Принцип действия микроскопа: Цифровые оптические микроскопы отраженного света, купить в Москве по выгодной цене

Содержание

Cветовой микроскоп — часть, строение, изображение

Микроскоп является прибором, позволяющим увеличивать изображение предмета (клетки растения) в сотни и тысячи раз. Микроскоп был изобретен в Голландии А.Левенгуком. Тогда же начали изготавливать микроскопы, увеличивающие предметы до 270 раз. Постепенно развивались технологии в оптике, вследствие чего появились более качественные линзы и более прочные удерживающие конструкции, благодаря чему получается точное изображение. В настоящее время производят оптические микроскопы, дающие тысячекратное увеличение при микроскопии. Уже в ХХ веке был сконструирован электронный цифровой микроскоп, увеличивающий предмет в сотни тысяч раз.

В школе на уроке биологии используют световой микроскоп. Строение светового микроскопа таково: окуляр (два увеличительных стекла, помещеные в оправу) и объектив (также состоит из увеличительных стекол в оправе), вставленные в прикрепленный к штативу тубус. Также к штативу крепится предметный столик с зеркалом под ним.

Главный принцип работы светового микроскопа состоит в том, что через прозрачный или полупрозрачный предмет (объект исследования), размещенный на предметном столике, проходят лучи света и попадают на систему линз объектива, которые увеличивают изображение. Эту же роль играют линзы окуляра, через которые исследователь изучает объект.

При работе с микроскопом следует соблюдать определенные правила. Микроскоп нужно повернуть штативом к себе, а отраженный от зеркала луч света должен попадать в отверстие предметного столика. Подготовленный препарат размещают на предметном столике и закрепляют зажимами. Посредством винта медленно опускают тубус так, чтобы объектив остановился на расстоянии 1-2 мм от предметного стекла. После этого следует плавно поднимать тубус, пока не станет видна четкая картина препарата. Таким образом, достичь четкого изображения предметов возможно с помощью регулирующих винтов, расположенных сбоку на корпусе микроскопа. Они изменяют расстояние от линз до объекта. В конструкции некоторых микроскопов вместо линз перемещают платформу предметного столика вместе с объектом.

В состав микроскопа входят три функциональных элемента: осветительная часть, воспроизводящая и визуализирующая. Осветительный элемент создает световой поток для освещения объекта исследования для того, чтобы возможно его было увеличить и рассмотреть. В осветительную часть входят источник света и оптико-механическая система. Предназначение воспроизводящей части микроскопа – воспроизведение изображения предмета в плоскости с необходимым качеством изображения и кратностью увеличения. Воспроизводящий элемент – это объектив и промежуточная оптическая система. Визуализирующий элемент необходим для получения изображения предмета на сетчатке глаза, фотопленке, экране и дополнительного увеличения. В визуализирующую часть входят монокулярная, бинокулярная и тринокулярная визуальная насадка с наблюдательной системой (окулярами), проекционные насадки, системы дополнительного увеличения, рисовальные аппараты, системы анализа и документирования изображений. Наличие дополнительных систем зависит от типа микроскопа.

Принцип действия светового микроскопа — КиберПедия

Любой микроскоп предназначен для расширения пределов естественного восприятия глазом мелких объектов. Биологические свойства глаза таковы, что на расстоянии ясного зрения, равном 250 мм, он может видеть раздельными 2 точки, отстоящие друг от друга на 0,2 мм. При меньшем расстоянии они будут видны слитыми в одну. Действие микроскопа сводится к увеличению угла зрения, которое воспринимается глазом как увеличение видимых размеров предмета.

Микроскоп (рис. 2.1) представляет собой комбинацию двух увеличивающих оптических систем — объектива 1 и окуляра 2, отстоящих друг от друга на расстоянии оптической длины тубуса Т.

 

Рис.2. 1. Оптическая схема простейшего микроскопа

 

Объект Пр помещают перед объективом 1, который дает увеличенное действительное и перевернутое изображение объекта Пр’, расположенное перед окуляром 2. Окуляр создает увеличенное мнимое и прямое изображение Пр», расположенное от сетчатки глаза наблюдателя на расстоянии ясного зрения Д (примерно 250мм). Таким образом, предмет в микроскопе увеличивается дважды. Поэтому общее увеличение микроскопа равно произведе­нию увеличений объектива и окуляра:

 

где Т — оптическая длина тубуса.

Техническая характеристика любого микроскопа включает в себя:

кратность увеличения;

разрешающую способность;

совершенство изображения.

Кратность увеличения микроскопа определяют комбинацией окуляра и объектива. Кратность увеличения окуляра и объектива обычно указывают наих корпусе, но иногда увеличение объектива заменяют его фокусным расстоянием и также указывают на корпусе.

Под разрешающей способностью микроскопа понимают наименьшее расстояние между двумя точками объекта, когда они видны раздельно. Чем меньше это расстояние, тем выше разрешающая способность микроскопа. Разрешающая способность микроскопа определяется так:

,

где — длина волны света, мкм;

А — числовая апертура объектива.

Числовая апертура является характеристикой разрешающей силы объектива и наряду с характеристикой увеличения указывается на корпусе:

где n — показатель преломления среды между объектом и фронтальной линзой объектива;

— половина отверстного угла объектива (рис. 2.2), образованного крайними лучами, проходящими через точку фокуса.

Таким образом, разрешающая способность микроскопа будет тем выше, чем короче длина волны света и больше апертура объектива.

Практически и . Тогда если между объективом и объектом находится воздух . Принимая длину волны белого света мкм, получим:

 

мкм

Рис. 2.2. Схема отверстного угла объектива

 

Для увеличения апертуры объектива пространство между объектом и объективом заполняют иммерсионной жидкостью (кедровое масло, глицерин, вода и др.) с большим показателем преломления лучей. Например, для кедрового масла n=1,51, тогда разрешаемое расстояние

мкм.

 

Чтобы полнее использовать разрешающую способность объектива, необходимо правильно выбрать увеличение микроскопа. Расчеты показывают, что оно должно быть в пределах 500 — 1000 Å. Такое увеличение называют полезным.

Совершенство изображения, т. е. его резкость и чистота, зависит от степени устранения недостатков оптической системы — сферической и ахроматической аберрации (ошибки).

Сферическая аберрация — это неодинаковое преломление лучей, исходящих из одной точки, краем линзы и центральной ее частью, что приводит к нечеткости изображения. Устраняется применением дополнительной вогнутой (рассеивающей) линзы, имеющей одинаковую, но обратно направленную аберрацию. Хроматическая аберрация — это неодинаковое преломление линзой лучей разного цвета (длины волны), возникающее при разложений луча белого цвета. Устраняется комбинацией линз из различных сортов стекла.

Современные оптические микроскопы имеют увеличение, не превышающее 2000 крат, и разрешающую способность до 0,1 мкм. Для изучения более тонких деталей структуры применяют электронные микроскопы, где вместо световых лучей используют электронный луч с длиной волны 105…106 раз меньше. Достигаемое при этом увеличение составляет от 1 до 4*105 крат, а разрешающая способность 5*10-4 мкм.

 

 

Приготовление образца для изучения микроструктуры с помощью светового микроскопа

 

Свойства металлических изделий зависят не только от химического состава материала, но и от его структуры, под которой понимают внутреннее строение, характеризуемое формой, размером и взаимным расположением кристаллитов разных твёрдых фаз. Для описания структуры, наблюдаемой под микроскопом, используют термин “структурная составляющая”. Это – часть сплава, которая на шлифе имеет характерное и однообразное строение и повторяется во всех частях изучаемого объекта. Структурных составляющих может быть одна и несколько, причём каждая из них может состоять из кристаллитов одной или нескольких фаз. Образование той или иной структурной составляющей зависит от состава, так и от предыстории материала.

При изучении структуры преследуют следующие цели:

а) установить связь между структурой и свойствами изучаемого материала,

б) убедиться в получении структуры, обеспечивающей необходимый уровень свойств,

в) установить предысторию материала для выявления причин, вызвавших формирование той или иной структурной составляющей.

Образец для микроскопического исследования структуры металла называют микрошлифом. Поскольку микроструктуру металла изучают в отраженном свете, поверхность микрошлифа должна удовлетворять двум требованиям:

1) она должна иметь максимальную отражающую способность,

2) разные участки поверхности должны по-разному отражать свет, чтобы различить элементы микроструктуры.

Первое достигается путем получения плоской и гладкой поверхности, второе — либо благодаря неодинаковому отражению света (поляризованного или неполяризованного, моно- или полихроматического) от плоской поверхности, либо вследствие образования рельефа на поверхности путем травления, либо, наконец, из-за создания на поверхности пленок толщина и, следовательно, окраска которых зависят от природы либо ориентировки кристаллитов, на которых они возникли.

Микрошлиф должен иметь микроструктуру, характерную для всего изучаемого изделия или его части. Поэтому имеет значение, во-первых, выбор участка изделия, из которого вырезают образец, и, во-вторых, выбор расположения исследуемой поверхности на образце. Например, микроструктуру прокатанной полосы обычно изучают на ее продольном сечении. Поскольку микроструктура в разных участках полосы может быть неодинаковой, образцы для изготовления микрошлифов вырезают из центра и у кромок полосы, а также в нескольких местах по ее длине. Площадь поверхности микрошлифа обычно составляет около 1 см

2, высота образца для удобства обращения с ним должна быть не менее 10 мм.

На практике приходится изготовлять шлифы больших размеров (рис. 2.3, а, б) и малых (рис. 2.3, в, г). При изготовлении микрошлифов из образца малых размеров (проволока, стружка, листы и др.) для их надежного крепления используют специальные струбцины (см. рис. 2.3, г) или заливают образцы легкоплавким сплавом Вуда (50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn и 12,5 % Cd) с температурой плавления 68°С, серой или пластмассой (см. рис. 2.3, в).

 

Рис. 2.3 Виды металлографических образцов для приготовления микрошлифов:

а и б — без приспособлений;

иг — в приспособлениях

(1 — образец; 2 — трубка; 3 — пластмасса, легкоплавкий сплав или сера; 4 — струбцина).

 

Подготовка плоской поверхности микрошлифа включает: 1) вырезку и выравнивание поверхности; 2) шлифование; 3) полирование. Все перечисленные операции должны проводиться таким образом, чтобы они не изменили микроструктуру металла. В этом отношении особенно ответственны первая и вторая операции, которые не должны сопровождаться деформацией поверхностных слоев (толщина деформированного слоя может в 3…10 раз превышать размер зерна абразива) и нагревом образца. Поверхность подготовленного шлифа должна быть зеркально гладкой, плоской по всей его площади, не иметь царапин, ямок и загрязнений.

Шлифование проводят с целью уменьшения неровностей на поверхности образца. При этом используют шлифовальную шкурку различных номеров, которые обозначают размер зерен абразивного порошка, прикрепленного к бумажной основе шкурки. Абразивом могут быть электрокорунд, карбид кремния и другие твердые вещества; размер зерен абразива на различных номерах шкурки может составлять от 250 до 4 мкм. При шлифовании вручную шкурку помещают на стекло, образец прижимают обрабатываемой поверхностью к шкурке и перемещают возвратно-поступательными движениями. Шлифование можно проводить также на станке с горизонтально расположенным вращающимся кругом, на котором закрепляют шкурку. Образец прижимают к кругу вручную или фиксируют в специальном приспособлении. Перед шлифованием обрабатываемую поверхность очищают от частиц металла и абразива.

Движение образца при шлифовании вручную производят под углом 90° к направлению царапин от предшествовавшей обработки. Шлифуют до тех пор, пока полностью не исчезнут все следы царапин от предыдущей операции. Затем образец вновь очищают от налипшей наждачной пыли и переходят к шлифованию шкуркой с более мелким абразивом. Обычно оказывается достаточным использовать шлифовальные шкурки № 4,5. После завершения шлифования образец тщательно промывают под струей воды.

Полирование служит для дальнейшего уменьшения неровностей на плоской поверхности образца. Полирование заканчивают, когда на поверхности исчезнут всякие риски, а сама поверхность станет зеркально гладкой. Полирование проводят механическим, электролитическим либо химическим методами.

Для механического полирования используют станок с вращающимся кругом, который обтянут тканью (фетром, сукном, драпом и др.). В качестве абразива чаще всего применяют тонкоизмельченный оксид хрома, который в виде взвеси в воде наносят на поверхность круга во время его вращения. Образец шлифованной поверхностью слегка прижимают к поверхности круга. Во время полировки образец перемещают от периферии к центру круга (чтобы обеспечить равномерное распределение абразива) и периодически поворачивают (чтобы исключить образование «хвостов» около включений на поверхности образца). Для получения хороших результатов при полировании необходимо, чтобы образец и руки оператора были очищены от шлифовального абразива. Круг во время полирования должен быть влажным. Механическое полирование можно производить также с помощью алмазных паст, в которых размеры зерен абразива могут доходить до 1 мкм. Пасту наносят на ватман тонким слоем, и полирование проводят так же, как и шлифование образца. После полирования шлиф промывают в воде либо, если металл окисляется, — в этиловом спирте и просушивают фильтровальной бумагой.

Изучение полированной поверхности шлифа под микроскопом преследует следующую цель: определение качества его изготовления (отсутствие следов обработки) и установление характера расположения размеров микроскопических трещин, неметаллических включений – графита, сульфидов, оксидов (рис.2.3.) в металлической основе (имеет светлый вид при рассмотрении под микроскопом).

 

 

а б в

 

Рис. 2.3. Неметаллические включения в стали и чугуне:

а – оксиды; б – сульфиды; в – графит

 

Структуру металлической основы шлифа после полирования выявляют травлением его реактивом. Для стали и чугуна чаще всего применяют 2…5%-ный раствор азотной кислоты (HNO3) в этиловом спирте. Полированную поверхность шлифа погружают в реактив на 3…15 с или протирают ватой, смоченной в реактиве, до появления ровного матового оттенка без наличия каких-либо пятен. Затем шлиф промывают спиртом или водой и просушивают фильтровальной бумагой.

Выявление микроструктуры в большинстве случаев сводится к созданию на полированной поверхности неглубокого рельефа, в котором конфигурация неровностей повторяет расположение и очертания отдельных кристаллитов. Иногда такой рельеф создается при полировании образца. Например, на поверхности шлифа, полированного механическим способом, твердые кристаллиты несколько выступают, а мягкие — углублены. Во всех остальных случаях рельеф создают с помощью травления. Обычно используют химическое, электролитическое и термическое травление.

При химическом или электролитическом травлении, во-первых, образуются канавки на границах между зернами и, во-вторых, создается неодинаковая шероховатость поверхности зерен разных фаз или даже одной фазы (последнее имеет место в том случае, если у разных зерен одной и той же фазы с плоскостью шлифа совпадают разные плоскости кристаллической решетки).

На границах зерен (даже чистейших металлов) обычно располагаются различные примеси. Эти примеси и структурные составляющие двухфазного строения (механические смеси) под действием реактива образуют микроскопические гальванические пары, что способствует более быстрому их растворению. Однофазные структуры (чистые металлы, твердые растворы, химические соединения) травятся медленнее. В результате неодинаковой степени травимости структурных составляющих на поверхности шлифа создается микрорельеф (рис. 2.4).

Изучение протравленной поверхности шлифа под оптическим микроскопом позволяет увидеть микроструктуру металлической основы. Она обычно состоит из светлых и темных участков. Это объясняется неодинаковой степенью отражения света от структурных составляющих. Структура, растворившаяся на большую глубину, под микроскопом имеет темный цвет (см. рис. 2.4, а), так как дает больше рассеивающих лучей; структура же, растворившаяся меньше, за счет прямого отражения света имеет светлый цвет (см. рис. 2.4, б). Границы зерен будут видны в виде тонкой темной сетки (см. рис. 2.4, б).

Часто зерна металла одного и того же фазового состава под микроскопом могут иметь различные оттенки. Это объясняется тем, что каждое зерно в плоскости шлифа имеет свое сечение кристаллической решетки с различным количеством в нем атомов, а следовательно, и свойства зерен отличаются одно от другого способностью протравливаться, прочностью и др. Такое явление называется анизотропией.

 

 

Рис. 2.4 Схемы, поясняющие видимость под микроскопом:

а — зерна во впадинах — темного цвета, выступающие — светлого; 6 — границы зерен металлов и твердых растворов.

 

Строение металла, наблюдаемое в металлографическом микроскопе, называется микроструктурой, которая представляет собой изображение весьма малого участка поверхности, составленное из отраженных от него световых лучей.

 

Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Изучить основные теоретические понятия о принципе действия микроскопа, его характеристиках.

2. Научиться самостоятельно настраивать микроскоп для работы в светлом поле, выбирать увеличение.

3. Механически обработать образец для приготовления микрошлифа (шлифование, полирование).

4. Изучить микроструктуру шлифа под микроскопом до травления.

5. Протравить шлиф реактивом, промыть проточной водой и высушить.

6. Изучить микроструктуру шлифа после травления.

7. Написать отчет. Содержание отчета: наименование и цель работы, теоретические сведения об увеличении микроскопа, его разрешающей способности и показателях совершенства изображения, технология приготовления микрошлифа, реактив, применяемый для травления стали и чугуна.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Объясните роль травителя для выявления микроструктуры.

2. Какой состав используется для травления сплавов железа с углеродом?

3. Для чего предназначен микроскоп?

4. Расскажите о принципе действия микроскопа.

5. Как определить увеличение микроскопа?

6. Какое предельное полезное увеличение можно получить в оптическом микроскопе?

7. Что такое разрешающая способность микроскопа?

 

Лабораторная работа №3

 

Как работает электронный микроскоп? Разбор

Давайте начнем с маленькой загадки — как вы думаете, что это такое?

Ну а пока представьте, что вы хотите рассмотреть что-то очень маленькое, то что невозможно увидеть просто “присмотревшись повнимательнее”? Или вы хотите увидеть самые мелкие детали чего-то? Что вы используете?

Первое, что приходит в голову — использовать лупу или сразу взяться за микроскоп!

Но что делать, если вы хотите рассмотреть саму структуру чего-то, например, увидеть транзистор в процессоре?

Что вы сделаете? Просто переключитесь в микроскопе на линзу с большим увеличением? Сработает ли это?

Сегодня мы с вами покроем множество очень интересных тем:

  • посмотрим на настоящий электронный микроскоп,
  • поймем — зачем он вообще нужен,
  • разберемся как увеличить что-то в сотни тысяч раз с помощью электронов и расскажем как человек научился видеть отдельные атомы!

Все как вы любите! Подробно и понятно…

Ну и еще сразу вам тут затравочку — сегодня мы посмотрим на Droider в настоящий электронный микроскоп! И нет — это не кликбейт!

Наверняка кто-то из вас в детстве по примеру Шерлока Холмса с помощью обычной линзы разглядывал все вокруг! Ведь это так круто видеть что-то в увеличении — создается ощущение, что открывается абсолютно новый, неизведанный маленький мир.

Так вот, если говорить простыми словами, то по принципу обычной увеличительной линзы и работает обычный оптический микроскоп!

Конечно, его устройство сильно сложнее — микроскоп это комбинация линз с заранее подобранными оптическими параметрами, которые собраны в правильной комбинации. Однако, сам принцип работы остается тем же.

Свет в видимом диапазоне длин волн либо проходит сквозь объект, либо отражается от поверхности, и, проходя, через систему увеличивающих и фокусирующих линз попадает сначала в окуляр и потом к нам в глаз.

Современные оптические микроскопы — это действительно массивные и сложные устройства, состоящие из десятков различных линз и зеркал, которые собраны в особом порядке, чтобы дать человеку возможность смотреть на объекты разного типа и с разным увеличением!

И линзы бывают разные. От линз с 2-3 кратным увеличением до довольно массивных линз со способностью увеличивать объекты в 100 раз. Только посмотрите на разрез линзы от компании Цайз с 50кратным увеличением! А комбинацией с правильным окуляром можно добиться увеличения даже в две тысячи раз.

Проблема

И тут мы можем задать вопрос — в чем же тогда проблема вообще? Ведь можно просто до безумия искривлять линзы и создавать сложные системы, которые будут увеличивать даже в десятки тысяч раз. Таким образом мы и сможем посмотреть на самые крошечные детали чего угодно! Но все как обычно очень непросто и связано это с физическими ограничениями видимого света!

Ведь видимый свет это волна с определенной длинной. Оптический микроскоп использует его оптический спектр, то есть примерно от 800 до 400 нанометров.

А физика, бессердечная такая сволочь, к сожалению не позволяет нам, различать объекты, которые меньше примерно половины длины волны. То есть с помощью обычного оптического микроскопа, мы не сможем различить ничего что мельче примерно 200 нанометров.

Это ограничение получило название в честь Немецкого ученого Эрнста Аббе, которое так и называется — Дифракционный предел Аббе. И он позволяет получить значение минимального разрешения не только для видимого света, но и для любой другой электромагнитной волны. Вы ведь помните что свет — это тоже электромагнитная волна?

Внимательный наш читатель вспомнит, что эту же формулу мы показывали вам в ролике про экстремальную ультрафиолетовую литографию, когда говорили об ограничении разрешения для глубокого ультрафиолета. Так вот тут тоже самое.

Современные микроскопы со специальными линзами, конечно, умеют смотреть на маленькие объекты и позволяет, например, увидеть живые клетки или даже бактерии, но этого все равно не хватает, например, чтобы увидеть вирусы — тот же самый SARS-COV-2.

​​Решение проблемы

И как же обойти эту проблему? Да и вообще возможно ли ее обойти? Оказалось? что да. В целом есть два пути.

STED микроскопия

Первый путь, о котором мы вам тут расскажем — это изобретение за которое совсем недавно, в 2014 году, была вручена Нобелевская премия по химии.

Это так называемая STED или микроскопия на основе подавления спонтанного испускания. Именно она позволяет преодолеть дифракционный предел оптического микроскопа.

Правда у технологии есть ограничение — совсем не все материалы можно рассмотреть в такой микроскоп. Но она позволила видеть различные сложные белковые, да и другие органические соединения!

Это связано с тем, что необходимо смотреть на материалы, которые могут переходить в особое состояние под воздействием лазерного излучения. То есть в состояние, когда они сами начинают испускать свет!

 

Как же это работает?

Тут используется два лазера, один из которых называется возбуждающий лазер, и второй, специально подобранный по параметрам длины волны. Он называется охлаждающим лазером.

Этот охлаждающий лазер компенсирует по периметру возбуждение от первого лазера и в результате сочетания этих волн создается очень маленькая область, которая начинает светиться. Появилась возможность различать объекты величиной уже около 30 нм, что уже позволяет видеть вирусы, например! А это почти в 7 раз меньше, чем у обычного микроскопа! Все равно, что с Земли рассмотреть футбольный мяч на Луне! Вот такой вот элегантный метод обмануть физику!

Электронный микроскоп

Ну хорошо. Теперь мы разобрались с тем, как можно преодолеть физический барьер в оптической микроскопии. Какой же второй путь обхода барьера? Да и что делать, если мы хотим увидеть неорганические вещества или вообще что-то меньше 30 нанометров?

И тут мы опять возвращаемся к нашей формуле, которая говорит нам о том, что максимальное разрешение — это половина длины электромагнитной волны. И ученые подумали — а зачем использовать видимый спектр, когда можно взять что-то с очень короткой длиной волны и пошли смотреть, что же там есть в коротковолновом спектре!

В общем, они решили не мелочиться и использовать сразу пучок электронов. Ведь длина волны электронов, ускоренных в электрическом поле равна примерно 0,4 Ангстрем. Или 0.04 нанометра! Это в 10 тысяч раз меньше, чем у видимого света! Кстати, если вы не знали, то размер атома водорода как раз около 1 Ангстрема. Итак, давайте разберемся что же такого крутого в электронных микроскопах!

Источник электронов и линзы

Сам концепт и первый прототип такого микроскопа был представлен, вы не поверите, еще в 1932 году, в Германии, и выглядел он вот так!

В целом, принцип работы с тех пор остался почти неизменный, хотя конечно его использование стало намного более User Friendly.

Но как же он работает?

Если вы смотрели наше крутое видео о магии создания процессора или читали материал, то там мы рассказывали, что для испарения некоторых материалов используется сфокусированный луч электронов и источником этих электронов служит вольфрамовая нить. В электронном микроскопе все примерно также. Зачастую вольфрам служит источником электронов. Тонкая нить нагревается до высоких температур и начинает испускать электроны в большом количестве.

А дальше начинается самое интересное. Эти электроны надо ускорить и сфокусировать. Да — сфокусировать именно так, как вы фиксируете свет в вашем объективе или обычном оптическом микроскопе. Только в этом случае воспользоваться стеклянными линзами просто не получится — весь электронный пучок полностью поглотится на самой первой линзе. В итоге для этого надо использовать электростатические линзы. Фактически, это такие электроды специальной формы, которые создает определенное электромагнитное поле. Это и позволяет фокусировать луч электронов, а также ускорять их до больших энергий!

Так же как и свет, падающий на поверхность материала в оптическом микрокопе, электронный луч дает нам информацию и позволяет фактически увидеть образец.

СЭМ

Тут стоит сказать, что в целом существует два основных типа электронных микроскопов, которые очень сильно отличаются.

Первый — это так называемый сканирующий электронный микроскоп, или просто СЭМ.

В нем сфокусированный пучок электронов попадает на поверхность образца практически любого размера, и происходит магия физики, из-за которой одни электроны выбивают другие электроны из атомов материала, на который мы смотрим.

Эти новые электроны называются вторичными и обладают относительно маленькими энергиями, что и позволяет специальному детектору их легко улавливать. Появление этих вторичных электронов происходит очень локально и это позволяет повысить точность получение изображения.

Дальше сфокусированный пучок начинает сканировать поверхность материала и в зависимости от рельефа поверхности на детектор попадает разное количество вторичных электронов. Вот так и получается картинка.

Именно поэтому все изображения с электронного микроскопа черно-белые. То есть фактически — это просто разная интенсивность в разных участках снимка. А любые цветные изображения с электронного микроскопа — это просто раскрашенные картинки.

СЭМы — самые часто используемые микроскопы на производствах процессоров, так как они позволяют быстро посмотреть на качество поверхности, да и вообще их используют для контроля на каждом этапе изготовления.

ПЭМ

И перед тем, как мы посмотрим на Droider в микроскоп, надо рассказать про еще один незаменимый инструмент в руках ученых и инженеров!

Это просвечивающий электронный микроскоп или ПЭМ! Это огромная труба, занимающая одну, а то и две комнаты. А стоит он около миллиона долларов. Но на самом деле интересно не то сколько он стоит, тут понятно что такая техника очень дорогая.

Интересно то, что для его работы строят специальные комнаты, с огромными бетонными подушками, уходящими на много метров под землю. Они нужны чтобы гасить любые вибрации и возмущения — вот настолько чувствительно это оборудование. Если бы не такие подушки, то любое изображение было бы смазанным из-за того, что кто-то хлопнул дверью в другом конце здания.

 

Его отличие от СЭМа в том, что он имеет гораздо большее разрешение! И связано это с особенностями самого образца и пучка электронов.

Если в СЭМе мы регистрировали новые электроны, которые вылетели из нашего образца под воздействием электронного пучка, то в ПЭМе мы смотрим на то как меняется наш исходный пучок электронов, который пролетел сквозь образец.

Суть в том, что пролетая через образец и взаимодействуя с атомами материала электроны меняются, а дальше попадают в детектор, который уже и говорит нам о том, как именно поменялся сам исходный пучок электронов.

Если вы внимательно слушали наше объяснение, то вы можете спросить, как же так — ведь электроны просто рассеются в образце и мы ничего не увидим.

И вы будете абсолютно правы! Ведь для ПЭМа нужно специально подготавливать образцы — они должны быть очень тонкими. До 100 нанометров, а вообще чем тоньше, тем лучше. В идеале всего десять-двадцать нанометров.

Для этого используются сложные методы подготовки образцов, например специальный луч ионов, который как тонкий лазер вырезает маленький кусок образца, который потом исследуют уже в микроскопе. Это и позволяет с помощью ПЭМа ученым видеть даже отдельные атомы!

Вот посмотрите: каждая точка это атом Палладия, видно даже то насколько ровная кристаллическая решетка у материала! Обратите внимание на шкалу в левом нижнем углу, всего один нанометр. И мы уже сейчас можем такое видеть, потрясающе!

Droider в электронном микроскопе

Теперь когда мы с вами разобрались с тем, как работает электронный микроскоп — настало время посмотреть на надпись Droider в настоящий электронный микроскоп, а точнее в СЭМ. Она была вырезана лазером на тонком листе нержавеющей стали. Более того были сделаны много надписей от большой, до надписи размером несколько микрометров.

Тут вы видите загрузку этой пластины в микроскоп!

А вот сама пластина в микроскопе уже. Кстати на всех этих картинках обращайте внимание на шкалу масштаба и на цифры в у параметра Mag, то есть увеличение! Вот уже можно рассмотреть надпись Droider с увеличением в 55 раз.

Так едем вниз к надписи поменьше.

Интересно, а какой толщины буква i в этой надписи — давайте глянем. Всего 100 микрометров, чуть толще человеческого волоса.

Так? но есть надпись и еще меньше — едем еще ниже и смотрим внимательнее.

Тут уже видно что увеличение 200 раз, но сама надпись уже плохо различима. Но это проблема не микроскопа, а лазера которым вырезалась надпись. Он просто не может такую мелкую надпись сделать! Ведь тут буква i уже 40 микрометров.

Но раз мы уткнулись в ограничения лазера, то давайте вернемся обратно, к самой большой надписи и посмотрим на структуру самой стали. Итак вот самая большая i. Пол миллиметра в толщине. Приближаем к нижнему краю.

Так увеличение уже почти полторы тысячи раз. Самое время посмотреть на то какой толщины след от лазера. Всего 40 микрометров.

Едем еще ближе и вот увеличение уже 6300 раз. Вот и ответ на наш вопрос из начала видео — это структура обработанной и необработанной стали!

Давайте посмотрим еще ближе теперь увеличение уже 40 тысяч раз. Мы уже в наномире! Смотрите какая красота — это сталь, по которой прошелся лазерный луч, когда вырезал букву i в слове Droider!

Но еще интересно глянуть, как выглядела сталь до обработки — что ж давайте глянем с таким же увеличением. Разница огромная!

Ну и наконец, давайте глянем на обработанную сталь с огромным увеличением в 300 тысяч раз. Ширина этого канала от лазера всего 300 нанометров!

Выводы

Электронный микроскоп — незаменимый инструмент в руках ученых и инженеров. Он не просто позволяет посмотреть на что-то маленькое — он позволяет увидеть саму структуру материалов, вплоть до атомов! Кроме того эти микроскопы позволяют смотреть не только на структуру, но и определять химический состав материала!

Это все очень полезно, когда например инженеры на производстве микропроцессоров или экранов пытаются понять, где и какой материал они осадили, как выглядят их транзисторы, много ли дефектов, да и вообще выявить брак.

Конечно, мы тут почти не сказали о том, как подготавливаются образцы для изучения, и например о том, что все такие микроскопы работают в глубоком вакууме, для получения которого используют специальные насосы, которые вращаются со скоростью в 50 тысяч оборотов в минуту. В общем, нам есть, что обсудить и рассказать…

Post Views: 3 733

Устройство и принцип работы растрового электронного микроскопа

Московский институт электронной техники

Лаборатория электронной микроскопии С.В. Седов

[email protected]

Принцип работы современного растрового электронного микроскопа и его использование для исследования объектов микроэлектроники

Цель работы: знакомство с методиками исследования материалов и микроэлектронных структур при помощи растрового электронного микроскопа.

Продолжительность работы: 4 ч.

Приборы и принадлежности: растровый электронный микроскоп Philips-

SEM-515, образцы микроэлектронных структур.

1. Введение

Растровая электронная микроскопия — это исследование объекта путем облучения тонко сфокусированным электронным пучком, который развертывается в растр по поверхности образца. В результате взаимодействия сфокусированного электронного пучка с поверхностью образца возникают вторичные электроны, отраженные электроны, характеристическое рентгеновское излучение, ожэ-электроны и фотоны различных энергий. Они рождаются в определенных объемах — областях генерации внутри образца и могут быть использованы для измерения многих его характеристик, таких как топография поверхности, химический состав, электрофизические свойства и т д.

Основной причиной широкого использования растровых электронных микроскоов является высокое разрешение при исследовании массивных объектов, достигающее 1,0 нм (10 Å). Другой важной чертой изображений, получаемых в растровом электронном микроскопе является их объемность, обусловленная большой глубиной резкости прибора. Удобство применения растрового микроскопа в микро-и нанотехнологии объясняется относительной простотой подготовки образца и оперативностью исследования, что позволяет использовать его для межоперационного контроля технологических параметров без значительных потерь времени. Изображение в растровом микроскопе формируется в виде телевизионного сигнала, что существенно упрощает его ввод в компьютер и дальнейшую программную обработку результатов исследований.

Развитие микротехнологий и появление нанотехнологий, где размеры элементов существенно меньше длины волны видимого света, делает растровую электронную микроскопию практически единственной неразрушающей методикой визуального контроля при производстве изделий твердотельной электроники и микромеханики.

2. Взаимодействие электронного луча с образцом

При взаимодействии пучка электронов с твердой мишенью возникает большое число различного рода сигналов. Источником этих сигналов являются области излучения, размеры которых зависят от энергии пучка и атомного номера бомбардируемой мишени. Размерами этой области, при использовании определенного сорта сигнала, определяется разрешение микроскопа. На рис. 1 показаны области возбуждения в образце для разных сигналов.

Полное распределение по энергии электронов, излучаемых образцом

приведено на рис.2. Оно получено при энергии падающего пучка Е0=180эВ, по оси ординат отложено число эмиттированых мишенью электронов Js(E), а по оси абсцисс — энергия Е этих электронов. Заметим, что вид зависимости,

приведенной на рис.2, сохраняется и для пучков с энергией 5 – 50 кэВ , используемых в растровых электронных микроскопах.

ГруппуI составляют упруго отраженные электроны с энергией, близкой к энергии первичного пучка. Они возникают при упругом рассеянии под большими углами. С увеличением атомного номера Z растет упругое рассеяние и увеличивается доля отраженных электронов . Распределение отраженных электронов по энергиям для некоторых элементов приведено на рис.3.

Угол рассеяния 1350, W=E/E0 — нормированная энергия, d/dW — число отраженных электронов на падающий электрон и на единицу энергетического интервала. Из рисунка видно, что при увеличении атомного номера не только растет число отраженных электронов, но и их энергия становится ближе к энергии первичного пучка. Это приводит к возникновению контраста по атомному номеру и позволяет исследовать фазовый состав объекта.

Группа II включает в себя электроны, подвергшиеся многократному неупругому рассеянию и излученные к поверхности после прохождения более или менее толстого слоя материала мишени, потеряв при этом определенную часть своей первоначальной энергии.

Электроны группыIII являются вторичными электронами с малой энергией (менее 50 эВ), которые образуются при возбуждении первичным пучком слабосвязаных электронов внешних оболочек атомов мишени. Основное влияние на количество вторичных электронов оказывает топография поверхности образца и локальные электрические и магнитные поля . Количество выходящих вторичных электронов зависит от угла падения первичного пучка (рис.4). Пусть R0 – максимальная глубина выхода вторичных электронов. Если образец наклонен, то длина пути в пределах расстояния R0 от поверхности возрастает: R = R0 sec 

Следовательно возрастает и количество соударений, при которых рождаются вторичные электроны. Поэтому незначительное изменение угла падения приводит к заметному изменению яркости выходного сигнала. Благодаря тому, что генерация вторичных электронов происходит в основном в приповерхностной области образца (рис.1), разрешение изображения во вторичных электронах близко к размерам первичного электронного пучка.

Характеристическое рентгеновское излучение возникает в результате взаимодействия падающих электронов с электронами внутренних K, L, или М оболочек атомов образца. Спектр характеристического излучения несет информацию о химическом составе объекта. На этом основаны многочисленные методы микроанализа состава. Большинство современных растровых электронных микроскопов оснащено энергодисперсионными спектрометрами для качественного и количественного микроанализа, а так же для создания карт поверхности образца в характеристическом рентгеновском излучении определенных элементов.

3 Устройство растрового электронного микроскопа.

Обзор 10 видов лучших микроскопов

Микроскоп – не только прибор профессионального назначения, но и способ привлечения к науке детей и подростков. Существуют определенные различия в богатом ассортименте приборов.

Устройство и принцип работы

Устройство:

Конструкция состоит из тубуса – полой трубки, где оборудуется окуляр (система линз). Когда он снимается, то регулируется увеличение. Прибор оснащается насадками для одного (монокулярная) или двух глаз (бинокулярная) либо двойной линзой с камерой для съемки.

Перед рассматриваемым объектом располагается объектив. Он бывает двух типов: сухой и иммерсионный. Увеличение осуществляется специальным механизмом – револьверной насадкой (дорогие модели). Простые модели требуют ручной смены объективов.

Исследуемый элемент размещается на предметном столике. Чтобы переместить объект по вертикали используется винт регулировки. Освещенность настраивается конденсатором. Некоторые модели оборудованы подсветкой (электрическая или зеркальная).

Принцип работы:

  • Исследуемый объект кладется на предметное стекло, сверху покрывается тонкой стеклянной пластинкой.
  • Свет концентрируется третьей системой линз – конденсатором, который крепится держателем. Ниже находится осветительное зеркало, которое передает свет от лампы.
  • Изображение сохраняется, если микроскоп оборудован камерой.

Принцип работы электронного микроскопа основан на изображении пучка заряженных частиц энергии. Они контролируются магнитными линзами, которые задают движение электронов.

Одна часть рассеивается, вторая – проходит через объект. Информация поступает от зарядов и подается на экран.

Назначение и функции:

Основное предназначение заключается в получении увеличенных изображений, измерении предметов, видимых или невидимых глазом.

Основные задачи:

  • Редактирование схем.
  • Анализы дефектов.
  • Мониторинг.
  • Подготовка материалов.
  • Тестирование.
  • Снятие микрохарактеристик.
Область применения микроскопов безмерна широка: метрология, криобиология, токсикология, вирусология, нанометрология, химия, биология, судебная экспертиза.

Функции микроскопов

  • Создание светового потока.
  • Воспроизведение увеличения оптического образа.
  • Визуализация изображения.

Как выбрать микроскоп

Важные параметры:

Тип конструкции

Материал изготовления прибора говорит о надежности и долговечности изделия. Лучшими характеристиками отличается металлический сплав. Его структура снижает вибрацию, а при температурных изменениях колебания отсутствуют.

Пластиковый корпус уступает металлическому по прочности.

Оптика

Важнейший параметр – обустройство качественного фокуса.

Стандартными линзами считаются DIN или JIN. Эти модели есть в розничной продаже, их легко заменить при поломке.

Линзы дают светокоррекцию.

Чем их количество больше, тем лучше передаются цвета, особенно на больших расстояниях. Пластиковые варианты, которыми оборудуются детские микроскопы, дают нечеткое и размытое изображение.

Окуляры

Линзы, расположенные ближе к глазу. Характеризуются широким полем зрения, что дает большее изображение. Глазам легче фокусироваться на объекте. Минимальный допустимый диаметр линз окуляра составляет 18 мм.

Подсветка

  • Лампа накаливания. Самая простая и недорогая.
  • Флуоресцентное освещение. Стеклянная колба, заполненная газом. Стоимость дороже, но работает дольше.
  • LED-лампы. Относятся к профессиональным устройствам, экономны, эффективны.
  • Галогеновые лампы. Мощный поток белого света гарантируют яркое освещение при любых условиях.

Фокус

Грубая фокусировка состоит из одного регулятора, который двигает предмет через фокальную плоскость линзы. Чтобы увидеть изображение, регулятор поворачивается, но сделать это сложно.

При точной фокусировке объект увеличивается в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Второстепенные параметры:

  • Сменные окуляры. Замена механизма происходит быстро, что ограничивает попадание пыли, так как очистить эти места сложно.
  • Набор для опытов. Если комплектация включает готовые образцы, то к работе можно приступить сразу после приобретения микроскопа. Это удобно, но не играет роли при выборе подходящего устройства.
  • Цифровой экран. Такое приспособление подходит как способ демонстрации процесса, так как действия видны на дисплее. Но стоимость значительно возрастает, практически все модели подключаются к внешним мониторам.

Какой должен быть хороший микроскоп:

Важное требование к качественному изделию – бинокулярная или тринокулярная насадка. Два окуляра позволяют смотреть двумя глазами, не оказывают нагрузку для глаз при продолжительной эксплуатации.

Тринокулярный механизм включает в себя дополнительную трубку для установки камеры, поэтому одновременно проводится наблюдение, фото или видеосъемка.

Характеристики

  • Ирисовая диафрагма.
  • Держатель фильтра
  • Увеличение до 2000 раз.
  • Предметный столик с препаратодержателем.
  • Мощная подсветка (нижняя, верхняя).
  • Точная, грубая фокусировка.
  • Адаптер переменного тока.
  • Регулируемое межзрачковое расстояние.

Плюсы:

  • Встроенный экран.
  • Качественная оптика.
  • Работа от сети и автономная.
  • Диоптрийная коррекция зрения.
  • Эргономичная конструкция штатива.
  • Комплектация набором для исследований.
  • Запись фото, видеофайлов с выводом на компьютер.
  • Оптическая схема микроскопа рассчитана на бесконечность.

Минусы:

  • Высокая стоимость.
  • Тяжелый вес или объем.

Лучший микроскоп для пайки

Приспособление для точных работ, пайки, монтажа электронных карт, микросхем. При ремонте и восстановлении электронных приборов, возникает необходимость пайки мелких деталей. Большинство случаев подразумевает поиск микротрещин материнских плат.

Устройство оборудовано фокусировкой вручную, плавным изменением степени увеличения, подсветкой.

С помощью программ измеряются углы, расстояния, площади, радиусы при увеличении до микрометра.
Рейтинг:

  • Konus Crystal PRO 7-45X Stereo – самый многофункциональный. Тринокулярный прибор предназначен для пайки, ювелирных мастерских, зубных лабораторий.

Бинокулярная и стереоскопическая насадка дополняют возможности изделия. Расстояние, диоптрии настраиваются, регулируется галогеновое освещение.

  • Andonstar A 1 – самый продуктивный. Увеличение достигает 500х путем изменения расстояния до рассматриваемого предмета. Отличительной чертой считается невысокая стоимость.

Комплектация включает насадку с зеркалом, подсветка регулируется. При необходимости подключается к компьютеру, что удобно и эффективно.

  • Bresser Advance ICD – самый профессиональный. Большая поверхность предоставляет место для беспрепятственного проведения сборочных операций, исследования объектов до 40 мм высотой.

Головка микроскопа вращается на 360 градусов, поэтому он используется для наблюдения несколькими пользователями без перемещения в пространстве.

Характеристики:

  • Камера 2,0 мпикс.
  • Увеличение до 200х.
  • Ручная фокусировка до 500 мм.
  • Освещение 8 светодиодов.
  • Источник питания компьютер.

Плюсы:

  • Маленький вес.
  • Регулируемое увеличение.
  • Подсветка ремонтируемого объекта.
  • Доступный ремонт.
  • Настраиваемая резкость.

Минусы:

Лучший бинокулярный микроскоп

Рейтинг:

  • Levenhuk 2ST – сверхточный. Большое рабочее расстояние 60 мм, увеличение 40х. Исследованию подлежат плоские микропрепараты, тонкие срезы, крупные предметы.
Оптическая система изготовлена из специального прозрачного стекла, которое передает качественную реалистичную картинку.

Резкость регулируется специальным колесиком.

  • Микромед 2 вар. 2-20 – самый освещенный. Яркость подсветки регулируется, прибор оснащен галогеновой лампой. В основе работы лежит метод проходящего света светлого и темного поля, фазового контраста.

Исследуемые объекты – окрашенные и неокрашенные срезы, мазки. Микроскоп используется для медицины, биологии, химии. С помощью прибора проводятся диагностические исследования в больницах, клиниках, высших учебных заведениях.

Изображение выводится на экран компьютера или ноутбука при подключении видеоокуляра.

  • OptikaM B -157 – самый надежный. Модель включает высококачественную оптику, прочные механические детали, простую настройку, эксплуатацию. Прибор подходит для обучения естественным наукам.

Корпус эргономичный, изготавливается из литого металла под давлением. Объективы ахроматические, покрыты противогрибковым составом.

Особое удобство при использовании оборудования – это наблюдение двумя глазами. Опция распределяет нагрузку равномерно, снижает дискомфорт при длительной работе. Популярностью пользуются модели для лабораторий.

Характеристики:

  • Диаметр трубки 30,5 мм.
  • Диапазон увеличение до 600х.
  • Подсветка белым светодиодом.
  • Подключение дополнительной техники.

Плюсы:

  • Высокое качество.
  • Механизмы грубой и точной настройки.
  • Большой предметный столик.
  • Контрастное изображение.
  • Вращающаяся бинокулярная насадка на 360 градусов.
  • Регулируемое межзрачковое расстояние.
  • Подсветка естественная.

Минусы:

  • Отсутствие подсветки (некоторые модели).
  • Вертикальное положение окуляров.

Лучший микроскоп для ребенка

Рейтинг:

  • Микромед Эврика 40х-1280х . Прибор предназначается для учебных и лабораторных работ в области биологии в школе, лицее или другом учебном заведении.Универсальное питание системы освещения (адаптер и три батарейки) допускает использование дома.

Объективами 4х, 10× изучаются непрозрачные плоские элементы. Камера 2мп выводит изображение на экран компьютера.

  • MP -450 – самый доступный. Микроскоп двойного действия, используется освещение солнечного света при зеркале вверх, при изменении положения поступает освещение от лампы.

Комплектация включает 4 предметных стекла с подготовленными препаратами. Исследуемый объект – биологические материалы в виде срезов и мазков. Комплектация включает линзу Барлоу, которая изменяет кратность увеличения.

  • Levenhuk LabZZ M 101 Lime >– самый стильный. Микроскоп изготавливается в ярких, привлекательных цветах. Оптика соответствует уровню традиционных моделей.

Стандартный набор включает 4 дополнительных предметных стекла со стикерами для маркировки. Комплектация включает все необходимые материалы для проведения исследований. Выдвижной окуляр не требует замены, поэтому риск потерять стекла не возникает.

Для исключения усталости трубка наклонена на 45 градусов. Образец располагается на круглом предметном столике, фиксируется плотно зажимами.

Приборы характеризуются средней мощностью. Они оказывают помощь в изучении ботаники, зоологии, биологии, химии, физики. Объекты микромира рассматриваются на мониторе, так как цифровые устройства подключаются через USB к компьютеру, ноутбукуили планшету.

Приборы просты в использовании.

Характеристики:

  • Питание – сеть, батарейки.
  • Фокусировка грубая.
  • Яркость регулируется.
  • Количество объективов 3.
  • Выдвижной окуляр.
  • Увеличение до 640×.
  • Предметный столик 90×90.
  • Поддержка программного обеспечения.
  • Сенсорная камера.
  • Разрешение 1600×1200.

Плюсы:

  • Низкое энергопотребление.
  • Набор для опытов.
  • Ребенок погружается в увлекательный мир науки.
  • Компактные размеры.
  • Быстрое включение.
  • Легкие, но прочные приборы.
  • Продолжительная автономная работа (около 20000 часов).

Минусы:

  • Небольшое увеличение.
  • Оптические элементы из пластика.

Лучший инструментальный микроскоп

Рейтинг:

  • МБС-12 – самый плавный. Используется при исследованиях ботаники, биологии, минералогии, ювелирной промышленности. Увеличение происходит плавно, без рывков, до 102×. Картинка сохраняется на всех этапах работы.

Рабочая поверхность 79 мм подходит для изучения крупных объектов. Диоптрии настраиваются.

  • Биологический микроскоп БИОЛАМ М-1 – самый многофункциональный. С помощью устройства проводятся исследования препаратов из области металлографии и микроэлектроники.

Изучение происходит в отраженном, поляризованном освещении методом светлого и темного поля. Увеличение до 1000 крат.

  • Bresser Science MTL – 201 – самый профессиональный. Основное назначение прибора – металлографический микроскоп. Незаменим в исследованиях минералогической, электронной и точной инженерной сфере.

Среди главных преимуществ: большой предметный столик с регулируемыми осями, ручки грубой и точной настройки, комбинация поляризатора и анализатора.

Предназначение изделия – наблюдение за относительно крупными предметами. Это бабочки, насекомые, кристаллы, ювелирные изделия, мелкие часовые механизмы. Увеличение в сто раз. Объем образуется за счет отдельных оптических систем для каждого глаза.

Стереомикроскопы применяются специалистами для получения максимально объемного и четкого изображения объекта. Операции с элементами проводятся прямо на предметном столике без покровного стекла.

Изделия стационарные, оснащаются системой крепления.

Характеристики:

  • Галогенная подсветка.
  • Тринокулярная насадка.
  • Предметный стол с нониусной шкалой.
  • Угол наклона 30 градусов.
  • Количество объективов 5.
  • Источник питания сеть.

Плюсы:

  • Регулировка освещения.
  • Удобный разворот для пользователя.
  • Возможность видеозаписи, фотосъемки.
  • Коррекция диоптрий, межзрачкового расстояния.
  • Качественное, яркое изображение.

Минусы:

  • Высокая стоимость.
  • Большие габариты.


Лучший лазерный микроскоп

Рейтинг:

  • 3D микроскоп NS -3000 – высокоскоростной. Прибор предназначен для точного измерения объектов, построения изображений в пространстве.

Быстродействующий сканирующий модуль и программные алгоритмы формируют картинку в режиме реального времени.

С помощью механизма проверяются, измеряются миниатюрные 3D-структуры (полупроводниковые пластины, плоские панели для дисплеев, стеклянные подложки).

Управление микроскопом с регулировкой параметров под силу даже новичку, главная панель управления и изображение находятся в одном окне программы.
  • K 1-Fluo – самый производительный.

Микроскоп применяется в области биологии и медицины, отличается превосходным качеством изображения из-за оптических компонентов, высокочувствительного детектора, стабильного многоволнового диодного лазера.

Оптика и механизм объединяются с любым другим типом микроскопа. Интерфейс располагает простым и понятным управлением.

Программное обеспечение включает режимы сканирования, трехмерное изображение, мульти-канальное детектирование, изображение сечения, временные серии.

  • Nanofinder S – 3D – самый универсальный.

Предназначение прибора – исследования в нанолабороториях при анализах полупроводников, жидких кристаллов, оптических световодов, полимеров, фармацевтических, биологических веществ, одиночных молекул.

Преимуществом работы является выбор лазеров, автоматизированная структура.

Приборы увеличивают изображения исследуемых объектов за счет образцов дифракции, которые образуются в результате взрыва частиц фотонами лазерного луча.

Живые ткани рассматриваются вглубь на 1 мм посредством флюоресценции (физического процесса, разновидности люминесценции). Собирается лазер системой обычных и полупрозрачных зеркал.

Применяются устройства в лабораториях, для домашнего использования не подходят из-за сложности принципа работы.

Характеристики:

  • Увеличение до 100x.
  • Диапазон измерений высоты – 70 мм.
  • Высокочувствительный сенсор.
  • Количество детекторов до 4.
  • Разрешение сканирования 2048×2048.
  • Электронное управление.

Плюсы:

  • Наглядное, яркое изображение.
  • Оптическое высокое разрешение.
  • Построение конфокального изображения в реальном времени.
  • Автофокусировка, подбор увеличения.
  • Простой режим анализа.
  • Ткань, исследуемая лазерными фотонами, практически не разрушается.
  • Обеспечивается высокое пространственное разрешение.

Минусы:

  • Требуются дорогие оптические ресурсы.
  • Луч поглощается водой тканей.

Лучший демонстрационный микроскоп

Рейтинг:

  • Celestron – самый современный. Инновационная конструкция включает дисплей вместо традиционного окуляра. Просмотр изображения удобен для одного человека или группы.

Предметы исследования – части растений, животных, волокна тканей, бактерии, плесень, дрожжи.

  • МЕТАМ ЛВ 32 – самый точный. Применяется при исследованиях микроструктур металла, сплава, непрозрачных объектов в отраженном свете (светлое, темное поле) и поляризованном свете.

Отличительные элементы микроскопа – новые объективы без хроматической окраски контуров, широкоугольные окуляры. Растровая осветительная система повышает равномерную освещенность объекта.

Область применения – металлургические, машиностроительные предприятия.

  • Bresser LCD 50x–2000x – самый защищенный. Модель характеризуется высокой оптикой и богатой комплектацией.

Подходит для демонстрации, обучения школьников и студентов, профессиональных исследований нумизматики, филателии и других мелких работ. Микроскоп защищен сетевым адаптером от перепадов напряжения.

Размер экрана позволяет проводить исследования без подключения к другому монитору. Изображение увеличивается, фиксируется фото, видеосъемка.

Устройство оборудовано жидкокристаллическим монитором для наблюдения или исследования объектов группой пользователей (школьников, студентов, ученых или других специалистов). Демонстрационный микроскоп используется в учебном процессе.

Характеристики:

  • Окуляры 10х22,5 мм.
  • Перемещение столика 40 продольно, 130 поперечно.
  • Максимальная нагрузка 3 кг.
  • Увеличение 1500-2000х.
  • Цифровая камера 5 мегапикселей.
  • Светодиодная подсветка.
  • Подключение USB.

Плюсы:

  • Сохранение изображения.
  • Дисплей жидкокристаллический.
  • Четкая цветопередача.
  • Изучение прозрачных, непрозрачных материалов.

Минусы:

  • Высокая стоимость.
  • Небольшой ассортимент.


Лучший поляризационный микроскоп

Особенность технологии заключается в наблюдении на сером или темном фоне. Рассматриваемое изображение выглядит четким и контрастным.

Модели применяются для медицинских, промышленных целей (обнаружение волокон, кристаллов, проверка полупроводников, точки напряжения).

Характеристики

  • Допустимый вес до 15 кг.
  • Увеличение 2000 крат.
  • Число объективов 5.

Плюсы  

  • Современный дизайн.
  • Доступные рукоятки управления.
  • Объектив без необходимости фокусировки.

Минусы

  • Отсутствует подключение к ПК.

Рейтинг лучших моделей

  • Микромед ПОЛАР 3 – самый удобный. Приспособление осуществляет исследования прозрачных и непрозрачных предметов в поляризованном или обыкновенном проходящем свете. Поляризатор вращается на 360 градусов, а анализатор – на 90.

Предметный стол круглый, вращается, углы фиксируются. Система линз Бертрана. Изображение фотографируется.

  • Bresser Science ADL-601P – самый оснащенный. Отличием модели считается тринокулярная насадка под углом 30 градусов, что позволяет изучать и фиксировать объекты одновременно результаты исследований.

Освещение регулируется для конкретных потребностей эксперимента.

  • Nikon Eclipse E200 POL – самый бесконечный. Особенностью этой модели считается новая оптическая система CFI60, которая включает бесконечное построение изображения с парфокальным расстоянием 60 мм.

Это гарантирует четкую, яркую картинку при большом рабочем расстоянии и числовых апертурах. В процессе используются специальные объективы для наблюдений в проходящем поляризованном свете.

Лучший технический микроскоп

Приборы необходимы специалистам при выполнении мелких, точных ремонтных работ, включая пайку, нарезание дорожек на печатных платах, поиск микротрещин, короткого замыкания, контроля качества работы.

Микроскопы используют любые методы исследования – фазовый контраст, поляризация, флуоресценция, темное поле.

Характеристики

  • Увеличение 300 крат.
  • Камера 5 пикселей.
  • Объектив линза высокого качества.
  • Окуляры 2 (15, 10х).

Плюсы

  • Плавная регулировка яркости освещения.
  • Совместимость с компьютерными программами.
  • Антигрибковое покрытие.
  • Широкое поле обзора.
  • Документирование результатов.
  • Профессиональный штатив.

Минусы

  • Крепление штатива некоторых моделей шаткое.
  • Ошибки совместимости программного обеспечения.

Рейтинг лучших моделей

  • USB-микроскоп DigiMicro Prof – самый профессиональный. Встроенная камера передает ясное, четкое увеличенное изображение, которое захватывает мельчайшие детали.

Фото и видео передается на компьютер через USB-подключение, используется изделие как со штативом, так и без. Опции измеряют расстояние, площади, углы, радиусы.

  • Eclipse Е200F/Е200F LED – самый высокоинтенсивный. Прибор оснащается линзой Fly-Eye, которая гарантирует равномерную яркость во всей области работы. Цветовая температура остается постоянной при любой степени увеличения.

Рабочее расстояние 60 мм открывает доступ к огромному количеству исследуемых материалов.

  • USB микроскоп Supereyes B011 – самый длиннофокусный. Технические работы легко осуществляются при помощи этой модели, так как рабочее расстояние между исследуемым предметом и линзой превосходит по значению любые виды микроскопов.

При этом выполняется операции высокой точности, без искажений по всему пространству объекта с 500-кратным увеличением. Все данные передаются, сохраняются на компьютере.


Лучший школьный микроскоп с подсветкой

Изделия делятся на простые оптические и сложные цифровые. В школе распространены простые устройства, не требующие предварительной подготовки. Они эффективны, удобны, оборудованы специальными ограничителями, пружинистыми оправами.

Характеристики

  • Угол наклона 45 градусов.
  • Увеличение 400 крат.
  • Количество объективов 3.
  • Увеличение камерой до 2000 раз.
  • Грубая, точная очистка.
  • Предметный столик 90×90.

Плюсы

  • Лапки-держатели предметного столика.
  • Двойная подсветка сверху и снизу.
  • Светодиодная, галогеновая подсветка.
  • Простое применение.
  • Широкопольный окуляр.
  • Оптика высококачественная.
  • Набор для опытов.

Минусы

  • Небольшое увеличение.

Рейтинг лучших моделей

  • Levenhuk Rainbow 2L – самый стильный. Яркий, разноцветный прибор, укомплектованный необходимым набором для разведения микроскопических рачков. Увеличение до 400×.
С помощью двойной подсветки изучаются прозрачные и непрозрачные объекты.

Прочный пластиковый корпус делает приспособление легким. Оснащение цифровой камерой 0,3 мпикс сохранит фото и видео процесса исследования.

  • Motic SFC-100FL – самый классический. Предназначение устройства – проведение анатомических, геологических опытов. Увеличение предмета происходит вращением револьверной головки. Диффузор служит снижению яркости освещения.
  • Celestron – самый демократичный. Двойная подсветка для изучения прозрачных, непрозрачных элементов. Наблюдения проводятся в режиме реального времени через окуляр или с экрана компьютера благодаря цифровой камере.

Лучший цифровой микроскоп

К этой группе относятся функциональные дорогие приборы. Они передают изображение на монитор компьютера, дополнительно подключается фотоаппарат, видеокамера. Картинки сохраняются на цифровом носителе, где они корректируются.

Современные оптические приборы, незаменимые для специалистов во всех областях науки. Благодаря приспособлениям проводится детальнейший анализ материала, микроскопических элементов.

Применение – медицина, химия, биология, электроника, материаловедение.

Характеристики

  • Увеличение до 2000×.
  • Предметный стол 140×155 мм.
  • Насадка поворачивается на 360 градусов.
  • Разрешение 1280×1024.
  • Увеличение до 650х.
  • Число объективов 4.

Плюсы

  • Надежная конструкция. Простая настройка.
  • Технологичное, функциональное оборудование.
  • Компактные изделия.
  • Низкое энергопотребление.
  • Широкое поле зрения.
  • Низкая нагрузка на глаза.

Минусы

Рейтинг лучших моделей

  • Levenhuk D870T – самый практичный. Цифровой тринокуляр подходит для занятий научными исследованиями в области медицины, биологии, криминалистики, а также ювелирными работами.

Камера 8 мпикс проводит визуальные наблюдения, делает снимки.

  • EULER Computer 60DC – самый мобильный. Исследование микромира посредством камеры-окуляра, который захватывает видео, сохраняет фото и видео. Комплектация включает готовые препараты, красочное руководство.
Замеры осуществляются с точностью до 1 мм. Мобильность устройства гарантируется питанием от сети или батареек.
  • Dr Mike – самый уникальный и презентабельный. Внешний вид микроскопа поражает оригинальностью и стилем. Технические характеристики также на достойном уровне. Богатая комплектация дополняет возможности прибора.

Принцип действия и ограничения электронного микроскопа

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English     Поэтому для изучения формы и размеров элементов надмолекулярной структуры полимеров используется электронный микроскоп, действие которого основано на принципе поглощения или рассеяния электронов (прямая электронная микроскопия или электронография), длина волны которых в несколько сот тысяч раз меньше длины волны видимого света. Разрешающая способность современных электронных микроскопов достигает нескольких ангстрем. Практически (с учетом недостаточно высокого различия в электронных плотностях полимеров) разрешение составляет 10—30 А. Техника прямого рассмотрения объектов, контрастирования их и получения с них реплик, а также детали устройства современных микроскопов подробно описаны в литературе, а конкретные примеры электронно-микроскопических фотографий приводятся в гл. И. Поэтому здесь следует обратить внимание только на те ограничения, которые необходимо принимать во внимание при интерпретации и оценке результатов электронно-микроскопических исследований. [c.238]

Смотреть главы в:

Биология Том1 Изд3 -> Принцип действия и ограничения электронного микроскопа



СтатьиРисункиТаблицы

Смотрите так же термины и статьи:

Микроскоп

Микроскоп электронный

Микроскопия

Электронная микроскопия

Электронная микроскопия микроскоп

© 2020 chem21.info Реклама на сайте

Принцип действия и устройство металлографического микроскопа

Металлографические исследования проводили с помощью светового микроскопа «Leica EZ4D».

Рисунок 1. микроскопа «Leica EZ4D».

Для изучения микроструктуры металлов используют металлографические микроскопы (рис. 2). Подготовленный соответствующим образом шлиф 1 помещают перпендикулярно оптической оси микроскопа в плоскости, совпадающей с передней главной фокальной плоскостью объектива 2. Шлиф освещается проходящим через объектив почти параллельным оптической оси пучком света, который формируется посредством осветительной системы, состоящей из источника (лампы) 3, коллекторной линзы 4, апертурной 5 и полевой 7 диафрагм, вспомогательных линз 6, 8 и полупрозрачной пластинки 9. Световые лучи, отражающиеся от участков поверхности шлифа, приблизительно нормальных оптической оси микроскопа, попадают в объектив, а те лучи, которые отражаются от неровностей поверхности, не попадают в его поле. На конечном изображении поверхности шлифа, создаваемом окуляром 10, все отражающие свет участки, перпендикулярные оптической оси микроскопа, оказываются светлыми, а участки, наклоненные к оси, – темными. Благодаря этому выявляются различные элементы структуры металла, например, границы зерен, которые при подготовке шлифа обычно вытравливаются в канавки, или частицы выделений, включения и поры.

Объектив создает обратное действительное увеличенное изображение образца в передней фокальной плоскости окуляра S1. Окуляр дополнительно увеличивает это изображение и дает окончательное мнимое увеличенное изображение образца S2 на расстоянии ≈250 мм от глаз наблюдателя 11.

Рисунок 2. Принципиальная схема металлографического микроскопа

При фотографировании изображения или его наблюдении на экране вместо “глазных” окуляров используют специальные фотоокуляры (или 30 гомали), которые принимают световые лучи, идущие непосредственно из объектива, и создают действительное первичное изображение на фотопластинке или экране. Увеличение микроскопа равно произведению соответствующих увеличений объектива и окуляра. Основное увеличение обеспечивается объективом, оно может достигать 100. Увеличение окуляра обычно не превышает 20. Если необходимо точно определить увеличение проецируемого изображения, то в качестве объекта следует использовать пластинку с микрометрической шкалой (объект-микрометр), на которой нанесены через каждые 0,01 мм деления на общей длине 1 мм.

Выявление микроструктуры осуществляли путем травления в нитале (4%-м растворе азотной кислоты в спирте).

Простой микроскоп — определение, принцип, увеличение, детали, применение

Оптический микроскоп, часто называемый световым микроскопом, представляет собой тип микроскопа, в котором используется видимый свет и система линз для увеличения изображений мелких предметов. Существует два основных типа оптических микроскопов:

  1. Простые микроскопы.
  2. Составные микроскопы.

Определение простого микроскопа

Простой микроскоп — это тот, в котором для увеличения используется одна линза, например увеличительное стекло, в то время как в составном микроскопе используется несколько линз для усиления увеличения объекта.Он использует линзу для увеличения объекта только за счет углового увеличения, давая зрителю прямое увеличенное виртуальное изображение. Использование одной выпуклой линзы или групп линз встречается в простых увеличительных устройствах, таких как увеличительное стекло, лупы и окуляры для телескопов и микроскопов. На самом деле это выпуклая линза с малым фокусным расстоянием, которая используется для просмотра увеличенных изображений мелких объектов.

Принцип простого микроскопа

Простой микроскоп работает по принципу, согласно которому, когда крошечный объект помещается в его фокус, формируется мнимое, прямое и увеличенное изображение объекта на наименьшем расстоянии отчетливого зрения от глаза, находящегося близко к линзе.

Увеличение простого микроскопа

Сила увеличения простого микроскопа определяется как: 

M    =     1    +    D/F 

Где D = наименьшее расстояние отчетливого зрения
              F = фокусное расстояние выпуклой линзы

  • Фокусное расстояние выпуклой линзы должно быть небольшим, так как чем меньше фокусное расстояние линзы, тем больше будет ее увеличительная способность.
  • Максимальное увеличение простого микроскопа составляет около 10, это означает, что объект будет казаться в 10 раз больше при использовании простого микроскопа с максимальным увеличением.

Рисунок: Схема простого светового микроскопа

Механические части простого микроскопа

Эти детали поддерживают оптические детали и помогают в их настройке для фокусировки объекта. В их состав входят следующие компоненты:

1. Металлическая подставка
  • Он имеет тяжелую опорную плиту и прикрепленную к ней вертикальную штангу, которые обеспечивают поддержку и устойчивость других частей микроскопа.

2.Сцена
  • Представляет собой прямоугольную металлическую пластину, закрепленную на вертикальном стержне.
  • Имеет центральное отверстие для прохождения света снизу.
  • Предметное стекло с исследуемым образцом держится на предметном столике таким образом, чтобы образец оставался только на центральном отверстии.
  • Некоторые микроскопы имеют пару наклонных крыльев, выступающих с обеих сторон предметного столика. Они обеспечивают поддержку рук для манипулирования объектом.

Оптические части простого микроскопа

Эти части участвуют в прохождении света через объект (образец) и увеличении его размера.Компоненты оптических частей следующие:

1. Зеркало
  • Плосковыпуклое зеркало крепится под сценой к вертикальной штанге с помощью рамы.
  • Фокусирует окружающий свет на наблюдаемом объекте.

2. Линза
  • Двояковыпуклая линза крепится над предметным столиком к вертикальной штанге с помощью оправы.
  • Увеличивает размер объекта, и сформированное увеличенное виртуальное изображение наблюдается, удерживая глаз над ним.
  • Для правильной фокусировки объектив можно перемещать вверх и вниз по оправе.

Приложения
  • Обычно используется для исследования микроскопических водорослей, грибов, и биологических образцов.
  • Обычно используется часовщиками, чтобы увидеть увеличенное изображение мелких деталей часов.
  • Ювелиры также используют его, чтобы увидеть в увеличенном виде тонкие детали ювелирных изделий.
  • Используется для просмотра увеличенного изображения букв книги, текстуры волокон или нитей ткани.
  • Используется для просмотра увеличенного изображения различных частиц различных типов почв.
  • Он используется хиромантами, чтобы увидеть увеличенное изображение линий наших рук.
  • Применяется дерматологами для выявления различных кожных заболеваний.
  • Также используется для просмотра деталей штампов и гравюр.

Каталожные номера
  1. http://www.yourarticlelibrary.com/micro-biology/working-principle-and-parts-of-a-simple-microscope-with-diagrams/26490
  2. http://www.funscience.in/study-zone/Physics/OpticalInstruments/SimpleMicroscope.php
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Оптический_микроскоп#Простой_микроскоп
  4. https://www.slideshare.net/KirtiSharma87/microscope-ppt-63079222

Основная структура и принцип работы микроскопов: Типы и принципы работы микроскопов | Применение и методы флуоресцентного микроскопа

Типы микроскопов и принципы работы

Общий биологический микроскоп в основном состоит из объектива, окулярной линзы, тубуса линзы, предметного столика и отражателя.Объект, помещенный на сцену, увеличивается через объектив. Когда цель сфокусирована, через окулярную линзу можно наблюдать увеличенное изображение.

Телескопы

также имеют аналогичную структуру; однако они используются для наблюдения за удаленными объектами. Телескоп получает свет от звезды или другого удаленного объекта с помощью линзы объектива и направляет преломленный свет в фокусную точку через линзу окуляра. С другой стороны, микроскоп предназначен для излучения света на объекты или через них и увеличения проходящего или отраженного света с помощью объектива и окулярных линз.

Рисунок: Принцип, позволяющий проводить наблюдения с увеличением с помощью биологического микроскопа

Основы микроскопов — Указатель [ Показать Скрыть ]

Вот несколько примеров использования универсального флуоресцентного микроскопа BZ-X800 в передовых исследованиях.
[Миелодиспластические синдромы (МДС)] Сшивание, секционирование и функция Z-Stack как решающие аргументы в пользу приобретения флуоресцентного микроскопа BZ в Университетской больнице Дюссельдорфа
[Невропатология] Идеальное решение для повседневной диагностики пациентов и клинических исследований в Институте невропатологии больницы Шарите в Берлине
[Регенеративная медицина] Серия BZ обеспечивает необходимую визуализацию для исследования нервных стволовых клеток и спинного мозга
[Генная терапия] Улучшение исследований для разработки препаратов для генной терапии
[Лечение сердечно-сосудистых заболеваний] Разработка клеточных слоев для регенеративного лечения миокарда
[Лечение рака] Автоматизированный флуоресцентный микроскоп меняет процесс исследования стволовых клеток индуцированного рака
[Иммунная система] Серия BZ способствует пониманию патологической модели астмы
[Биоматериалы] Повышение эффективности исследований с помощью компактных и удобных микроскопов

Принцип работы и части составного микроскопа (со схемами)

Прочтите эту статью, чтобы узнать о принципе работы и деталях составного микроскопа со схемами!

Принцип работы:

Наиболее часто используемым микроскопом общего назначения является стандартный составной микроскоп.Он увеличивает размер объекта за счет сложной системы расположения линз.

Имеет серию из двух линз; (i) линза объектива, находящаяся рядом с объектом наблюдения, и (ii) линза окуляра или окуляр, через который изображение рассматривается глазом. Свет от источника света (зеркала или электрической лампы) проходит через тонкий прозрачный предмет (рис. 4.4).

Объектив создает увеличенное «реальное изображение» (первое изображение) объекта. Это изображение снова увеличивается линзой окуляра (окуляром) для получения увеличенного «виртуального изображения» (окончательного изображения), которое можно увидеть глазом через окуляр.Поскольку свет проходит непосредственно от источника к глазу через две линзы, поле зрения ярко освещается. Поэтому; это светлопольный микроскоп.

Части сложного микроскопа :

Части сложного микроскопа делятся на две категории, указанные ниже:

(i) Механические части:

Это детали, которые поддерживают оптические части и помогают в их настройке для фокусировки объекта (рис. 4.5 и 4.6).

Компоненты механических частей следующие:

1. Основание или металлическая подставка:

Весь микроскоп держится на этом основании. Зеркало, если оно есть, крепится к нему.

2. Стойки:

Пара выступов на основании, с помощью которых корпус микроскопа крепится к основанию

3. Наклонный шарнир:

Подвижный шарнир, с помощью которого корпус микроскопа крепится к основанию с помощью стоек.Тело может быть согнуто в этом суставе в любое наклонное положение по желанию наблюдателя для облегчения наблюдения. В новых моделях корпус постоянно крепится к основанию в наклонном положении, поэтому нет необходимости в опоре или шарнире.

4. Изогнутый рычаг:

Это изогнутая конструкция, поддерживаемая колоннами. Он удерживает предметный столик, трубку корпуса, точную регулировку и грубую регулировку.

5. Трубка корпуса:

Обычно представляет собой вертикальную трубку, удерживающую окуляр вверху и револьверную головку с объективами внизу.Длина вытяжной трубы называется «механической длиной трубы» и обычно составляет 140-180 мм (в основном 160 мм).

6. Вытяжная трубка:

Это верхняя часть тубуса корпуса, чуть более узкая, в которую вставляется окуляр при наблюдении.

7. Грубая регулировка:

Это ручка с реечным механизмом для перемещения трубки корпуса вверх и вниз для фокусировки объекта в видимом поле. Поскольку вращение ручки на небольшой угол перемещает трубку корпуса на большое расстояние относительно объекта, она может выполнять грубую регулировку.В современных микроскопах он перемещает предметный столик вверх и вниз, а трубка корпуса крепится к кронштейну.

8. Точная настройка:

Ручка относительно меньшего размера. Его поворот на большой угол может перемещать корпусную трубу только на небольшое расстояние по вертикали. Он используется для точной настройки, чтобы получить окончательное четкое изображение. В современных микроскопах точная настройка осуществляется перемещением предметного столика вверх и вниз с помощью точной настройки.

9. Ступень:

Это горизонтальная платформа, выступающая из изогнутой руки.Он имеет отверстие в центре, на которое предмет для просмотра помещается на предметное стекло. Свет от источника света под сценой проходит через объект в объектив.

10. Механический предметный столик (ползунок):

Механический столик состоит из двух ручек с реечным механизмом. Слайд, содержащий объект, прикрепляется к нему и перемещается по сцене в двух измерениях путем вращения ручек, чтобы сфокусировать требуемую часть объекта.

11.Револьверная головка:

Представляет собой вращающийся диск в нижней части тубуса корпуса с привинченными к нему тремя или четырьмя объективами. Объективы имеют разную силу увеличения. В зависимости от требуемого увеличения револьверная головка поворачивается так, чтобы только объектив, указанный для требуемого увеличения, оставался на пути прохождения света.

(ii) Оптические части:

Эти части участвуют в прохождении света через объект и увеличении его размера.

Компоненты оптических деталей включают следующее:

1. Источник света:

Современные микроскопы имеют встроенный в основание электрический источник света. Источник подключается к сети через регулятор, который регулирует яркость поля. А вот в старых моделях в качестве источника света используется зеркало. Он прикреплен к основанию нактоузом, с помощью которого его можно вращать, чтобы направить свет на объект. Зеркало плоское с одной стороны и вогнутое с другой.

Использовать следующим образом:

(a) Наличие конденсатора:

Должна использоваться только плоская сторона зеркала, так как конденсор сводит световые лучи.

(b) Конденсатор Отсутствует:

(i) Дневной свет:

Плоский или вогнутый (плоский проще)

(ii) Малый искусственный свет:

Мощный объектив: сторона плоскости

Маломощный объектив: вогнутая сторона

2.Мембрана:

Если свет, исходящий от источника света, яркий и весь свет проходит к объекту через конденсор, объект становится ярко освещенным и не может быть правильно визуализирован. Поэтому под конденсором закреплена ирисовая диафрагма для контроля количества света, попадающего в конденсор.

3. Конденсатор:

Конденсор или конденсор предметного столика расположен между источником света и предметным столиком. Он имеет ряд линз, которые сходятся на объекте, световые лучи исходят от источника света.Пройдя сквозь объект, световые лучи попадают в объектив.

«Светоконденсирующая», «светособирающая» или «светособирающая» способность конденсора называется «числовой апертурой конденсора». Точно так же «светособирающая способность» объектива называется «числовой апертурой объектива». Если конденсор собирает свет под большим углом, то его числовая апертура больше, и наоборот.

Если конденсор имеет такую ​​числовую апертуру, что он пропускает свет через объект под углом, достаточно большим, чтобы заполнить апертуру задней линзы объектива, то объектив имеет самую большую числовую апертуру (рис. 4.7). Наиболее распространенные конденсоры имеют числовую апертуру 1,25.

Если числовая апертура конденсора меньше, чем у объектива, периферийная часть задней линзы объектива не освещается и изображение плохо видно. С другой стороны, если числовая апертура конденсора больше, чем у объектива, задняя линза может получить слишком много света, что приведет к снижению контрастности.

Существует три типа конденсаторов:

(a) Конденсор Аббе (Числовая апертура = 1.25): Он широко используется.

(b) Конденсор с переменным фокусным расстоянием (числовая апертура = 1,25)

(c) Ахроматический конденсор (числовая апертура = 1,40): в нем исправлены как сферические, так и хроматические аберрации, и он используется в исследовательских микроскопах и микрофотографиях.

4. Цель:

Это самая важная линза в микроскопе. Обычно к револьверной головке привинчиваются три объектива с разным увеличением.

Цели:

(a) Объектив с малым увеличением (X 10):

Производит десятикратное увеличение объекта.

(b) Высокий сухой объектив (X 40):

Дает увеличение в сорок раз.

(c) Иммерсионный объектив (X100):

Дает стократное увеличение, когда иммерсионное масло заполняет пространство между объектом и объективом

Сканирующий объектив (X4) не является обязательным. Первичное увеличение (Х4, Х10, Х40 или Х100), обеспечиваемое каждым объективом, выгравировано на его стволе. На масляном иммерсионном объективе выгравировано кольцо по направлению к кончику ствола.

Разрешающая способность объектива:

Это способность объектива разложить каждую точку мельчайшего объекта на широко разнесенные точки, так что точки на изображении можно рассматривать как отдельные и отделенные друг от друга, чтобы получить четкое неразмытое изображение.

Может показаться, что очень большое увеличение можно получить, используя большее количество линз высокой мощности. Хотя возможно, сильно увеличенное изображение, полученное таким образом, является размытым.Это означает, что каждая точка объекта не может быть найдена как далеко отстоящая отдельная и отдельная точка на изображении.

Простое увеличение размера (большее увеличение) без возможности различать структурные детали (большее разрешение) не имеет большого значения. Поэтому основным ограничением световых микроскопов является не увеличение, а разрешающая способность, способность различать две соседние точки как отдельные и отдельные, т. е. разрешать мелкие составляющие предмета в более мелкие детали изображения.

Разрешающая способность зависит от двух факторов, как указано ниже:

(a) Числовая апертура (нет данных)

(b) Длина волны света (λ)

(а) Числовая апертура:

Числовая апертура — это числовое значение, связанное с отношением диаметра линзы объектива к его фокусному расстоянию. Таким образом, это связано с размером нижнего отверстия объектива, через которое в него попадает свет.В микроскопе свет фокусируется на объекте в виде узкого пучка света, откуда он попадает в объектив в виде расходящегося пучка (рис. 4.8).

Угол 9, образуемый оптической осью (линия, соединяющая центры всех линз) и крайним лучом, все еще охватываемым объективом, является мерой апертуры, называемой «половинным углом апертуры».

Широкий пучок света, проходящий через объект, «разлагает» точки объекта на широко разнесенные точки на линзе, так что линза может создавать эти точки на изображении отчетливо и раздельно.Здесь линза собирает больше света.

С другой стороны, узкий световой пучок не может «разложить» точки объекта на широко расставленные точки на линзе, так что линза дает размытое изображение. Здесь линза собирает меньше света. Таким образом, чем больше ширина пучка света, попадающего в объектив (29), тем выше его «разрешающая способность».

Числовая апертура объектива – это его светособирающая способность, которая зависит от положения угла 8 и показателя преломления среды, существующей между объектом и объективом.

Числовая апертура (н.п.) = n sin θ

Где,

n = показатель преломления среды между объектом и объективом и

θ = половина угла раскрытия

Для воздуха значение «n» равно 1,00. Когда пространство между нижним концом объектива и предметным стеклом, несущим предмет, находится в воздухе, то лучи, выходящие через предметное стекло в этот воздух, искривляются или преломляются, так что часть его не проходит в объектив. Таким образом, потеря части световых лучей уменьшает числовую апертуру и уменьшает разрешающую способность.

Однако, когда это пространство заполнено иммерсионным маслом, которое имеет больший показатель преломления (n=1,56), чем у воздуха (n=1,00), световые лучи преломляются или отклоняются больше к объективу. Таким образом, в объектив попадает больше световых лучей и достигается большее разрешение. В масляно-иммерсионном объективе, дающем наибольшее увеличение, размер апертуры очень мал.

Следовательно, требуется загиб большего количества лучей в апертуру, чтобы объект можно было отчетливо разрешить.Вот почему иммерсионные масла, такие как масло кедрового дерева и жидкий парафин, используются для заполнения зазора между объектом и объективом при использовании масляно-иммерсионного объектива.

(b) Длина волны света (λ):

Чем меньше длина волны света (λ), тем больше его способность разлагать точки на объекте на отчетливо видимые мелкие детали изображения. Таким образом, чем меньше длина волны света, тем больше его разрешающая способность.

Предел разрешения объектива (d):

Предел разрешения объектива (d) — это расстояние между любыми двумя ближайшими точками на микроскопическом объекте, которое можно разделить на две отдельные и отчетливые точки на увеличенном изображении.

Точки с промежуточным расстоянием меньше «d» или объекты меньше «d» не могут быть разделены на отдельные точки на изображении. Если разрешающая способность высока, точки, расположенные очень близко друг к другу, можно рассматривать как четкие и отчетливые.

Таким образом, предел разрешения (расстояние между двумя разрешаемыми точками) меньше. Следовательно, меньшие объекты или более мелкие детали можно увидеть, когда d меньше. Меньшее «d» получается за счет увеличения разрешающей способности, которая, в свою очередь, достигается за счет использования более короткой длины волны света (λ) и большей числовой апертуры.

Предел разрешения = d = λ/2 н.д.

Где,

λ = длина волны света и

н.д. = числовая апертура объектива.

Если λ зеленый = 0,55 p и н.д. = 1,30, то d = λ/2 н.п. = 0,55/2 х 1,30 = 0,21 мкм. Поэтому мельчайшие детали, которые можно увидеть в обычный световой микроскоп, имеют размер примерно 0,2 мкм. Меньшие объекты или более мелкие детали не могут быть разрешены в сложном микроскопе.

5. Окуляр:

Окуляр представляет собой барабан, свободно входящий в вытяжную трубку. Он увеличивает увеличенное реальное изображение, формируемое объективом, до все еще сильно увеличенного виртуального изображения, которое можно увидеть глазом (рис. 4.9).

Обычно к каждому микроскопу прилагается два типа окуляров с разным увеличением (х10 и х25). В зависимости от требуемого увеличения один из двух окуляров вставляется в вытяжную трубку перед просмотром.Обычно доступны три разновидности окуляров.

Это гюйгениан, гиперплоскость и компенсация. Среди них гюйгениан очень широко используется и эффективен при малом увеличении. В этом окуляре закреплены две простые плосковыпуклые линзы, одна над, а другая под плоскостью изображения действительного изображения, формируемого объективом.

Выпуклые поверхности обеих линз обращены вниз. Линза, обращенная к объективу, называется «линза поля», а линза, направленная к глазу, — «глазная линза».Лучи после прохождения через хрусталик выходят через небольшую круглую область, известную как диск Рамсдена или глазная точка, где изображение просматривается глазом.

Общее увеличение:

Общее увеличение, полученное в сложном микроскопе, является произведением увеличения объектива и увеличения окуляра.

М т = М об Х М ос

Где,

M t = Общее увеличение,

M ob = Увеличение объектива и

M oc = Увеличение окуляра

Если увеличение, полученное объективом (M ob ) равно 100, а увеличение окуляра (M oc ) равно 10, то общее увеличение (M t ) = M ob XM oc = 100 Х 10 =1000.Таким образом, объект lq появится как 1000 µ.

Полезное увеличение:

Именно увеличение делает видимой мельчайшую частицу, которую можно разделить. Полезное увеличение в световом микроскопе составляет от X1000 до X2000. Любое увеличение свыше 2000 делает изображение размытым.

Что такое оптические микроскопы? | Узнать о микроскопе

Типы оптических (падающего света) микроскопов

Оптические микроскопы классифицируются по конструктивному признаку в соответствии с назначением.Вертикальный микроскоп (фото слева), который наблюдает за образцом (объектом наблюдения) сверху, широко известен как наиболее распространенный тип с множеством применений. Инвертированный микроскоп (правое фото), который исследует образец снизу, используется для изучения минералогических и металлологических образцов и т. д.


Основные функции микроскопа и конфигурация оптической системы

Оптический микроскоп состоит из следующих двух основных основных функций.

  • Создание увеличенного изображения образца
  • Освещение образца

Функция создания увеличенного изображения образца состоит из трех основных функций: «получение четкого, четкого изображения», «изменение увеличение» и «наведение фокуса».Оптическая система для реализации этих функций называется оптической системой наблюдения.
Между тем, функция освещения образца состоит из трех основных функций: «подачи света», «собирания света» и «изменения интенсивности света». Оптическая система для реализации этих функций называется оптической системой освещения. Другими словами, оптическая система наблюдения проецирует образец (образец) через оптическую систему и, кроме того, направляет проекционное изображение в глаза или на считывающее устройство, такое как ПЗС.
С другой стороны, оптическая система освещения эффективно собирает свет, излучаемый источником света, и направляет свет на образец для его освещения. Компоновка оптических систем наблюдения и освещения в оптическом микроскопе показана на рисунке ниже для прямого микроскопа. Между тем, для инвертированного микроскопа соотношение компоновки между этими оптическими системами является перевернутым в центре образца по сравнению с прямым микроскопом.

Конфигурация оптической системы микроскопа


Принцип работы оптического микроскопа (составного микроскопа)

Оптический микроскоп создает увеличенное изображение образца объекта с помощью объектива и дополнительно увеличивает изображение с помощью окуляра, чтобы пользователь мог наблюдать его невооруженным глазом.Предполагая, что образец AB на следующем рисунке, первичное изображение (увеличенное изображение) A’B’ перевернутого реального изображения создается с помощью объектива.
(об). Затем расположите окуляр (ос) так, чтобы основное изображение A’B’ располагалось ближе к окуляру, чем передняя фокальная точка, тогда создается более увеличенное прямое виртуальное изображение A’B’. Поместите невооруженный глаз в положение глаза (зрачка) на тубусе окуляра, чтобы наблюдать увеличенное изображение. Короче говоря, последнее наблюдаемое изображение — это перевернутое виртуальное изображение.Как описано выше, этот тип микроскопа, который создает увеличенное изображение путем объединения объектива, создающего перевернутое реальное изображение, и окуляра, создающего прямое мнимое изображение, называется составным микроскопом. Оптическая система наблюдения в оптическом микроскопе обычно стандартизирована для этого составного микроскопа. Между тем такой тип микроскопа, который непосредственно наблюдает перевернутое реальное изображение, увеличенное объективом, называется одиночным микроскопом. Микроскопическое наблюдение на телевизионном мониторе, которое в последнее время становится все более популярным, использует способ прямого захвата этого перевернутого реального изображения с помощью ПЗС-камеры, таким образом, оно состоит из простой оптической системы микроскопа.

Принцип работы оптического микроскопа


Связанная ссылка

> Верхняя часть страницы продукта

> Верхняя часть страницы цифрового микроскопа

> Верхняя часть страницы лазерного конфокального микроскопа

> Линейка объективов UIS2

Как работает микроскоп?

Большая часть оптической науки связана с ответом на вопрос » как работает микроскоп? »

Простой микроскоп имеет одну линзу и по существу представляет собой лупу или увеличительное стекло с относительно большим увеличением.

Основным современным микроскопом, используемым в школах, больницах и исследовательских центрах, является составной микроскоп с рядом линз для сбора и фокусировки света, проходящего через образец.

Несмотря на то, что несколько линз составного микроскопа больше и сложнее, они увеличивают увеличение и разрешение, уменьшая при этом хроматическую аберрацию.

Более сложные и специализированные микроскопы, такие как электронный микроскоп, используют те же научные принципы, что и их обычные аналоги, даже если они работают по-другому.


Устройство оптического микроскопа

Обсуждение различных компонентов, составляющих микроскоп, необходимо для объяснения того, как работает микроскоп?

Проще говоря, микроскоп представляет собой каркас, содержащий линзы и служащий платформой для стабильного наблюдения и платформой для других периферийных компонентов, которые используются для улучшения качества изображения.


Линзы

Линзы составляют суть микроскопа и лежат в основе вопроса — как работает микроскоп?

Составной микроскоп с двумя или более объективами.Окуляр или окулярная линза располагаются на трубке корпуса. Многие микроскопы являются бинокулярными и имеют две окулярные линзы.

Кроме того, бинокулярная насадка имеет призму, расположенную либо в головке, либо в корпусе, чтобы разделить изображение и направить его на оба окуляра. Окуляры имеют различные доступные увеличения, но обычно меньше, чем сила линз объектива.

Линзы объектива находятся на дне тубуса микроскопа, ближайшем к образцу; они собирают и фокусируют свет, исходящий от образца.

Обычно три или четыре объектива разной силы находятся во вращающейся турели, и увеличение можно изменить, повернув турель так, чтобы другая линза совпадала с тубусом корпуса.

Сила увеличения объектива обычно составляет от 10 до 100 крат. Точная и грубая настройка фокусировки осуществляется с помощью ручек фокусировки, расположенных на корпусе микроскопа.


Сцена

Образец располагается непосредственно под объективами на столике микроскопа.

Зажимы на предметном столике удерживают предметные стекла на месте для стабильного просмотра.

Механический предметный столик позволяет точно перемещать образец по координатам X и Y, а градуированные маркеры позволяют наблюдателю отмечать расположение элементов на предметном стекле.

Отверстие или отверстие в предметном столике позволяет свету освещать образец.


Свет

Под предметным столиком диафрагма, конденсор и источник света контролируют излучение и распределение света на образце.В нижней части оптического тракта находится источник освещения.

В простом микроскопе источником света может быть окружающий свет, собранный и отраженный вверх в апертуру маленьким зеркалом.

Тип источника освещения будет усложняться по мере увеличения сложности микроскопа. Вольфрамово-галогенные, ртутно-дуговые и металлогалогенные лампы, а также светодиодное освещение обеспечивают различные типы света для удовлетворения определенных требований к зрению.

Некоторые микроскопы имеют конденсор непосредственно над источником света.Это устройство на самом деле представляет собой линзу, которая собирает свет и фокусирует его в конус, направленный на образец. Диафрагма контролирует диаметр светового луча, прежде чем он, наконец, попадет в образец. Конденсоры различных типов производятся для специальных целей просмотра.


Как работает микроскоп? — Оптический

Чтобы быть полезным, микроскоп должен выполнять три вещи: он должен увеличивать объект, который вы пытаетесь рассмотреть, разрешать детали объекта и делать эти детали видимыми.

Понимание этих идей — первый шаг к изучению работы микроскопа. Оптический или световой микроскоп использует видимый свет, проходящий сквозь образец, преломляющийся вокруг него или отраженный от него.

Световые волны хаотичны; источник света накаливания излучает световые волны, распространяющиеся по разным путям и имеющие разную длину волны. Некоторые линзы в микроскопе преломляют эти световые волны в параллельные пути, увеличивают и фокусируют свет на окуляре.


Как работает микроскоп? — Увеличение

Способность увеличивать изображение образца при просмотре через микроскоп известна как увеличение и зависит от того, насколько линзы преломляют световые волны.

Увеличение выражается числовым числом, кратным тому, насколько увеличение достигается с помощью линзы. Если увеличение линзы в 2 раза, то это примерно удваивает размер изображения объекта.

В составном микроскопе общее увеличение можно определить путем умножения увеличения объектива и окуляра. Следовательно, линза окуляра 10Х в сочетании с объективом 40Х дает общее увеличение 400Х.

Однако, чем выше увеличение, тем ближе должна быть линза к образцу.Поскольку линза с более высоким увеличением сильнее преломляет свет, образец оказывается в фокусе на более коротком расстоянии от линзы, что называется фокусным расстоянием.

Как правило, объектив с более высоким увеличением также обеспечивает лучшее разрешение. Эти два фактора, работающие вместе, очень важны для определения того, как работает микроскоп?


Как работает микроскоп? — Резолюция

Разрешение образца сильно зависит от световых волн.Кратчайшее расстояние между двумя точками, которое микроскоп может определить как отдельные точки, является разрешающей способностью микроскопа.

На фото слева: микроскопическое изображение кристаллов соли.

Разрешение, возможно, важнее увеличения для понимания того, как работает микроскоп? Если точки не могут быть четко сфокусированы, то они находятся ближе друг к другу, чем разрешающая способность микроскопа, и, независимо от увеличения, качество изображения будет низким.

Разрешение определяется частотой световых волн, освещающих образец, и качеством линзы. Правило оптической физики состоит в том, что чем короче длина волны, тем выше разрешение.

Обычно выражаемое в микронах, наилучшее разрешение, которое может дать световой микроскоп, составляет 0,2 микрона или 200 нанометров. Без учета источника света линза с разрешением 0,5 микрона не будет разрешать точки так близко друг к другу, как линза 0,3 микрона.


Как работает микроскоп? — Контраст

Контраст — еще одна важная составляющая работы микроскопа.

Большое увеличение и разрешение не гарантируют, что вы действительно увидите изображение образца. Если весь свет проходит через ячейку, детали не будут видны. Некоторые световые частоты должны в разной степени поглощаться структурами внутри клетки, и это позволяет увидеть образец.

С помощью конденсора или диафрагмы микроскопа можно изменить размер и интенсивность светового луча. Узкий луч обеспечивает более высокий контраст. Окрашивание образца может потребоваться для получения контраста, необходимого для просмотра деталей образца.


Как работает микроскоп? — Электрон

Как упоминалось ранее, разрешение оптических микроскопов ограничено частотой световых волн.

Электронные пушки испускают поток электронов со значительно меньшей длиной волны, чем видимый свет, что позволяет электронному микроскопу иметь более высокое разрешение и увеличение.

Во многом электронный микроскоп работает аналогично оптическому прицелу, за исключением того, что вместо видимого света для освещения образца используется поток электронов.Электронный пучок фокусируется магнитными линзами. Изменения электронного луча внутри образца регистрируются, и на основе этих изменений формируется изображение.

.


Будь то простой, составной или электронный микроскоп, одни и те же законы физики определяют ответ на вопрос «как работает микроскоп?»

Электромагнитные волны в той или иной форме фокусируются на образце, чтобы можно было рассмотреть его детали.Увеличение, разрешение и контрастность должны работать вместе, чтобы получить наилучшее изображение.

Если вам также интересно узнать об эволюции микроскопии, перейдите по ссылке и ознакомьтесь с клеточной теорией.

Как использовать и настраивать составной микроскоп

Схема с маркировкой и описание частей микроскопа

Механический столик микроскопа

Чистка микроскопа – обсуждение передового опыта

Стереомикроскоп и составной микроскоп

9000 факты о микроскопе для вас!


Возврат из статьи Как работает микроскоп в составной световой микроскоп 

Возврат из статьи Как работает микроскоп в Best Microscopes Home

сообщить об этом объявлении

Определение, детали, применение, принцип работы.

Составной микроскоп — это класс оптических или световых микроскопов. Я уже говорил об основах микроскопа в своей предыдущей заметке «Части микроскопа, их функции и принцип работы», вы можете ознакомиться с ними, чтобы получить представление о том, к какому классу составных микроскопов относится и что такое микроскоп, и многое другое.

Перед прыжком следуйте моей предыдущей заметке о микроскопе. Я также обсуждал простой микроскоп в своей предыдущей заметке «Простой микроскоп: принцип работы, использование, части и их функции», который также относится к классу оптических микроскопов.

Вам могут понравиться эти статьи

Теперь давайте перейдем к нашей родительской статье;

Определение составного микроскопа

  • Первый вопрос, который у вас возникнет, будет: что такое составной микроскоп? Составной микроскоп — это лабораторный прибор с большой силой увеличения, состоящий из более чем одной линзы.
  • Составные микроскопы используются для изучения структурных деталей клетки, ткани или органа в срезах.
  • Составной микроскоп может увеличить изображение крошечного объекта до 1000 раз.
  • Термин соединение означает «множественный» или «сложный».
  • Составной микроскоп состоит из двух линз, включая линзу объектива (обычно 4x, 10x, 40x или 100x) во вращающейся револьверной головке ближе к образцу, и линзу окуляра (обычно 10x) в бинокулярных окулярах .
  • В настоящее время чаще используется составной бинокулярный микроскоп.
  • Захариас Янсен создал составной микроскоп, в котором использовались складывающиеся тубусы и производилось увеличение до 9 раз.Составные микроскопы
  • обычно представляют собой микроскопы светлого поля.
  • Составные микроскопы можно разделить на прямые микроскопы и инвертированные микроскопы.
  • Вертикальные составные микроскопы, как и обычные микроскопы, имеют систему линз, за ​​которой следует предметный столик, на котором хранится образец, а затем источник света.
  • Инвертированные составные микроскопы являются точной обратной копией прямого микроскопа с системой освещения, затем предметным столиком, а затем системой линз.

Типы сложных микроскопов

Классификация сложных микроскопов

Составной микроскоп

подразделяется на две категории;

A. Световой микроскоп

Световой микроскоп

далее подразделяется на четыре категории, такие как;

  1. Микроскоп светлого поля
  2. Микроскоп темного поля.
  3. Микроскоп фазово-контрастный.
  4. Флуоресцентный микроскоп.

Б.Электронный микроскоп

Электронный микроскоп

далее подразделяется на три категории, такие как;

  1. Сканирующий микроскоп
  2. Трансмиссионный микроскоп
  3. Конфокальный микроскоп

Принцип работы составного микроскопа

Составные микроскопы работают по принципу, согласно которому, когда крошечный образец, подлежащий увеличению, помещается сразу за фокусом его объектива, мнимое, перевернутое и сильно увеличенное изображение объекта формируется на наименьшем расстоянии отчетливого зрения от объектива. глаз близко к окуляру.

Механизм составного микроскопа

Составные микроскопы создают изображение образца с помощью следующих шагов;

  1. Прежде всего между объективом и конденсором помещается образец.
  2. Свет, излучаемый источником света, направляется на образец с помощью конденсорной линзы.
  3. После этого свет проходит через образец и направляется к линзе объектива.
  4. Объектив улавливает свет, исходящий от образца, и создает увеличенное изображение образца, которое называется первичным изображением.
  5. Затем линза объектива пропускала это изображение через трубку корпуса в окулярную линзу или окуляр и снова увеличивала изображение.
  6. Наконец, наблюдатель может увидеть четкое и увеличенное изображение образца через окуляр.
  7. Иногда или во время использования объектива со 100-кратным увеличением для получения сильно увеличенного изображения образца используется метод масляной иммерсии. В этом методе капля иммерсионного масла помещается между линзой объектива и предметным стеклом.

Увеличение силы составного микроскопа

Общее увеличение изображения, формируемого составными микроскопами, рассчитывается по следующей формуле;

м    = D/f o  * L/f e      

Где, D = наименьшее расстояние четкого зрения (25 см)

             L = длина тубуса микроскопа

             fo = Фокусное расстояние объектива

             fe = Фокусное расстояние линзы окуляра

Части сложного микроскопа и функции

  1. Головка:
  • Расположена в верхней части микроскопа.
  • Содержит окуляр.
  1. Окуляр: 
  • Он также известен как окуляр, который расположен в верхней части микроскопа. Зрители видят образец сквозь него.
  1. Тубус корпуса: 
  • Это длинная трубка, соединяющая окуляр и объектив.
  1. Насадка:
  • Насадка расположена в нижней части трубки корпуса.
  • Объективы остаются прикрепленными к нему.
  • Может вращаться для регулировки объектива.
  1. Объектив:
  • Составные микроскопы содержат различные типы объективов (10x, 40x, 100x).
  • Расположены под револьверной головкой.
  • Эти линзы находятся ближе всего к образцу.
  1. Столик:
  • Плоская металлическая платформа, расположенная над конденсором и под объективом.
  • На него помещают предметное стекло с образцом для испытаний.
  1. Зажимы сцены:
  • Это над сценой.
  • Он держит слайд.
  1. Основание:
  • Поддерживает все компоненты микроскопа.
  1. Кронштейн:
  • Соединяет тубус корпуса и основание микроскопа.
  1. Осветитель:
  • Осветитель — это источник света сложных микроскопов.
  • Лампа низкого напряжения, расположенная под сценой.
  1. Диафрагма:
  • Это маленькое отверстие в середине сцены.
  • Пропускает свет от осветителя на предметное стекло.
  1. Конденсатор:
  • Расположен под сценой.
  • Собирает и фокусирует свет от осветителя на исследуемый образец.
  1. Ирисовая диафрагма:
  • Регулирует количество света, попадающего на образец.
  1. Выключатель:
  • Расположен на основании.
  • Этот переключатель включает и выключает облучатель.
  1. Контроллер сцены:
  • Эти ручки перемещают сцену влево и вправо или вверх и вниз.
  1. Регулировка яркости:
  • Расположен в основании.
  • Регулирует яркость иллюминатора.
  1. Диафрагма:
  • Диск с пятью отверстиями, расположенный под столиком.

Составной микроскоп использует

  1. Соединение Микроскопы, используемые для анализа крови в патологоанатомических лабораториях.
  2. В криминалистических лабораториях составные микроскопы используются для изучения человеческих клеток, бумаги и т. д., которые связаны с местом преступления.
  3. Используется для обнаружения наркотиков путем просмотра их частиц под составным микроскопом.
  4. В лабораториях университетов и колледжей студенты используют составные микроскопы для изучения грибов, бактерий, клеток растений, клеток животных и т. д.

Преимущества составных микроскопов

  • Это не очень дорого.
  • Может рассматривать живые образцы
  • Может увеличивать до 2000 раз
  • Этот микроскоп прост в использовании.
  • Благодаря своим компактным размерам эти микроскопы легко транспортировать.
  • Позволяет получить четкое изображение по сравнению с простым микроскопом.

Недостатки Составной микроскоп

  •  Микроскопы для соединений Не могут увеличивать более чем в 2000 раз

Дополнительная литература

Артикул

  • https://www.microscopeworld.com/p-3470-what-is-a-compound-microscope.aspx
  • https://www.microscopemaster.com/parts-of-a-compound-microscope.html
  • http://www. madsci.org/posts/archives/1999-01/915771165.Gb.r.html
  • https://sciencestruck.com/compound-microscope-basics-uses
  • https://www.slideshare.net/shrutidhamdhere1/ составной-микроскоп-базовый
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Оптический_микроскоп
  • https://www.microscopemaster.com/compound-light-microscope.html
  • http://www.funscience.in/study-zone/Physics/OpticalInstruments/CompoundMicroscope.php
  • https://www.biologydiscussion.com/microscope/compound-microscope-structure-and-working-principles/ 5822

Вы застряли с проблемой?

Принципы световой микроскопии

Принципы световой микроскопии

Стивен М. Вольняк
Профессор
Кафедра клеточной биологии и молекулярной генетики
Университет Мэриленда
Колледж-Парк, Мэриленд, 20742
[email protected]образование

BSCI 427 Принципы микроскопии Осень 2004 Syllabus
                                                    

Преподавательские интересы — микроскопия

Я предоставляю информацию, представленную ниже для школьников, которые вообще мало знают об основах формирования имиджа в световом микроскопе. Если вы хотите использовать эту информацию, пожалуйста, укажите (вините) меня за усилия, которые потребовались для создания документа.


Основы микроскопии


Светлопольная микроскопия

Микроскоп, который доступен вам для общего использования в этой лаборатории это сложный оптический прибор, который может предоставить вам высокое разрешение изображения различных экземпляров. Качество изображения во многом зависит от ваших способностей правильно пользоваться микроскопом. Ниже вы найдете основную информацию, которая вы, вероятно, слышали раньше, но информация, которая редко представлена ​​в тщательный способ.


— Разрешение —

Увеличение мелких предметов — необходимая грань биологического исследование, но мелкие детали в клетках и в субклеточных компонентах требуют чтобы любая система обработки изображений была способна предоставлять пространственную информацию на малых расстояния. Разрешение определяется как способность различать два очень маленьких и близко расположенные объекты как отдельные сущности. Лучшее разрешение, когда расстояние, разделяющее два крошечных объекта, невелико.Разрешение определяется определенными физическими параметрами, в том числе длиной волны света и светосила объектива и линз конденсора. Простой математический уравнение определяет наименьшее расстояние (d min ), разделяющее два очень маленьких объектов:


d мин = 1,22 x длина волны / N.A. объектив + н/д конденсор

Теоретическая разрешающая способность светового микроскопа.На практике, качество образца обычно ограничивает d min чем-то большим, чем его теоретическое значение. Нижний предел.

N.A. (Числовая апертура) представляет собой математический расчет светосилы возможности объектива. Числовая апертура каждого объектива указана в металлическая трубка, и колеблется в пределах 0,25-1,4. Чем выше числовая апертура, тем лучше светосила. свойства объектива, и тем лучше разрешающая способность. Более высокие значения N.A. также означают более короткие рабочие расстояния (вы должны приблизить объектив к объекту).Значения N.A. выше 1,0 также указывают на то, что объектив используется с некоторым иммерсионным жидкости, например, иммерсионного масла.

Из приведенного выше уравнения следует, что N.A. конденсатора так же важен, как числовая апертура объектива для определения разрешения. Именно по этой причине закрытие диафрагмы конденсатора приводит к потере разрешения. На практике на полной диафрагме и с хорошими масляными иммерсионными объективами (N.A. 1.4 как для конденсора, так и для объектива) возможно иметь возможность для разрешения немного лучше, чем 0.2 мкм. Из приведенного выше уравнения следует Также помните, что свет с более короткой длиной волны (голубой свет) даст вам лучшее разрешение (меньшее значение d min ). Однако есть практические Соображения относительно того, насколько короткой может быть длина волны. В начале 1950-х УФ был разработан микроскоп, но для этого требовались кварцевые объективы и специализированная визуализация. устройство. Кварцевые линзы давали несколько лучшее разрешение (d мин = 0,1 мкм), но качество изображения пострадало из-за невозможности со стороны производителям исправить аберрации, вызванные кварцем.Человек глаз лучше всего приспособлен к зеленому свету, и наша способность видеть детали может быть нарушена несколько с использованием синего или фиолетового. Большинство производителей микроскопов правы их простейшие линзы (ахроматы) для зеленого света.


— Увеличение и визуализация —

Большинство используемых в настоящее время микроскопов известны как составные микроскопы. увеличенное изображение предмета создается объективом, и это изображение увеличивается второй системой линз (окуляром или окуляром) для просмотра.Таким образом, конечное увеличение микроскопа зависит от увеличительной силы объектив умножает на увеличительную силу окуляра. Объективное увеличение мощности варьируются от 4X до 100X. Меньшее увеличение нецелесообразно на соединении штатив микроскопа из-за пространственных ограничений с коррекцией изображения и подсветкой. Более высокое увеличение нецелесообразно из-за ограничений в сборе света. способность и короткие рабочие расстояния, необходимые для очень прочных линз.Диапазоны увеличения окуляра обычно составляют 8X-12X, хотя окуляры с 10X наиболее оптимальны. общий. В результате стандартный микроскоп даст вам конечное увеличение диапазон от ~40X до ~1000X.

Каждая линза объектива состоит из шести или более стеклянных пластин, создавать четкое изображение предмета. Шесть или более линз в объективе линзы необходимы для внесения поправок, обеспечивающих четкость изображения. Взаимодействие света со стеклом в линзе вызывают аберрации, которые приводят к потере в качестве изображения, потому что световые волны будут искривляться или преломляться по-разному в разных частях линзы, и преломляются разные цвета света. в разной степени стеклом.Пространственные аберрации ( например, , сферические аберрацию) можно исправить, используя линзы с различной кривизной на их поверхности и хроматические ( т.е. , цвет) аберрации могут быть сведены к минимуму комбинируя несколько видов стекла. Эти поправки увеличивают стоимость объектива в той мере, в какой апохроматический объектив, демонстрирующий полная цветокоррекция и чрезвычайно высокая числовая апертура могут стоить несколько тысяч долларов. Этот объектив размером с большой палец.

Объективы большинства микроскопов являются ахроматическими и лучше всего подходят для изображения с зеленым светом. Зеленые фильтры сужают полосу пропускания света и сделать ахроматические объективы достаточно эффективными для большинства рутинных применений. Ахромат линзы не подходят для критических изображений высокого разрешения с белым светом, потому что красный и синий свет не фокусируются в той же плоскости, что и зеленый свет. Хроматический аберрации ухудшают разрешение цветных изображений, полученных с помощью ахроматического цели.Цветная микрофотография с высочайшим разрешением а четкость изображения следует выполнять с полностью откорректированным апохроматическим объективом. линзы. Линзы из флюорита обеспечивают промежуточный уровень коррекции, лучше, чем ахроматы, но не так хорошо, как апохроматы. Флюоритовые линзы хорошо подходят для флуоресцентная микроскопия из-за их высокого пропускания более короткой длины волны светлый. Более высокие уровни коррекции делают объективы более дорогими; в Диапазон цен на апохроматические объективы составляет от 3000 до более 10 000 долларов.

Окуляры большинства микроскопов разработаны для оптимальной работы с объективом линзы одного производителя. Каждый производитель делает некоторые цвета пространственные поправки в объективе и остальные поправки в окуляре. Смешение брендов обычно приводит к ухудшению имиджа. Кроме того, когда вы смотрите в микроскоп, увеличенное и исправленное изображение вы видите сквозь окуляры на самом деле являются виртуальным изображением (в отличие от реального изображения).окуляр, предназначен для обеспечения скорректированного виртуального изображения при просмотре глазами, не подходит для создания фото- или видеоизображений с помощью микроскопа. За фотографии или видеомикроскопии необходимо использовать проекционный объектив, который создает исправленное реальное изображение. Многие современные микроскопы обеспечивают полное коррекция изображения в объективе, что устраняет многие проблемы о согласовании стеклянных компонентов одного производителя.Тем не менее, это рекомендуется не смешивать детали одного производителя с деталями другого, поскольку это может привести к непреднамеренному ухудшению качества изображения.


— Освещение —

Существенным фактором для получения хорошего изображения с помощью светового микроскопа является получение адекватных уровней света в образце или плоскости объекта. Нет необходимо только для получения яркого света вокруг объекта, но и для получения оптимального изображения, свет должен быть равномерным по всему полю зрения.Лучший способ осветить в образце используется еще одна система линз, известная как конденсор. Передний элемент конденсора обычно представляет собой большую плоскую линзу, которая сидит непосредственно под образцом. Его размещение на подвижной стойке обеспечивает вам со средствами для фокусировки светового луча, проходящего мимо объекта, и максимального смешивания интенсивность и контролировать равномерность освещения. Два отверстия в подсветке система позволяет регулировать диаметр светового луча, закрывая или открытие ирисовой диафрагмы.Одна из этих диафрагм, размещенная в светлом поле конденсор и известный как конденсаторная диафрагма, позволяет увеличить контрастность, но ценой ухудшения разрешения. Вторая из этих диафрагм, известная как полевая апертурная диафрагма, не так сильно влияет на разрешение и регулярно регулируется для оптимального освещения.

Оптимальное освещение образца всеми производимыми в настоящее время микроскопами достигается с помощью варианта освещения Колера, где (для тех, кто вы технофилы) нить накала источника света сзади в фокусе фокальной плоскости объектива.Оперативно легко получить оптимальную освещение для светлого поля (или фазового контраста), сначала поместив любой образец на сцене и фокусировка на объекте. Далее поворачиваем кольцо полевой диафрагмы диафрагма (самая нижняя апертура микроскопа) так, чтобы ее края загораживали периферия поля зрения. Далее поднимите или опустите конденсатор до тех пор, пока края полевой апертурной диафрагмы не будут четко сфокусированы. Не надо перефокусируйте объектив на образец во время регулировки конденсора.Может потребоваться центрирование полевой апертурной диафрагмы с помощью конденсора. центрирующие винты. Когда микроскоп правильно освещен, объект а края полевой апертурной диафрагмы должны находиться в одной плоскости фокус и полевая ирисовая диафрагма должны находиться в центре поля зрения.



Фазово-контрастная микроскопия

Человеческий глаз может воспринимать изменения амплитуды (интенсивности) света.Неокрашенный биологические образцы, такие как живые клетки, практически прозрачны для нашего глаза, но они взаимодействуют со светом довольно равномерно, задерживая (замедляя) прохождение светового луча примерно на 1/4 длины волны (). Замедляя световой луч настолько сильно по сравнению с другим световым лучом, который прошел через окружающую среду биологический образец изменяет фазу лучи. Интенсивность (амплитуда) является аддитивной, а световые лучи, составляющие 1/2 не в фазе воспринимаются как темнота.Цернике понял, что если он сможет задержать свет, проходящий через биологические образцы, не влияя на прохождение света через окружающую среду, он мог генерировать изменения амплитуды в пределах живые клетки. Фазово-контрастный микроскоп был изобретен Цернике в 1930-х годов как средство создания контраста в биологических образцах, изменяя их невидимые разности фаз в видимые разности амплитуд.

Цернике применил оптический трюк, чтобы разделить световые лучи, взаимодействующие друг с другом. с образцом от тех, которые не сталкиваются с образцом.Разделять лучи света друг от друга, он поместил прозрачное кольцо (известное как кольцо) в непрозрачный диск и вставил этот диск в оптический тракт микроскоп внутри конденсора. Он поместил дополнительное кольцо внутри объектив. Почти весь свет, который проходит через образец, но не попадает затем образец проходит через линзу объектива через это кольцо. Большинство часть света, прошедшего через образец, рассеивается, и часть его попадает линзу объектива так, чтобы она не проходила через объектив кольцо объектива, но пройдет этот самолет в каком-то другом месте.Он разработал стеклянная пластина, удерживающая кольцо, чтобы весь свет, не попадающий в кольцо, встречался дополнительная 1/4 запаздывания относительно лучей света, не взаимодействовавших с образец, помещая световые лучи, которые взаимодействовали с образцом, из фазы с лучами, не взаимодействовавшими с образцом, на 1/2. Он обнаружил, что уменьшение интенсивности света, не прошедшего через образец создаст серый фон и еще больше повысит контраст, при этом некоторые части образца темнее, а другие части образца ярче чем фон.

Для работы любого микроскопа в режиме фазового контраста необходимо сначала настройте правильное светлопольное освещение с ирисовой диафрагмой с центральным полем края которых находятся в фокусе в плоскости образца. Затем поверните турель конденсатора цилиндр до тех пор, пока номер на револьверной головке конденсатора не совпадет с номером, выгравированным на линзе объектива. При этом условии конденсаторное кольцо согласовано к фазовому кольцу, имеющемуся в объективе.Затем снимите один из окуляров. и вставьте фокусирующую зрительную трубу Бертрана в окулярное отверстие. Этот объектив позволяет чтобы увидеть заднюю фокальную плоскость объектива, плоскость, где кольцо проживает. Вы увидите яркий кружок света (конденсаторное кольцо) и темное кольцо (присутствует внутри объектива). Темное кольцо неподвижно, но яркого кольца нет. Возможно, вам придется выровнять кольцо с кольцом, чтобы они накладываются друг на друга.На задней стороне конденсатора вы найдете два регулировочных винта, которые позволяют выполнить это выравнивание. Когда кольцо и кольцо выровнены, поместите окуляр обратно в микроскоп. То разница между фазовым контрастом и светлым полем для наблюдения живых клеток имеет большое значение.


Флуоресцентная микроскопия

В некоторых классах атомов и молекул электроны поглощают свет, становятся возбуждаются, а затем быстро теряют эту энергию в виде теплового и светового излучения.Если электрон сохраняет свой спин, говорят, что электрон переходит в синглетное состояние. и вид света, который излучается, когда электрон возвращается в основное состояние называется флуоресценцией. Если электрон меняет свой спин при возбуждении, он входит триплетное состояние и вид света, который излучается, когда электрон возвращается в основное состояние называется фосфоресценцией. Фосфоресценция гораздо долговечнее чем флуоресценция. Испускание флуоресценции и фосфоресценции имеет особое значение. длины волн для конкретных возбужденных электронов.Оба типа эмиссии зависят на определенных длинах волн возбуждающего света и для обоих типов излучения, энергия возбуждения больше энергии излучения. Описал другой способ свет возбуждения короче, чем эмиссионный свет. В биологии мы можем использовать флуоресценцию в реакциях локализации, для идентификации конкретных молекул в сложных смесях или в клетках. флуоресценция Преимущество заключается в обеспечении очень высокого отношения сигнал/шум, что позволяет нам различать пространственное распределение редких молекул.Чтобы использовать флуоресценцию, нам нужно пометить образец (клетку, ткань или гель) подходящей молекулой (флуорохром), распределение которого станет очевидным после освещения. Флуоресцентный микроскоп идеально подходит для обнаружения конкретных флуорохромы в клетках и тканях.

Флуоресцентный микроскоп, который широко используется сегодня, работает по принципу «падающего света». дизайн Ploem, который использовал новое расположение фильтров с хроматическим светоделитель (часто ошибочно называемый дихроичным фильтром как биологами, так и продавцы микроскопов).С помощью флуоресцентного микроскопа в падающем свете объект освещается возбуждающим флуоресцентным светом через объектив объектив. Объект излучает более длинную флуоресценцию в ответ на более короткую флюоресценцию. свет возбуждения. В этом случае линза объектива служит как для освещения, так и для формирования изображения. Хроматический светоделитель пропускает или отражает свет в зависимости от его цвета. Для этого приложения короче свет отражается и дольше свет проходит через сплиттер.Ploem поместил хроматический сплиттер в оптический путь между линзой объектива и окуляром под углом 45°, что бы отражалось короче свет вниз к цели. Чем дольше- свет флуоресцентного излучения будет проходить через хроматический луч сплиттер к окуляру.

Все микроскопы, которые вы использовали в этом и других курсах, работают в том же общем виде. Лучи света проходят через систему конденсорных линз. и обеспечить освещение объекта во многих точках одновременно.За инцидент В световой флуоресцентной микроскопии линза объектива также выступает в роли конденсора для возбуждающий световой пучок. При взаимодействии с объектом некоторые из этих свет поглощается, часть этого света рассеивается, часть этого света отражается, и часть этого света замедляется или задерживается (по сравнению с лучом света, который не проходит через объект). Часть света, которая взаимодействовала Затем объект проходит через систему линз микроскопа. где он предоставляет нам визуальную или графическую информацию об объекте.Подобно процессу освещения, процесс генерации изображения протекает в параллельная мода, когда большое количество световых лучей способствует изображению одновременно. Разрешение ограничено близостью перекрывающихся точек яркости или темноты. В практическом смысле предел разрешающей способности 0,18-0,2 мкм с лучшими доступными объективами и хорошим образцом.

Для наблюдения за клетками с помощью флуоресцентного микроскопа важно знать спектральные характеристики использованного флуорохрома.В чтобы правильно возбудить флуорохром, а затем наблюдать его флуоресценцию излучение, в микроскопе должны быть установлены соответствующие комплекты фильтров. Флуорохром может вообще не флуоресцировать, если клетки освещаются светом. несоответствующий фильтрующий элемент на оптическом пути. Наконец, для любого вид локализации флуоресценции, необходимо иметь соответствующие элементы управления, чтобы убедиться, что клетки не проявляют чрезмерного аутофлуоресценция (то есть они не светятся в отсутствие флуорохрома), и что флуорохром отвечает за наблюдаемую картину локализации.В лаборатории у нас есть несколько микроскопов, оборудованных для флуоресценции в падающем свете. микроскопия.


Конфокальная сканирующая оптическая микроскопия

В флюоресцентном микроскопе падающего света луч света проходит через хроматический светоделитель, а затем объектив для освещения образца. Этот световой луч используется для возбуждения электронов в присутствующих молекулах флуорохрома. в объекте.Когда некоторые из этих возбужденных электронов возвращаются в свое основное состояние, излучение света можно обнаружить через окуляры микроскопа, или с фотоаппаратом или видеопринтером. Изображение генерируется непрерывно, через все поле зрения. Основная проблема с генерируемыми флуоресцентными изображениями Таким образом, флуоресценция вне фокуса проявляется как «блик» в объекте, и существенно снижает сигнал. Кроме того, человеческие глаза недостаточно чувствительные фотодетекторы для самых низких уровней флуоресценции и большинство основанных на видео системы визуализации лишь немногим лучше ваших глаз.В условиях, когда достаточно сигнала, чтобы вы могли легко наблюдать за распределением флуорохрома узоры, возбуждающий свет может иметь достаточную интенсивность для фотоокисления ( т.е. , сжечь) ваш образец. Большая часть информации может быть потеряна при несколько секунд воздействия лампы возбуждения. Конфокальный сканирующий оптический Микроскоп , дорогой прибор, освещающий объект. с небольшим лучом света точечно ( i.е. , сериал) мод, устраняет большинство проблем фотоокисления, позволяя наблюдать объектов в течение длительного времени с очень высоким разрешением с небольшой потерей сигнала. Размещение небольшой апертуры на пути луча создает небольшую глубину поля и эффективно устраняет информацию, находящуюся вне фокуса, при формировании изображения.

Микроскоп конфокальный сканирующий оптический предназначен для освещения объекта последовательно, точка за точкой, где небольшой луч света (от ЛАЗЕРА) быстро сканируется по объекту в растровом шаблоне X-Y.Растровый узор можно создать несколькими способами, но одним из самых популярных инструментов, возникает вследствие одновременного вращения и вибрации многоугольной зеркало. Вибрация вызвана работой сервогальванометра, при этом вращение вызывается работой небольшого электродвигателя. Таким образом, яркий световое пятно сканирует объект сверху вниз, строка за строкой. Изображение также генерируется по пунктам.Формирование изображения переводится в интенсивность в каждой точке растра X-Y с помощью фотоумножителя. Информация об интенсивности оцифровывается и сохраняется в компьютере. Комплексный программный пакет для обработки изображений. позволяет визуализировать и манипулировать изображениями. Разрешение ограничено по размеру пятна для ЛАЗЕРА и приближается к 0,12-0,15 мкм для идеального образца и с лучшими доступными объективами.

Производители конфокальных сканирующих оптических микроскопов включают пинхол Диафрагма в особом месте на оптическом пути, рядом с местом трубка фотоумножителя.Эта дырочка расположена в плоскости, где свет от часть изображения в фокусе сходится к точке. Свет от предметных плоскостей выше или ниже сфокусированного изображения не сходятся в точке на оптический путь, занимаемый отверстием. Из-за такого дизайна изображение не в фокусе информация затемняется до такой степени, что ее невозможно обнаружить. Следствие заключается в том, что вся информация, находящаяся не в фокусе, удаляется с изображения, а конфокальное изображение в основном является «оптическим сечением» того, что может быть относительно толстым объект.«Толщина» оптического сечения может приближаться к пределу разрешения, но на практике разрешение по оси Z несколько больше, примерно 0,4-0,8 мкм. Ценность оптического секционирования лучше всего реализуется с помощью флуоресценции. микроскопия, где информация, находящаяся не в фокусе, изменяется, искажается или даже ухудшается изображение. Поскольку конфокальные изображения хранятся в компьютере, возможно чтобы сложить их и создать трехмерные реконструкции.Обработка изображений программы также позволяют нам вращать эти изображения и наблюдать трехмерные изображения. аспекты клеточного строения. Вам может быть ясно, что компьютер, ответственный за для этих манипуляций с изображениями должны быть быстрыми и мощными. Большая проблема является одним из хранилищ изображений, где отдельные изображения обычно могут занимать более 1 000 000 байтов пространства. За довольно короткие периоды использования легко накопить достаточно количество изображений, чтобы заполнить самый большой из жестких дисков.

Два из трех конфокальных сканирующих оптических микроскопов, расположенных на территории кампуса были изготовлены компанией Carl Zeiss, расположенной в Германии. Новейший прибор (модель 510) имеет три лазера и четыре фотоумножителя и спроектирован так, чтобы мы могли освещать двумя или тремя цветами света в быстрой последовательности и обнаруживать до трех наложенных сигналов (по существу) одновременно. Сигналы отделяются друг от друга по цвету с помощью акустооптического перестраиваемый фильтр (AOTF).Оптический микроскоп представляет собой перевернутый штатив. Большинство важное операционное различие между этим микроскопом и прямым микроскопом в большинстве лабораторий заключается в том, что с этим прибором предметное стекло помещается в держатель столика в перевернутом положении. Как и большинство современных исследовательских микроскопов, этот микроскоп оборудован для фазового контраста, дифференциального интерференционного контраста и флуоресценции микроскопии и может использоваться с этими методами визуализации для обычной визуализации.Однако он оснащен рядом очень сильно исправленных (читай дорогих) объективы прикреплены к турели, чуть ниже предметного столика. Эти линзы необходимы для конфокальной микроскопии высокого разрешения. Конфокальная часть этот микроскоп содержится в коробке, прикрепленной к перевернутой стойке через порт доступа. Как и в случае флуоресценции падающего света, лазерный луч проходит через линзу объектива и освещает образец.Ан Стол на пневмоподвеске предназначен для устранения вибраций, присутствующих в здании.


Деконволюционная микроскопия и реконструкция изображений

Альтернативный подход к устранению бликов на стопках флуоресцентных изображений. заключается в выполнении интенсивного итеративного анализа и обработки изображений с объектов которые были освещены и сфотографированы в нескольких соседних фокальных плоскостях. Изображения получены с помощью высокопроизводительной ПЗС-камеры, работающей при очень при большом увеличении с использованием стандартной флуоресцентной микроскопии в падающем свете.То источник возбуждения — ртутная дуговая лампа, а полоса пропускания для возбуждения и излучения контролируются фильтрами, помещенными во вращающиеся фильтровальные колеса. Лампа стабилизирована и луч рандомизирован для равномерного освещения образца. в отличие конфокальные сканирующие инструменты, все поле зрения освещается одновременно с этим микроскопом. Можно выполнять быструю последовательную визуализацию (4 цвета) с нескольких флуорохромов с помощью этого микроскопа.При очень большом увеличении, флуоресценция из любого места в клетке действует как точечный источник. Зная функции разброса изображения выше и ниже плоскости фокуса, можно определить точки возникновения флуоресценции и распространения лучей света от этот точечный источник выше и ниже плоскости фокуса. Итеративный алгоритм, которая по существу является линейной комбинацией, выполняемой компьютером на смежные пиксели в одной плоскости изображения и в последующих плоскостях изображения через толщину объекта.Рассеивающие световые лучи вычитаются из реконструированный стек изображений, и этот свет добавляется обратно к источнику, тем самым уменьшение шума и усиление сигнала соответственно. Недавно мы приобрели сложный микроскоп DeltaVision от Applied Precision, Inc., который предназначен для получения этих изображений, а затем для выполнения операций с интенсивным использованием компьютера. Этот тип микроскопа особенно хорошо подходит для создания трехмерных изображений. флуоресцентные изображения небольших живых клеток.


Поляризационная световая микроскопия

— Двулучепреломление —

Когда свет проходит через объект, он взаимодействует с некоторыми или всеми атомы и молекулы, присутствующие в этом объекте. В этих взаимодействиях иногда свет конкретного ( т.е. ., цвет) поглощается атомами или молекулами, а иногда свет рассеивается. Взаимодействие света с полупрозрачным объектом часто приводит к легкому уменьшение скорости светового луча.Степень этого сокращения скорость может быть измерена как показатель преломления объекта. Для определенных виды объектов, особенно с высоким порядком в определенных осях объекта, такого как кристаллические или паракристаллические массивы, взаимодействие со светом лучи сильно различаются в зависимости от ориентации объекта относительно к падающему лучу света. В результате показатели преломления заметно различны в разных осях объекта.Такой объект с множественным преломлением индексы называют двулучепреломляющими . Двулучепреломление (множественное преломление индексы) возникает в результате выравнивания атомов или молекул в определенных плоскостях объекта; эти атомы или молекулы сильно взаимодействуют со световыми лучами, падающими на на них с определенного направления и в гораздо меньшей степени световыми лучами воздействуя на них с другой стороны. Есть два вида двойного лучепреломления, собственное двойное лучепреломление , возникающее в результате атомного или молекулярного порядка в кристаллический или паракристаллический массив ( i.е ., кристаллы кальцита, мембраны) и образуют двойное лучепреломление , что является результатом надмолекулярных ассоциаций в паракристаллических массивах ( т.е. ., микротрубочки в веретене).


— Поляризованный свет и двойное лучепреломление —

Любой луч света, падающий в определенном направлении, вибрирует во всех направлениях. вокруг оси движения. Световые лучи, вибрация которых ограничена одна плоскость или несколько плоскостей известны как поляризованный свет .Двойное лучепреломление можно наблюдать непосредственно как разницу в интенсивности в разных оси кристаллических или паракристаллических объектов, если смотреть на них в поляризованном свете. светлый. Поскольку двойное лучепреломление возникает из-за различий в количестве взаимодействий между световым лучом и атомами или молекулами объекта в разных направлениях, на практике объект вращается вокруг плоскости вибрации для поляризованного световой луч, чтобы максимизировать различия интенсивности в объекте (обычно доминирующая ось объекта находится под углом 45° относительно плоскости поляризации).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *