Основные характеристики микроскопа: Характеристики микроскопа

Содержание

Характеристики микроскопа

Учитывая высокий темп современной жизни, человеку не всегда удается ознакомиться с инструкцией нового прибора. Тем более, если это новичок или ребенок, пожелавшие освоить микроскопию. Для того, чтобы воспользоваться оптикой в полную мощь, необходимо знать основные характеристики микроскопа. Это позволит не только подобрать их оптимальное сочетание для стоящих перед исследователем задач, но и умело применять свои знания в процессе экспериментов.

Характеристики микроскопа рассмотрим на примере классической учебной модели. На что стоит обратить внимание в первую очередь, как употребить функционал на 100% - эти вопросы волнуют прежде всего начинающих биологов.

Увеличение – пожалуй, наиболее актуальная характеристика микроскопа для тех, кто раньше на нем не работал. Действительно, это чаще всего заботит и родителей, и детей. Кажется, что чем оно, выше- тем лучше. На практике это оказывается не совсем верным. По своей сути кратность – это возможность оптической системы создавать конечное изображение, во сколько-то раз больше исходного путем изменения угловых размеров видимой картинки по отношению к реальным, которыми обладает увеличиваемый предмет. Посмотрите, определение заключается только лишь в перемножении, но для комфортного рассматривания человеческим глазом этого не достаточно – ведь важно, чтобы наблюдаемая картина была не только огромной, но и четкой. Например, школьный курс биологии замечательно смотрится в пределах 40-400 (или 640) крат, а вот 800-1280х – уже излишество, ибо страдает качество наблюдений (появляется заметная размытость, нечеткость).  

Разрешающая способность – та самая характеристика микроскопа, которая влияет на чистоту и контрастность. Она зависит от диаметра используемого объектива (т.е. его числовой апертуры): простыми словами - повышается, если они толстые, понижается – если тонкие. Прекрасный показатель 1,25, что реализовано, например, в Микромед С-12.

Наличие и параметры осветителя – характеристика микроскопа, определяющая какие именно методы исследования можно пустить в ход. Например, нижняя подсветка предполагает изучение микропрепаратов в проходящем свете, а верхняя – в отраженном. Она может быть светодиодной, галогенной или естественной (обычное зеркальце). Зеркальное освещение зачастую используется в школах, так как по многим методикам оно качественнее передает цвет и детализацию объекта, в тоже время светодиод проще в обращении – светлое поле получаем одним нажатием кнопки включения.

Фокусировка – может быть грубой и точной (при помощи микровинта). Второй вариант предпочтительнее, так как позволяет фокусироваться без рывков, предметный столик поднимается и опускается плавно с микроскопическим шагом. Фокусировочный механизм с микровинтом можно встретить, например, в Биомед-1. Данная характеристика микроскопа тоже является вспомогательной, но безусловно положительно отражается на удобстве работы с ним.

Сравните названые характеристики микроскопов следующих брендов:

Виды микроскопов, основные характеристики и назначение :: SYL.ru

В данной статье мы ознакомимся широко развитой методикой исследования разнообразных микроэлементов нашего мира – микроскопией. Здесь мы рассмотрим описание микроскопа, его предназначение, устройство, правила работы и исторические факты.

Ознакомление с приборами микроскопии

Микроскоп – это механизм, предназначение которого заключается в получении увеличенного изображения какого-либо объекта, а также в измерении структурных деталей, которых невозможно наблюдать невооруженным глазом.

Изобретение и создание разнообразных видов микроскопов позволило создать микроскопию – технологический метод практической эксплуатации этих приборов.

Исторические сведения

Кем был создан первый микроскоп в истории человечества, определить довольно проблематично. Впервые такой механизм был изобретен на рубеже шестнадцатого и семнадцатого веков. Вероятным изобретателем считают Захария Янсена, голландского ученого.

виды микроскопов

Будучи еще ребенком, Янсен используя дюймовую трубочку, установил на двух ее краях по одной выпуклой линзе. Увиденное заставило изобретателя создать нечто новое и улучшить его. Возможно, это обусловило изобретение первого в мире микроскопа, что произошло приблизительно в 1590 году.

Однако еще в 1538 г. итальянец Дж. Фракасторо, работая врачом, выдвинул предположение о комбинировании двух линз с целью создания еще большего увеличения изображений. Следовательно, его работа могла стать началом для появления первого микроскопа. Хотя термин был введен гораздо позже.

Другим первооткрывателем считается Галилео Галилей. Услышав приблизительно в 1609 г. о появлении такого увеличительного устройства и разобравшись в общей идее его механизма, уже в 1612 г. итальянский физик создал собственное массовое изготовление микроскопов. Название этому прибору дал академический друг Галилея, Джованни Фабер в 1613.

электронный микроскоп

Уже в шестидесятых годах XVII века были получены данные о применении микроскопа в научной исследовательской деятельности. Первый это сделал Роберт Гук, занимавшийся наблюдением за устройством разнообразных растений. Именно он в работе «микрография» сделал зарисовки увиденного в микроскоп изображения. Он установил, что растительные организмы строятся из клеток.

Разрешающие способности

Одним из параметров микроскопа является его разрешающая способность. Различные виды микроскопов имеют, соответственно, разный показатель этой характеристики. Так что же это такое?

Разрешающая способность – это возможности прибора показывать четкое и качественное изображение, картинку двух расположенных рядом, фрагментов исследуемого объекта. Показатель степени углубления в микромир и общая возможность его исследования базируются именно на этой способности. Данную характеристику определяет длина волны излучения, которую используют в микроскопе. Главным ограничением является невозможность получения картинки объекта, размеры которого меньше размера длины излучения.

Ввиду написанного выше становится очевидно, что благодаря разрешающей способности мы можем получать четкое изображение деталей изучаемого объекта.

Основные параметры

К другим важным параметрам в строении микроскопа относятся его увеличение, насадки, размер предметного столика, возможности подсветки, оптическое покрытие и т. д.

Рассмотрим главный из перечисленных в этом пункте показателей – увеличение.

строение микроскопа

Увеличение – это общая способность микроскопа показывать изучаемые объекты в больших размерах, чем они есть на самом деле. Вычисление этого параметра можно произвести путем умножения объективного увеличения на окулярное. Данная возможность в оптических микроскопах доходит до 2000 крат, а электронный имеет увеличение в сотни раз больше, чем световой.

Основная характеристика микроскопа – это именно его разрешающая способность, а также увеличение. Поэтому при выборе такого прибора на эти показатели необходимо обратить особое внимание.

Составные элементы

Микроскоп, как и любой другой механизм, состоит из определенных деталей, среди которых выделяют:

  • предметный столик;
  • рукоятку переключения;
  • окуляр;
  • тубус;
  • держатель для тубуса;
  • микрометренный винт;
  • винт грубой наводки;
  • зеркальце;
  • подставку;
  • объектив;
  • стойку;
  • бинокулярную насадку;
  • оптическую головку;
  • конденсор;
  • светофильтр;
  • ирисовую диафрагму.

Ознакомимся с основными характеристиками образующих структур микроскопа.

Объектив – является средством определения полезного увеличения. Образуется из определенного количества линз. Увеличительные возможности указываются цифрами на его поверхности.

Окуляр – состоящий из двух-трех линз элемент микроскопа, увеличение которого обозначается на нем цифрам. Общий показатель увеличительных способностей прибора определяется путем перемножения показателя увеличения объектива на увеличение окуляра.

Осветительные устройства включают в себя зеркальце или электроосветитель, конденсор и диафрагмой, светофильтр и столик.

Механическая система образуется подставкой, коробочкой с микрометренным механизмом и винтом, тубусодержателем, винтом грубой наводки, конденсором, винтом перемещения конденсора, револьвером и предметным столиком.

Оптическая микроскопия

Среди существующих видов микроскопов выделяют несколько основных групп, характеризующихся определенными особенностями устройства и предназначения.

цифровой микроскоп

Глаз человека – это своего рода естественная оптическая система с определенными параметрами, например, разрешением. Разрешение, в свою очередь, характеризуется наименьшим показателем разности в расстоянии между составными компонентами объекта, за которым наблюдают. Важнейшим пунктом здесь является наличие визуального отличия между наблюдаемыми фрагментами. Ввиду того, человеческий глаз не в силах наблюдать естественным путем за микроорганизмами, как раз и были созданы подобные увеличительные приборы.

Оптические микроскопы позволяли работать с излучением, лежащем в диапазоне от 400 до 700 нм и с ближним ультрафиолетом. Это длилось до середины двадцатого века. Подобные приборы не позволяли получать разрешающую способность меньшую, чем полупериод волны излучения опорного типа. Вследствие этого микроскоп позволял наблюдать за структурами, расстояние между которыми было около 0.20 мкм, из чего следует, что максимальное увеличение могло достигать 2000 крат.

Микроскопы бинокулярного типа

Бинокулярный микроскоп – это устройство, при помощи которого можно получить объемное увеличенное изображение. Другое название таких приборов – стереомикроскопы. Они позволяют человеку четко различать детали исследуемых объемных объектов.

В бинокулярном микроскопе рассмотрение объекта происходит сквозь две линзы, независимые между собой. В настоящее время используются сразу 2 окуляра и 1 объектов. Отлично работают в условиях наличия проходящего и отраженного света.

Электронная микроскопия

Появление электронного микроскопа позволило использовать электроны, обладающие свойствами и частиц, и волн в микроскопии.

бинокулярный микроскоп

Электрон обладает длинной волны, которая зависит от его энергетического потенциала: E = Ve, где V – величина разности потенциалов, e – электронный заряд. Длина волны электрона при пролете разности в потенциалах равной 200000 В составит около 0,1 нм. Электрон легко фокусируется при помощи электромагнитных линз, что обуславливается его зарядом. После электронную версию изображения переводят в видимую.

Среди таких увеличительных устройств набрал широкую известность цифровой микроскоп. Он позволяет подключать адаптеры к аппарату с целью переноса изображения на компьютер и его сохранения. При работе с подобными устройствами камера регистрирует наблюдаемое изображение, далее переносит его на ПК при помощи USB-кабеля.

Цифровой микроскоп может классифицироваться в соответствии с его режимом работы, увеличительной кратности, числу подсветок и разрешению камеры. Их главными достоинствами считаются наличие возможности переносить изображение на ПК и сохранять его, возможность в пересылке полученной информации на большие расстояния, редактирование, детальный анализ и хранение результатов исследования, а также умение проецировать картинку при помощи проекторов.

Электронные микроскопы обладают разрешающей способностью превосходящей световые в 1000-10000 раз.

Сканирующие зонды

Другой вид микроскопа – это сканирующий зонд. Сравнительно новая ветвь в развитии таких приборов.

первый микроскоп

Сокращенно их называют – ЗСМ. Изображение воспроизводится благодаря регистрации взаимодействия зонда и поверхности, которую он исследует. В современном мире такие механизмы позволяют наблюдать за взаимодействием зонда с атомами. Разрешающая способность ЗСМ сопоставима с микроскопами электронного типа, а в некоторых параметрах даже лучше.

Рентгеновская микроскопия

Рентгеновский микроскоп был создан для наблюдением за чрезвычайно малыми объектами, величина которых сопоставима с рентгеновскими волнами. Базируется на эксплуатации излучения электромагнитного характера, в котором длина волны не превышает один нанометр.

правила работы с микроскопом

Разрешающая способность таких микроскопов заняла промежуточное место между оптическими и электронными. Теоретическая р.с. такого устройства может достигать 2-20 нм, что гораздо больше возможностей оптических микроскопов.

Общие сведения для работы с микроскопом

Эксплуатируя данный прибор необходимо знать правила работы с микроскопом:

  1. Работу необходимо выполнять сидя.
  2. Следует осмотреть прибор и протереть от пыли мягкими салфетками зеркальце, объектив и окуляр.
  3. При работе с микроскопом нежелательно его передвигать, поставить слева от себя.
  4. Произвести открытие диафрагмы, привести конденсор к верхнему положению.
  5. Работу стоит начинать с малого увеличения.
  6. Объектив довести до одного сантиметра от стекла с наблюдаемым объектом.
  7. Равномерно распределить освещение поля зрения, используя окуляр, в который необходимо смотреть глазом, и вогнутое зеркало.
  8. Переместить микропрепарат на столик микроскопа. Наблюдая сбоку, опустить объектив до уровня 4-5 мм над исследуемым объектом, используя для этого макровинт.
  9. Глядя глазом в окуляр, производить вращательные движения грубого винта, для подведения объектива к положению, в котором будет четко видно изображение.
  10. Перемещая стекло с препаратом, найдите место, где исследуемый объект будет располагаться по центру вашего поля зрения в микроскопе.
  11. В случае отсутствия изображения, повторите с шестого по девятый пункты.
  12. Используя микрометренный винт, добейтесь необходимой четкости изображения. Обратит внимание на то, не выходит ли точка между рисками на микрометренном механизме, за пределы рисок. Если выходит, то верните ее в стандартное положение.
  13. Заключаем правила работы с микроскопом, уборкой рабочего места. Необходимо вернуть увеличение с большого на малое, произвести поднятие объектива, снять препарат и протереть микроскоп, далее накрыть полиэтиленом и вернуть в шкафчик.

Данные правила в большей мере относятся к оптическим микроскопам. Строение микроскопа, например, электронного или рентгеновского, отличается от светового, а потому основные правила работы могут также отличаться. Особенности работы с такими устройствами можно найти в инструкции к ним.

Основные технические характеристики микроскопа — Студопедия.Нет

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ университет Факультет пищевой БИОТЕХНОЛОГИИ и ТОВАРОВЕДЕНИЯ   Кафедра «Технология и товароведение продуктов питания»    

Л.А.Самофалова

 

Методические указания

по выполнению практических работ

 

Дисциплина – «Введение в специальность»

Специальность - 240902 – «Пищевая биотехнология»

 

Печатается по решению редакционно-

Издательского совета ОрелГТУ

Орел 2008

Автор: кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и товароведение продуктов питания» Л.А. Самофалова

 

Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология и товароведение продуктов питания» Орловского государственного технического университета А.П. Симоненкова

 

Методические указания предназначены для студентов специальности  240902 – «Пищевая биотехнология» очной формы обучения. Включают практические занятия по дисциплине «Введение в специальность». В ходе проведения работы студенты должны овладеть навыками работы с микроскопами, изучить строение животной и растительной клетки, бактерий, вирусов, грибов, ознакомиться с понятиями пищевой и биологической ценности продуктов питания, формулой сбалансированного питания, овладеть расчётами биологической и энергетической ценности по белковому составу важнейших продуктов питания.                                                    

 

 

Редактор <__________________>

Технический редактор <инициалы, фамилия>

 

Орловский государственный технический университет

Лицензия ИД №00670 от 05.01.2000 г.

 

Подписано к печати <дата>. Формат 60х84 1/16.

Печать офсетная. Уч. печ. л. <6,1>. Усл. печ. л. <число>. Тираж <число> экз.

Заказ № <число>

Отпечатано с готового оригинал-макета

на полиграфической базе ОрелГТУ,

г. Орел, ул. Московская, 65.

 

 

ã ОрелГТУ, 2008г.

Тема 1. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА МИКРОСКОПА, ТЕХНИКА МИКРОСКОПИРОВАНИЯ

1.1. Цель работы:

- ознакомить студентов с принципами работы и устройством светового и электронного микроскопов;

- познакомится с принципами работы микроскопов для различных областей научной и производственной деятельности;

- изучить правила работы с микроскопами.

 

Общие теоретические сведения

Изучение невидимых невооружённым клеток микроорганизмов, размеры которых не превышают десятков и сотен микрометров (1 мкм = 0,001 мм), возможно только с помощью микроскопов. Эти приборы позволяют получать увеличение в сотни (световые микроскопы) и десятки-сотни тысяч раз (электронные микроскопы) изображение исследуемых объектов.

С помощью микроскопа изучают морфологию и строение клеток микроорганизмов, их рост и развитие, проводят первичную идентификацию исследуемых организмов, ведут наблюдение за характером развития микробных ценозов (сообществ) в почве и других субстратах. Микроскоп может быть использован в различных областях медицины (гематологии, дерматологии, урологии, пульмонологии и т.д.) при диагностических исследованиях в клиниках и больницах.

 

Устройство микроскопа

Микроскоп состоит из двух частей: механической (подсобной) и оптической (главной).

Механическая часть состоит из штатива, предметного столика и тубуса.

К штативу примыкает коробка механизмов, система зубчатых колёс для регуляции положения тубуса. Система приводится в движение вращением макрометрического и микрометрического винтов.

Макрометрический винт (кремальера, зубчатка, макровинт) служат для предварительной ориентировочной установки изображения рассматриваемого объекта на фокус.

Микрометрический винт (микровинт) используют для последующей более чёткой установки на фокус. При полном повороте микрометрического винта тубус передвигается на 0,1 мм (100 мкм). При вращении винтов по часовой стрелке он опускается по направлению к препарату, при вращении против неё от препарата.

 На предметный столик помещают препарат с объектом исследования. Предметный столик вращается и перемещается во взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью винтов. В центре него находится отверстие для освещения препарата снизу лучами света, направляемыми зеркалами микроскопа. На столике вмонтированы два зажима (клеммы) – пружинящие металлические пластинки, предназначенные для закрепления препарата.

Тубус – оправа, в которую заключены элементы оптической системы микроскопа. К нижней его части прикрепляют револьвер (объективодержатель) с гнёздами для объективов. Современные модели микроскопов имеют наклонный тубус с дугообразным тубусодержателем, что обеспечивает горизонтальное положение предметного столика.

Оптическая часть микроскопа состоит из основного оптического узла, (объектив и окуляр) и вспомогательной осветительной системы (зеркало и конденсор). Все части оптической системы строго центрированы в отношении друг друга. Во многих современных микроскопах зеркало и конденсор заменены вмонтированным в прибор регулируемым источником света.

Осветительная система находится под предметным столиком. Зеркало отражает падающий на него свет в конденсор. Одна сторона зеркала плоская, другая – вогнутая. При работе с конденсором необходимо пользоваться только плоским зеркалом. Вогнутое зеркало применяют при работе без конденсора с объективами малых увеличений.

Конденсор, состоящий из 2-3 короткофокусных линз, собирает лучи, идущие от зеркала, и направляет их на объект. Конденсор необходим, прежде всего,  при работе с иммерсионной системой. Линзы конденсора вмонтированы в металлическую оправу, соединённую с зубчатым механизмом, позволяющим перемещать конденсор вверх и вниз специальным винтом. Для регулирования интенсивности освещения в конденсоре есть ирисовая (лепестковая) диафрагма, состоящая из стальных серповидных пластинок. Для получения более чёткого изображения исследуемого объекта важно отрегулировать степень раскрытия диафрагмы.

Под конденсором располагается кольцевидный держатель для светофильтров (синее и белое матовые стёкла). При работе с искусственным источником света светофильтры создают впечатление дневного освещения, что делает микроскопирование менее утомительным для глаз.

Объектив – наиболее важная часть микроскопа. Это многолинзовая короткофокусная система, от качества которой зависит в основном изображение объекта. Напужная линза обращена плоской стороной к препарату, называется фронтальной, она обеспечивает увеличение. Остальные линзы в системе объектива выполняют преимущественно функции коррекции оптических недостатков, возникающих при исследовании объектов.

Один из таких недостатков явление сферической аберрации. Оно связано со свойством линз неравномерно преломлять периферические и центральные лучи. Первые обычно преломляются в большей степени, чем вторые и поэтому пересекаются на более близком расстоянии к линзе. В результате изображение точки приобретает вид расплывчатого пятна.

Хроматическая аберрация возникает при прохождении через линзу пучка лучей с различной длиной волны. Преломляясь по-разному, лучи пересекаются не в одной точке. Сине-фиолетовые лучи с короткой длиной волны преломляются сильнее, чем красные с большей длиной волны. Вследствие этого у бесцветного объекта появляется окраска.

Существуют объективы - ахроматы, устраняющие сферическую аберрацию и частично хроматическую. Они содержат до 6 линз и частично коррегируют первичный спектр (жёлто-зелёную часть спектра), но не устраняют вторичного спектра. Апохроматы – объективы, устраняющие хроматическую аберрацию и для вторичного спектра. В их составе может быть до 12 линз.

Объективы бывают сухие и погружные (иммерсионные). При работе с сухими объективами между фронтальной линзой объектива и объектом находится воздух. Оптический расчёт иммерсионных объективов предусматривает их работу при погружении фронтальной линзы объектива в жидкую однородную среду. При работе с сухим объективом вследствие разницы показателя преломления стекла (1,52) и воздуха 1,0 часть световых лучей отклоняется и не попадает в глаз наблюдателя. При работе с иммерсионным объективом необходимо между покровным стеклом и линзами объектива поместить кедровое масло, показатель преломления которого близок к показателю преломления стекла.

Объективы различают по их увеличению, соответствующие обозначения наносят на их оправу. Каждый объектив характеризуется определённой величиной рабочего расстояния в мм.

 У объективов с малым увеличением расстояние от фронтальной линзы объектива до препарата больше, чем у объективов с большим увеличением. В зависимости от этого необходимо строго следить, каким винтом (макрометрическим или микрометрическим) следует пользоваться при фокусировке объектива. Так, объективы с увеличением 8х, 40x и 90х имеют соответственно рабочие расстояния 13,8; 0,6; 0,12 мм. Иммерсионный объектив имеет рабочее расстояние до объектива 0,12 мм, поэтому его нередко называют «близоруким». У объективов малых увеличений не только большие рабочие расстояния, но и большие поля зрения. В связи с этим, рекомендуется исследование препарата начинать с небольшого увеличения. Объективы рассчитаны на работу с покровным стёклом толщиной 0,17±0,1 мм. Если стекло не соответствует стандарту, необходимо регулировать объектив вращением кольца коррекционной оправы, которой оснащены современные высококачественные объективы. При отсутствии такой оправы сферическую аберрацию, вызываемую покровным стеклом. Следует устранить, поднимая или опуская тубус микроскопа.

 Одна из важных характеристик объектива – разрешающая способность, определяющая в конечном итоге разрешающую способность микроскопа в целом. Она определяет наименьшее расстояние между двумя точками на препарате, которые будут видны раздельно. Разрешающая способность объектива зависит от его числовой апертуры и длины волны света, при которой идёт наблюдение объекта. Числовая апертура объектива характеризует светособирательную способность его.

Окуляр является как бы непосредственным продолжением человеческого глаза и представляет собой двояковыпуклую линзу. Окуляр состоит из двух линз – глазной (верхней) и полевой или собирательной (нижней), заключённых в металлическую оправу. Назначение полевой линзы – собирать лучи, идущие от объектива, таким образом, чтобы они проходили через маленькое отверстие главной линзы. Назначение окуляра - в прямом мнимом увеличении действительного обратного и увеличенного изображения, которое даёт объектив. Рабочее увеличение окуляров колеблется в пределах от 4х до 15х.

При длительной работе с микроскопом следует пользоваться двойными окулярами  - бинокулярной насадкой. Бинокулярные насадки часто имеют собственное увеличение (около 1,5х) и снабжены коррекционными линзами. Корпуса насадки могут раздвигаться в пределах 55-75 мм в зависимости от расстояния между глазами наблюдателя.

 

Задание:

Пользуясь приложением 1, 2 зарисовать микроскоп,  выписать определение составных частей светового микроскопа, выписать правила его настройки.

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение микроскопов?

2.Перечислите основные типы микроскопов

3.Какие физические законы в основе устройства микроскопа?

4.Перечислите основные части микроскопа

5.Как устроена механическая частьмикроскопа?

6. Как устроена оптическая часть микроскопа?

7. Как устроен объектив? Назовите типы объективов, что такое аберрация объектива?

8. Что такое «разрешающая способность микроскопа»?

9. Каково назначение и устройство окуляра? Назовите рабочее увеличение окуляров

10. Для чего нужны бинокулярные насадки?

 

Основные технические характеристики микроскопа.

Качество микроскопа определяется его увеличительной и разрешающей способностями.

Коэффициент увеличения микроскопа определяется произведением увеличения окуляра (К) и увеличения объектива (V) и выражается формулой:

                                       D=KV                                               (1)

Теоретически микроскоп может дать увеличение 2000х и более раз. Однако, следует различать полезное и бесполезное увеличение микроскопа. Пределы полезного увеличения в обычно используемых микроскопах достигают 1400х. При превышении границ полезного увеличения возникают дифракция и другие явления, обусловленные волновой природой света, которые незаметны в пределах полезного увеличения, но приводят к оптическим ошибкам в зоне бесполезных увеличений. Увеличение, которое даёт возможность рассматривать объект под предельным углом зрения и есть полезное увеличение. Оно обычно превышает числовую апертуру объектива в 500-1000 раз. Например, для объектива с увеличением 40х, имеющего числовую апертуру 0,65, полезное увеличение составляет 325-650х. С помощью этого увеличения можно различить все структуры, разрешаемые данным объективом. Поэтому для объектива 40х следует брать окуляр 15х, чтобы получить увеличение в пределах полезного. Какие бы более сильные окуляры не применялись, более тонких деталей структур выявить не удаётся. Более того, применение окуляра с большим увеличением приведёт к уменьшению количества света, попадающего в глаз наблюдателя, и возрастанию искажений, вызываемых дефектами зрения.

Если объектив имеет увеличение 90х (числовая апертура 1,25), то полезное увеличение для него равно х1250. Следовательно, и здесь не надо применять окуляры с увеличением более 15х, чтобы не выходить за пределы полезного увеличения. Бесполезные увеличения могут принести пользу лишь при подсчёте мельчайших частиц в поле зрения, если при этом не требуется рассмотрения их структуры.

Разрешающая способность микроскопа. Эта характеристика особенно важна при исследовании микрообъектов и их структур.

Если увеличительная способность микроскопа зависит от объектива и окуляра, то разрешающая способность определяется главным образом объективом и конденсором.

Расчёт разрешающей способности микроскопа проводят по формуле:

                                                  d=λ/2A                                           (2)

Максимальная разрешающая способность светового микроскопа 0,2 мкм.

Примеррасчёта разрешающей способности микроскопов.

Если увеличение объектива 40х, А= 0,65, то

d = 0,55мкм/(2 х 0,65) = 0,42 мкм

Если V объектива 90х, А = 1,25, то

d = 0,55мкм/(2 х 1,25) = 0,22 мкм

Разрешающая способность микроскопа тем лучше, чем меньше абсолютная величина d.

 

Задание:

1)Определить какой окуляр необходимо выбрать для объектива 40х, апертура 0,65; 90х, апертура 1,25;

2) Пользуясь справочным руководством по микроскопам МИКМЕД-1 выписать  размеры объективов, апертуру, выбрать окуляры с полезным увеличением.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое «увеличительная способность микроскопа», как её определить?

2. Что такое «полезное « и «бесполезное» увеличение микроскопа?

3. Как определить разрешающую способность микроскопа? Какова максимальная разрешающая способность светового микроскопа?

4. Как построен окуляр, назовите его главные части?

5. Каково назначение и как построена бинокулярная насадка?

 

Работа с микроскопом.

Основные прави­ла работы с микроскопом. Место для микроскопа выбирают подальше от прямого солнечного света. Работа на столе с темной поверхно­стью меньше утомляет глаза. Лучше смотреть в окуляр левым глазом, не закрывая правого.

В случае работы с бинокулярной насадкой сначала регулируют расстояние между окулярами в соответствии с расстоянием между глазами наблюдателя так, чтобы поля зрения обоих окуляров слились в одно.

Переносить микроскоп необходимо двумя руками: одной держать штатив, другой — основание микроскопа. Следует предохранять микроскоп от толчков, соприкос­новения с сильнодействующими веществами типа кис­лот, щелочей. Не рекомендуется вынимать окуляр из трубы, чтобы не загрязнять пылью трубу и объективы. Во время работы желательно защищать микроскоп от дыхания, так как конденсация паров ведет к его порче.

Линзы должны быть всегда чистыми. Микроскоп сле­дует хранить в чехле. Нельзя касаться пальцами опти­ческих поверхностей.

Работа с иммерсионной системой мик­роскопа. При работе с иммерсионным -объективом (У=90х; А=1,25) необходимо установить зеркало плос­кой стороной и поднять конденсор.

Каплю иммерсионной жидкости (кедрового масла) наносят на препарат, не размазывая ее по стеклу. По­гружать в иммерсионную жидкость можно только им­мерсионные объективы (не сухие).

Глядя сбоку на предметное стекло, опускают объ­ектив до поверхности масляной капли. Далее, глядя в окуляр, опускают объектив осторожно при помощи мак­ровинта, следят при этом за появлением изображения, а затем, когда оно появится, пользуются микровинтом. Если изображение нерезкое, тусклое или плывет, что-то сделано неправильно: загрязнена фронтальная линза объектива, мешают пузырьки воздуха в масле, случай­но закрыта диафрагма, сдвинута лампа или зеркало. Причину некачественного изображения надо устранить.

По окончании работы поднимают тубус, снимают препарат и осторожно протирают фронтальную линзу объектива хлопчатобумажной салфеткой, смоченной очи­щенным бензином.

Иммерсионную жидкость (кедровое масло) рекомен­дуют хранить в специальных двухкамерных масленках. В наружную камеру наливают ксилол или очищенный бензин для очистки объективов от масла, во внутрен­нюю - кедровое масло. Камеру с маслом герметично закрывают пробкой, в которую вставляют стеклянную палочку для нанесения капли масла на препарат.

Установка освещения. Удобнее пользоваться искусственным источником света — он более постоянен, чем дневной, лучше освещает объект, что важно при работе с сильными объективами (90х).

Освещение препарата по Келеру. Рациональное ос­вещение объекта достигается при использовании осве­тителей типа ОИ-7, ОИ-9 и ОИ-19. Осветитель с низко­вольтной лампочкой устанавливают на расстоянии 25-30 см от микроскопа с помощью соединительной планки (крестовины). Полевая диафрагма осветителя открыта; используют объектив х8, зеркало с плоской поверхно­стью, конденсор поднят.

Препарат в поле зрения микроскопа фокусируют при открытых диафрагмах осветителя и конденсора. Из ос­ветителя удаляют матовое стекло. Полевую диафрагму осветителя закрывают. На зеркало помещают белый лист бумаги для получения четкого изображения нити лампы осветителя.

Движением зеркала перемещают световой поток в поле зрения микроскопа. Фокусируют препарат. Опус­кают конденсор до тех пор, пока изображение (проек­ция) краев полевой диафрагмы осветителя в плоскости препарата не станет четким. Центрируют легкими дви­жениями зеркала изображение отверстия диафрагмы. Наблюдая в микроскоп, постепенно открывают полевую диафрагму осветителя так, чтобы освещенный круг ее заполнил все поле зрения микроскопа; лучше, если он немного выйдет за пределы поля зрения.

Положение осветителя, зеркала, конденсора микро­скопа в дальнейшем не менять.

Установку света по Келеру рекомендуют также ипри темнопольной и фазово-контрастной микроскопии.

Измерение объектов. Измерять клетки мик­роорганизмов (в мкм) можно на фиксированных и жи­вых препаратах с помощью шкалы окулярного микро­метра - окулярной линейки. У кокков определяют диа­метр клеток, у других форм бактерий - длину и ши­рину.

Окулярная линейка — круглая стеклянная пластин­ка, посредине которой нанесена шкала делений (50 или 100 делений) общей длиной 5 мм. Вывинчивают линзу окуляра и окулярную линейку вставляют шкалой вверх на диафрагму окуляра. Ставят препарат и определяют, скольким делениям линейки соответствует длина и ши­рина клетки. Измеряют не менее 10-20 клеток.

Чтобы рассчитать истинные размеры клеток, определяют цену деления окулярной линейки с помощью объектного микрометра, который представляет собой металлическую пластинку в форме предметного стекла с отверстием в центре; в отверстие помещено стекло с линейкой (шкала из 100 делений). Общая длина шкалы объектного микрометра 1 мм, величина одного деления 10 мкм (0,01 мм).

Объектный микрометр помещают вместо препарата на столик микроскопа, фокусируют изображение линей­ки при малом увеличении, затем перемещают в центр поля и меняют объектив на тот, при котором измеряли клетки. Перемещая столик микроскопа и поворачивая окуляр, устанавливают объектный и окулярный микро­метры так, чтобы их шкалы были параллельны и одна перекрывала другую. Определение цены деления оку­лярного микрометра проводят по принципу нониуса, т. е. совмещают одну из черт шкалы окулярного мик­рометра с чертой объектного микрометра и находят сле­дующее совмещение. Допустим, в двух делениях объект­ного микрометра (20 мкм) умещается пять делений окулярного микрометра, тогда одно деление окулярного микрометра при данном увеличении равняется 4 мкм (20:5).

Зная, скольким делениям окулярной линейки соот­ветствует длина и ширина изучаемых клеток, умножа­ют цену деления окулярного микрометра на эти числа. Вычисленные значения цены делений линейки справед­ливы только для данной системы окуляр - объектив.

 

Задание:

Согласно правилам установить световой микроскоп, фокусировать препарат. Отрегулировать положение осветителя, зеркала, конденсора.

Контрольные вопросы:

1. Где должен устанавливаться микроскоп?

2. Как устанавливается бинокулярная насадка?

3. Каковы меры предосторожности при работе с микроскопом?

4. Назовите правила работы с иммерсионной системой.

5. Как проводится установка освещения по Келеру?

Микроскопия в тёмном поле

В основе метода лежит явление Тиндаля — освеще­ние объекта косыми лучами света. Эти лучи, не попадая в объектив, остаются невидимыми для глаза, поэтому поле зрения выглядит темным. В то же время оптиче­ски неоднородные клетки, находящиеся в поле зрения и попадающие в сферу прохождения лучей, отклоняют их в такой степени, что лучи попадают в объектив. По­скольку лучи света идут именно от объектов, наблюда­тель видит их в темном поле интенсивно светящимися.

Темное поле зрения можно создать в светооптическом микроскопе, заменив обычный конденсор темнопольным и применив источник сильного света. Однако, эффект тёмного поля может быть достигнут только в том случае, если апертура конденсора превышает на 0,2—0,4 единицы апертуру объектива. Для исследова­ния в темном поле рекомендуют конденсор с апертурой около 1,2 и объективы с апертурой 0,65—0,85. Важно обращать внимание на толщину предметных (0,8— 1,2 мм) и покровных (0,17 мм) стекол, толщину пре­парата (в воде) и чистоту используемых стекол. Чем толще препарат и чем больше в нем посторонних ча­стиц, преломляющих световые лучи, тем менее контраст­но получаемое изображение, так как каждая частица, отражая лучи, освещает поле зрения.

Метод используется при исследовании живых кле­ток микроорганизмов. Особенно он ценен для функцио­нально-морфологического изучения крупных объектов типа дрожжей. Цитоплазма дрожжевых организмов (при условии яркого источника света и хорошего апо-хроматического иммерсионного объектива) слабо и рав­номерно опалесцирует. На ее фоне четко различаются черные, оптически пустые вакуоли. Капли жира выде­ляются как сильно блестящие гранулы. Протопласт погибающих клеток опалесцирует молочно-белым цве­том.

 

Контрольные вопросы:

1. В каких случаях применяется микроскопия в тёмном поле?

2. Чем отличается конструкция тёмнопольного микроскопа от обычного светового?

3. Какой конденсор и какие объективы применяют в тёмном поле?

 

Микроскоп. Виды и типы. Устройство и применение. Особенности

Микроскоп – это устройство, предназначенное для увеличения изображения объектов изучения для просмотра скрытых для невооруженного глаза деталей их структуры. Прибор обеспечивает увеличение в десятки или тысячи раз, что позволяет проводить исследования, которые невозможно получить используя любое другое оборудование или приспособление.

Микроскопы широко применяются в медицине и лабораторных исследованиях. С их помощью проводится инициализация опасных микроорганизмов и вирусов с целью определения метода лечения. Микроскоп является незаменимым и постоянно совершенствуется. Впервые подобие микроскопа было создано в 1538 году итальянским врачом Джироламо Фракасторо, который решил установить последовательно две оптические линзы, подобные тем, что используются в очках, биноклях, подзорных трубах и лупах. Над усовершенствованием микроскопа трудился Галилео Галилей, а также десятки всемирно известных ученых.

Устройство

Существует много разновидностей микроскопов, которые отличаются между собой по устройству. Большинство моделей объединяет похожая конструкция, но с небольшими техническими особенностями.

В подавляющем большинстве случаев микроскопы состоят из стойки, на которой закрепляется 4 главных элемента:
  • Объектив.
  • Окуляр.
  • Осветительная система.
  • Предметный столик.

Объектив

Объектив представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из идущих друг за другом стеклянных линз. Объективы сделаны в виде трубок, внутри которых могут быть закреплены до 14 линз. Каждая из них увеличивает изображение, снимая его с поверхности впереди стоящей линзы. Таким образом, если одна увеличит предмет в 2 раза, следующая сделает увеличение данной проекции еще больше и так до тех пор, пока предмет не отобразится на поверхности последний линзы.

Каждая линза имеет свое расстояние для фокусировки. В связи с этим они намертво закреплены в тубусе. Если любая из них будет передвинута ближе или дальше, получить отчетливое увеличение изображения не удастся. В зависимости от особенностей линзы, длина тубуса, в котором заключен объектив, может отличаться. Фактически, чем он выше, тем более увеличенным будет изображение.

Окуляр

Окуляр микроскопа также состоит из линз. Он предназначен для того чтобы оператор, который работает с микроскопом, мог приложить к нему глаз и увидеть увеличенное изображение на объективе. В окуляре имеются две линзы. Первая располагается ближе к глазу и называется глазной, а вторая полевой. С помощью последней осуществляется регулировка увеличенного объективом изображения для его правильной проекции на сетчатку глаза человека. Это необходимо для того, чтобы путем регулировки убрать дефекты восприятия зрения, поскольку у каждого человека фокусировка осуществляется на разном расстоянии. Полевая линза позволяет подстроить микроскоп под данную особенность.

Осветительная система

Чтобы рассмотреть изучаемый предмет необходимо его осветить, поскольку объектив закрывает естественный свет. В результате смотря в окуляр всегда можно видеть только черное или серое изображение. Специально для этого была разработана осветительная система. Она может быть выполнена в виде лампы, светодиода или другого источника света. У самых простых моделей осуществляется прием световых лучей из внешнего источника. Они направляются на предмет изучения с помощью зеркал.

Предметный столик

Последней важной и самой простой в изготовлении деталью микроскопа является предметный столик. На него направлен объектив, поскольку именно на нем закрепляется предмет для изучения. Столик имеет плоскую поверхность, что позволяет фиксировать объект без опаски, что он сдвинется. Даже минимальное передвижение объекта исследований под увеличением будет огромным, поэтому найти изначальную точку, которая исследовалась, заново будет непросто.

Типы микроскопов

За огромную историю существования данного прибора, было разработано несколько значительно отличающихся между собой по принципу действия микроскопов.

Среди самых часто используемых и востребованных типов этого оборудования выделяют такие виды:
  • Оптические.
  • Электронные.
  • Сканирующие зондовые.
  • Рентгеновские.
Оптические

Оптический микроскоп является самым бюджетным и простым устройством. Данное оборудование позволяет провести увеличение изображения в 2000 раз. Это довольно большой показатель, который позволяет изучать строение клеток, поверхность ткани, находить дефекты на искусственно созданных предметах и пр. Стоит отметить, что для достижения столь большого увеличения устройство должно быть очень качественно выполненным, поэтому стоит дорого. Подавляющее большинство оптических микроскопов сделано значительно проще и имеют сравнительно небольшое увеличение. Учебные типы микроскопов представлены именно оптическими. Это обусловлено их меньшей стоимостью, а также не слишком большой кратностью увеличения.

Обычно оптический микроскоп имеет несколько объективов, которые закрепляются на стойке подвижными. Каждый из них имеет свою степень увеличения. Рассматривая предмет можно передвинуть объектив в рабочее положение и изучить его под определенной кратностью. При желании еще больше приблизить изображение, нужно просто перейти на еще более увеличивающий объектив. Данные устройства не имеют сверхточной регулировки. К примеру, если необходимо лишь немного приблизить изображение, то перейдя на другой объектив, можно его приблизить в десятки раз, что будет чрезмерно и не позволит правильно воспринять увеличенную картинку и избежать ненужных деталей.

Электронный микроскоп

Электронный является более совершенной конструкцией. Он обеспечивает увеличение изображения как минимум в 20000 раз. Максимальное увеличение подобного прибора возможно в 106 раз. Особенность этого оборудования заключается в том, что вместо луча света как у оптических, у них направляется пучок электронов. Получение изображения осуществляется благодаря применению специальных магнитных линз, которые реагируют на движение электронов в колоне прибора. Регулировка направленности пучка осуществляется с помощью магнитного поля. Данные устройства появились в 1931 году. В начале 2000-х годов начали совмещать компьютерное оборудование и электронные микроскопы, что значительно повысило кратность увеличения, диапазон настройки и позволило запечатлеть получаемое изображение.

Электронные устройства при всех своих достоинствах имеют большую цену, и требуют особенных условий для работы. Чтобы получать качественное четкое изображение необходимо, чтобы предмет изучения находился в вакууме. Это связано с тем, что молекулы воздуха рассеивают электроны, что нарушает четкость изображения и не позволяет проводить точную регулировку. В связи с этим данное оборудование применяют в лабораторных условиях. Также важным требованием для использования электронных микроскопов является отсутствие внешних магнитных полей. В связи с этим лаборатории, в которых их используют, имеют очень толстые изолированные стены или находятся в подземных бункерах.

Подобное оборудование используется в медицине, биологии, а также в различных отраслях промышленности.

Сканирующие зондовые микроскопы

Сканирующий зондовый микроскоп позволяет получать изображение с объекта путем его исследования с помощью специального зонда. В результате получается трехмерное изображение, с точными данными характеристики объектов. Данное оборудование имеет высокое разрешение. Это сравнительно новое оборудование, которое создали несколько десятков лет назад. Вместо объектива у данных приборов имеется зонд и система его перемещения. Получаемое из него изображение регистрируется сложной системой и записывается, после чего создается топографическая картина увеличенных объектов. Зонд оснащается чувствительными сенсорами, которые реагируют на движение электронов. Также встречаются зонды, которые работают по оптическому типу путем увеличения благодаря установке линз.

Часто зонды применяют для получения данных о поверхности предметов со сложным рельефом. Зачастую их опускают в трубу, отверстия, а также мелкие тоннели. Единственным условием является соответствие диаметра зонда диаметру объекта изучения.

Для данного метода характерна значительная погрешность измерения, поскольку получаемая в результате 3D картина сложно поддается расшифровке. Присутствует много деталей, которые искажаются компьютером при обработке. Первоначальные данные обрабатываются математическим способом с помощью специализированного программного обеспечения.

Рентгеновские микроскопы

Рентгеновский микроскоп относится к лабораторному оборудованию, применяемому для изучения объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Эффективность увеличения данного устройства находится между оптическими и электронными приборами. На изучаемый объект отправляются рентгеновские лучи, после чего чувствительные датчики реагируют на их преломление. В результате создается картинка поверхности изучаемого объекта. Благодаря тому, что рентгеновские лучи могут проходить сквозь поверхность предмета, подобное оборудование позволяет не только получить данные о структуре объекта, но и его химическом составе.

Рентгеновское оборудование обычно используется для оценки качества тонких покрытий. Его используют в биологии и ботанике, а также для анализа порошковых смесей и металлов.

Похожие темы:

Микроскопы. Как правильно выбрать микроскоп. Советы по уходу за микроскопом. Характеристики микроскопа. Полезные советы. Типы микроскопов.

 

Как правильно выбрать микроскоп? Ведь это не просто увеличительный прибор, а довольно сложное устройство. Для того чтобы выбрать микроскоп, необходимо иметь представление о его функциональности, строении и принадлежности.

 

Как выбрать микроскоп?

Как правильно выбрать микроскоп? Ведь это не просто увеличительный прибор, а довольно сложное устройство. Для того чтобы выбрать микроскоп, необходимо иметь представление о его функциональности, строении и принадлежности. В этой статье мы расскажем вам о важных характеристиках и основных параметрах выбора микроскопа.

Типы микроскопов:

Существует несколько типов микроскопа:

  • микроскопы начального уровня,

  • учебные,

  • инструментальные стереоскопические или стереомикроскопы

  • биологические,

  • электронные ,

  • цифровые

 Цифровые. Микроскопы начального уровня состоят из неподвижного столика, одного объектива, нескольких окуляров и зеркального осветителя. У них нет полноценного конденсора. Микроскопы для новичков дают увеличение около 200х.

Учебные микроскопы чаще всего приобретают для школьников. Они состоят из монокулярной и револьверной насадок с 3 объективами, простого конденсора, а также освещения или встроенного зеркальца. Учебные микроскопы дают увеличение до 650х.

Инструментальный стереоскопический микроскоп или стереомикроскоп предназначен для наблюдения за крупными объектами: бабочками, насекомыми, кристаллами, ювелирными изделиями и мелкими часовыми механизмами. Инструментальный стереоскопический микроскоп дает увеличение до 100х и объемное изображение благодаря отдельным оптическим системам для каждого глаза.

Биологический микроскоп состоит из подвижного предметного столика, сложного конденсора, встроенного освещения, иммерсионного объектива, монокулярной или бинокулярной, а также револьверной насадок с 3 объективами. Биологический микроскоп дает увеличение 1000-1500х. Биологический микроскоп с бинокулярными насадками дает плоское изображение.

Электронные микроскопы используют в лабораториях, так как они во многом превосходят оптические модели. Однако электронные микроскопы не подходят для использования в домашних условиях, так как очень сложно понять их устройство и принцип работы.

Цифровые микроскопы являются самыми функциональными и, соответственно, дорогими. Они позволяют передавать полученное изображение экран компьютера, а также подключать к ним фотоаппарат и видеокамеру. Полученные изображения можно хранить на цифровом носителе и корректировать. Цифровые микроскопы отличаются от электронных моделей своей компактностью и низким энергопотреблением.

Строение микроскопа:

Микроскоп состоит из тубуса, с расположенным в нем окуляром, и объектива. Тубус фиксируется на стойке, к которой крепится предметный столик и конденсор с осветителем. Осветлитель может представлять собой встроенную лампу или зеркальце. Электрический осветитель дает более яркое изображение по сравнению с зеркальным.

Конденсор предназначен для регулировки освещенности. В самых простых моделях микроскопах конденсор не предусмотрен, либо установлена одиночная линза с колесом диафрагм. Для удобства пользования рекомендуется приобрести микроскоп с подвижным предметным столиком.

Объектив:

Объектив крепится в револьверной головке микроскопа. Это позволяет устанавливать сразу 3-4 объектива и быстро менять увеличение. В микроскопах начального уровня предусмотрен только один объектив. Увеличение в таком устройстве можно менять посредством замены окуляров.

Объективы бывают безыммерсионные (сухие), с водной или масляной иммерсией. Иммерсия позволяет существенно увеличить разрешение объектива. Иммерсионные объективы обычно дают увеличение от 40 и более крат. Для масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, а для водной – дистиллированная вода.

Для иммерсионных объективов существует своя маркировка. Так, обозначение МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива приняты для масляной иммерсии. Индексы ВИ, W и белое кольцо на объективе означают, что объектив с водной иммерсией. Если на объективе микроскопа отсутствует маркировка иммерсии, значит, объектив сухой.

По типу оптической коррекции объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы и семипланаты. Хроматическая разность увеличения и кривизна поля у объективов ахроматов не исправлены, поэтому изображение по краям поля зрения получается размытым. В маркировке объектива не указывается код оптической коррекции.

У объективов апохроматов исправлена только хроматическая аберрация, а хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения нет. В маркировке объектива указывается код оптической коррекции АПО, APO.

У объективов планахроматов полностью исправлены кривизна поля, хроматическая аберрация и разность увеличения. Этот объектив используется для малых увеличений, так как дает резкое изображение по всему полю. В маркировке объектива указывается код оптической коррекции ПЛАН, PL, Plan.

У объективов планапохроматов полностью исправлена хроматическая аберрация. Они также характеризуются плоским полем и откорректированной хроматической разностью увеличений. В маркировке объектива указывается код оптической коррекции ПЛАН-АПО, Plan-apo.

У объективов семипланатов (Semi-Plan) параметры оптической коррекции аберрации находятся между ахроматами и планахроматами. Также у них уменьшена кривизна поля. В маркировке объектива указывается код оптической коррекции SP.

Если вы хотите наблюдать через микроскоп крупные объекты, то тогда вам следует приобрести объектив с небольшим увеличением и кодом коррекции ПЛАН, PL или Plan. Такой объектив дает резкое изображение по всему полю зрения. Если вы собираетесь делать снимки через микроскоп, то необходимо выбирать объектив с полной коррекцией хроматической аберрацией, коррекцией поля и хроматической разностью увеличений.

Маркировка объективов:

На оправе объектива указывается увеличение объектива, а через дробь – числовая апертура NA, которая обозначает максимально полезное увеличение, а также показывает, какое разрешение имеет объектив. На объективе иногда также указывается длина тубуса микроскопа и толщина покровного стекла, с которыми объектив будет работать со штатным увеличением.

 

Увеличение:
 

Увеличение микроскопа зависит от параметров объектива и окуляра, измеряется в кратах (х). Увеличение рассчитывается по формуле: увеличение окуляра умножить на увеличение объектива. Увеличение микроскопа непосредственно зависит от увеличения объектива. Увеличение объектива, в свою очередь, бывает малым (до 10х), средним (до 50х), большим (более 50х) и сверхбольшим (более 100х). Увеличение микроскопа может достигать 2000х.

У исследовательских микроскопов увеличение окуляра равно 10х, а увеличение объективов составляет 4-100х. На увеличение микроскопа также влияет его конструкция. Для ребенка подойдет микроскоп с увеличением до 200х, для школьника или новичка – с увеличением 400х, а для знатока – с увеличением 1500-2000х.

Разрешающая способность:

Кроме увеличения микроскопа есть еще одна важная характеристика, которая отвечает за четкость и качество изображения, разрешающая способность. Разрешающая способность зависит от конденсора и объектива и вычисляется по формуле: длину световой волны делить на 2 числовые апертуры. Чем больше апертура объектива, тем выше разрешающая способность микроскопа.

Пределом разрешения является минимальное расстояние, при котором все точки четко видны. Максимальная разрешающая способность оптического микроскопа составляет 0,2мкм. Существует также полезное увеличение микроскопа, при котором объект наблюдают под предельным углом зрения. Максимальное полезное увеличение непосредственно зависит от числовой апертуры объектива, увеличенной в 500-1000 раз.

Числовая апертура сухих объективов равна 1,0, соответственно, максимальное полезное увеличение микроскопа составляет 1000х. Числовая апертура иммерсионных объективов равна 1.25, поэтому максимальное полезное увеличение микроскопа составляет 1250х. Как меньшее, так и большее увеличение микроскопа считается бесполезным, так как не даст четкости изображения, а, наоборот, сделает его неясным и расплывчатым.

Окуляры:

Окуляры бывают 3 типов: монокулярные, бинокулярные и тринокулярные. Монокулярные насадки оснащены только одним окуляром для одного глаза. Бинокулярные насадки имеют по одному окуляру на каждый глаз. Тринокулярные насадки состоят из бинокулярной и монокулярной окуляров.

Для школьных микроскопов предназначены простые окуляры системы Гюйгенса, с указанием на оправе только их увеличение. У этих окуляров небольшое поле зрения и отсутствует коррекция хроматизма. Компенсационные окуляры имеют на оправе соответствующую маркировку К. Такие окуляры подходят для микросъемки цифровыми фотоаппаратами. Производят несколько видов компенсационных окуляров, в том числе и широкоугольные с маркировкой WF.

Измерительные окуляры со шкалой предназначены для точного измерения размеров наблюдаемого объекта. Такие окуляры комплектуются сеткой, при помощи которой измеряется площадь объекта наблюдения.

Учебные микроскопы идут в комплекте с окуляром с указателем, который представляет собой специальную съемную иглу. Посредством этой иглы можно указать на конкретную часть наблюдаемого объекта.

Полезные советы:

При выборе микроскопа обратите внимание на его эргономичность, чтобы глаза не уставали даже после долгих исследований. Обратите внимание на четкость, контрастность и насыщенность изображения. Если вы выбираете бинокулярный микроскоп, то проверьте регулировку расстояния между зрачками.

Лучше отдавать предпочтение подвижному предметному столику, так как он регулируется микрометрическими винтами и позволяет передвигать объект без помощи рук. В случае же со статичным столиком, объект придется двигать вручную.

Если вы приобретаете микроскоп с опцией подключения к камере, то к нему должен прилагаться специальный фото адаптер, а также набор окуляров и предметные стекла. Обратите внимание на качество всех деталей микроскопа, особенно объективов и окуляров.

Микроскоп должен быть удобным в эксплуатации и ремонте, а также подлежать детальной настройке. При выборе микроскопа проверьте прочность крепления тубуса к стойке. При покупке микроскопа лучше отдать предпочтению устройству с электрическим освещением, чем с зеркальными осветителями.

При выборе микроскопа отдавайте предпочтение бинокулярному устройству для удобства при наблюдении за объектами, так как он позволяет увидеть изображение обоими глазами. Оптимальным вариантом будет микроскоп с револьверной головкой, так как в ней находится сразу несколько объективов, позволяющих менять увеличение предмета.
 

 

Советы по уходу за микроскопом:


Существует техника безопасности при работе с микроскопами любой марки и конструкции, а также общие правила эксплуатации, настройки и ухода за ними. Для того чтобы микроскоп служил долго и исправно, за ним необходим тщательный уход.

- Для защиты микроскопа от попадания на него пыли, храните его в полиэтиленовом чехле или под стеклянным колпаком. Если вы не пользуетесь микроскопом, то желательно убрать его в ящик или шкаф. Берегите микроскоп от механических повреждений, а при переносе, одной рукой придерживайте штатив устройства, а другой – его основание.

- Проверяйте прочность крепления объективов в гнезде револьверного устройства. Следите, чтобы линзы объективов, окуляров и конденсора не соприкасались с различными реактивами. Нельзя снимать бинокулярную насадку, а также прикасаться к любой стеклянной поверхности пальцами рук, особенно, тубусной линзы, чтобы не оставить жирные следы.

- Нельзя снимать металлический корпус объектива и разбирать его. Держите объективы опущенными, когда вы не пользуетесь микроскопом. Следите, чтобы они не касались предметного столика. Перед началом или после работы при необходимости следует протирать объективы, окуляры и конденсоры микроскопа.

- Дважды в год необходимо чистить и смазывать металлические части микроскопа силиконовой смазкой. Микроскоп нужно ставить только на прочную ровную поверхность, чтобы он не упал. Держите микроскоп подальше от воды в сухом прохладном месте при температуре +10 градусов, чтобы защитить его от образования плесени и коррозии.

- Время от времени осматривайте линзы на предмет пыли. Если на них скопилась пыль, то ее удаляют мягкой кисточкой, смоченной в эфире. Нельзя надавливать на линзы во время их чистки, так как можно их поцарапать, даже если вы пользуетесь специальными салфетками. При сильном загрязнении линз их следует протереть чистой полотняной или батистовой тряпочкой, слегка смоченной в чистом бензине или эфире.

- Для удаления масла с объектива микроскопа используют специальную жидкость и салфетки. После окончания работы иммерсионный объектив необходимо почистить специальным набором. Объективы чистят ватной палочкой или тампоном, смоченным в спирте. Во время чистки объектива нельзя надавливать не него, иначе линзы могут выпасть из оправы.

- Особенно бережно выполняйте чистку конденсора, иначе из строя может выйти осветительная система микроскопа. Нельзя надавливать на линзу или сильно смачивать ее спиртовой смесью. Корпус конденсора со стороны осветителя продувается при помощи резиновой груши.

- Металлический штатив микроскопа очищают ватой, смоченной в спирте. Нельзя надавливать на корпус микроскопа. Для комплексной чистки микроскопа необходимо запастись специальным набором, который состоит из ваты, фланелевой салфетки, тряпочки для чистки линз, эфира, чистого спирта и заостренной на конце палочки.

Если правильно использовать микроскоп и следовать всем вышеперечисленным советам, то Ваш микроскоп прослужит Вам от 10 лет и дольше.

Желаем удачного выбора!

---------------------------------------------------------------

Микроскоп — Википедия

Микроскоп Левенгука XVII века с увеличением до 300x.[1] Микроскоп, 1876 год Бинокулярный (стерео) микроскоп Olympus_SZIII Stereo microscope. Модель 1970-х годов Микроскопы 18 века

Микроско́п (др.-греч. μικρός «маленький» + σκοπέω «смотрю»[2]) — прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом.

Совокупность технологий и методов практического использования микроскопов называют микроскопией.

История создания

Рисунок микроскопа из английского словаря 1911 года. 1 — окуляр; 2 — револьвер для смены объективов; 3 — объектив; 4 — кремальера для грубой наводки; 5 — микрометрический винт для точной наводки; 6 — предметный столик; 7 — зеркало; 8 — конденсор.

Первые микроскопы, изобретённые человечеством, были оптическими, и первого их изобретателя не так легко выделить и назвать. Возможность скомбинировать две линзы так, чтобы достигалось большее увеличение, впервые предложил в 1538 году итальянский врач Дж. Фракасторо. Самые ранние сведения о микроскопе относят к 1590 году и городу Мидделбург, что в Голландии, и связывают с именами Иоанна Липперсгея (который также разработал первый простой оптический телескоп) и Захария Янсена, которые занимались изготовлением очков[3]. Чуть позже, в 1624 году Галилео Галилей представляет свой составной микроскоп, который он первоначально назвал «оккиолино»[4] (occhiolino итал. — маленький глаз). Годом спустя его друг по Академии Джованни Фабер (англ.)русск. предложил для нового изобретения термин микроскоп.

Разрешающая способность

Разрешающая способность микроскопа — это способность выдавать чёткое раздельное изображение двух близко расположенных точек объекта. Степень проникновения в микромир, возможности его изучения зависят от разрешающей способности прибора. Эта характеристика определяется прежде всего длиной волны используемого в микроскопии излучения (видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение). Фундаментальное ограничение заключается в невозможности получить при помощи электромагнитного излучения изображение объекта, меньшего по размерам, чем длина волны этого излучения.

«Проникнуть глубже» в микромир возможно при применении излучений с меньшими длинами волн.

Виды

MicroscopesOverview.svg

Виды:

Оптические микроскопы

MicroscopesOverview.svg Современный металлографический микроскоп Альтами МЕТ 3М

Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличны один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет ~0,2 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.

До середины XX века работали только с видимым оптическим излучением, в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптические микроскопы не могли давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм). Таким образом, оптический микроскоп способен различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм, поэтому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат.

Электронные микроскопы

MicroscopesOverview.svg Электронный микроскоп. Модель 1960-х годов

Пучок электронов, которые обладают свойствами не только частицы, но и волны, может быть использован в микроскопии.

Длина волны электрона зависит от его энергии, а энергия электрона равна E = Ve, где V — разность потенциалов, проходимая электроном, e — заряд электрона. Длины волн электронов при прохождении разности потенциалов 200 000 В составляет порядка 0,1 нм. Электроны легко фокусировать электромагнитными линзами, так как электрон — заряженная частица. Электронное изображение может быть легко переведено в видимое.

Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000—10000 раз превосходит разрешение традиционного светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема.

Сканирующие зондовые микроскопы

Класс микроскопов, основанных на сканировании поверхности зондом.

Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) — относительно новый класс микроскопов. На СЗМ изображение получают путём регистрации взаимодействий между зондом и поверхностью. На данном этапе развития возможно регистрировать взаимодействие зонда с отдельными атомами и молекулами, благодаря чему СЗМ по разрешающей способности сопоставимы с электронными микроскопами, а по некоторым параметрам превосходят их.

Рентгеновские микроскопы

Рентге́новский микроско́п — устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра.

Рентгеновские микроскопы по разрешающей способности находятся между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нанометров, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нанометров). В настоящее время существуют рентгеновские микроскопы с разрешающей способностью около 5 нанометров[5].

Галерея оптических микроскопов

  • MicroscopesOverview.svg

    Лабораторные микроскопы

  • MicroscopesOverview.svg

    Бинокулярные лабораторные микроскопы

  • MicroscopesOverview.svg

    Оптическая схема бинокулярной насадки микроскопа

  • MicroscopesOverview.svg

    Стереоскопический микроскоп

  • MicroscopesOverview.svg

    Микроскопические объективы

  • MicroscopesOverview.svg

    Микроскопические объективы

  • MicroscopesOverview.svg

    Микроскопические объективы

  • Окуляры микроскопа

  • Окуляры с микрометрической шкалой

  • MicroscopesOverview.svg

    Окуляры микроскопа

  • MicroscopesOverview.svg

    Окуляры микроскопа

Узлы и механизмы оптического микроскопа

  • MicroscopesOverview.svg

    Предметный столик с препаратоводителем

  • MicroscopesOverview.svg

    Револьвер с объективами

  • MicroscopesOverview.svg

    Макро- и микровинт

  • MicroscopesOverview.svg

    Тубус микроскопа без окуляра

  • MicroscopesOverview.svg

    Станина, отражающее зеркало

  • MicroscopesOverview.svg

    Предметный столик снизу — конденсор, ножки станины

  • MicroscopesOverview.svg

    Отражающее зеркало под конденсором

  • MicroscopesOverview.svg
  • MicroscopesOverview.svg

    Макро- и микровинт

  • MicroscopesOverview.svg

    Предметный столик

См. также

Примечания

Литература

  • Микроскопы. Л., 1969
  • Проектирование оптических систем. М., 1983
  • Иванова Т. А., Кирилловский В. К. Проектирование и контроль оптики микроскопов. М., 1984
  • Кулагин С. В., Гоменюк А. С. и др. Оптико-механические приборы. М., 1984

Ссылки

Основные технические характеристики микроскопа

Светопольная микроскопия.

Устройство биологического микроскопа

и техника микроскопирования.

Устройство светового биологического микроскопа.

Все световые биологические микроскопы отечественного производства условно можно разделить на три группы: микроскопы биологические упрощенные, микроскопы биологические рабочие, микроскопы биологические исследовательские. Они предназначены для исследования препаратов в проходящем свете в светлом поле.

Принципиальное устройство биологических микроскопов практически одинаково.

В настоящем руководстве производится описание устройства и правил работы с биологическим микроскопом типа «Биомед».

Микроскоп (от греческого слова micros – малый, scopeo – смотрю) – это оптический прибор (рис.1) состоящий из трёх основных частей : механичес-кой, оптической и осветительной.

Механическая часть и осветитель. Нижняя часть штатива массивная и служит опорой микроскопа. Источником освещения света служит электрическая лампочка, вмонтированная в основание микроскопа. На боковой панели основания расположены выключатель осветителя (2) и регулятор освещения препарата (17). На штативе укреплен крестообразный столик, благодаря которому с помощью винтов препаратоводителя препараты могут перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Тубусодержатель (11) связан с основанием микроскопа неподвижно. Фокусировка препарата осуществляется с помощью макромет ри ческого (14) и микрометрического (15) винтов.

Рис.1 Общий вид микроскопа БИОМЕД-1:

1 – подложка основания; 2 - основание микроскопа с выключателем; 3 –осветитель; 4 – конденсор Аббе; 5 – предметный столик с измерительным нониусом; 6 – держатель препарата; 7 – объективы; 8 – револьверная головка; 9 – окуляры; 10 – адаптер видео/фотонасадки; 11 – тринокулярная насадка; 12 – переключатель светового потока; 13 – штатив; 14 –макрометрический винт; 15 – микрометический винт; 16 – коаксиальная ручка перемещения препарата; 17 – регулятор яркости осветителя.

Макрометрический винт служит для грубой настройки микроскопа. Для точной фокусировки пользуются микровинтом.

Правило работы с микровинтом. Полных оборотов микровинтом делать нельзя. Вначале необходима грубая настройка. Разрешается поворачивать микровинт в ту или иную сторону не более 2…4х делений (не более пол-оборота).

Отличительной особенностью микроскопа БИОМЕД - 4, которым оснащены наши микробиологические лаборатории, является его оснащенность бинокулярной насадкой, отсутствием адаптера видео/фотонасадки (10), а также переключателя светового потока (12).

В верхнюю часть тубусодержателя вставляется вместо тринокулярной бинокулярная насадка (11) с окулярами. На тубусодержателе укреплен револьвер с объективами(8).

Оптическая часть микроскопа состоит из конденсора системы Аббе с ирисовой диафрагмой, объективов и окуляров. Рукояткой (4) можно регулировать объем лучей света, падающих на препарат, за счет изменения открытого отверстия диафрагмы. Окрашенные препараты лучше рассматривать при почти полностью открытой диафрагме, неокрашенные - при уменьшенном отверстии диафрагмы. Конденсор (от лат. condenso - уплотняю, сгущаю) собирает лучи, идущие от источника через диафрагму, и направляет их на объект. С помощью винта конденсора (4), опуская его или поднимая, регулируют степень освещения препарата.

Правило работы с конденсором. При работе с большими увеличениями микроскопа конденсор должен находиться в верхнем положении. При работе с малыми увеличениями микроскопа конденсор опускают вниз.

Объектив (греч. objectum – предмет исследования) представляет собой наиболее важную часть микроскопа. Это многолинзовая короткофокусная система, от качества которой зависит в основном изображение объекта. Наружная линза, обращенная плоской стороной к препарату, носит название фронтальной, она обеспечивает увеличение. Увеличение объектива всегда обозначено на его оправе. Микроскоп БИОМЕД – 4 оснащен объективами, увеличивающими в 4, 10, и 40 (сухие) и 100 (иммерсионный) раз.

От кривизны фронтальной линзы объектива зависит его фокусное расстояние и увеличение. Чем больше кривизна фронтальной линзы, тем короче фокусное расстояние и тем больше увеличение объектива. Это необходимо помнить при микроскопировании – чем большее увеличение дает объектив, тем меньше свободное рабочее расстояние и тем ниже следует опускать его над плоскостью препарата (табл.1).

Таблица 1. Оптические данные объективов микроскопа «Биомед-4»

Система

Собственное

увеличение

Числовая

апертура

Фокусное

расстояние,

мм

Свободное

рабочее рас-

стояние, мм

Сухая

0,10

21,61

10,20

Сухая

10х

0,20

15,50

6,20

Сухая

40х

0,65

4,35

0,40

Масляная

иммерсия

100х

1,25

1.35

0,12

Остальные линзы в системе объектива выполняют преимущественно функции коррекции оптических недостатков, возникающих при исследова-нии объектов. Как известно, изображение, получаемое при помощи линз, обладает рядом недостатков – аберраций. Наиболее существенные – сферическая и хроматическая аберрации. Первая проявляется в невозможности одновременной фокусировки всего поля зрения, вторая связана с разложением белого света на спектр, в результате чего изображение преобретает радужную окраску. Объективы, у которых сферическая и хроматическая аберрации скоррегированы не полностью, называются ахроматами. Они содержат до шести линз и дают изображение наиболее резкое в центре. Края поля зрения при использовании ахроматов бывают окрашены в разные цвета спектра. Ахроматы широко распространены вследствие своей простоты и дешевизны.

Более совершенные объективы – апохроматы. Хроматическая погрешность в них почти в 10 раз меньше, чем у ахроматов. Апохроматы обеспечивают более равномерную резкость изображения. На их оправе имеется обозначение «Апохр». Полностью устраняют искривление поля зрения планахроматы. Эти объективы применяют главным образом при микрофотографировании.

Кроме того, объективы делятся на сухие и иммерсионные. Сухими называются объективы, при работе с которыми между фронтальной линзой и рассматриваемым предметом находится воздух. Вследствие того, что лучи света проходят среды с различными показателями преломления (покровное стекло и воздух), часть их отклоняется и не попадает в объектив. Иммерсионными (от лат. immersion – погружаю) называются объективы, фронтальная линза которых при работе погружается в нанесенную на препарат каплю жидкости с показателем преломления, близким к показателю преломления стекла.

Окуляр (от лат. oculus – глаз) состоит из двух линз –- глазной (верхней) и собирательной (нижней). Окуляр служит для рассмотрения изображения предмета, даваемого объективом. Увеличение объективов указано на их оправе. В комплект к микроскопам типа БИОМЕД-4 входит объектив с увеличением 10х.

Микроскоп БИОМЕД-4 снабжен бинокулярной насадкой, которая имеет собственное увеличение (около 1,5х) и снабжена коррекционными линзами. Бинокулярной насадкой следует пользоваться при длительной работе с микроскопом. Корпус насадки может раздвигаться в пределах 55…75 мм в зависимости от расстояния между глазами наблюдателя. Работа с бинокулярной насадкой улучшает видимость объекта, снижает яркость изображения и тем самым сохраняет зрение.

Общее увеличение микроскопа – определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра. Так общее увеличение, которое позволит максимально увеличить объект при использовании микроскопа БИОМЕД-4, составит 10 х 100 = 1000 раз.

Однако общее увеличение еще не характеризует всех возможностей микроскопа. Увеличенное изображение может оказаться как четким, так и нечетким.

Отчетливость получаемого изображения определяется разрешающей способностью микроскопа, т.е. той наименьшей величиной объектов или их деталей, которые можно увидеть с его помощью. Следовательно, чем меньше размер частицы, видимой в микроскоп, тем больше его разрешающая способность.

Пользуясь биологическим микроскопом, можно рассмотреть предмет размером не менее 0,2мкм 1.

Порядок работы со светопольным микроскопом

Обращение с микроскопом требует навыков, поэтому, приступая к работе с ним, необходимо усвоить основные правила пользования микроскопом.

1. На рабочем столе микроскоп БИОМЕД помещают ручкой от себя, на расстоянии 3…5 см от края стола. Перед началом работы следует осторожно мягкой тканью, пропитанной капелькой этилового спирта, потереть фронтальные линзы объективов.

2. Устанавливают правильное освещение поля зрения микроскопа. Для этого, включают осветитель. С помощью револьвера ставят в рабочее положение объектив с увеличением 4х. Легкий упор и звук щелчка пружины револьвера свидетельствует о том, что объектив установлен по оптической оси. Макрометрическим винтом опускают объектив на расстояние 0,5…1,0 см от предметного столика. Полностью открывают ирисовую диафрагму и поднимают конденсор вверх до упора. При правильной установке поле зрения микроскопа будет иметь форму хорошо и равномерно освещенного круга. При микроскопировании окрашенных препаратов верхняя линза конденсора должна находиться на уровне предметного столика. При просмотре неокрашенных препаратов желаемую степень освещения регулируют, слегка опустив конденсор и

-------------------------------------------------------------------------------------------------

1 Микрометр – тысячная доля миллиметра (0,001 мм)

прикрыв ирисовую диафрагму.

Правила работы с сухими объективами.

Приготовленный препарат помещают и закрепляют с помощью держателя (6) на предметном столике. Сначала препарат рассматривают с объективом 10х, а затем переходят к большим увеличениям. Необходимо помнить, что чем меньше увеличение объектива, тем больше при установке препарата на фокус будет свободное рабочее расстояние (расстояние между объективом и препаратом).

С помощью сухого объектива с увеличением 10х просматривают несколько полей зрения. Передвигают предметный столик с помощью ручки перемещения препарата (16). Нужный для исследования участок препарата устанавливают точно в центре поля зрения. Вращением револьвера переводят объектив с увеличением 40х. Наблюдая сбоку, макрометрическим винтом поднимают предметный столик почти до соприкосновения с препаратом (не касаясь его). Затем, смотря в окуляр, тем же винтом очень медленно опускают столик до появления изображения изучаемых объектов. После этого вращением микрометрического винта в ту или другую сторону (но не более чем на 2…4 деления) производят его точную фокусировку. Если при повороте микровинта на 2…4 деления (пол-оборота) в ту или иную сторону изображение не найдено, снова возвращаются к поиску изображения с использованием макрометрического винта, а затем переходят к работе с микрометрическим винтом. При смене объективов необходимо регулировать степень освещения препарата с помощью конденсора. Так, при просмотре препарата с объективом 10х конденсор опускают, а при переходе на объектив 40х конденсор несколько поднимают.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Микроскоп - это научный прибор. Благодаря этому маленькие объекты выглядят больше. Это позволяет людям видеть мелочи. Люди, которые часто используют микроскопы в своей работе, включают врачей и ученых. Студенты на курсах естественных наук, таких как биология, также используют микроскопы для изучения мелких вещей. Самые ранние микроскопы имели только одну линзу и назывались простыми микроскопами . Составные микроскопы имеют как минимум две линзы.В составном микроскопе линза, расположенная ближе к глазу, называется окуляром . Объектив на другом конце называется объективом . Объективы увеличиваются, поэтому 10-кратный окуляр и 40-кратный объектив дают 400-кратное увеличение.

Микроскопы заставляют вещи казаться больше, чем они есть на самом деле, примерно в 1000 раз больше. Это намного сильнее увеличительного стекла, которое работает как простой микроскоп.

Есть много типов микроскопов. Самый распространенный вид микроскопов - составной световой микроскоп.В составном световом микроскопе объект освещается: на него падает свет. Пользователь смотрит на изображение, образованное объектом. Свет проходит через две линзы и увеличивает изображение.

Второй по распространенности вид - это несколько видов электронных микроскопов. Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) направляют катодные лучи на исследуемый объект. Он несет информацию о том, как объект смотрит в магнитную «линзу». [1] Затем изображение увеличивается на экране телевизора.Сканирующие электронные микроскопы также направляют электроны на объект, но единым лучом. Они теряют свою силу, когда ударяют по объекту, и потеря мощности приводит к генерации чего-то еще - обычно рентгеновского излучения. Это ощущается и увеличивается на экране. Сканирующие туннельные микроскопы были изобретены в 1984 году.

Флуоресцентный микроскоп - это особый вид светового микроскопа. В 2014 году Нобелевская премия по химии была присуждена Эрику Бетцигу, Уильяму Моернеру и Стефану Хеллу за «разработку флуоресцентной микроскопии со сверхвысоким разрешением».В цитировании говорится, что он переносит «оптическую микроскопию в наноразмерность». [2] [3]

.

Измерительные микроскопы (Микроскопы для инструментальных машин) | Типы и характеристики измерительных систем | Основы измерения

Измерительные микроскопы сочетают в себе оптический микроскоп и стол, способный точно перемещаться для измерения целей. Как и в случае с оптическими компараторами, для точных измерений используется телецентрическая оптическая система. Измерения можно проводить бесконтактным способом, поэтому нет риска повредить цель.
Доступны различные типы измерительных микроскопов для различных приложений.Примеры включают микроскопы инструментальных производителей, измерительные микроскопы промышленного использования и измерительные микроскопы общего назначения. Характеристики этих микроскопов приведены ниже.

  • Микроскопы для инструментальных мастеров: Первоначально использовавшиеся для измерения инструментов, это были первые измерительные микроскопы.
  • Измерительные микроскопы для заводского использования: эти микроскопы подходят для измерения небольших обрабатываемых деталей и подобных предметов.
  • Универсальные измерительные микроскопы: эти микроскопы поддерживают более широкий спектр приложений, чем микроскопы инструментальных производителей, и могут измерять большие объекты.
Construction and Applications of Measuring Microscopes

А
Отображение измеренных данных

B
Объектив

С
Подвижная сцена

D
Ручки перемещения сцены (ручки X и Y)

  1. Установите мишень на сцену.
  2. Как и в случае с оптическими микроскопами общего назначения, подвергните цель проходящему или отраженному свету, а затем совместите край тени с контрольными линиями для выполнения измерения.Используйте различное освещение (например, подсветку сзади или коаксиальное освещение) в зависимости от цели.
  3. Измеренные значения затем могут быть выведены в виде различных типов данных САПР.
  • Как и в случае с микроскопами общего назначения, измерительные микроскопы следует использовать в среде, свободной от пыли. Подставка, на которой установлен измерительный микроскоп, также должна быть ровной и не иметь колебаний.
  • После использования накройте измерительный микроскоп, чтобы на него не прилипала пыль.
  • Межповерочный интервал измерительных микроскопов составляет от 1 до 3 лет.

Последние модели измерительных микроскопов способны мгновенно измерять размеры без перемещения предметного столика по оси XY или фокусировки, что позволяет проводить измерения многих объектов за короткое время.

Для получения дополнительной информации о новейшем измерительном микроскопе KEYENCE, способном выполнять 99 измерений за 3 секунды, щелкните здесь.

Дом

.

Различные типы микроскопов - Microbehunter Microscopy

Я попытался изучить список различных типов, основываясь на физическом принципе, используемом для создания изображения. Конечно, можно также классифицировать микроскопы по их области применения, стоимости, универсальности или любому другому аспекту. У этих систем классификации действительно есть проблема: в этом случае один микроскоп может быть разделен на несколько групп, и система становится «беспорядочной».

>> Подробнее об электронных и оптических микроскопах

Оптические микроскопы: Эти микроскопы используют видимый свет (или УФ-свет в случае флуоресцентной микроскопии) для получения изображения.Свет преломляется оптическими линзами. К этой категории относятся первые изобретенные микроскопы. Цена на оптические микроскопы варьируется от очень дешевых до почти непозволительных (по крайней мере, для частных лиц). Оптические микроскопы можно подразделить на несколько категорий:

  • Составной микроскоп: Эти микроскопы состоят из двух систем линз: объектива и окуляра (окуляра). Максимальное полезное увеличение составного микроскопа составляет около 1000 раз.
  • Стереомикроскоп (рассекающий микроскоп): эти микроскопы увеличивают примерно до 100 раз и обеспечивают трехмерное изображение образца. Они полезны для наблюдения за непрозрачными объектами.
  • Конфокальный лазерный сканирующий микроскоп: В отличие от составных и стереомикроскопов, эти устройства предназначены для исследовательских организаций. Они также могут сканировать образец в глубину. Затем компьютер может собрать данные для создания трехмерного изображения.

Рентгеновский микроскоп: Как следует из названия, эти микроскопы используют пучок рентгеновских лучей для создания изображения.Из-за малой длины волны разрешение изображения выше, чем в оптических микроскопах. Таким образом, максимальное полезное увеличение также выше и находится между оптическими микроскопами и электронными микроскопами. Одно из преимуществ рентгеновских микроскопов перед электронными микроскопами состоит в том, что можно наблюдать живые клетки.

Сканирующий акустический микроскоп (SAM): Эти устройства используют сфокусированные звуковые волны для создания изображения. Они используются в материаловедении для обнаружения небольших трещин или напряжений в материалах.SAM также могут быть использованы в биологии, где они помогают выявить напряжения, стресс и эластичность внутри биологической структуры.

Сканирующий гелиевый ионный микроскоп (SHIM или HeIM): Как следует из названия, эти устройства используют пучок ионов гелия для создания изображения. У электронных микроскопов есть несколько преимуществ, одно из которых состоит в том, что образец остается в основном неповрежденным (из-за низких энергозатрат) и обеспечивает высокое разрешение. Это относительно новая технология, и первые коммерческие системы были выпущены в 2007 году.

Нейтронный микроскоп: Эти микроскопы все еще находятся на экспериментальной стадии. Они имеют высокое разрешение и могут обеспечивать лучший контраст, чем другие виды микроскопии.

Электронные микроскопы: Современные электронные микроскопы могут увеличивать изображение до 2 миллионов раз. Это возможно, потому что длина волны электронов высоких энергий очень мала. В то же время электроны с высокой энергией довольно жестко воздействуют на наблюдаемый образец. Для полного обезвоживания и подготовки образца может потребоваться много времени.Некоторые биологические образцы также необходимо покрыть очень тонким слоем металла, прежде чем их можно будет наблюдать.

  • Просвечивающая электронная микроскопия (ТЕМ): В этом случае электронный луч проходит через образец. В результате получается двухмерное изображение.
  • Сканирующая электронная микроскопия (SEM): Здесь электронный луч проецируется на образец. Электроны не проходят сквозь образец, а отскакивают. Таким образом можно визуализировать структуру поверхности образца.Изображение кажется трехмерным.

Сканирующие зондовые микроскопы: С помощью этих микроскопов можно визуализировать отдельные атомы. Однако изображение атома создается компьютером. Небольшой наконечник измеряет структуру поверхности образца путем растрирования по поверхности. Если атом выступает из поверхности, то через наконечник будет протекать более сильный электрический ток. Сила тока пропорциональна высоте конструкции. Затем компьютер соберет данные о положении наконечника и силы тока для создания изображения.

Заключение: Микроскопы можно классифицировать на основе физического принципа, который используется для создания изображения. Различные микроскопы визуализируют различные физические характеристики образца (например, эластичность можно визуализировать с помощью акустических микроскопов). Другими важными параметрами являются контраст изображения, разрешение (которое определяет увеличение) и деструктивность образца.

.

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ)

Susan Swapp, University of Wyoming

Что такое сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Типичный прибор SEM, показывающий электронную колонку, камеру для образца, детектор EDS, электронную консоль и мониторы визуального отображения. В сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) используется сфокусированный пучок электронов высокой энергии для генерации различных сигналов на поверхности твердых образцов. Сигналы, возникающие в результате взаимодействия электронов с образцом, раскрывают информацию об образце, включая внешнюю морфологию (текстуру), химический состав, кристаллическую структуру и ориентацию материалов, составляющих образец.В большинстве приложений данные собираются по выбранной области поверхности образца, и создается двухмерное изображение, отображающее пространственные вариации этих свойств. Области шириной от 1 см до 5 микрон могут быть отображены в режиме сканирования с использованием обычных методов SEM (увеличение от 20X до примерно 30 000X, пространственное разрешение от 50 до 100 нм). SEM также может выполнять анализ выбранных точек на образце; этот подход особенно полезен при качественном или полуколичественном определении химического состава (с использованием EDS), кристаллической структуры и ориентации кристаллов (с использованием EBSD).По конструкции и функциям SEM очень похож на EPMA, и возможности этих двух инструментов значительно перекрываются.

Фундаментальные принципы сканирующей электронной микроскопии (SEM)

Ускоренные электроны в SEM несут значительное количество кинетической энергии, и эта энергия рассеивается в виде множества сигналов, создаваемых взаимодействием электронов с образцом, когда падающие электроны замедляются в твердом образце. Эти сигналы включают вторичные электроны (которые создают изображения SEM), обратно рассеянные электроны (BSE), дифрагированные обратно рассеянные электроны (EBSD, которые используются для определения кристаллических структур и ориентации минералов), фотоны (характеристические рентгеновские лучи, которые используются для элементного анализа и континуума. Рентгеновские лучи), видимый свет (катодолюминесценция - КЛ) и тепло.Вторичные электроны и обратно рассеянные электроны обычно используются для визуализации образцов: вторичные электроны наиболее ценны для демонстрации морфологии и топографии образцов, а обратно рассеянные электроны наиболее ценны для иллюстрации контрастов в составе в многофазных образцах (то есть для быстрой фазовой дискриминации). Генерация рентгеновского излучения возникает в результате неупругих столкновений налетающих электронов с электронами в дискретных орбиталей (оболочках) атомов в образце. Когда возбужденные электроны возвращаются в состояния с более низкой энергией, они излучают рентгеновские лучи с фиксированной длиной волны (что связано с разницей в уровнях энергии электронов в разных оболочках для данного элемента).Таким образом, характерные рентгеновские лучи производятся для каждого элемента в минерале, который «возбуждается» электронным лучом. SEM-анализ считается «неразрушающим»; то есть рентгеновское излучение, генерируемое электронным взаимодействием, не приводит к потере объема образца, поэтому можно повторно анализировать одни и те же материалы. Приборы для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)

- как они работают?

Основные компоненты всех SEM включают следующее:
  • Источник электронов («Пушка»)
  • Электронные линзы
  • Образец ступени
  • Детекторы всех интересующих сигналов
  • Устройства отображения / вывода данных
  • Требования к инфраструктуре:
    • Блок питания
    • Вакуумная система
    • Система охлаждения
    • Пол без вибрации
    • Помещение без внешних магнитных и электрических полей
SEM всегда имеют по крайней мере один детектор (обычно вторичный электронный детектор), и большинство из них имеют дополнительные детекторы.Конкретные возможности конкретного прибора в значительной степени зависят от того, какие детекторы он вмещает.

Приложения

СЭМ обычно используется для создания изображений форм объектов с высоким разрешением (SEI) и для отображения пространственных вариаций химического состава: 1) получение элементарных карт или точечный химический анализ с использованием EDS, 2) распознавание фаз на основе среднего атомного номера ( обычно связаны с относительной плотностью) с использованием BSE, и 3) композиционные карты, основанные на различиях в «активаторах» микроэлементов (обычно переходных металлов и редкоземельных элементов) с использованием CL.СЭМ также широко используется для идентификации фаз на основе качественного химического анализа и / или кристаллической структуры. Точное измерение очень мелких деталей и объектов размером до 50 нм также выполняется с помощью SEM. Изображения с обратным рассеянием электронов (BSE) можно использовать для быстрого различения фаз в многофазных образцах. СЭМ, оснащенные детекторами дифрагированных обратно рассеянных электронов (EBSD), можно использовать для исследования микротканей и кристаллографической ориентации многих материалов.

Сильные стороны и ограничения сканирующей электронной микроскопии (SEM)?

Сильные стороны

Пожалуй, нет другого инструмента с широтой применения в исследовании твердых материалов, который сравнивался бы с SEM.SEM имеет решающее значение во всех областях, где требуется определение характеристик твердых материалов. Хотя этот вклад в большей степени касается геологических приложений, важно отметить, что эти приложения представляют собой очень небольшую часть научных и промышленных приложений, которые существуют для этого оборудования. Большинство SEM сравнительно просты в эксплуатации, с удобными "интуитивно понятными" интерфейсами. Многие приложения требуют минимальной подготовки образца. Для многих приложений сбор данных происходит быстро (менее 5 минут / изображение для анализа SEI, BSE, точечного EDS.Современные SEM генерируют данные в цифровых форматах, которые легко переносимы.

Ограничения

Образцы должны быть твердыми и помещаться в камеру микроскопа. Максимальный размер по горизонтали обычно составляет порядка 10 см, вертикальные размеры обычно гораздо более ограничены и редко превышают 40 мм. Для большинства приборов образцы должны быть стабильными в вакууме порядка 10 -5 -10 -6 торр. Образцы, которые могут выделяться при низком давлении (породы, насыщенные углеводородами, «влажные» образцы, такие как уголь, органические материалы или набухающие глины, а также образцы, которые могут декрепитировать при низком давлении), не подходят для исследования с помощью обычных SEM.Однако также существуют СЭМ «низкого вакуума» и «окружающей среды», и многие из этих типов образцов могут быть успешно исследованы с помощью этих специализированных инструментов. Детекторы EDS на SEM не могут обнаруживать очень легкие элементы (H, He и Li), а многие инструменты не могут обнаруживать элементы с атомными номерами меньше 11 (Na). В большинстве SEM используется твердотельный детектор рентгеновского излучения (EDS), и, хотя эти детекторы очень быстрые и простые в использовании, они имеют относительно низкое энергетическое разрешение и чувствительность к элементам, присутствующим в небольшом количестве, по сравнению с детекторами рентгеновского излучения с дисперсией по длине волны ( WDS) на большинстве электронно-зондовых микроанализаторов (EPMA).Электропроводящее покрытие должно быть нанесено на электроизоляционные образцы для исследования в обычных SEM, если прибор не может работать в режиме низкого вакуума.

Руководство пользователя - Сбор и подготовка образцов

Подготовка образца может быть минимальной или сложной для анализа SEM, в зависимости от природы образцов и требуемых данных. Минимальная подготовка включает взятие образца, который поместится в камеру SEM, и некоторое приспособление для предотвращения накопления заряда на электроизоляционных образцах.Большинство электроизоляционных образцов покрыты тонким слоем проводящего материала, обычно углерода, золота или другого металла или сплава. Выбор материала для проводящих покрытий зависит от собираемых данных: углерод наиболее желателен, если элементный анализ является приоритетом, в то время как металлические покрытия наиболее эффективны для приложений электронной визуализации с высоким разрешением. В качестве альтернативы, электроизоляционный образец можно исследовать без проводящего покрытия в приборе, способном работать в условиях «низкого вакуума».

Сбор данных, результаты и презентация

Репрезентативные SEM-изображения асбестоформных минералов из лаборатории микролучей Геологической службы США в Денвере SEM Chrysotile UICC Стандарт асбеста и хризотила A SEM image of tremolite asbestos Тремолит асбест, Долина Смерти, Калифорния
SEM Image of Anthophyllite Asbestos Антофиллит асбест, Грузия Asbestos from Libby Montana, Winchite Винчит-рихтеритовый асбест, Либби, Монтана

Литература

Следующая литература может быть использована для дальнейшего изучения сканирующей электронной микроскопии (SEM)

  • Goldstein, J.(2003) Сканирующая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Kluwer Adacemic / Plenum Pulbishers, 689 стр.
  • Reimer, L. (1998) Сканирующая электронная микроскопия: физика формирования изображений и микроанализ. Спрингер, 527 с.
  • Эгертон, Р. Ф. (2005) Физические принципы электронной микроскопии: введение в ПЭМ, СЭМ и АЭМ. Спрингер, 202.
  • Кларк, А. Р. (2002) Методы микроскопии в материаловедении. CRC Press (Электронный ресурс)

Ссылки по теме

Для получения дополнительной информации о сканирующей электронной микроскопии (SEM) перейдите по ссылкам ниже.

Учебные мероприятия и ресурсы

Учебные мероприятия, лаборатории и ресурсы, относящиеся к сканирующей электронной микроскопии (SEM).

  • Аргаст, Энн и Теннис, Кларенс Ф., III, 2004 г., Интернет-ресурс по изучению щелочных полевых шпатов и пертитовых структур с использованием световой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, Journal of Geoscience Education 52, нет. 3, стр. 213-217.
  • Бин, Рэйчел, 2004 г., Использование сканирующего электронного микроскопа для обучения на основе открытий на курсах бакалавриата, Журнал геолого-геофизического образования, том 52 № 3, с.250-253
  • Moecher, David, 2004, Характеристика и идентификация неизвестных минералов: проект по минералогии, Jour. Геонаук, образование, т. 52, № 1, стр. 5-9.
.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о