски, а на микровинте − точка, которая должна все время находится между рисками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого правила микровинт может перестать действовать. Тогда его возвращают в нормальное положение, вращая в противоположную сторону.

Если же при установке объектива ×40 изображение отсутствует, добиваются его осторожным вращением макровинта на себя. И лишь после этого производят фокусировку объекта с помощью микровинта.

1. После окончания работы с большим увеличением поворачивают револьвер, устанавливая малое увеличение, и снимают препарат. Нельзя (!) вынимать препарат из-под объектива ×40, так как рабочее расстояние его равно 0,6 мм и легко можно испортить фронтальную линзу.

После окончания работы с микроскопом его приводят в транспортное положение. Для этого поворачивают револьвер, устанавливая его на пустое гнездо, и опускают тубус вниз до упора.

 

 

Знакомство с микроскопами и объективами

Видео выше представляет собой краткое введение в объективы микроскопа. Объективы используются в системах микроскопии для ряда научных исследований, промышленных и общелабораторных приложений.

Приведенное выше видео является кратким введением в выбор правильного объектива микроскопа для вашего проекта. Существует множество типов объективов для микроскопов, и правильный выбор поможет получить высококачественные изображения по разумной цене.

Общие сведения о микроскопах

Микроскоп — это специальный оптический прибор, предназначенный для увеличения изображения объекта. В зависимости от типа микроскопа он может проецировать изображение либо на человеческий глаз, либо на записывающее или видеоустройство. В качестве примера рассмотрим фотографии клеток, которые можно найти в учебнике по естественным наукам. Все эти фотографии были сделаны с помощью специального микроскопа, и их можно назвать микрофотографиями.

В то время как самый простой из микроскопов представляет собой просто увеличительное стекло с одной линзой, сложные микроскопы, используемые сегодня, представляют собой очень сложные устройства с тщательно разработанным набором линз, фильтров, поляризаторов, светоделителей, датчиков и, возможно, даже источников освещения. Точная комбинация используемых оптических компонентов будет зависеть от применения микроскопа; длина волны света, с которой он предназначен для использования, а также разрешение и увеличение, необходимые для конечного изображения.

Компоненты базового составного микроскопа

Простая лупа (увеличительное стекло) работает, когда исследуемый объект находится в пределах фокусного расстояния линзы лупы, что позволяет получить увеличенное виртуальное изображение. Этот тип лупы очень ограничен как в разрешении, так и в увеличении. С другой стороны, в составном микроскопе используется система релейных линз вместо одиночной линзы, и, поскольку каждый компонент линзы может вносить свой вклад в увеличение, в результате возможности значительно увеличиваются.

Два основных компонента линзы — линза объектива и линза окуляра или окуляр — работают вместе, чтобы проецировать изображение образца на датчик. Это может быть человеческий глаз или цифровой датчик, в зависимости от настройки микроскопа.

Поскольку объектив находится ближе всего к исследуемому образцу, он передает реальное изображение на линзу окуляра. При этом он обеспечивает базовое увеличение от 4-кратного (для сканирующего объектива, обычно используемого для обзора образца) до 100-кратного (для объективов с масляной иммерсией).

Окулярная линза, расположенная в верхней части стандартного микроскопа рядом с датчиком (принимающим глазом), получает реальное изображение от окулярной линзы, увеличивает полученное изображение и передает мнимое изображение на датчик. Хотя большинство окуляров имеют 10-кратное увеличение, некоторые не обеспечивают увеличения, а другие увеличивают до 30-кратного. Силу увеличения микроскопа можно рассчитать, умножив силу увеличения окуляра или окулярной линзы на силу увеличения линзы объектива. Например, объектив с 10-кратным увеличением, используемый в сочетании со стандартным окуляром (10-кратное увеличение), будет проецировать изображение образца, увеличенное в 100 раз.

Общие сведения об освещении микроскопа

Поскольку непрямая подсветка обычно более эффективна, чем прямая, большинство микроскопов не имеют внутреннего источника света. Вместо этого они полагаются на дневной свет или фоновое освещение, такое как лампочка. При освещении светлым полем, также известном как освещение Келера, две выпуклые линзы насыщают образец внешним светом, поступающим сзади. Эти две линзы, собирающая и конденсорная линзы, работают вместе, чтобы обеспечить яркий, равномерный и постоянный свет по всей системе: как в плоскости изображения, так и в плоскости объекта. Эта система освещения используется во многих составных микроскопах, в том числе в студенческих микроскопах и во многих исследовательских лабораториях.

Общие сведения об объективах

Объективы микроскопа или объективы во многих отношениях являются сердцем микроскопа и обычно устанавливаются на вращающейся револьверной головке или револьверной головке для облегчения выбора. Многие микроскопы будут оснащены сканирующим объективом (4x), объективом с малым увеличением (10x), объективом с высоким увеличением (40x) и, возможно, даже иммерсионным объективом.

Каждый объектив микроскопа сам по себе представляет собой сложный набор линз, и помимо того, что он способствует увеличению, именно линза объектива определяет разрешающую способность микроскопа. Объектив также может обеспечивать коррекцию оптических аберраций. Например, отражающий объектив включает в себя два зеркала в сборке. Эти зеркала могут фокусировать лазерный свет, а также обеспечивать хроматическую коррекцию.

Окулярная линза или окуляр

Окулярная линза или окуляр также представляет собой оптический узел, а не одну линзу, но обычно она более проста, чем объектив. Часто он состоит из двух линз: линзы поля и линзы глаза. Конструкция окулярной линзы определяет поле зрения микроскопа, а также способствует общему увеличению системы.

 

Узнайте больше об объективах, посетив наш блог «Погружение в оптику».

Дополнительная информация об объективах и линзах микроскопа

Объектив микроскопа является важным компонентом системы микроскопии или визуализации для ряда научных исследований, биологических, промышленных и общелабораторных приложений. Объектив определяет основные характеристики оптического микроскопа или систем обработки изображений и предназначен для различных требований производительности и приложений. Он расположен ближе всего к объекту и является важным компонентом при отображении объекта человеческим глазом или датчиком изображения.

Объективы можно классифицировать по конструкции объектива, области применения, методу микроскопии, характеристикам (коррекция оптических аберраций) и увеличению. Многие производители объективов для микроскопов предлагают широкий спектр конструкций объективов, которые обеспечивают различную степень коррекции оптических аберраций для удовлетворения различных потребностей. Зеркала или отражающие элементы используются в объективах для приложений, требующих хроматической аберрации во всем спектральном диапазоне. В большинстве традиционных систем микроскопии используются преломляющие объективы, такие как ахроматические объективы (более дешевые объективы) для применения в лабораторных микроскопах и планохроматы (дорогие объективы) для биологических и научно-исследовательских микроскопов.

Характеристики линз объектива

Важные характеристики указаны на корпусе объектива, чтобы студенты или исследователи могли легко определить свойства объектива и определить оптические характеристики и условия работы для надлежащего использования. На рис. 1 представлена ​​схема объектива. Подробное обсуждение спецификаций возражения представлено ниже.

• Увеличение

Увеличение — один из важных параметров. Увеличение обычно обозначается X рядом с числовым значением. Объективы доступны в диапазоне увеличений от 2X до 200X.

• Числовая апертура (NA)

NA — критическое значение, указывающее угол приема света. Обычно он выражается как

NA = n × sinθ

, где θ — максимальный угол приема 1/2 луча объектива, а n — показатель преломления иммерсионной среды. На рис. 2 показан угол луча θ объектива с коррекцией на бесконечность.

Рис.2. Угол луча объектива Ɵ

 

Значение числовой апертуры определяет светосилу и разрешающую способность объектива.

• Поле зрения

Поле зрения — это область объекта, которая может быть отображена системой микроскопии. Размер поля зрения определяется увеличением объектива или фокусным расстоянием тубусной линзы для объектива с бесконечной коррекцией. В системе камеры поле зрения объектива связано с размером сенсора.

• Коррекция оптических аберраций

Коррекция оптических аберраций определяет оптические характеристики объектива и играет центральную роль в обеспечении качества изображения и точности измерений в системах визуализации или микроскопии. В зависимости от степени коррекции аберраций объективы обычно подразделяются на пять основных типов: ахроматы, план-ахроматы, план-флуориты (план-полуапохроматы), план-апохроматы и суперапохроматы.

• Рабочее расстояние

Рабочее расстояние — это свободное расстояние между линзой объектива и целью.

• Толщина защитного стекла

Многие объективы предназначены для использования с покровным стеклом. Использование неправильной толщины покровного стекла может значительно снизить оптические характеристики системы микроскопии.

• Парфокальное расстояние

Парфокальное расстояние — это расстояние между плоскостью крепления объектива и образцом/объектом. Это еще одна спецификация, которая часто может варьироваться в зависимости от производителя.

• Монтажная резьба

Для удержания объектива в правильном положении почти на всех объективах имеется крепежная резьба. Обычно используемые монтажные резьбы включают RMS, M25 x 0,75, M26X 0,706, M32 x 0,75.

• Иммерсионная среда

Большинство объективов предназначены для визуализации образцов с воздухом в качестве среды между объективом и покровным стеклом. Однако для достижения более высоких рабочих числовых апертур некоторые объективы предназначены для изображения образца через другую среду, такую ​​как специальное масло с показателем преломления 1,51.

Решения для линз объективов

Объективы представляют собой сложные многоэлементные линзы. Для любого конкретного применения необходимо тщательное рассмотрение оптических параметров и спецификаций. Во многих случаях изготовленные по индивидуальному заказу узлы объективов обеспечивают наилучшее решение для удовлетворения всех требований специализированного приложения. Пользовательские параметры могут включать просветляющие покрытия, хроматический сдвиг фокуса, рабочее расстояние, качество изображения (MTF и размер пятна), крепление объектива, толщину стеклянного окна и поле зрения, среди прочего.

В Shanghai Optics мы разрабатываем и производим нестандартные объективы и системы визуализации для удовлетворения потребностей наших клиентов во многих отраслях, включая медицину, биомедицину, машинную версию, научные исследования, метрологию и т. д. Принимая во внимание бюджет клиента и требования к точности , наша опытная команда инженеров гарантирует, что каждая конструкция может быть изготовлена ​​по разумной цене, а оптические характеристики будут соблюдены на основе анализа допусков изготовления, сборки и выравнивания.

 

Запросите бесплатное предложение у S.O. онлайн или свяжитесь с представителем, чтобы узнать больше о наших возможностях.

 

Важные части и функции микроскопа

Можете ли вы назвать все различные части микроскопа? Знание того, как правильно маркировать детали микроскопа, важно для того, чтобы вы могли четко общаться и давать подробные инструкции при обучении младших школьников. Вот все, что вам нужно знать о названиях частей микроскопа.

Части составного микроскопа

Включите JavaScript

Части составного микроскопа

Микроскоп используется для увеличения мелких объектов. Микроскопы часто используются в научных или образовательных учреждениях для наблюдения за объектами и живыми организмами, которые не видны невооруженным глазом. Важно узнать о различных частях микроскопа, чтобы понять, как работают эти устройства.

Почему важно знать детали микроскопа?

Изучение деталей микроскопа дает вам систему ориентиров. Вы можете использовать правильные термины для общения с другими учеными или студентами.

Это очень важно при даче инструкций. Если вы преподаватель, вам следует уделить время обучению студентов различным частям микроскопа, чтобы вы могли дать подробные инструкции о том, как подготовить микроскоп и безопасно его использовать.

Знание правильных обозначений различных частей микроскопа также поможет вам в устранении неполадок. Вы сможете найти информацию о конкретной части, с которой вы столкнулись, и выяснить, как исправить проблему.

Основные компоненты микроскопа

Каркас прибора составляют три части микроскопа.

Основание

Основание представляет собой большую деталь, поддерживающую микроскоп. Вам нужно держать микроскоп неподвижно, чтобы получить четкое изображение того, что вы хотите увеличить. Вот почему база является важной частью.

Размер основания зависит от веса микроскопа. Если вам нужно нести микроскоп, обязательно поместите одну руку под основание, чтобы выдержать вес устройства.

Кронштейн

Это С-образная секция, которая соединяет основание микроскопа с элементами управления и тубусом. Как правило, угол наклона кронштейна можно отрегулировать для более удобного использования микроскопа.

Рука — это первая часть, о которой должны узнать юные ученики. Это та часть, которую вы будете использовать для безопасного подъема и транспортировки микроскопа. Объясните учащимся, что они всегда должны браться за ручку микроскопа, если им нужно изменить положение устройства.

При переноске микроскопа следует держать его за руку и держать одну руку под основанием, чтобы выдержать его вес.

Если вы используете составной микроскоп, основание, консоль и предметный столик устройства не будут отдельными элементами. Однако эти различные части легко различимы на большинстве небольших микроскопов с низким увеличением.

Трубка

Это большая часть в верхней части микроскопа. Трубка подсоединяется к штативу микроскопа.

Вы найдете турель или наконечник с увеличительными линзами в нижней части трубы. Однако вы не смотрите прямо в трубу, так как окуляр установлен сверху трубы.

Тубус микроскопа не регулируется. Убедитесь, что вы учите молодых студентов названию этой части, чтобы они знали, что нельзя хватать микроскоп за тубус.

Некоторые микроскопы имеют два тубуса и два окуляра. Большинство моделей имеют только одну трубку и окуляр.

Как увеличить объект

Восемь различных частей микроскопа вступают в действие, когда вы используете микроскоп для увеличения объекта.

Предметный столик

Предметный столик представляет собой небольшую поверхность, расположенную под турелью или револьверной головкой микроскопа. Здесь вам нужно поместить объект, который вы хотите увеличить.

Стол оснащен парой металлических зажимов, которые будут фиксировать объект, который необходимо увеличить, к микроскопу. Обычно вы подготавливаете объект или живой организм, который хотите увеличить, помещая его на предметное стекло микроскопа и используя зажимы предметного столика, чтобы прикрепить предметное стекло к предметному столику.

В центре сцены есть отверстие, называемое апертурой. Свет проходит через отверстие и освещает объект. Вы должны убедиться, что объект, который вы хотите увеличить, выровнен с апертурой при прикреплении его к предметному столику.

Зеркало или осветитель

Вы не можете использовать микроскоп без источника света. Зеркало или осветитель находится под сценой и освещает объект или живой организм, который вы хотите увеличить.

Если ваш микроскоп оснащен зеркалом, вам потребуется отрегулировать зеркало так, чтобы оно отражало солнечный свет. Большинство микроскопов оснащены осветителем, который можно просто включать и выключать.

Внутри осветителя находится лампочка на 110 В. Некоторые микроскопы имеют ирисовую диафрагму, прикрепленную к осветителю, которую можно использовать для контроля количества исходящего света.

Турель или револьвер

Это вращающийся круг, закрепленный под тубусом микроскопа. К револьверной головке прикреплены различные объективы.

Назначение револьверной головки или револьверной головки состоит в том, чтобы поддерживать различные объективы и позволять вам выбрать правильный. Микроскопы имеют как минимум две линзы, прикрепленные к турели или револьверной головке, но их может быть гораздо больше.

Окуляр

Окуляр — это часть, установленная на верхней части тубуса. Здесь вы смотрите в микроскоп. Окуляр обычно имеет линзу с 10-кратным или 15-кратным увеличением. Вы можете рассчитать увеличение микроскопа, умножив увеличение линзы окуляра на увеличение используемого объектива.

Стереомикроскопы имеют два окуляра для создания трехмерного изображения объекта. Если вы преподаватель, вы, вероятно, не будете работать со стереомикроскопами, но демонстрация изображений этих устройств вашим ученикам может быть интересным способом представить трехмерные изображения и показать им, что существуют разные типы микроскопов с большим количеством функций.

Элементы управления

Элементы управления находятся на одной стороне руки. В большинстве микроскопов используются циферблаты или ручки, позволяющие регулировать увеличение.

Элементы управления работают, приближая или удаляя предметный столик от выбранного вами объектива. Обычно у вас будет грубый контроль для широких настроек и точный контроль для более точных настроек.

Некоторые микроскопы имеют дополнительный регулятор на окуляре. Это диоптрийная регулировка для регулировки увеличения объектива, в который вы смотрите.

Некоторые микроскопы имеют дополнительный регулятор, прикрепленный к основанию, чтобы можно было регулировать яркость осветителя.

Ограничитель стойки

Ограничитель стойки — это функция безопасности, предотвращающая поднесение предметного столика слишком близко к линзе объектива и случайное ее повреждение. Ограничитель стойки представляет собой небольшой винт, который крепится рядом со сценой.

Вам не нужно регулировать упор штатива микроскопа. Настройка по умолчанию предотвратит расположение предметного столика слишком близко к линзам объектива.

Если вы учите младших школьников пользоваться микроскопом, убедитесь, что они знают, что такое стопор штатива, и понимают, почему к нему нельзя прикасаться. Можно ослабить этот винт и приблизить предметный столик к линзам объектива, что может привести к некоторым повреждениям линз.

Линзы объектива

Эти линзы крепятся к револьверной головке или револьверной головке и висят непосредственно над предметным столиком. Микроскопы могут иметь две, три, четыре или пять линз в зависимости от их увеличительной способности.

Увеличение объектива обычно составляет от 4x до 100x в зависимости от производительности микроскопа.

Линзы объектива являются наиболее важными и наиболее хрупкими частями микроскопа. Они защищены небольшими трубками, но учащиеся должны знать, насколько хрупкими являются линзы.

Конденсорная линза

Не все микроскопы имеют конденсорную линзу. Цель конденсорной линзы — сфокусировать свет на объекте, который вы хотите увеличить.

Конденсорная линза часто используется при большом увеличении, поскольку она дает более четкое изображение объекта. Вы можете модернизировать свой микроскоп, добавив конденсорную линзу, но это может вам и не понадобиться, если ваш микроскоп имеет настройки только с низким увеличением.

Конденсорная линза устанавливается на предметный столик и концентрирует свет на объекте.

Как научить учащихся деталям микроскопа

Существуют различные способы помочь учащимся запомнить различные части микроскопа. Вот несколько идей:

• Принесите в класс микроскоп и покажите на разные части.
• Попросите учеников подписать схему микроскопа.
• Во время занятий, связанных с микроскопами, обязательно попросите каждого учащегося назвать несколько частей.
• Попросите учащихся объяснить, как они будут готовить предметное стекло или транспортировать микроскоп. Убедитесь, что они используют правильные названия для различных частей, которые они упоминают.