Схема микроскопа: Оптическая схема микроскопа

Содержание

Статьи

Инвертированный биологический микроскоп Эврика 40х-320х – что за чудо такое? Зачем он нужен? Чем отличается от обычных микроскопов?

Давайте разбираться

Первое, что нам надо понять, само определение «инвертированный». Микроскоп инвертированный, т.е. перевернутый. Обращаю Ваше внимание, НЕ ин-вер-ти-ру-емый (переворачиваемый), а именно ин-вер-ти-ро-ван-ный. Его уже перевернули – когда создавали. Точнее перевернули не сам микроскоп, а его оптическую схему.

Давайте посмотрим, как это работает. И, главное, зачем это необходимо.

Вспомним детские микроскопы, которые мы предлагали ранее. Для удобства сравнения берем биологический микроскоп Эврика 40-400 и стерео Атом 20.

И так, классификация детских микроскопов:

1. По типу формируемого изображения: плоского поля (Эврика 40-400) и стерео

(Атом 20). На микроскопах плоского поля проводят исследования препаратов, приготовленных на предметном стекле или другие плоские объекты такие как, лист бумаги или картона, бумажная купюра. Получаем двумерное изображение. Увеличение у микроскопа большое – может достигать 1280х. Стерео-микроскоп нам дает трехмерное изображение. Он позволяет исследовать камень, муху, кусочек коры или цветка. Увеличение маленькое, например, у Атома всего 20х. Это идеальное увеличение как раз для объемных объектов.

2. По типу освещения: отраженного и проходящего света. В отраженном свете мы наблюдаем не прозрачные объекты. В проходящем – прозрачные и полупрозрачные объекты. И у биологического Эврика 40-400, и у стерео Атом 20 есть оба осветителя – и отраженного, и проходящего света. Каждый используется для своих целей.

3. По строению оптической схемы: прямые и инвертированные. Микроскоп с прямой оптической схемой — это наши привычные Эврика 40-400 и Атом 20. У микроскопа есть столик, на котором располагается объект исследования. Над объектом располагаются объективы, а выше визуальная насадка с окулярами. Мы смотрим на объект сверху. Все обычно и привычно. Инвертированная оптическая схема микроскопа — это как раз и есть наша новая Эврика 40х-320х. У микроскопа так же есть столик, на котором находится объект исследования. Но объективы находятся под столиком. Мы смотрим на объект исследования снизу, хотя окуляр находится над столиком. Вот такие чудеса оптики.

Перевернутая оптическая схема (инвертированная) позволяет наблюдать объекты плоского поля в проходящем свете, как и Эврика 40-400. Но! На инвертированном микроскопе мы можем изучать не только привычные препараты, расположенные на предметном стекле, но и объекты, расположенные в специальной посуде – чашке Петри. Эти исследования можно проводить только на инвертированном микроскопе. Только он позволяет исследовать на большом увеличении живые объекты, находящиеся в специальной посуде с жидкостью.

Инвертированный микроскоп имеет длиннофокусные объективы. У обычного биологического микроскопа объективы короткофокусные, они рассчитаны на работу с покровным стеклом 0,17 мм. А у инвертированного микроскопа объективы рассчитаны на толщину дна посуды 1,1 мм. Высота самой посуды может быть до 50 мм.

Ну вот, оказывается нет ничего сложного в этом необычном микроскопе. Теперь наливаем воду из вазы с букетом цветов на дно чашки Петри и наблюдаем живые организмы на большом увеличении. Еще можем вырастить колонии бактерий. Об этом написано много интересных статей, поэтому предлагаю всего лишь короткие рекомендации для ребенка. Но самое главное во всех опытах — ребенку нужен взрослый помощник. Удачи в Ваших исследованиях! Напишите, что у Вас получилось?


Строение микроскопа — схема устройства с обозначениями и подписями частей

Автор Беликова Ирина На чтение 6 мин Просмотров 42

Оптические приборы, предназначенные для увеличения изображений предметов, которые не видны невооруженным глазом, называются оптическими (световыми) микроскопами. Сейчас невозможно представить работу ученых и исследователей в познании окружающего мира без этого устройства. По своим характеристикам и строению микроскопы подразделяются на 2 основных типа: биологические (лабораторные, медицинские) и стереоскопические.

История создания

До сих пор нет достоверных сведений о появлении первого микроскопа. В начале XVI века первым человеком, который предложил объединить 2 линзы для увеличения изучаемых объектов, был известный врач из Италии Д. Фракасторо. По другим данным, первый оптический прибор изобрели в Голландии отец и сын Янсены.

Известно это стало после заявления, сделанного в середине XVII века младшим Янсеном. Существует версия, что первую конструкцию с выпуклой и вогнутой линзами создал знаменитый Галилео Галилей в начале XVII века. Спустя 10 лет К. Дреббель собрал устройство с двумя выпуклыми линзами, в качестве которых он использовал 2 лупы.

Через несколько лет голландец К. Гюйгенс, создавший окуляр для телескопа, придумал и собрал двухлинзовую систему, которая регулировалась, не разлагая света на составные цвета. Это изобретение стало настоящим прорывом в истории создания оптической техники, а окуляры Гюйгенса применяются и по сей день.

Большую роль в разработках оптических приборов сыграл известный основоположник научной микроскопии Левенгук. Он собирал небольшие устройства с одной мощной линзой. Хотя простые конструкции были очень неудобны, но они давали возможность детальней изучать изображения объектов, чем составные приборы.

Виды микроскопов

За всю историю развития микроскопной техники было изобретено множество приборов. Все они отличались устройством и принципом действия. Основные виды микроскопов:

  • оптические;
  • электронные;
  • сканирующие зондовые;
  • рентгеновские.

Оптические и электронные

Самым простым и недорогим устройством считается оптический прибор. По своим техническим параметрам он позволяет увеличивать изображение объекта в 2 тыс. раз. Благодаря такому высокому показателю, с помощью оптического микроскопа можно исследовать:

  • структуру клеток;
  • поверхность ткани;
  • дефекты на искусственных объектах и т. д.

Приборы с таким увеличением выполнены более качественно, поэтому стоят довольно дорого. Большинство устройств обладают простой конструкцией и небольшим увеличением. Применяются они в основном для учебных целей при выполнении лабораторных работ по биологии. Обычно приборы имеют несколько подвижных объективов с разными показателями увеличения, которые можно менять, в зависимости от выполняемой работы.

Более современным прибором считается электронный микроскоп, который может увеличивать изображение предмета в 20 тыс. раз. От оптического устройства он отличается тем, что вместо луча света используется пучок электронов. Специальные магнитные линзы преобразовывают в изображение перемещение отрицательно заряженных частиц, а направленность пучка регулируется изменением магнитного поля.

Использование прибора в комплексе с компьютером позволяет значительно увеличить изображение и одновременно сделать снимок объекта. Недостатком таких устройств считается высокая стоимость и их эксплуатация только в лабораторных условиях, так как молекулы воздуха воздействуют на электроны, нарушая четкость изображения. Кроме того, чтобы на функционирование микроскопа не влияли внешние магнитные поля, лаборатории размещают в подземных бункерах с толстыми стенами.

Зондовые и рентгеновские

Сканирующие устройства позволяют получить нужное изображение с помощью специального зонда, который выполняет роль объектива и проводит исследование объекта. В итоге получается трехмерное изображение с точными характеристиками исследуемого предмета. Эта новая техника обладает довольно высоким разрешением, а зонд представляет собой сложный механизм, оснащенный чувствительными сенсорами, которые реагируют на перемещение электронов.

Зачастую такие конструкции используются для сканирования объектов со сложным рельефом. Сканерами исследуются внутренние пространства труб и мелких тоннелей. В результате исследования полученные первоначальные показатели обрабатываются математическим методом с помощью специальной компьютерной программы.

Для исследования предметов, размеры которых соизмеримы с длиной электромагнитных волн от 10 до 0,001 нм, применяются рентгеновские микроскопы. По своим характеристикам и эффективности работы эти приборы находятся между оптическими и электронными устройствами. Рентгеновские волны могут проникать сквозь поверхность объекта, поэтому существует возможность, кроме структуры предмета, узнать его химический состав.

Строение приборов

Все микроскопы делятся по классам сложности, и всего их существует 6. К первым относятся простые конструкции, а к последним — самые сложные. Устройство микроскопа зависит от его типа и назначения. Чтобы ознакомиться с основными частями оптического устройства, достаточно узнать строение простейшего лабораторного прибора.

Рисунок (раскраска) карандашом — строение микроскопа с подписями. Обозначения узлов схемы:

  • Окуляр.
  • Тубус.
  • Штатив.
  • Винт грубой настройки фокуса.
  • Винт тонкой регулировки.
  • Основание.
  • Насадка.
  • Объективы.
  • Зажимы.
  • Предметный столик.
  • Конденсор с диафрагмой.
  • Осветитель.
  • На старых моделях установлены зеркала, которые выполняют функцию отражателя света, а вместо зажимов применяется стекло. Основной частью микроскопа являются объектив и окуляр, кроме того, это главные детали оптической системы. С помощью этого узла происходит формирование изображения объекта. Чтобы изменить кратность, в профессиональных приборах подбираются различные комбинации окуляров и объективов.

    Для определения увеличения микроскопа следует умножить соответствующий показатель окуляра на значение объектива. К механической части прибора относятся: тубус, штатив, столик, система фокусировки, револьверная головка. Фокусировка выполняется двумя винтами (грубой и тонкой настройки), чтобы можно было быстро отрегулировать резкость изображения предмета.

    При этом на некоторых конструкциях регулировка осуществляется перемещением столика, а на других — тубуса. На профессиональных микроскопах обычно устанавливают съемные объективы, которые крепятся резьбовым соединением. Важную роль в оптическом приборе играет осветительная система, в которую входят: источник света, конденсор, диафрагма.

    Конденсор устроен из линз или зеркал, предназначен для сбора лучей света и направление их на изучаемый объект. Он может состоять из одной, двух или трех линз. Пользователь, поднимая или опуская устройство, конденсирует или рассеивает свет, падающий на предмет. Яркость плавно регулируется с помощью диафрагмы, которая обычно бывает ирисовой. Источник света может быть как встроенным, так и внешним, а сложные конструкции обладают еще несколькими подсветками.

    Особенности работы с устройством

    Для эффективного изучения объектов следует соблюдать ряд правил при работе с микроскопом. Придерживаясь их, пользователь более эффективно проведет исследование предмета:

  • Перед началом работы следует подготовить себе место за столом, поставив удобный стул.
  • Все действия необходимо выполнять только сидя.
  • Прибор надо протереть от пыли и пятен мягкой салфеткой.
  • Заняв место за столом, установить микроскоп немного левее себя.
  • Работа начинается с небольшого увеличения.
  • Затем устанавливается уровень освещения. Для этого следует включить источник света и, глядя в окуляр одним глазом, установить нужную яркость. Если микроскоп с зеркалом, его направляют вогнутой стороной на окно, чтобы отражение света попадало на предметный столик.
  • Когда прибор будет настроен, на столик крепится зажимами исследуемый объект. Далее, винтом грубой регулировки тубус устанавливается так, чтобы расстояние между линзой и предметом было 4—5 мм.
  • Проверив местоположение объекта, винтом тонкой регулировки устанавливается окончательная резкость.
  • Для детального изучения предмета, повернув револьверную головку, следует установить объектив, увеличивающий в 40 раз. Затем опять микрометренным винтом настроить правильный фокус. Причем регулировка осуществляется таким образом, чтобы риска на винте постоянно находилась между двумя черточками на коробке механизма. Если это правило нарушить, винт просто перестанет работать.
  • Закончив работу с большим увеличением, следует опять вернуться на малое значение, поднять объектив, убрать объект со стола, протереть все детали прибора, поставить его в шкаф и накрыть полиэтиленовой пленкой.

    Электронный микроскоп. Электронная оптическая схема

    https://www.microsystemy.ru/catalog/devices/item/8500-fe-sem/

    Как известно, в основе нашего зрения лежит формирование изображения объекта на сетчатке глаза световыми волнами, отраженными от этого объекта. Если, прежде чем попасть в глаз, свет проходит сквозь оптическую систему микроскопа, мы видим увеличенное изображение. При этом ходом световых лучей умело управляют линзы, составляющие объектив и окуляр прибора.

     

    Для подробного ознакомления с Сканирующий электронный микроскоп 8500 FESEM Agilent или свяжитесь с нашими специалистами и получите полную профессиональную консультацию по любым, имеющимся у Вас, вопросам. 

     Но как же можно получить изображение объекта, причём с гораздо более высокой разрешающей способностью, используя не световое излучение, а поток электронов? Другими словами, как возможно видение предметов на основе использования не волн, а частиц?

    Ответ очень прост. Известно, что на траекторию и скорость электронов существенно влияют внешние электромагнитные поля, с помощью которых можно эффективно управлять движением электронов.

    Наука о движении электронов в электромагнитных полях и о расчёте устройств, формирующих нужные поля, называется электронной оптикой. Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями примерно так же, как световое – оптическими линзами. Поэтому в электронном микроскопе устройства фоку-сировки и рассеивания электронного пучка называют “электронными линзами”.  Магнитное поле катушки действует как собирающая или рассеивающая линза. Чтобы сконцентрировать магнитное поле, катушку закрывают магнитной «броней» из специального ни-кель-кобальтового сплава, оставляя лишь узкий зазор во внутренней части. Создаваемое таким образом магнитное поле может быть в 10–100 тыс. раз сильнее, чем магнитное поле Земли!

    К сожалению, наш глаз не может непосредственно воспринимать электронные пучки. Поэтому они используются для “рисования” изображения на люминесцентных экранах (которые светятся при попадании электронов). Кстати, тот же принцип лежит в основе работы мониторов и осцил-лографов. Существует большое количество различных типов электронных микроскопов, среди которых наиболее популярен растровый электронный микроскоп (РЭМ). Мы получим его упрощенную схему, если поместим изучаемый объект внутрь электронно-лучевой трубки обыкновенного телевизора между экраном и источником электронов. В таком микроскопе тонкий луч электронов (диаметр пучка около 10 нм) обегает (как бы сканируя) образец по горизонтальным строчкам, точку за точкой, и синхронно передает сигнал на кинескоп. Весь процесс аналогичен работе телевизора в процессе развертки. Источником электронов служит металл (обычно вольфрам), из которого при нагревании в результате термоэлектронной эмиссии испускаются электроны.

    Схема работы растрового электронного микроскопа

    Термоэлектронная эмиссия – выход электронов с поверхности проводников. Число вышедших электронов мало при Т=300K и экспоненциально растет с повышением температуры.

    При прохождении электронов через образец одни из них рассеиваются из-за столкновений с ядрами атомов образца, другие- изза столкновений с электронами атомов, а третьи проходят сквозь него. В некоторых случаях испускаются вторичные электроны, индуцируется рентгенов-ское излучение и т.п. Все эти процессы регистрируются специальными детекторами и в преобразованном виде выводятся на экран, создавая увеличенную картинку изучаемого объекта.

    Увеличение в данном случае понимается как отношение размера изображения на экране к размеру области, обегаемой пучком на образце. В связи с тем, что длина волны электрона на порядки меньше, чем фотона, в современных РЭМ это увеличение может достигать 10 миллионов15, соответствуя разрешению в единицы нанометров, что позволяет визуализировать отдельные атомы.

    Главный недостаток электронной микроскопии – необходимость работы в полном вакууме, ведь наличие какоголибо газа внутри камеры микроскопа может привести к ионизации его атомов и существенно исказить результаты. Кроме того, электроны оказывают разрушительное воздействие на биологические объекты, что делает их неприменимыми для исследования во многих областях биотехнологии.

    История создания электронного микроскопа – замечательный пример достижения, основанного на междисциплинарном подходе, когда самостоятельно развивающиеся области науки и техники, объединившись, создали новый мощный инструмент научных исследований.

    Вершиной классической физики была теория электромагнитного поля, которая объяснила распространение света, электричество и магнетизм как распространение электромагнитных волн. Волновая оптика объяснила явление дифракции, механизм формирования изображения и игру факторов, определяющих разрешение в световом микроскопе. Успехам квантовой физики мы обязаны открытием электрона с его специфическими корпускулярноволновыми свойствами. Эти отдельные и, казалось бы, независимые пути развития привели к созданию электронной оптики, одним из важнейших изобретений которой в 1930х годах стал электронный микроскоп.

    Но и на этом ученые не успокоились. Длина волны электрона, ускоренного электрическим полем, составляет несколько нанометров. Это неплохо, если мы хотим увидеть молекулу или даже атомную решетку. Но как заглянуть внутрь атома? На что похожа химическая связь? Как выглядит процесс отдельной химической реакции? Для этого сегодня в разных странах ученые разрабатывают нейтронные микроскопы.

    Нейтроны обычно входят в состав атомных ядер наряду с протонами и имеют почти в 2000 раз большую массу, чем электрон. Те, кто не забыл формулу де Бройля из квантовой главы,сразу сообразят, что и длина волны у нейтрона во столько же раз меньше, то есть составляет пикометры тысячные доли нанометра! Тогдато атом и предстанет исследователям не как расплывчатое пятнышко, а во всей своей красе.

    Нейтронный микроскоп имеет много плюсов – в частности, нейтроны хорошо отображают атомы водорода и легко проникают в толстые слои образцов. Однако и построить его очень трудно: нейтроны не имеют электрического заряда, поэтому преспокойно игнорируют магнитные и электрические поля и так и норовят ускользнуть от датчиков. К тому же не так-то просто выгнать большие неповоротливые нейтроны из атомов. Поэтому сегодня первые прототипы нейтронного микроскопа еще весьма далеки от совершенства.

    Существуют три основных вида электронных микроскопов

    Обычный просвечивающий электронный микроскоп (появился в 1930-х годах), растровый (сканирующий) электронный микроскоп (1950-е годы), растровый туннельный микроскоп (1980-е годы).

    Электронная оптика

    Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями примерно так же, как световое – оптическими линзами. Принцип действия магнитной линзы поясняется схемой (рис. 1). Магнитное поле, создаваемое витками катушки, по которой проходит ток, действует как собирающая линза, фокусное расстояние которой можно изменять, изменяя ток. Поскольку оптическая сила такой линзы, т.е. способность фокусировать электроны, зависит от напряженности магнитного поля вблизи оси, для ее увеличения желательно сконцентрировать магнитное поле в минимально возможном объеме. Практически это достигается тем, что катушку почти полностью закрывают магнитной «броней» из специального никель-кобальтового сплава, оставляя лишь узкий зазор в ее внутренней части. Создаваемое таким образом магнитное поле может быть в 10–100 тыс. раз более сильным, чем магнитное поле Земли на земной поверхности.

    Обычный просвечивающий электронный микроскоп

    Обычный просвечивающий электронный микроскоп (ОПЭМ) во многом схож со световым микроскопом. Отличие между ними в том, что для освещения образцов в ОПЭМ используется не свет, а пучок электронов. В состав обычного просвечивающего электронного микроскопа входят: электронный прожектор, ряд конденсорных линз, объективная линза и проекционная система, которая соответствует окуляру, но проецирует действительное изображение на люминесцентный экран или фотографическую пластинку. Источником электронов обычно является нагреваемый катод из вольфрама или гексаборида лантана. Катод электрически изолирован от остальной части прибора, и электроны ускоряются сильным электрическим полем. Чтобы создавать такое поле, катод поддерживают под потенциалом порядка 100 000 В относительно других электродов, фокусирующих электроны в узкий пучок. Эта часть прибора носит название электронного прожектора. В колонне микроскопа, где движутся электроны, должен быть обеспечен вакуум, так как электроны сильно рассеиваются веществом. Здесь поддерживается давление не выше чем одна миллиардная атмосферного давления.

    Рассмотрим схему работы обычного просвечивающего электронного микроскопа. Ряд конденсорных линз фокусирует электронный пучок на образце. Первая из них создает неувеличенное изображение источника электронов, а последняя контролирует размер освещаемого участка на образце. Диафрагмой последней конденсорной линзы определяется ширина пучка в плоскости объекта. Образец помещается в магнитном поле объективной линзы с большой оптической силой – самой важной линзы ОПЭМ, от которой зависит максимально возможное разрешение микроскопа. Аберрации объективной линзы ограничиваются ее диафрагмой аналогично тому, как это происходит в фотоаппарате или световом микроскопе. Объективная линза дает увеличенное изображение объекта (обычно с увеличением порядка 100). Дополнительное увеличение промежуточных и проекционных линз лежит в пределах величин от несколько меньшей 10 до несколько большей 1000. Соответственно, используя современные ОПЭМ, можно получить увеличение от менее 1000 до ~1 000 000. Любопытно будет узнать, что при увеличении в миллион раз грейпфрут вырастает до размеров Земли. Объект исследования, как правило, помещают на очень мелкую сетку, вкладываемую в специальный держатель. Держатель механическим или электрическим способом плавно перемещается вверх-вниз и вправо-влево.

    Для изучения нанообъектов разрешения оптических микроскопов (даже использующих ультрафиолет) явно недостаточно. В связи с этим в 1930х гг. возникла идея использовать вместо света электроны, длина волны которых, как мы знаем из квантовой физики, в сотни раз меньше, чем у фотонов.

    Схема работы растрового электронного микроскопа

    Термоэлектронная эмиссия – выход электронов с поверхности проводников. Число вышедших электронов мало при Т=300K и экспоненциально растет с повышением температуры.

    При прохождении электронов через образец одни из них рассеиваются из-за столкновений с ядрами атомов образца, другие- из-за столкновений с электронами атомов, а третьи проходят сквозь него. В некоторых случаях испускаются вторичные электроны, индуцируется рентгеновское излучение и т.п. Все эти процессы регистрируются специальными детекторами и в преобразованном виде выводятся на экран, создавая увеличенную картинку изучаемого объекта.

    Увеличение в данном случае понимается как отношение размера изображения на экране к размеру области, обегаемой пучком на образце. В связи с тем, что длина волны электрона на порядки меньше, чем фотона, в современных РЭМ это увеличение может достигать 10 миллионов15, соответствуя разрешению в единицы нанометров, что позволяет визуализировать отдельные атомы.

    Главный недостаток электронной микроскопии – необходимость работы в полном вакууме, ведь наличие какоголибо газа внутри камеры микроскопа может привести к ионизации его атомов и существенно исказить результаты. Кроме того, электроны оказывают разрушительное воздействие на биологические объекты, что делает их неприменимыми для исследования во многих областях биотехнологии.

    История создания электронного микроскопа – замечательный пример достижения, основанного на междисциплинарном подходе, когда самостоятельно развивающиеся области науки и техники, объединившись, создали новый мощный инструмент научных исследований.

    Вершиной классической физики была теория электромагнитного поля, которая объяснила распространение света, электричество и магнетизм как распространение электромагнитных волн. Волновая оптика объяснила явление дифракции, механизм формирования изображения и игру факторов, определяющих разрешение в световом микроскопе. Успехам квантовой физики мы обязаны открытием электрона с его специфическими корпускулярноволновыми свойствами. Эти отдельные и, казалось бы, независимые пути развития привели к созданию электронной оптики, одним из важнейших изобретений которой в 1930х годах стал электронный микроскоп.

    Но и на этом ученые не успокоились. Длина волны электрона, ускоренного электрическим полем, составляет несколько нанометров. Это неплохо, если мы хотим увидеть молекулу или даже атомную решетку. Но как заглянуть внутрь атома? На что похожа химическая связь? Как выглядит процесс отдельной химической реакции? Для этого сегодня в разных странах ученые разрабатывают нейтронные микроскопы.

    Нейтроны обычно входят в состав атомных ядер наряду с протонами и имеют почти в 2000 раз большую массу, чем электрон. Те, кто не забыл формулу де Бройля из квантовой главы,сразу сообразят, что и длина волны у нейтрона во столько же раз меньше, то есть составляет пикометры тысячные доли нанометра! Тогдато атом и предстанет исследователям не как расплывчатое пятнышко, а во всей своей красе.

    Нейтронный микроскоп имеет много плюсов – в частности, нейтроны хорошо отображают атомы водорода и легко проникают в толстые слои образцов. Однако и построить его очень трудно: нейтроны не имеют электрического заряда, поэтому преспокойно игнорируют магнитные и электрические поля и так и норовят ускользнуть от датчиков. К тому же не так-то просто выгнать большие неповоротливые нейтроны из атомов. Поэтому сегодня первые прототипы нейтронного микроскопа еще весьма далеки от совершенства.

    Просвечивающие микроскопы

    Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) предполагает изучение тонких образцов с помощью пучка электронов, проходящих сквозь них и взаимодействующих с ними. Электроны, прошедшие сквозь образец, фокусируются на устройстве формирования изображения: флюоресцентном экране, фотопластинке или сенсоре ПЗС-камеры.

    Благодаря меньшей чем у света длине волны электронов ПЭМ позволяет изучать образцы с разрешением в десятки тысяч раз превосходящим разрешение самого совершенного светооптического микроскопа. С помощью ПЭМ возможно изучение объектов даже на атомарном уровне. ПЭМ является одним из основных методов исследования в целом ряде прикладных областей: физике, биологии, материаловедении и т.д.

    На относительно малых увеличениях контраст на ПЭМ возникает из-за поглощения электронов материалом исследуемого образца. На высоких увеличениях сложное взаимодействие волн формирует изображение, требующее более сложной интерпретации.

    Современные ПЭМ имеют режимы работы, позволяющие изучать элементный состав образцов, ориентацию кристаллов, фазовый сдвиг электронов и т.п. Для исследований в области материаловедения, металлургии, кристаллографии, физики полупроводников созданы современные высоковольтные (до 300 кэВ) ПЭМ высокого разрешения, позволяющие в обычном режиме получать изображения атомов. С дополнительными аналитическими приставками (рентгеновские энергодисперсионные спектрометры, спектрометры потерь энергии электронов) они позволяют определять элементный состав областей менее 0.5 нм в диаметре.

    Для подробного ознакомления с медицинской и исследовательской техникой основных мировых производителей оптических систем и сопутствующего оборудования посетите наш каталог или свяжитесь с нашими специалистами и получите полную профессиональную консультацию по любым, имеющимся у Вас, вопросам. 

    Сканирующий туннельный микроскоп

    Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) — система образец + игла, к которым приложена разность потенциалов. Электроны из образца туннелируют на иглу, создавая туннельный ток. Величина этого тока экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Типичные значения 1-1000 пА при расстояниях около 1 Å.

    В процессе сканирования игла движется вдоль образца, туннельный ток поддерживается стабильным за счёт действия обратной связи, и удлинение следящей системы меняется в зависимости от топографии поверхности. Такие изменения фиксируются, и на их основе строится карта высот.

    Ограничения на использование метода накладываются:

    Во-первых, условием проводимости образца (поверхностное сопротивление должно быть не больше 20 МОм/см²),

    Во-вторых, условием «глубина канавки должна быть меньше её ширины», потому что в противном случае может наблюдаться туннелирование с боковых поверхностей.

    Но это только основные ограничения. На самом деле их намного больше. Например, технология заточки иглы не может гарантировать одного острия на конце иглы, а это может приводить к параллельному сканированию двух разновысотных участков. Кроме ситуации глубокого вакуума, во всех остальных случаях всегда имеем на поверхности осаждённые из воздуха частицы, газы и т. д. Технология грубого сближения также оказывает колоссальное влияние на объективность полученных результатов. Если при подводе иглы к образцу мы не смогли избежать удара иглы о поверхность, то считать иглу состоящей из одного атома на кончике призмы будет большим преувеличением.

    Сканирующий атомно-силовой микроскоп

    Атомно-силовой микроскоп — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер Ваальса. Но при использовании специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) может исследовать как проводящие так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Пространственное разрешение атомно-силового микроскопа зависит от размера кантилевера и кривизны его острия. Разрешение достигает на атомарном уровне по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.

    Атомно-силовой микроскоп был изобретён в 1986 году Гердом Биннигом и Кристофом Гербером в США. Атомно-силовой микроскоп применяется для фотографированя профиля поверхности и для изменения её рельефа, а также для манипулирования: перемещения, добавления, удаления микроэлементов на поверхности объекта

    Принцип работы

    Атомно-силовой микроскоп (АСМ) представляет собой систему образец + игла. На малых расстояниях между двумя атомами, один на подложке, другой на острие, при расстоянии около одного ангстрема действуют силы отталкивания, а на больших — силы притяжения. Величина этого усилия экспоненциально зависит от расстояния образец-игла. Отклонения зонда при действии близко расположенных атомов регистрируются при помощи измерителя наноперемещений, в частности используют оптические, ёмкостные или туннельные сенсоры. Добавив к этой системе устройство развёртки по осям X и Y, получают сканирующий АСМ. Принимая, что электронные состояния (орбитали) локализованы на каждом атомном участке, то при сканировании поверхности образца в направлении X или Y с одновременным измерением выходного аналогового сигнала по направлению Z можно получить картину поверхностной структуры на атомном уровне в системе координат XYZ, т.е. 3D виде.

    Основные технические сложности при создании микроскопа:

    • Создание иглы, заострённой действительно до атомных размеров
    • Обеспечение механической (в том числе тепловой и вибрационной) стабильности на уровне лучше 0,1 ангстрема
    • Создание детектора, способного надёжно фиксировать столь малые перемещения
    • Создание системы развёртки с шагом в доли ангстрема
    • Обеспечение плавного сближения иглы с поверхностью

    Преимущества и недостатки

    В сравнении с растровым электронным микроскопом (РЭМ) атомно-силовой микроскоп обладает рядом преимуществ. Так, в отличие от РЭМ, который даёт псевдо трёхмерное изображение поверхности образца, АСМ позволяет получить истинно трёхмерный рельеф поверхности. Кроме того, непроводящая поверхность, рассматриваемая с помощью АСМ, не требует нанесения проводящего металлического покрытия, которое часто приводит к заметной деформации поверхности. Для нормальной работы РЭМ требуется вакуум, в то время как большинство режимов АСМ могут быть реализованы на воздухе или даже в жидкости. Данное обстоятельство открывает возможность изучения биомакромолекул и живых клеток. В принципе, АСМ способен дать более высокое разрешение чем РЭМ. Так было показано, что АСМ в состоянии обеспечить реальное атомное разрешение в условиях сверхвысокого вакуума. Сверхвысоковакуумный АСМ по разрешению сравним со сканирующим туннельным микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом.

    К недостатку АСМ при его сравнении с РЭМ также следует отнести небольшой размер поля сканирования. РЭМ в состоянии просканировать область поверхности размером в несколько миллиметров в латеральной плоскости с перепадом высот в несколько миллиметров в вертикальной плоскости. У АСМ максимальный перепад высот составляет несколько микрон, а максимальное поле сканирования в лучшем случае порядка 150×150 микрон. Другая проблема заключается в том, что при высоком разрешении качество изображения определяется радиусом кривизны кончика зонда, что при неправильном выборе зонда приводит к появлению артефактов на получаемом изображении.

    Обычный АСМ не в состоянии сканировать изображения так же быстро, как это делает РЭМ. Для получения АСМ-скана, как правило, требуется несколько минут, в то время как РЭМ после откачки способен работать практически в реальном масштабе времени, хотя и с относительно невысоким качеством. Достаточно медленная скорость развёртки АСМ часто приводит к появлению на изображении искажений, вызываемых тепловым дрейфом, ограничивая тем самым возможности микроскопа при точном измерении элементов сканируемого рельефа. Однако было предложено несколько быстродействующих конструкций, чтобы увеличить производительность сканирования микроскопа, включая зондовый микроскоп, который был впоследствии назван видеоАСМ (удовлетворительного качества изображения были получены на видеоАСМ с частотой телевизионной развёртки, т.е. быстрее, чем на обычном РЭМ). Для коррекции искажений от термодрейфа было также предложено несколько методов.

    Изображения, полученные на АСМ, могут быть искажены гистерезисом пьезокерамического материала сканера (Lapshin, 1995), а также перекрёстными паразитными связями, действующими между X, Y, Z элементами сканера, что может потребовать программной коррекции. Современные АСМ используют программное обеспечение, которое вносит исправления в реальном масштабе времени (например, особенность-ориентированное сканирование, особенность-ориентированное позиционирование, Lapshin, 2004, 2007), либо сканеры, снабжённые замкнутыми следящими системами, которые практически устраняют данные проблемы. Некоторые АСМ вместо пьезотрубки используют XY и Z элементы сканера механически несвязанные друг с другом, что также позволяет исключить часть паразитных связей.

    АСМ можно использовать для определения типа атома в кристаллической решётке.

    Сканирующий электронный микроскоп

    Сканирующий электронный микроскоп — прибор, позволяющий получать изображения поверхности образца с большим разрешением (менее 1 микрометра). Применение дополнительных систем позволяет получать информацию о химическом составе приповерхностных слоёв.

    Принцип работы

    Исследуемый образец в условиях промышленного вакуума сканируется сфокусированным электронным пучком средних энергий. В зависимости от механизма регистрирования сигнала различают несколько режимов работы сканирующего электронного микроскопа: режим отражённых электронов, режим вторичных электронов, режим катодолюминесценции и т. д. Разработанные методики позволяют исследовать не только свойства поверхности образца, но и визуализировать и получать информацию о свойствах подповерхностных структур.

    Разрешающая способность

    Пространственное разрешение сканирующего электронного микроскопа зависит от поперечного размера электронного пучка, который в свою очередь зависит от электронно-оптической системы, фокусирующей пучок. Разрешение также ограничено размером области взаимодействия электронного зонда с образцом, т. е. от материала мишени. Размер электронного зонда и размер области взаимодействия зонда с образцом намного больше расстояния между атомами мишени, таким образом, разрешение сканирующего электронного микроскопа не настолько велико, чтобы отображать атомарные масштабы, как это возможно, например, в просвечивающем электронном микроскопе. Однако, сканирующий электронный микроскоп имеет свои преимущества, включая способность визуализировать сравнительно большую область образца, способность исследовать массивные мишени (а не только тонкие пленки), а также разнообразие аналитических методов, позволяющих измерять фундаментальные характеристики материала мишени. В зависимости от конкретного прибора и параметров эксперимента, может быть получено разрешение от десятков до единиц нанометров.

    Применение

    Сканирующие микроскопы применяются в первую очередь как исследовательский инструмент в физике, электронике, биологии. В основном это получение картинки исследуемого образца, которая может сильно меняться в зависимости от применяемого типа детектора. Эти различия позволяют делать вывод о физике поверхности, проводить исследование рельефа поверхности. Электронный микроскоп практически единственный прибор, который может дать изображение поверхности современной микросхемы или промежуточной стадии фотолитографического процесса.

    Растровый просвечивающий электронный микроскоп

    Растровый просвечивающий электронный микроскоп (РПЭМ) – это особый вид РЭМ. Он рассчитан на тонкие образцы, такие же, как и исследуемые в ОПЭМ. Схема РПЭМ отличается от схемы на рис. 3 только тем, что в ней нет детекторов, расположенных выше образца. Поскольку изображение формируется бегущим пучком (а не пучком, освещающим весь исследуемый участок образца), требуется высокоинтенсивный источник электронов, чтобы изображение можно было зарегистрировать за приемлемое время. В РПЭМ высокого разрешения используются автоэлектронные эмиттеры высокой яркости. В таком источнике электронов создается очень сильное электрическое поле (ок.  В/см) вблизи поверхности заостренной травлением вольфрамовой проволочки очень малого диаметра. Это поле буквально вытягивает миллиарды электронов из проволочки без всякого нагрева. Яркость такого источника почти в 10 000 раз больше, чем источника с нагреваемой вольфрамовой проволокой (см. выше), а испускаемые им электроны могут быть сфокусированы в пучок диаметром менее 1 нм. Были даже получены пучки, диаметр которых близок к 0,2 нм.

    Автоэлектронные источники могут работать только в условиях сверхвысокого вакуума (при давлениях ниже Па), в которых полностью отсутствуют такие загрязнения, как пары углеводородов и воды, и становится возможным получение изображений с высоким разрешением. Благодаря таким сверхчистым условиям можно исследовать процессы и явления, недоступные ЭМ с обычными вакуумными системами.

    Исследования в РПЭМ проводятся на сверхтонких образцах. Электроны проходят сквозь такие образцы почти без рассеяния. Электроны, рассеянные на углы более нескольких градусов без замедления, регистрируются, попадая на кольцевой электрод, расположенный под образцом. Сигнал, снимаемый с этого электрода, сильно зависит от атомного номера атомов в той области, через которую проходят электроны, – более тяжелые атомы рассеивают больше электронов в направлении детектора, чем легкие. Если электронный пучок сфокусирован в точку диаметром менее 0,5 нм, то можно получить изображение отдельных атомов. Реально удается различать на изображении, полученном в РПЭМ, отдельные атомы с атомной массой железа (т.е. 26 и более).

    Электроны, не претерпевшие рассеяния в образце, а также электроны, замедлившиеся в результате взаимодействия с образцом, проходят в отверстие кольцевого детектора. Энергетический анализатор, расположенный под этим детектором, позволяет отделить первые от вторых. Измеряя энергию, потерянную электронами при рассеянии, можно получить важную информацию об образце. Потери энергии, связанные с возбуждением рентгеновского излучения или выбиванием вторичных электронов из образца, позволяют судить о химических свойствах вещества в области, через которую проходит электронный пучок.

    Для подробного ознакомления с медицинской и исследовательской техникой основных мировых производителей оптических систем и сопутствующего оборудования посетите наш каталог или свяжитесь с нашими специалистами и получите полную профессиональную консультацию по любым, имеющимся у Вас, вопросам. 

    Металлографический микроскоп: виды, назначение, цены

    Проводить наблюдение и исследование непрозрачных объектов в отраженном свете, а также их фотографирование сегодня возможно с использованием металлографического микроскопа. Устройство металлографического микроскопа состоит из двух систем – окуляра и объектива, которые представлены тремя системами: осветительной, механической и оптической. Более детально остановимся на каждой из них.

    1. Осветительная система в микроскопе представлена лампой накаливания, линзами (они предназначены и используются для снижения рассеивания лучей света и улучшения качества полученного изображения), фильтрами (устраняют лучи определенной волны, повышая четкость получаемого изображения) и диафрагмой (ее предназначение в микроскопе связано с ограничением сечения луча света и регуляцией интенсивности освещения).
    2. Что касается механической системы, то она представлена корпусом, предметным столиком с микрошлифом и тубусом с винтами, которые позволяют смещать предметный столик по горизонтали. Ну и, конечно же, оптическая система. На ее долю приходится основная роль и функция в микроскопе, ведь от того, какая оптика используется, будет зависеть качество получаемого результата.
    3. Оптическая система представлена в микроскопе двумя преломляющими призмами, зеркалом, объективами и окулярами с фотокамерой, что позволяет делать снимки и сохранять их.

    Металлографический микроскоп — принцип работы

    Прежде чем приступать к работе на металлографическом микроскопе, хотелось бы, чтобы каждый знал последовательность действий, что позволит существенно продлить продолжительность его функционирования и поможет получить качественное изображение. Итак, исследуемый предмет помещают на середину предметного стекла так, чтобы полированная поверхность его была обращена непосредственно к самому объективу. После того, как объектив размещен, подсоединяют микроскоп к сети, при этом регулируют тот накал освещения, который требуется в конкретном случае. После установления необходимого освещения, с помощью винта производят фокусировку, поднимая или опуская предметный столик на определенную высоту. Во время всего этого исследователь проводит наблюдение в окуляры. Используя все микровинты, регулируя уровень диафрагмы и перемещая светофильтры, удается получить качественное изображение, при этом глаза не напрягаются и можно комфортно проводить исследование.

    Схема металлографического микроскопа представлена в виде рисунка чуть ниже.

    Используя металлографические микроскопы, вначале проводится анализ и исследование нетравленного шлифта, где определяются разного рода дефекты, патологические включения и удается идентифицировать присутствие графита в чугуне. После изучения нетравленного шлифта, исследователь приступает к исследованию протравленного шлифта, где дается полностью изучить и проанализировать строение металлов и сплавов.

    Петрографический и металлографический микроскопы активно применяют в отраслях, где проводится анализ и изучение разного рода металлов. Использование его дает возможность формировать конфигурацию размещения зерен металлов в отраженном свете, выявлять в металлах патологические включения и инородных частиц, а также оценивать свойства и особенности поверхностного слоя.

    Основная функция микроскопа направлена на обработку параметров излучения от поверхности исследуемого объекта.

    При выборе микроскопа очень важно обращать внимание на основные его характеристики – это окуляр и объектив. При изучении объектива микроскопа важно знать:

    • какая кратность в нем увеличения (от 11 до 30 в светлом и от 30 до 90 в темном поле)
    • численная апертура (0.7 – 1.3)
    • фокусное расстояние (от 2.4 мм до 23 мм)
    • свободное расстояние (от 0.13 до 5.4).

    А вот при характеристике окуляра очень важно обращать внимание на:

    • фокусное расстояние
    • линейное расстояние.

    Петрографический, или как его еще называют, поляризационный микроскоп, помимо предметного столика имеет поляризующий фильтр и анализатор (поляризатор расположен под предметным столиком, а анализатор в тубусе выше объектива). Основное назначение данного микроскопа направлено на изучение различных пород и минералов в тонких срезах.

    Использование металлографического микроскопа в металлургии и металлообрабатывающей промышленности для контроля за качеством сплавов и металлов в последнее время стало настолько актуальным и распространенным, ведь благодаря такому микроскопу удается изучать все непрозрачные структуры в свете, отраженном от них. Благодаря развитию и усовершенствованию моделей микроскопа удается сразу получить анализ изображения математический. Такие микроскопы являются одним из важных атрибутов в сфере металлографии. Данная отрасль в металловедении подразумевает в себе детальное изучение структуры металлических материалов с помощью целого набора оптических приборов. Именно благодаря таким микроскопам удается полностью провести анализ и исследование структуры разных металлов, их сплавов, изучить полностью структуру металлов и шлифта. После обработки сплавов, объект подлежит исследованию, которое позволяет оценить тип и наличие и характер дефекта в металле, структуру металла, а также его плоскость и шероховатость.

    Металлографический микроскоп: типы и виды

    По типу метода исследования различают металлографические микроскопы:

    • прямые: конструкции данного вида имеют высокую оптическую мощность, возможность наблюдения объекта под любым углом;
    • инвертированные системы: отличаются высоким разрешением, и более приемлемой ценой по сравнению с прямыми устройствами;
    • инспекционные: применяют для исследований микроэлектроники.

    По типу оптической системы металлографические системы бывают: монокулярные, бинокулярные, тринокулярные, специальные и цифровые микроскопы металлографические.

    По виду портативности различают стационарные (устанавливаются в лабораториях) и переносные микроскопические конструкции.

    При использовании инвертированной модели микроскопа нет необходимости фокусировать образец, так как вся исследуемая поверхность материала находится в поле зрения. А вот прямые микроскопы имеют увеличение до 150 х, бинокулярную насадку, широкий угол поворота и устройства промежуточного увеличения. Из этого становится очевидным, что прямые микроскопы намного дороже инвертированных. Они между собой отличаются расположением объективов, насадкой и окуляром относительно исследуемому объекту.

    Очень часто приходится прибегать к изучению продукции микроэлектроники. С этой целью используют инспекционные микроскопы металлографические, в которых предметный столик расположен снизу и есть фотоаппаратура с высоким увеличением.

    Сферы применения металлографического микроскопа

    Микроскоп для металлографии используется в таких основных областях:

    1. Металлургическая промышленность и машиностроение.
    2. Производства по металлообработке.
    3. Научно – исследовательская деятельность.
    4. Использование в криминалистике.
    5. Геология и археология.
    6. Применение микроскопа для электроники и микроэлектроники.

    На сегодня в нашей стране существует несколько фирм производителей данных микроскопов, при этом каждая из них постоянно совершенствуется. Приобрести такой микроскоп может каждый прямо дома в интернет — магазине. Современные микроскопы имеют большое расстояние между поверхностью столика, объективом и оснащены большим ходом столика. Благодаря этому с помощью таких микроскопов удается проводить исследование крупных предметов. Помимо этого, практически все современные металлографические микроскопы оснащены фотокамерами, позволяющими фиксировать снимки и рассматривать и редактировать их на компьютере.

    На сегодня нет ни одной лаборатории, которая занимается исследованием образцов металлов и изучением их свойств, металлографического микроскопа. Широкое использование в этой отрасли он получил благодаря своей универсальности, достоверности и прочности, ведь именно благодаря такому микроскопу ученые не только нашей страны, но и других стран, могут проводить анализ состава и структуры металлов, горных пород. С помощью таких микроскопов ученым удается исследовать:

    • непрозрачные объекты и полупрозрачные предметы
    • внутреннюю структуру горных пород и композитов
    • проводить точные измерения металлов, их состав, изучать поверхность и свойства.

    Все микроскопы такого рода оснащены объективом под исследуемым материалом, что позволяет передвигать его, поворачивать и проводить осмотр со всех сторон. В среднем вес исследуемого образца металла не должен превышать 1000 грамм, хотя есть и модели, с помощью которых удается проводить исследование более тяжелых образцов.

    На сегодня, с целью упрощения работы сотрудников лаборатории, все металлографические микроскопы поделили на цифровые и портативные, с помощью которых анализ металлов можно проводить непосредственно на месте (за пределами лаборатории).

    Правила работы на микроскопе для исследования металлов

    Прежде чем приступить к работе с ним, важно помнить, что такой микроскоп требует внимательного и аккуратного отношения, ведь он не просто очень хороший, он еще и дорогой. Итак, перед Вами оптический металлографический микроскоп. Внимательно проведите осмотр его наружный, посмотреть линзы (окуляр, объектив) и с помощью специальных таблиц рассчитать его увеличение. Затем, предметный столик расположить по центру с помощью винтов, расположить микрошлифт на столик таким образом, чтобы поверхность, которую предстоит исследовать, была обращена непосредственно к объективу. Сделав все это, очень важно правильно расположить микровинт — он должен быть на нуле и уже после всего этого можно смело вращать микровинтом и перемещать предметный столик, наводя резкость на исследуемом объекте. После таких исследований специалисты могут смело делать анализ о структуре, качестве и свойствах металла.

    Устройство металлографического микроскопа любого типа, как теперь нам известно, состоит из источника света, конденсора, диафрагмы, пластинки, объектива, микрошлифта, призмы внутреннего отражения, окуляра, зеркала и фотоокуляра (есть во всех современных моделях). С помощью конденсора и диафрагмы происходит формирование узкого пучка света, а вот плоскопараллельная пластинка и призма обладают свойством изменять направление лучей света. Чтобы увеличить изображение необходимо воспользоваться объективом и окуляром.

    Итак, все современные лаборатории и цехи имеют микроскопы для непрозрачных объектов и металлов – металлографические микроскопы. Работая с ними можно быть уверенным в качестве полученных результатов. Учитывая то, что данные микроскопы нашли свое применение в отраслях с металлами, отсюда их и второе название – металлургические или промышленные микроскопы. Благодаря глубокому изучению сплавов удается четко и точно определить все его характеристики. Если материал подготовлен и отшлифован правильно, то тогда можно четко изучить внутреннее строение шлифа. С этой целью используют полировку или травление шлифа. Для этого используют раствор азотной кислоты в спирте, обработав метал которым, на его поверхности образуется пленка, затрудняющая проведение исследование.

    Используя металлографический микроскоп можно не только оценить тип и характер дефекта в металле, но и структуру его (так называемые зерна металла), оценить его поверхность, шероховатость и присутствие в металле неметаллических структур. Если необходимо осуществить фотографирование объекта, то очень важно позаботиться о хорошем источнике света, так как металлы не способны хорошо отражать свет. С целью освещения используют темное, светлое поле, поляризацию или интерференционный контраст.

    Те руководители, которым очень важен результат исследований и наблюдений, четко знают, что металлографический микроскоп должен быть от хорошего и качественного производителя, иметь отличную оптическую систему с максимальным увеличением. Если есть необходимость в работе за пределами лаборатории или цеха, то в таком случае не обойтись без портативного микроскопа, свойства которого немного уступают портативному, но все-таки он обладает хорошими показателями. Особой популярностью пользуются микроскопы цифровые профессиональные, так как они обладают высокой точностью измерений и исследований, имеют высокую производительность труда позволяют минимизировать затраты на документирование исследований.

    «Блошиное стекло» в современном исполнении — Intel Play QX3

    «Блошиное стекло» представляет собой одну из самых ранних форм простого микроскопа. Впервые оно было описано Афанасием Кирхером в 1646 году. В качестве игрушки «блошиное стекло» было широко распространено до конца 18 века. В картонную трубочку длиной около 2 см вставлялась с одного конца двояковыпуклая линза, а с другой — плоское стекло с прикрепленным к нему объектом. Считается, что нюрнбергские мастера игрушек начали изготовлять свои дешевые, картонно-деревянные, простые и сложные микроскопы, оклеенные цветной или черной бумагой, около 1750 года. Следует отметить, что игрушечный микроскоп — это не макет, а действующий инструмент, используемый как игрушка. И вот через два с половиной столетия, на рубеже 21 века фирма Intel продолжает традиции выпуска игрушечных микроскопов, причем, как и нюрнбергские мастера, затейливо оклеивавшие свои микроскопы бумагой с красным или зеленым шашечным рисунком, фирма Intel уделила особое внимание броскому оформлению своей игрушки. Полупрозрачный корпус нового микроскопа Intel Play QX3 далек от функциональности и выполнен в модном сейчас стиле iMAC.

    За свою почти 300-летнюю историю микроскоп стал, наверное, самым массовым и известным оптическим прибором. Почти все встречались с ним, хотя бы на уроках биологии и физики. Несмотря на столь древнюю историю, его развитие продолжалось и в ушедшем 20 веке. За изобретение фазоконтрастного микроскопа в 1953 году Нобелевская премия по физике была присуждена Фрицу Цернике. Понятно, что на сравнение с современными научными микроскопами данная игрушка не претендует, однако и в своем классе у нее много конкурентов. Поэтому есть, с чем сравнить. В этой статье мы попытаемся сравнить возможности нашего героя и результаты, полученные при использовании детского микроскопа «Натуралист», микроскопа фирмы Carl Zeiss начала века и обычного сканера, с помощью которого тоже можно получить увеличенное изображение довольно мелких объектов.

    Рассматриваемая игрушка предназначена для получения картинок мелких объектов, а не их прямого наблюдения глазом. Поэтому для корректного сравнения мы производили съемку через оптический микроскоп с помощью разных цифровых и видео камер. Для полноты описания напомню оптическую схему микроскопа и основные способы съемки через микроскоп.
    Если у вас возникли проблемы с просмотром иллюстраций в формате swf, то рисунки в формате gif можно увидеть здесь.

    На приведенных рисунках даны оптические схемы микроскопа: а) при визуальном наблюдении (старейшая схема из двояковыпуклого объектива и плосковыпуклого окуляра, как полагают, предложенная Дреббелем в 1617-1619 годах), б) при микрофотосъемке объективом микроскопа, в) при микрофотосъемке с использованием окуляра, г) при микрофотосъемке с использованием объектива фотоаппарата, д) при микрофотосъемке с использованием гомали. В микроскопе Intel Play QX3 используется вариант б). Поскольку у большинства дешевых цифровых фото и видео камер объектив несъемный, то для получения снимков через обычный микроскоп для нас наиболее актуальным является вариант г). При микрофотосъемке камерой с несъемным объективом важнейшим элементом для получения качественного изображения становится окуляр. Если первичное изображение, создаваемое объективом микроскопа, находится чуть выше переднего фокуса окуляра, то из него будут выходить расходящиеся пучки лучей. Они, встретив положительную оптическую систему (объектив камеры), дадут изображение чуть дальше главной фокальной плоскости этой системы. Микроскоп в этом случае играет роль афокальной насадки к фотокамере. Поэтому рассмотрим основные типы окуляров.
    На рисунке приведены схемы окуляров: а) окуляр Гюйгенса, б) компенсационный окуляр, в) окуляр Рамсдена, г) ортоскопический окуляр, д) симметричный окуляр, е) гомаль.

    Особый интерес для нас представляет симметричный окуляр д). Он состоит из двух одинаковых симметрично расположенных линз одинакового диаметра. Каждая линза ахроматическая и склеена из двух элементов. Если подобного окуляра достать не удается, то заметим, что его оптическая конструкция очень напоминает конструкцию многих стандартных фотографических объективов, которые могут при необходимости быть использованы вместо окуляра.

    Теперь об объектах, которые мы рассматривали. Поскольку я давно успешно завершил борьбу с тараканами, моль поймать не удалось, а на дворе зима, то живых подходящих объектов у нас не было, и мы воспользовались теми препаратами, которые в лучших традициях «блошиных стекол» были приложены к микроскопу. Микропрепараты были изготовлены почти в стиле 18 века и представляли собой картонные пластинки с 4 круглыми окошками, где между двух прозрачных пластинок были заключены объекты для микроскопирования. Итак, нам предложили посмотреть: вошь, кусочек фазаньего пера, лапку и крылышко пчелы, шерсть, тельце дрозофилы, икринки креветки, фрагмент губки (беспозвоночного животного), нить водоросли спирогиры, споры папоротника, волокна бумаги и кусочек собачей шерсти. Фрагмент «лапки пчелы»


    Cканер NEUHAUS 9600


    Intel Play QX3 (приведен весь кадр целиком)


    FujiFilm FinePix 4700 + микроскоп Carl Zeiss (фрагмент снимка)

    Что у нас получилось, можно посмотреть на приведенных фотографиях, а снимки через микроскопы Натуралист и Carl Zeiss с окулярами Гюйгенса, сделанные с помощью камеры Fuji, напечатаны в статье: FujiFilm FinePix 4700.

    Снимки других объектов, сделанные через микроскоп МБР-1 с помощью камеры Casio QV 3000, где в качестве окуляра использовался объектив Юпитер 3, можно найти в статье в статье: ПЗС матрица SONY ICX252AQ, а через цейссовский микроскоп и видеокамеру Sony CCD-F370E — в статье 97 года: Визуализированная реконструкция…

    Из приведенных снимков объект-микрометра видно, что, написав на микроскопе увеличение в 200 раз, конструкторы несколько «погорячились». Можно, конечно, сделать телевизионный экран размером в стену, но кроме линейных размеров экрана нужно еще и соответствующее число точек.

    Считается, что разрешающая способность глаза около 0,1 мм. Тогда, чтобы сравнить увеличения оптического микроскопа и нашего устройства, надо напечатать снимок с разрешением 10 пикселей на мм или 254 dpi на сублимационном принтере, обеспечивающем нерастровую печать с расстоянием между соседними точками менее 0,1 мм . Тогда размер объекта на отпечатке, отнесенный к его истинному размеру, и даст нам искомое увеличение. Итак, изображение объекта размером 0,1мм состоит из 55 пикселей и займет на отпечатке 5,5 мм, откуда получаем увеличение в 55 раз.

    Микроскоп снабжен тремя объективами. Если говорить собственно об увеличении объективов, то для самого слабого из них увеличение, видимо, меньше 1, поскольку размер снимаемых объектов в несколько раз превышает предполагаемый размер матрицы. На мой взгляд, схема с 3 объективами здесь не очень оправдана. Плавное изменение увеличения за счет изменения расстояния между объективом и матрицей позволило бы получить примерно такой же диапазон изменений увеличения. Явным плюсом использования слабых объективов является огромное расстояние между объектом и объективом, что позволяет эффективно осуществлять верхнюю подсветку.

    Еще несколько слов об освещении. Микроскоп от Intel снабжен двумя осветителями, позволяющими направлять освещение как сверху, так и снизу. В отличие от большинства современных микроскопов, снабженных конденсорами, собирательными оптическими системами, направляющими свет в объектив, здесь использован осветитель простейшего типа, состоящий из лампочки и матового стекла.
    Наш герой рядом с микроскопом Левенгука. В наводке на резкость и увеличении он явно проигрывает, а так — всем хорош.

    История развития микроскопа показывает, что собственно оптика — это даже не полдела. Как известно, короткофокусная линза в оправе, соединенная с штативным приспособлением для фиксирования объекта и фокусировки его, приобрела в руках Левенгука характер научно-исследовательского инструмента. Его преимущества по сравнению со сложными микроскопами того времени были настолько очевидны, что он надолго и прочно становится основным инструментом всех более тонких микроскопистов. Поэтому в конструкции микроскопа очень много внимания уделялось усовершенствованию механической конструкции. Механика же нашего микроскопа вряд ли превосходит механику 18 века.

    Чем же хорош данный микроскоп?

    В отличие от блошиного стекла, он позволяет в реальном времени рассматривать изображение объекта сразу нескольким наблюдателям. Причем, в очень удобном и комфортном положении, сидя за экраном компьютера, а не проецируя изображение на потолок в темной комнате, как можно было бы сие осуществить с обычным микроскопом. Кроме того, есть возможность в любой момент зафиксировать объект, подписать его и… подрисовать, что осуществляется с помощью прилагаемого в микроскопу программного обеспечения. Эта программа сразу переключает ваш компьютер в экранный режим 800×600, где в окне 512×384 видно изображение объекта, а остальное пространство заполнено кнопками управления микроскопом и обработки изображения.

    Устройство должно было быть востребованным, и насколько работа с ним оправдала ожидания пользователей, об этом впечатления непредвзятого наблюдателя.

    Впервые о возможности увидеть на экране создаваемое в микроскопе изображение я услышала еще в теперь уже далеких восьмидесятых, в университете г. Свердловска (ныне Екатеринбурга). Для народных умельцев все было просто: достали по случаю телевизионную камеру, подсоединили — и теперь студенты на практикуме по микробиологии в микроскоп и не заглядывают, смотрят себе на экран — красота! Впечатление было сильным, и в душе надолго осталась мечта — нам бы такой. Лет через десять и на нашу университетскую улицу пришел праздник. Композиция, полученная в результате объединения микроскопа со встроенным осветителем, черно-белой видеокамеры и монитора, внесла в практикум по микробиологии, как казалось, свежую революционную струю, позволив одновременно показывать всем студентам препарат и сообща обсуждать увиденное, будучи при этом уверенным, что все видят одно и то же, а не фокусируют под свой глаз разные плоскости препарата или разглядывают разные части поля зрения, как нередко бывает, когда в окуляр микроскопа по очереди заглядывают несколько человек. Особенно удобной оказалась конструкция для наблюдения за живыми объектами (бактериями, простейшими, водорослями, дрожжами), наблюдения за движением микроорганизмов, процессами добычи и заглатывания пищи и т.д. Не случайно наша композиция быстро завоевала признание на практике по экологии микроорганизмов и даже успешно выдержала путешествие до Полярного круга и обратно (на Беломорскую биологическую станцию МГУ). Правда, в этом случае для уменьшения веса и объема вместо солидного монитора был взят маленький черно-белый телевизор Veras, на экране которого, почти «в прямом эфире», мы рассматривали и анализировали свежесобранные пробы. Реакция аудитории на «мир в капле воды», увиденный в столь крупном масштабе, почти всегда непосредственно-восторженная. И сразу задумываешься, как здорово было бы показать его и учителям-биологам, и школьникам, и просто любознательным детишкам. Эта затянувшаяся преамбула позволит, надеюсь, понять, насколько востребованным был предложенный микроскоп и с каким интересом, нетерпением и надеждой мы ждали результатов тестирования. Первое впечатление почти сказочное — действительно дизайн хорош: необыкновенно, красиво и завлекательно, так и тянет манипулировать изображением на экране.

    Впечатление второе: попытка рассмотреть привычные (и наиболее крупные) для микробиолога объекты — мелкие водоросли, нитчатые цианобактерии (синезеленые водоросли), актиномицеты — оканчивается разочарованием. Кроме самых общих расплывчатых контуров, можно сказать, ничего не видно. Такой же результат, ко всеобщему огорчению, был получен и с коловратками — микроскопическими паразитами аквариумного краба. Характерно сокращающееся существо, хотя и прозрачное, но отлично видимое в обычный микроскоп, превратилось на экране в бесформенную тучку, слегка меняющую свои неясные очертания. Итак, попытка рассмотреть в микроскоп типичные микробы вызвала лишь чувство горького неудовлетворения.

    Впечатление третье: смотрим все подряд, авось что-нибудь разглядим. Ну, прежде всего, приложенные к микроскопу препараты (мелкие насекомые, лапки, крылышки, икринки, которые, к слову отметим, в десятки и сотни раз крупнее выбранных нами микробов). Здесь ситуация гораздо лучше, можно, пусть не идеально, сфокусировать и рассматривать объекты целиком или хотя бы по частям.

    Здесь, наверное, стоит сказать несколько слов о предложенных препаратах. Выбор, рассчитанный на юного натуралиста, довольно логичен, с одной стороны, и довольно стандартен, с другой. Явно неудачным представляется препарат зеленой водоросли Spirogyra, имеющей довольно крупные нити с хорошо заметными клеточными перегородками и знаменитым спиральным ярко-зеленым хроматофором. На препарате же хроматофора не видно, нити бесцветны и почти бесформенны. В остальном, препараты сделаны приемлемо и объекты соответствуют приведенным в подписях тривиальным названиям, хотя, на мой взгляд, при добавлении традиционных для биологии латинских названий эти подписи смотрелись бы более солидно. Тем более, что микроскоп, судя по всему, рассчитан не только на англоязычный рынок, а точно перевести тривиальные названия не всегда просто.

    Можно добавить, что полученные на экране изображения выглядят несколько иначе, чем в поле зрения светового микроскопа, но это даже интересно, возникает ощущение такого фантастического, виртуального компьютерного мира, в который попали объекты из мира реального. Это, наверное, неплохой толчок к пробуждению детской фантазии.

    Еще интереснее оказалось рассматривать довольно крупные вещи, оказавшиеся под рукой: изящное ювелирное украшение, засиявшее какими-то новыми, неизвестными гранями, камни, иголку кактуса, срез листа комнатного растения. Пожалуй, именно подобные объекты, казалось бы, достаточно хорошо видимые и невооруженным глазом, оказались наиболее подходящими для данного микроскопа: на экране монитора они меняют свой облик, обогащаются новыми деталями, ну, и, в общем-то, на мой взгляд, стимулируют любознательность. В этом отношении, конечно, очень хороша возможность верхней подсветки. Так что, в конечном счете, впечатление оптимистичное.

    Впечатление четвертое. Микроскоп разъемный, и, оказывается, вовсе не обязательно всовывать препарат на предметный столик, а можно снять микроскоп со штатива, помахать в воздухе и поднести почти к произвольному объекту: руке, обивке дивана, оконному стеклу. Возможности микроскопа чрезвычайно расширяются. Ну, а что еще можно посмотреть, пусть придумают сами малолетние пользователи.

    Впечатление пятое. Возвращаясь к преамбуле, безусловным достоинством игрушки является возможность одновременного коллективного просмотра, общей игры, а также общего творчества, поскольку объект можно не только увидеть, но и «зарисовать», изменить на рисунке, сделать композицию, подписать. Итак, поможет ли он адекватно познавать мир, — не знаю, вряд ли, как к оптическому инструменту, к нему можно предъявить серьезные претензии, но как красивая, увлекательная, развивающая игрушка, он имеет много неоспоримых достоинств.

    При подготовке статьи использованы книги:
    С.Л.Соболь.
    История микроскопа и микроскопических исследований в России в XVIII веке. Издательство АН СССР.М., 1949.
    С.П.Мурзаев.
    Микрофотография для геологов. М. Недра, 1978.

    Фотографии старинных микроскопов сделаны в Политехническом музее.

    Рисунок «блошиного стекла» взят из Zahn, 1685-1686, ч.III, стр. 109.

    Микроскоп Intel Play QX3 предоставлен фирмой ASBIS

    Оптика: очки и контактные линзы

    Оптическая система, предназначенная для наблюдения близко расположенных предметов в увеличенном виде, называется микроскопом. Простейшим микроскопом является лупа. Каждая лупа характеризуется: 1) видимым увеличением Г, 2) полем зрения 2l.

    Схема действия лупы показана на рис. 90. Предмет 2l размещается в переднем фокусе лупы. Зрачок глаза Dг наблюдателя размещается в выходном зрачке лупы. Наблюдатель видит изображение под углом w’, но не на бесконечности, а на расстоянии наилучшего зрения — 250 мм, что объясняется психологией воcприятия.

    Под видимым увеличением лупы понимают отношение видимого размера изображения к видимому размеру предмета. А так как l’=250 tgw’ a l=f’tgw’, то

    Г=250/f’.  (55,1)

    Величину Г принято называть окулярным увеличением. Поле зрения лупы ограничивается аберрациями и ее диаметром.

    Из практики применения луп можно указать эмпирическую зависимость между полем зрения и видимым увеличением (в миллиметрах) :

    2l = 150/Г.  (55,2)

    Световой диаметр лупы DCB определяется размером поля зрения. Как следует из рис. 90:

    DCB = 2t + Dг.  (55,3)

    Плоско-выпуклая линза, обращенная плоской стороной к глазу, может служить лупой с увеличением не свыше 4х. Такая лупа часто применяется для отсчета по шкалам. Лупы 6х, 10х и 12х бычно состоят из трех склеенных линз. Такая лупа называется апланатической. Конструктивные данные апланатической лупы 6х приведены ниже:

    Лупы 20х изготовляются из четырех стекол, склеенных между собой. Они применяются редко из-за малого поля зрения и малого расстояния между предметом и лупой. Для увеличения свыше 12* применяют микроскоп.

    Микроскоп является сложной оптической системой, состоящей, как минимум, из объектива и окуляра. Объектив (рис. 91) проектирует изображение в переднюю фокальную плоскость окуляра. В этой плоскости создается промежуточное действительное обратное изображение рассматриваемого предмета, позволяющее совместить с ним какую-либо шкалу или сетку. Шкала (сетка) видна одновременно с рассматриваемым предметом (отсчетный, шкаловой, измерительный микроскопы). При создании микроскопов выходящие пучки лучей из окуляра микроскопа рассматривают как параллельные.

    Существует общераспространенное мнение, что изображение располагается на расстоянии 250 мм от наблюдателя, для чего теоретически передний фокус окуляра не должен совпадать с плоскостью изображения, образованного объективом. Действительно, при наблюдении в микроскоп изображение кажется расположенным впереди на расстоянии 250—300 мм, однако это впечатление относится к области психологии восприятия, так как опыт показывает, что наводке в микроскоп на наилучшую резкость изображения соответствует аккомодация для нормального глаза в ноль диоптрий, что в свою очередь означает получение после окуляра параллельных пучков лучей.

    Если раздельно выполнить наводку на резкость в микроскоп и в зрительную трубу на бесконечно удаленные предметы и приставить затем последнюю объективом к окуляру микроскопа, то увидим резкие изображения, и они снова будут казаться как бы находящимися перед наблюдателем. Поэтому при создании оптических приборов типа микроскопа (стереометры, компараторы и т. п.) плоскость изображения после всей предшествующей окуляру оптической системы совмещают с передней фокальной плоскостью окуляра.

    Зрачок входа на рис. 91 совпадает с объективом. В действительности в микроскопах зрачок входа может быть и перед обьективом и позади его.

    Микроскоп характеризуется: 1) видимым увеличением Г, 2) полем зрения 2l, 3) апертурой А.

    Объектив с линейным увеличением β образует действительное изображение величиной 21′. Это изображение рассматривается при помощи окуляра, работающего подобно лупе, с определенным увеличением. Следовательно, видимое увеличение микроскопа равняется произведению видимого увеличения окуляра на линейное увеличение объектива

    Апертура характеризует светосилу микроскопа и его разрешающую способность. Под числовой апертурой понимают произведение показателя преломления среды, в которой помещен предмет, на синус апертурного угла

    А = n1 sin um. (55,8)

    Из рисунка 91 можно установить зависимость между апертурой, диаметром выходного зрачка и видимым увеличением. Положим n1 = 1 um=А. Согласно уравнениям (15,1) и (15,2) между углами ит и ит’ имеется зависимость через линейное увеличение объектива, а радиус выходного зрачка равен произведению фокусного расстояния окуляра на апертурный угол в пространстве между объективом и окуляром, т. е.

    um = βu’m, D’ = 2u’m fоп.

    Решив эти уравнения и заменив β/f’оп из уравнения (55,4), получим

    Оптическая среда, которая заполняет пространство между наблюдаемым предметом и объективом, называется иммерсией. В качестве иммерсии применяют воду, глицерин, можжевельное масло или монобромнафталин.

    Предмет устанавливается на предметное стекло микроскопа (рис. 92, а) и сверху закрывается покровным стеклом. Рассматриваемый предмет плавает в жидкости, а пространство между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива микроскопа также заполнено жидкой средой с показателем преломления, близким к показателю стекла.

    В этом случае лучи при выходе из покровного стекла не претерпевают полного внутреннего отражения, а проходят в объектив (рис 92,6). В формуле апертуры (55,8) n1 и есть показатель преломления иммерсии.

    Дифракционная теория образования изображения в микроскопе позволяет указать пределы разрешения предметов, расположенных на конечном расстоянии от оптической системы. Л. И. Мандельштам показал, что в большинстве случаев условия разрешения самосветящихся предметов аналогичны равномерно освещенным.

    Наименьший предмет или деталь объекта, разрешаемые в микроскопе, определяются уравнением

    δ = λ/2A. (55,10)

    Разрешающая способность оптической системы типа микроскопа пропорциональна апертуре А.

    Апертура микроскопа позволяет определить ожидаемую разрешающую способность по формуле (55,10). Наибольшая достигнутая величина апертуры составляет A= 1,6, что при наблюдении в видимых лучах спектра (λ=0,55 мкм) позволяет получить предельно маленькое расстояние между двумя рассматриваемыми точками в 0,17 мкм. Чтобы раздельно рассмотреть такие точки, необходимо обеспечить соответствующее видимое увеличение микроскопа, называемое полезным. Оно учйтывает разрешающую силу глаза от 2′ до 4′ и определяется выражением

    500A П

    Таким образом, разумный предел наибольшего увеличения микроскопа при A = 1,6 составляет 1600х. В практике большей частью создают микроскопы, позволяющие получать увеличение до 1350 х. В особых случаях оно достигает 3500х.

    Для измерительных микроскопов принимают разрешающую силу глаза в 60 сек. Тогда формулу полезного увеличения принимает вид

    ГП = 270A.  (55,12)

    Длина микроскопа L главным образом зависит ог фокусного расстояния объектива:

    L = a’+f’OK.  (55,13)

    Величины а и а’ связаны уравнением линейного увеличения, а с фокусным расстоянием объектива — через уравнение отрезков (44,9). Большое фокусное расстояние объектива приводит к громоздким конструкциям, а малое — к трудностям достижения удовлетворительной аберрационной коррекции для сравнительно большого поля зрения.

    Опыт многих лет показал, что так называемая механическая длина тубуса микроскопа должна быть в пределах от 160 до 190 мм. Механической длиной тубуса называется расстояние между опорными плоскостями: с одной стороны (снизу), оправой объектива, а с другой стороны (сверху), оправой окуляра. Стандартизация этого размера в отечественных микроскопах в 160 мм позволяет широко применять взаимную замену объективов и окуляров одних другими, учитывая также взаимозаменяемость резьб оправ объективов и диаметров окуляров, обычно вкладываемых в тубус микроскопа.

    Микроскоп имеет сложную оптическую систему, разделяющуюся как бы на две части — осветительную и наблюдательную. Обычно под собственно микроскопом понимают наблюдательную систему, состоящую из объектива и окуляра, и оптические характеристики микроскопа относятся именно к этой части микроскопа.

    Конструкции осветительных устройств, предназначенных для освещения прозрачных и непрозрачных предметов, различны. Оптическая схема микроскопа, состоящая из тонких компонентов, применяемая при рассмотрении прозрачных предметов, показана на рис. 93.

    Оптика микроскопа состоит из источника света, конденсора I, зеркала, конденсора II, объектива и окуляра. Следует иметь в виду, что источник света, конденсор I и ирисовая диафрагма I конструктивно отделены от микроскопа и представляют собой как бы самостоятельный прибор, называемый осветителем, подсоединяемый к микроскопу при наблюдении. Показанная на рис. 93 схема освещения предмета является наилучшей и называется системой Келлера.

    ник света проектируется конденсором I в плоскость диафрагмы II, которая расположена в точке переднего фокуса конденсора II. Сзади конденсора I находится ирисовая диафрагма I. Эта диафрагма проектируется конденсором II в плоскость рассматриваемых предметов. Одновременно конденсор II проектирует отверстие ирисовой диафрагмы II в бесконечность. При таком способе освещения поле зрения микроскопа равномерно освещено, а вредный рассеянный свет может быть срезан ограничением отверстия диафрагмы I. Изменением же отверстия в диафрагме II можно влиять на размер апертурного угла микрообъектива, что также помогает устранить лишний рассеянный свет.

    Зеркало с внутренним серебрением имеет две стороны, на одной из них — плоская отражающая поверхность, а на другой — вогнутая. Вогнутое зеркало применяется в микроскопах слабого увеличения без конденсора, а плоское — вместе с конденсором. Эти конденсоры, расположенные под предметным столиком микроскопа,

    поменяются в микроскопах сильного увеличения, с апертурой более 0,65 и бывают неахроматические и ахроматические (рис.94).

    Для освещения непрозрачных предметов служат опак-иллюминатооы различных систем. Они направляют свет сверху на рассматриваемый предмет. Например, свет направляется от лампочки размещенной сбоку тубуса, на стеклянную пластинку, установленную между объективом и окуляром, под углом 45° к оптической оси микроскопа (система Бека). Часть света отражается от поверхности пластинки и проходит через объектив.

    В ряде микроскопов в последнее время стали применяться двухобъективные системы (рис. 95) с параллельным ходом лучей между ними. В этом случае рассматриваемый предмет размещается в передней фокальной плоскости объектива, а его изображение

    после второго объектива получается в задней фокальной плоскости второго объектива, совмещенной с передней фокальной плоскостью окуляра. Здесь длина механического тубуса имеет второстепенное значение, а параллельный ход лучей между объективами позволяет легко осуществить ввод пучков лучей от осветителя для освещения непрозрачных предметов (рис. 96).

    Объективы микроскопа с увеличением до β=-6 обычно состоят из двух склеенных линз. Апертура таких объективов не свыше 0,15. Объектив микроскопа в виде двух двухлинзовых склеенных объективов применяется в случае увеличения объектива от 6 до 10. Объективы обозначаются через произведение числа линейного увеличения на апертуру, например 6X0,17; 8X0,20; 10X0,25.

    Достигнуть большего увеличения при хорошем качестве изображения удается только за счет усложнения конструкции. Конструкции современных микрообъективов показаны на рис. 97

    В качестве окуляров микроскопа наиболее часто применяют окуляры типа Гюйгенса (см. рис 82). В отдельных случаях применяют так называемые компенсационные окуляры типа Кельнера, которые частично компенсируют хроматизм увеличения объектива.

    Микроскопы обычно снабжаются сменными объективами и окулярами. Например, биологический микроскоп имеет объективы 8х, 40х и 90х и окуляры 7х, 10х и 15х. Такой микроскоп позволяет получать различные увеличения от 56х до 1350х. Вид микроскопа в разрезе показан на рис. 98.

    К оптической системе микроскопа относятся не только собственно микроскопы, биологические, отсчетные, поляризационные и т. п. К таким системам относятся вообще все визуальные оптические приборы, предназначенные для рассмотрения близко расположенных предметов — компараторы, стереометры и т. п. Данные для некоторых микрообъективы приведены в табл. IV и V в приложении.

    Растровый микроскоп: устройство и принцип работы

    Растровый микроскоп – прибор, предназначенный для получения увеличенного в несколько тысяч раз изображения объекта с огромным пространственным разрешением. При работе с этим устройством учёные смогут получить информацию о структуре, строении и составе исследуемой поверхности. Изображение формируется при взаимодействии электронного пучка с образцом.

    Режимы работы


    Конструкция растрового электронного микроскопа позволяет получать информацию о поверхностной структуре с помощью обратно-рассеянных (ОЭ) или вторичных электронов (ВЭ). Контраст вторичных электронов определяется поверхностным рельефом, а отраженные частицы содержат информацию о распределении электронной плотности. На изображении области с элементами, имеющими большие атомные номера, будут выглядеть намного ярче.

    Как правило,  растровый микроскоп имеет следующие  функции:

    1. Детектирование ВЭ.
    2. Детектирование ОЭ.
    3. Элементный микроанализ. При этом типе анализа выявляется рентгеновское излучение вещества, возникающее при электронном облучении.
    4. Анализ при низких ускоряющих напряжениях. Устройство способно функционировать при ускоряющем напряжении до 200 вольт. При наличии приложения замедляющего потенциала этот показатель можно уменьшить до 10 вольт. При таком анализе можно достичь равновесия между количеством эмитированных и поглощенных электронов. На образец для исследования не нужно наносить проводящее покрытие.
    5. Переменный вакуум. Современные модели микроскопов оборудованы системой поддержки высокого и сверхвысокого вакуума. При таком анализе образец пребывает в разряженной, но плотной для нейтрализации поверхностного заряда среде. В итоге наблюдение можно осуществлять без проводящего покрытия. При наличии охлаждающего держателя прибор сможет работать с водой и влажными образцами.

    Во время анализа прибор сразу использует вторичные и обратно-рассеянные электронные. Такая комбинация частиц позволяет получить более полную информацию об исследуемом объекте.

    Принцип работы растрового микроскопа

    Историческая схема растрового электронного микроскопа отличается от современных моделей. Сам принцип работы особых изменений не претерпел:

    1. Электронный пучок направляется на исследуемый образец.
    2. Во время работы образуются вторичные электроны, собираемые специальным детектором.
    3. Тонкий электронный зонд генерируется электронной пушкой, а затем фокусируется линзами. Отклоняют его сканирующие катушки во взаимоперпендикулярных направлениях.
    4. Получаемые изображения регистрируются в виде нулей и единиц, а затем преобразовываются в цифровую картинку.

    Работа растрового электронного микроскопа завершается, когда весь образец будет просканирован. В старых моделях изображение формировалось за счет синхронизации электронного пучка в кинескопе с электронным пучком микроскопа. Готовое изображение появлялось на кинескопе. При необходимости его можно было перенести на фотопленку.  

    Стандартное устройство растрового электронного микроскопа:

    • электронная пушка;
    • первый конденсор;
    • второй конденсор;
    • отклоняющие катушки;
    • микрозонд;
    • объектив;
    • детектор ОЭ;
    • детектор ВЭ;
    • вакуумный насос.

    Кроме перечисленных элементов, в прибор входят разные типы детекторов. Они способны генерировать и выявлять следующие типы сигналов:

    • дифракции отраженных электронных частиц;
    • потери тока на образце;
    • ток, проходящий через образец;
    • световой сигнал;
    • рентгеновское излучение с определенным характеристиками;
    • прошедшие через образец электронные элементы.

    Все типы детекторов в одном микроскопе встречаются редко. Кроме стандартного анализа ВЭ и ОЭ, прибор может поддерживать 2-3 дополнительные опции.

    Разрешение микроскопа


    Разрешение метода получения изображения растровой электронной микроскопии ограничено длиной волны падающего излучения – в случае электронного микроскопа это (помимо ряда других факторов, например, диаметра пятна на образце) длина волны электронов сфокусированного пучка, падающего на образец. Мощный растровый электронный микроскоп можно использовать для просмотра деталей 0,3-0,4 нм. У оптических приборов этот показатель равен всего 0,2 мкм. Для просмотра более мелких деталей придётся сократить длину волны, которая направлена на исследуемый объект.

    Пространственное разрешение оборудования определяется его электронно-оптической системой. Также оно ограничивается размером области взаимодействия объекта с зондом. Самые высокое разрешение при использовании ВЭ, а самое низкое – при рентгеновском излучении. В отличие от просвечивающих устройств, растровое обеспечивает визуализацию большей площади объекта и возможность исследования больших образцов.

    Области применения растровой электронной микроскопии

       

    Сканирующий растровый микроскоп позволяет исследовать микроморфологию и тонкую структуру поверхности крупных образцов. Этот прибор применяется во всех областях науки: химии, физике, биологии, геологии, материаловедении, криминалистики. С помощью растровых микроскопов можно:

    • изучать структуру и строение микрокристаллов;
    • исследовать структуру материалов при нагреве и охлаждении;
    • осуществлять качественный и количественный элементный анализ;
    • исследовать структуру образцов при механическом воздействии;
    • анализировать токи, вызванные электронным пучком;
    • осуществлять электронно-лучевую литографию;
    • составлять карты распределения элементов по площади исследуемого объекта.

    В техническом описании микроскопа указывают разрешение в режиме высокого и низкого вакуума, ток пучка электронов, увеличение, ионный источник, ток пучка ионов.


    Понимание задач микроскопа: World Precision Instruments | Хирургические инструменты, исследовательские инструменты, лабораторное оборудование

    ПРИМЕЧАНИЕ : Для ознакомления с микроскопами см. Основы работы с микроскопом.

    Доступны различные объективы для микроскопов. Все объективы используют линзы для фокусировки света. Свет разбивается на различные длины волн (цвета), когда он проходит через линзу. Различные длины волн имеют разные фокусные точки.Это означает, что красный, зеленый и синий фокусируются в разных точках. Это называется хроматической аберрацией. Сферические аберрации — это фокальные несоответствия, вызванные формой линзы. Качественные объективы скорректированы с учетом хроматических и сферических аберраций, чтобы свести основные цвета к общему фокусу. Эти условия могут помочь вам определить наилучшую цель для вашего приложения:

    Ахроматические объективы – Этот объектив собирает красный и синий свет в общий фокус и исправляет сферические аберрации для зеленого.Он отлично подходит для черно-белого просмотра. Если объектив не помечен, он ахроматический.

    Флюоритовые или полуапохроматические объективы – Эти линзы хроматически скорректированы для красного и синего, а зеленый фокус также близок. Они сферически скорректированы для синего и зеленого. Этот объектив лучше подходит для цветного просмотра или записи, чем ахроматические объективы.

    Апохроматический объектив – Самый дорогой объектив. Он хроматически отрегулирован для четырех цветов (темно-синий, синий, зеленый и красный) и сферически скорректирован для темно-синего, синего и иногда зеленого.Это лучший выбор для цветного просмотра. Они имеют более высокую числовую апертуру (ЧА), чем ахроматы или флюориты.

    Планировочный объектив – Эти объективы создают плоское изображение в поле зрения. Все три объектива, рассмотренные выше, создают искривленное изображение. Корректируются план-хромат, план-флюорит или план-апохромат.

    Коррекция бесконечности – При измерении от заднего конца объектива до главной фокальной плоскости многие микроскопы ограничены определенным расстоянием (160 мм).Более дорогие микроскопы используют другую серию линз, призм и зеркал, чтобы обеспечить «бесконечное» расстояние между этими двумя точками. Это называется коррекцией бесконечности.

    Маркировка объектива

    Каждая цель помечена следующей информацией:

    • Увеличение
    • ∞ для коррекции бесконечности
    • Толщина покровного стекла (обычно 0,17 мм)
    • OIL, HI (однородная иммерсия) или OEL, если объектив рассчитан на попадание капли масла между линзой и образцом.Если он не помечен как масляный иммерсионный объектив, это сухой объектив
    • .
    • Числовая апертура (Н.А.)
    • Цветное кольцо (красное – 4-кратное, желтое – 10-кратное, зеленое – 20-кратное, синее – 40-кратное или 60-кратное, белое – 100-кратное)

    Окуляры и объективы работают вместе

    Увеличение изображения зависит от комбинации используемого окуляра и объектива. Эта комбинация также влияет на поле зрения. Этот пример показывает, как эти факторы взаимосвязаны.

    Проблема : Стереомикроскопы PZMIII или PZMIV обычно поставляются с 1.Объектив 0X и пара окуляров 10X. Увеличение составляет от 6X до 50X, однако понятие увеличения трудно визуализировать. Давайте обсудим, что можно увидеть при двух крайних значениях увеличения. Представьте, что круг зрения находится в диапазоне 34–4,2 мм. Этот микроскоп имеет рабочее расстояние 100 мм. Исследователям, работающим с мелкими животными, будет трудно работать в этом ограниченном пространстве.

    Решение : Вместо стандартной конфигурации настройте микроскоп с объективом 0,5X, чтобы увеличить рабочее расстояние до 187 мм.Результатом использования этого объектива с меньшим увеличением является то, что диапазон увеличения уменьшается наполовину, и в то же время поле зрения удваивается. Чтобы восстановить исходное состояние системы микроскопа (увеличение и поле зрения), замените окуляры 10X на окуляры 20X. Использование этих двух опций восстанавливает поле зрения и диапазон увеличения до исходного состояния с дополнительным преимуществом большего рабочего расстояния.

    СОВЕТ : На тринокулярной версии стереомикроскопа PZMIII или PZMIV со стандартной конфигурацией (1.0X, окуляры 10X) и с оптимальным адаптером камеры (0,5X на ПЗС-камере ½ дюйма) поле зрения захвата видео до 40% меньше, чем поле зрения. При использовании 0,5-кратного объектива с 20-кратными окулярами область захвата видео удваивается, и полученное видео более точно соответствует полю зрения.

     

    На первом изображении показан вид через окуляр при использовании объектива 1.0X с окуляром 10X. Он имеет поле зрения 34 мм. На втором изображении показано поле зрения видео примерно 16–4.7 мм (камера COLCAM-NTSC с переходником 0,5X). На третьем изображении показан вид видео, приближенный к виду в окуляр. Он использует объектив 0,5X с окуляром 20X.

    ПРИМЕЧАНИЕ : Если камера 1/3 дюйма (диагональ 6 мм) используется с адаптером микроскопа 0,5X, вы можете применить коэффициент 6/8 для уменьшения захваченного поля.

     

    См. подборку

    Онлайн-кампус микроскопии ZEISS | Основы микроскопии

    Введение

    Наиболее важным компонентом формирования изображения в оптическом микроскопе является объектив, сложный многолинзовый узел, который фокусирует световые волны, исходящие от образца, и формирует промежуточное изображение, которое затем увеличивается с помощью окуляров.Объективы отвечают за формирование первичного изображения и играют центральную роль в установлении качества изображений, которые микроскоп способен создавать. Кроме того, увеличение конкретного образца и разрешение, при котором мелкие детали образца также сильно зависят от объективов микроскопа. Самый сложный в проектировании и сборке компонент оптического микроскопа. Объектив — это первый элемент, с которым сталкивается свет при переходе от образца к плоскости изображения.Объективы получили название из-за того, что они по близости являются ближайшим компонентом к объекту или образцу, отображаемому.

    Крупные производители микроскопов предлагают широкий спектр конструкций объективов, обладающих отличными оптическими характеристиками в широком спектре условий освещения и обеспечивающих различную степень коррекции первичных оптических аберраций. Объектив, показанный на рис. 1, представляет собой мультииммерсионный медиапланапохромат с 20-кратным увеличением, который содержит 9 оптических элементов, склеенных вместе в две группы дуплетов линз, группу триплетов подвижных линз и две отдельные внутренние одноэлементные линзы.Объектив также имеет полусферическую переднюю линзу и менисковую вторую линзу, которые работают синхронно, помогая улавливать световые лучи при высокой числовой апертуре с минимальной сферической аберрацией. Многие объективы с большим увеличением оснащены подпружиненным выдвижным носовым конусом, который защищает элементы передней линзы и образец от повреждений при столкновении. Внутренние элементы объектива тщательно ориентированы и плотно упакованы в трубчатый латунный корпус, закрытый декоративной оправой объектива.Конкретные параметры объектива, такие как числовая апертура, увеличение, длина оптической трубы, степень коррекции аберраций и другие важные характеристики, отпечатаны или выгравированы на внешней части ствола. Объектив, показанный на рис. 1, предназначен для работы с водой, глицерином или специальным маслом на углеводородной основе в качестве среды визуализации.

    За последние 100 лет методы строительства и материалы, используемые для изготовления объективов, значительно улучшились.Современные объективы, состоящие из множества внутренних стеклянных линз, достигли высокого уровня качества и производительности с учетом степени коррекции аберраций и плоскостности поля. В настоящее время объективы разрабатываются с помощью систем автоматизированного проектирования ( CAD ), в которых используются передовые рецептуры редкоэлементных стекол однородного состава и качества, характеризующиеся весьма специфическими показателями преломления. Эти передовые методы позволили производителям производить объективы с очень низкой дисперсией и корректировать большинство распространенных оптических артефактов, таких как кома, астигматизм, геометрические искажения, кривизна поля, сферические и хроматические аберрации.Разрешение определяется объективом

    Существуют три важные конструктивные характеристики объектива, которые определяют предельное разрешение микроскопа: длина волны света, используемого для освещения образца, угловая апертура светового конуса, улавливаемого объективом, и показатель преломления в пространстве объекта. между передней линзой объектива и образцом. Разрешение оптического микроскопа с ограничением дифракции можно описать как минимальное видимое расстояние между двумя близко расположенными точками образца:

    Разрешение = λ/2n(sin(θ))(1)

    , где Разрешение — минимальное расстояние между двумя точечными объектами с четким разрешением, λ — длина волны освещения, n — показатель преломления среды формирования изображения, а θ равно половине объектива угловая апертура.Имея это в виду, очевидно, что разрешение прямо пропорционально длине волны освещения. Человеческий глаз реагирует на диапазон длин волн от 400 до 700 нанометров, который представляет собой спектр видимого света, который используется для большинства наблюдений под микроскопом. Разрешение также зависит от показателя преломления среды формирования изображения и угловой апертуры объектива. Объективы предназначены для изображения образцов через воздух или среду с более высоким показателем преломления между передней линзой и образцом.Поле зрения часто сильно ограничено, и передняя линза объектива располагается близко к образцу, с которым она должна находиться в оптическом контакте. Прирост разрешения примерно в 1,5 раза достигается при замене воздуха в качестве среды визуализации иммерсионным маслом.

    Наконец, последний, но, пожалуй, самый важный фактор, определяющий разрешающую способность объектива, — это угловая апертура, которая имеет практический верхний предел около 72 градусов (при синусоидальном значении 0.95). В сочетании с показателем преломления продукт:

    п (грех (θ)) (2)
    Число

    известно как числовая апертура ( NA ) и является важным показателем разрешения для любого конкретного объектива. Помимо увеличения, числовая апертура, как правило, является наиболее важным критерием проектирования при выборе объектива микроскопа. Значения варьируются от 0,025 для объективов с очень малым увеличением (от 1x до 4x) до 1,6 для объективов с высокими характеристиками, в которых используются специальные иммерсионные масла.По мере увеличения значений числовой апертуры для ряда объективов с одинаковым увеличением происходит большая светосила и увеличение разрешения. В лучшем случае только что разрешенная деталь должна быть достаточно увеличена, чтобы ее можно было удобно рассмотреть, но не до такой степени, чтобы пустое увеличение мешало наблюдению мелких деталей образца. Микроскоп должен тщательно выбирать числовую апертуру объектива, чтобы она соответствовала увеличению, полученному на конечном изображении.Увеличение выше этого значения не даст никакой дополнительной полезной информации (или более точного разрешения деталей изображения) и приведет к ухудшению качества изображения. Превышение предела полезного увеличения приводит к тому, что изображение страдает от пустого увеличения , где увеличение увеличения просто приведет к увеличению изображения без соответствующего увеличения разрешения.

    Подобно тому, как яркость освещения в микроскопе определяется квадратом рабочей числовой апертуры конденсора, яркость изображения, создаваемого объективом, определяется квадратом его числовой апертуры.Кроме того, увеличение объектива также играет роль в определении яркости изображения, которая обратно пропорциональна квадрату бокового увеличения. Квадрат отношения числовой апертуры/увеличения выражает светосилу объектива при использовании с проходящим освещением. Объективы с высокой числовой апертурой собирают больше света и создают более яркое, более скорректированное изображение с высоким разрешением, поскольку они также часто лучше исправлены для аберраций.В тех случаях, когда уровень освещенности является ограничивающим фактором (яркость изображения быстро уменьшается по мере увеличения увеличения), выбирайте объектив с наибольшей числовой апертурой и наименьшим коэффициентом увеличения, обеспечивающим достаточное разрешение.

    Когда объектив собран, сферическая аберрация корректируется путем подбора наилучшего набора прокладок, которые подходят между полусферической и менисковой линзами (нижние крепления линзы). Объектив парфокализуется путем перемещения всей группы линз вверх или вниз внутри гильзы с помощью стопорных гаек, чтобы не потерять фокус при смене объективов, размещенных на многоствольной насадке.Объективные поправочные коэффициенты

    Наиболее распространенными объективами, используемыми в лабораторных микроскопах, являются ахроматические объективы. Такие объективы исправлены на осевую хроматическую аберрацию в синей и красной длинах волн, которые составляют около 486 и 656 нанометров соответственно. Оба сведены в единый общий фокус. Ахроматические объективы также скорректированы на сферическую аберрацию в зеленом цвете (546 нм; см. Таблицу 1). Ограниченная коррекция ахроматических объективов может привести к получению изображений с пурпурным ореолом, если фокус выбран в зеленой области спектра.Отсутствие поправки на плоскостность поля (или кривизну поля) представляет собой еще одну проблему. Планахроматы обеспечивают коррекцию плоского поля для ахроматических объективов (рис. 2). Еще более высокий уровень коррекции и стоимости обеспечивают объективы, называемые флюоритами или полуапохроматами (показаны центральным объективом на рис. 2), названные в честь минерала флюорита, который первоначально использовался в их конструкции.

    Объективы

    Fluorite изготавливаются из передовых стеклянных составов, содержащих такие материалы, как плавиковый шпат или более новые синтетические заменители, которые позволяют значительно улучшить коррекцию оптических аберраций.Подобно ахроматам, флюоритовые объективы также хроматически скорректированы для красного и синего света, однако флюориты также сферически скорректированы для двух или трех цветов вместо одного цвета, как и ахроматы. По сравнению с ахроматами флюоритовые объективы изготавливаются с большей числовой апертурой, что обеспечивает более яркое изображение. Объективы из флюорита также имеют лучшую разрешающую способность, чем ахроматы, и обеспечивают более высокую степень контраста, что делает их более подходящими для цветной микрофотографии в белом свете.

    Объектив третьего типа, апохроматический, обладает наивысшим уровнем коррекции (рис. 2). Апохроматические объективы с меньшим увеличением (5x, 10x и 20x) имеют большее рабочее расстояние, чем апохроматические объективы с большим увеличением (40x и 100x). Апохроматы почти устраняют хроматическую аберрацию, обычно корректируются хроматически для трех цветов (красный, зеленый и синий) и сферически корректируются для двух или трех длин волн (см. Таблицу 1). Апохроматические объективы — лучший выбор для цветной микрофотографии в белом свете.Из-за высокого уровня коррекции апохроматические объективы обычно имеют для данного увеличения более высокую числовую апертуру, чем ахроматы или флюориты. Многие из новых высокопроизводительных объективов из флюорита и апохромата корректируются на четыре (темно-синий, синий, зеленый и красный) или более цветов хроматически и четыре цвета сферически.

    Объектив для коррекции оптических аберраций микроскопа

    Объектив
    Спецификация
    Сферический
    Аберрация
    Хроматический
    Аберрация
    Поле
    Кривизна
    Ахромат 1 Цвет 2 цвета
    Планахромат 1 Цвет 2 цвета Да
    Флюорит 2-3 ​​цвета 2-3 ​​цвета
    План Флюорит 3-4 цвета 2-4 цвета Да
    Планапохромат 3-4 цвета 4-5 цветов Да
    Таблица 1

    Объективы всех трех типов имеют ярко выраженную кривизну поля зрения, поэтому они проецируют изогнутые изображения, а не плоские.Такой артефакт усиливается при большем увеличении. Чтобы преодолеть это неотъемлемое условие, разработчики оптики создали объективы с коррекцией плоского поля, которые дают изображения, находящиеся в одном фокусе по всему полю зрения. Объективы с коррекцией плоского поля и низким искажением называются планахроматами, планфлюоритами или планапохроматами, в зависимости от степени их остаточной аберрации. Эта коррекция, хотя и дорогая, чрезвычайно ценна в цифровых изображениях и обычной микрофотографии.

    В течение многих лет кривизна поля оставалась неисправленной как наиболее серьезная оптическая аберрация, встречавшаяся во флюоритовых (полуапохроматных) и апохроматных объективах, которую допускали как неизбежный артефакт. Внедрение плоскопольной (плановой) коррекции объективов улучшило их использование в микрофотографии и видеомикроскопии, и сегодня эти коррекции являются стандартными как для обычных, так и для высокопроизводительных объективов. На рис. 3 показано, как коррекция кривизны поля (для простого ахромата) добавляет к объективу значительное количество линз.Значительное увеличение числа элементов линзы для плановой коррекции также происходит с объективами из флюорита и апохромата, что часто приводит к чрезвычайно плотной посадке элементов линзы (см. рис. 1) во внутренней оправе объектива.

    Старые объективы обычно имеют меньшую числовую апертуру и подвержены хроматической разнице увеличения, аберрации, которая требует исправления с помощью специально разработанных компенсирующих окуляров или окуляров. Этот тип коррекции был распространен во время популярности микроскопов с фиксированной длиной тубуса, но в современных объективах и микроскопах с коррекцией на бесконечность он не нужен.В последнее время коррекция хроматической разницы увеличения либо встроена в сами объективы современных микроскопов (Olympus и Nikon), либо корректируется в тубусе (Leica и Zeiss). Промежуточное изображение в системе с коррекцией на бесконечность появляется за тубусной линзой на оптическом пути на эталонном фокусном расстоянии. Фокусное расстояние тубусной линзы варьируется от 160 до 250 миллиметров в зависимости от конструктивных ограничений, налагаемых производителем. Разделив эталонное фокусное расстояние на фокусное расстояние линзы объектива, можно рассчитать увеличение объектива с коррекцией на бесконечность.Характеристики покровного стекла

    Во многих биологических и петрографических исследованиях при установке образца покровное стекло используется как для защиты целостности образца, так и для обеспечения прозрачного окна для наблюдения. Покровное стекло объединяет световые конусы, исходящие из каждой точки образца. Но это также вносит хроматическую и сферическую аберрации, которые должны быть исправлены объективом. Показатель преломления, дисперсия и толщина покровного стекла определяют степень сходимости световых лучей.Дополнительную проблему представляет собой водный растворитель или избыток заливочной среды, который находится между образцом и покровным стеклом во влажных или толстых препаратах, которые увеличивают вариации показателя преломления и толщины покровного стекла.

    Среда формирования изображения между передней линзой объектива и покровным стеклом образца является еще одним важным элементом в отношении коррекции сферической аберрации и комы при разработке линз для объективов. Объективы с меньшим увеличением предназначены для использования только с воздухом в качестве среды визуализации между передней линзой объектива и покровным стеклом.Максимальная теоретическая числовая апертура, которую можно получить с воздухом, составляет 1,0, однако на практике практически невозможно изготовить сухой объектив с числовой апертурой выше 0,95. Влияние изменения толщины покровного стекла незначительно для сухих объективов с числовой апертурой менее 0,4, но такое отклонение становится значительным при числовой апертуре более 0,65, где колебания всего 0,01 миллиметра могут вызвать сферическую аберрацию.

    Можно скорректировать различия в толщине покровного стекла.Несколько высокопроизводительных сухих апохроматических объективов снабжены корректирующими кольцами, которые позволяют выполнять регулировку с помощью вращающегося кольца, в результате чего две группы линз в объективе перемещаются ближе или дальше друг от друга (см. рис. 4). Различные специализированные фазово-контрастные объективы, предназначенные для наблюдения за культурами тканей с помощью инвертированного микроскопа, имеют еще более широкий диапазон компенсации от 0 до 2 миллиметров. Таким образом, образцы можно рассматривать через дно большинства культуральных сосудов, которые в этом диапазоне размеров часто имеют резкие колебания толщины.

    Номер Покровное стекло стандартное, толщиной 0,17 мм. К сожалению, не все покровные стекла размером 1½ изготавливаются в соответствии с этим стандартом (они варьируются от 0,16 до 0,19 мм), и многие образцы имеют среду между ними и покровным стеклом. Регулируя механическую длину тубуса микроскопа или используя специальные корректирующие кольца, можно обеспечить компенсацию толщины покровного стекла. Числовая апертура объектива может быть радикально увеличена, если объектив используется с иммерсионной средой, такой как масло, глицерин или вода.Типичные иммерсионные масла имеют показатель преломления 1,51 и профиль дисперсии, аналогичный профилю покровных стекол. Иммерсионная среда с показателем преломления, подобным показателю покровного стекла, практически устранит деградацию изображения из-за изменений толщины покровного стекла, благодаря чему лучи с большим углом наклона больше не преломляются и легче захватываются объективом. Световые лучи, проходя через образец, сталкиваются с однородной средой между покровным стеклом и иммерсионным маслом и преломляются не при входе в линзу, а только при выходе из ее верхней поверхности.Поэтому, если образец помещается в апланатической точке первой линзы объектива, изображение этой части системы линз полностью лишено сферической аберрации.

    Обычная конструкция практических масляных иммерсионных объективов включает полусферическую переднюю линзу, за которой следует линза с положительным мениском и группа двойных линз. Апланатическое преломление происходит на первых двух линзах типичного апохроматического масляного иммерсионного объектива. Объективы с масляной иммерсией также могут корректировать хроматические дефекты, вносимые первыми двумя линзами, при этом вызывая минимальную сферическую аберрацию.Использование масляного иммерсионного объектива без масла между покровным стеклом и первым элементом линзы приведет к дефектным изображениям из-за преломления, которое не может быть исправлено последующими компонентами линз внутри объектива.

    Производители микроскопов выпускают объективы с ограниченными допусками по показателю преломления и дисперсии. Это означает, что они требуют сопоставления значений в жидкости, помещенной между покровным стеклом и передней линзой объектива. Рекомендуется использовать только масло, предназначенное производителем объектива, и не смешивать иммерсионные масла разных производителей.Технические характеристики объектива

    Если вы посмотрите на ствол объектива, то обнаружите, что на нем имеется большое количество деталей. На каждом объективе указано увеличение; длина тубуса, на которую был рассчитан объектив для получения наилучших изображений; и толщина покровного стекла, защищающего образец, которую дизайнер принял за постоянное значение с поправкой на сферическую аберрацию. На объективе будет гравировка OIL или OEL или HI , если объектив предназначен для работы с иммерсионным маслом.В противном случае цель предназначена для использования всухую. На объективах также всегда выгравировано числовое значение апертуры. Если на объективе не указана более высокая коррекция, то, скорее всего, это ахроматический объектив (более высококорректированные объективы имеют такие надписи, как апохромат или апо, план, FL, флюор и т.д.).

    В течение нескольких лет большинство производителей соблюдали международный стандарт парфокального расстояния при разработке объективов для биологических приложений. В результате большинство объективов имели парфокальное расстояние 45.0 миллиметров и считались взаимозаменяемыми. Поскольку изготовление тубусов с коррекцией на бесконечность стало обычным явлением, был создан новый набор критериев проектирования для коррекции аберраций в объективе и тубусе. Наряду с потребностью в большей гибкости для удовлетворения требований увеличения рабочих расстояний с более высокими числовыми апертурами и размерами поля взаимозаменяемость объективов от разных производителей теперь более ограничена.

    В ситуациях, когда образец предназначен для визуализации без покровного стекла, рабочее расстояние измеряется на фактической поверхности образца.Рабочее расстояние обычно уменьшается в серии согласованных объективов по мере увеличения увеличения и числовой апертуры. Объективы, предназначенные для просмотра образцов с воздухом в качестве среды изображения, должны иметь сравнительно большие рабочие расстояния при условии, что удовлетворяются требования к числовой апертуре. В качестве альтернативы иммерсионные объективы должны иметь меньшее рабочее расстояние, чтобы иммерсионная жидкость оставалась на месте между передней линзой и образцом. Многие объективы, разработанные с одинаковыми рабочими расстояниями, имеют подпружиненный стопор втягивания, который позволяет снять переднюю линзу в сборе, вставив ее в корпус объектива и повернув, чтобы зафиксировать ее на месте.Просветляющие покрытия

    Одним из наиболее значительных улучшений в конструкции объективов за последние годы является усовершенствование технологии просветляющего покрытия, которое помогает уменьшить ненужные отражения, возникающие при прохождении света через систему линз. Каждая поверхность раздела воздух-стекло без покрытия способна отражать от четырех до пяти процентов падающего светового луча перпендикулярно поверхности, что приводит к коэффициенту пропускания 95-96 процентов при нормальном падении. Если нанести просветляющее покрытие толщиной в четверть длины волны с соответствующим показателем преломления, оно может увеличить это значение на три-четыре процента.Многослойные покрытия, которые обеспечивают коэффициент пропускания, превышающий 99,9% в видимом спектральном диапазоне, заменили однослойные покрытия линз, которые когда-то использовались для уменьшения бликов и улучшения пропускания.

    Значительное улучшение контрастности и передачи в видимом диапазоне длин волн является результатом того, что большинство производителей микроскопов в настоящее время производят свои собственные запатентованные составы, наряду с одновременным деструктивным вмешательством в гармонически связанных частотах, лежащих за пределами полосы пропускания.Микроскопист должен знать, что эти специализированные покрытия могут быть легко повреждены при неправильном обращении. Хорошее правило, которое следует использовать для различения покрытий, заключается в том, что многослойные просветляющие покрытия имеют слегка зеленоватый оттенок, в отличие от пурпурного оттенка однослойных покрытий. Кроме того, поверхностный слой просветляющих покрытий, используемых на внутренних линзах, часто намного мягче, чем у соответствующих покрытий. Особую осторожность следует соблюдать при очистке оптических поверхностей, покрытых тонкими пленками, особенно если микроскоп был разобран и осмотру подлежат внутренние элементы объектива.

    Расстояние от центра линзы до точки, в которой параллельные лучи фокусируются на оптической оси, определяется как фокусное расстояние системы линз. Воображаемая плоскость, перпендикулярная главному фокусу, называется фокальной плоскостью линзовой системы. Есть две основные фокусные точки, одна спереди и одна сзади, для света, попадающего с каждой стороны каждой линзы. Обычно фокальная плоскость объектива, расположенная ближе к переднему элементу линзы, называется передней фокальной плоскостью, а фокальная плоскость, расположенная позади объектива, называется задней фокальной плоскостью.Конкретное положение задней фокальной плоскости зависит от конструкции объектива, но обычно находится где-то внутри тубуса объектива для объективов с большим увеличением. Объективы с меньшим увеличением часто имеют заднюю фокальную плоскость, расположенную снаружи, в области резьбы или внутри револьверной насадки микроскопа.

    Задняя апертура или выходной зрачок объектива ограничивает световые лучи, когда они проходят через объектив. Диаметр этой апертуры варьируется от 12 миллиметров для объективов с малым увеличением до примерно 5 миллиметров для апохроматических объективов с самым большим увеличением.Тщательное рассмотрение размера апертуры абсолютно необходимо для приложений эпи-освещения, которые полагаются на то, что объектив действует как система формирования изображения и как конденсор, где выходной зрачок также становится входным зрачком. Изображение источника света должно полностью заполнять заднюю апертуру объектива, чтобы обеспечить равномерное освещение всего поля зрения. Если изображение источника света меньше апертуры, в поле зрения будет наблюдаться виньетирование из-за неравномерного освещения. И наоборот, если изображение источника света больше, чем задняя апертура, весь свет не попадет в объектив, и интенсивность освещения уменьшится.

    Большинство производимых сегодня объективов для микроскопов имеют чрезвычайно низкую степень аберрации и других дефектов при условии, что соответствующий объектив выбран и правильно используется. Тем не менее, микроскопист должен осознавать тот факт, что объективы не идеальны со всех точек зрения, а предназначены для удовлетворения определенного набора требований в зависимости от предполагаемого использования, ограничений по физическим размерам и диапазонам цен. Следовательно, объективы изготавливаются со степенью коррекции, которая различается по хроматической и сферической аберрации, размеру и плоскостности поля, длине волны пропускания, свободе от флуоресценции, двойного лучепреломления и дополнительных факторов, влияющих на фоновый шум.Кроме того, они предназначены для использования в определенных ограниченных условиях, например, с определенной длиной тубуса и линз тубуса, типом и толщиной иммерсионной среды и покровных стекол, диапазоном длин волн, размером поля зрения, типом окуляра и специальным конденсором.

    Лабораторный микроскоп Omano OM157 40X-1000X Semi-Plan

    цифрового микроскопа Summit SK2-1.3X 1.3MP PC/MAC совместимая цифрового микроскопа Summit SK2-3.1X 3.1MP PC/MAC совместимая цифрового микроскопа Summit SK2-10X 10.0MP PC/MAC совместимая . . . .
    Камера Камера Вершина СК2-5.2X 5.0MP PC/MAC-совместимая цифровая камера для микроскопа Камера Саммит SK2-14X 14.0MP PC/MAC совместимая цифровая камера микроскопа
    Общий
    Торговая марка ОптикСам ОптикСам ОптикСам ОптикСам ОптикСам
    Артикул OCS-SK2-1.3X ОКС-СК2-3.1X OCS-SK2-5.2X OCS-SK2-10X OCS-SK2-14X
    Гарантия 1 год 1 год 1 год 1 год 1 год
    Вес продукта 2.0000 2.0000 2.0000 2.0000 2.0000
    Таблица увеличения Нет Нет Нет Нет Нет
    Копия карты Нет Нет Нет Нет Нет
    Датчик
    Тип датчика КМОП КМОП КМОП КМОП КМОП
    Размер сенсора 1/3 дюйма 1/2 дюйма 1/3 дюйма 1/3 дюйма 1/3 дюйма
    Детали датчика Аптина MT9M111 CMOS Aptina MT9T001 CMOS Aptina MT9P001 CMOS АПТИНА MT9J003 КМОП АПТИНА MT9F002 КМОП
    Цветной/монохромный Цвет Цвет Цвет Цвет Цвет
    Шаг пикселя 3.6 мкм x 3,6 мкм 3,2 мкм x 3,2 мкм 2,2 мкм x 2,2 мкм 1,7 мкм x 1,7 мкм 1,4 мкм x 1,4 мкм
    Датчик глубины цвета 8 бит на пиксель / 24 бит RGB 8 бит на пиксель / 24 бит RGB 8 бит на пиксель / 24 бит RGB 8 бит на пиксель / 24 бит RGB 8 бит на пиксель / 24 бит RGB
    Режим сканирования Прогрессивный Прогрессивный Прогрессивный Прогрессивный Прогрессивный
    Отношение сигнал/шум 44 дБ 43 дБ 40.5 дб 34 дБ 35,5 дБ
    Чувствительность 1,0 В/люкс-сек (550 нм) 1,0 В/люкс-сек (550 нм) 1,0 В/люкс-сек (550 нм) 1,0 В/люкс-сек (550 нм) 1,0 В/люкс-сек (550 нм)
    Динамический диапазон 71 дб 61 дБ 66,5 дБ 65,2 дБ 63,5 дБ
    АЦП 10-битный параллельный, 8-битный RGB для ПК 12-битный параллельный, 8-битный RGB для ПК 12-битный параллельный, 8-битный RGB для ПК 12-битный параллельный, 8-битный R.ГБ на ПК 12-битный параллельный, 8-битный RGB для ПК
    Охлаждение Пельтье
    Затвор Электронный, рольставни Электронный, рольставни Электронный, рольставни Электронный, рольставни Электронный, рольставни
    Система охлаждения натуральный натуральный натуральный
    Камера
    Крепление для камеры C-крепление, окулярное крепление C-крепление, окулярное крепление C-крепление, окулярное крепление C-крепление, окулярное крепление C-крепление, окулярное крепление
    Разрешение 1.3 Мп, 1280×1024 пикселей 3 Мп, 2048×1536 пикселей 5 мегапикселей, 2592 х 1944 пикселей 10 мегапикселей, 3584 х 2748 пикселей 14 мегапикселей, 4096 x 3288 пикселей
    Выходные разрешения камеры 1280 х 1024; 640 х 512; 320 х 256 2048 х 1536; 1024 х 768; 680 х 510 2592 х 1944; 1280 х 960; 640 х 480 3584 х 2748; 1792 х 1374; 896 х 684 4096 х 3288; 2048 х 1644; 1024 х 822
    кадров в секунду при максимальном разрешении [электронная почта защищена]; [электронная почта защищена]; [электронная почта защищена] [электронная почта защищена]; [электронная почта защищена]; [электронная почта защищена] 5 кадров в секунду @ 2592 X 1944 1.9 кадров в секунду @ 3584 x 2748 1,7 кадров в секунду при разрешении 4096 x 3288 90 145
    FPS при минимальном разрешении 50 кадров в секунду @ 320 x 256 43 кадра в секунду при разрешении 680 x 510 90 145 60 кадров в секунду @ 640 X 480 27 кадров в секунду @ 896 x 684 27 кадров в секунду при 1024 x 822 90 145
    Интерфейс камеры USB 2.0 USB 2.0 USB 2.0 USB 2.0 USB 2.0
    Баланс белого Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная
    Программное обеспечение в комплекте OptixCam K2View OptixCam K2View OptixCam K2View OptixCam K2View OptixCam K2View
    Совместимость API драйверов DirectX, TWAIN DirectX, TWAIN DirectX, TWAIN DirectX, TWAIN DirectX, TWAIN
    Источник питания Питание от USB Питание от USB Питание от USB Питание от USB Питание от USB
    Форматы файлов BMP, JPEG, собственная собственность, PNG, TGA, TIFF BMP, JPEG, собственная собственность, PNG, TGA, TIFF BMP, JPEG, собственная собственность, PNG, TGA, TIFF BMP, JPEG, собственная собственность, PNG, TGA, TIFF BMP, JPEG, собственная собственность, PNG, TGA, TIFF
    Контроль экспозиции Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная Автоматическая, Ручная
    Время экспозиции 2000 мс-0.14МС 2000 мс-0,128 с 2000 мс-0,21 с 2000 мс-0,21 с 0,4~2000 мс, автоматический и ручной режим ROI
    Рабочие температуры 10°С ~ 50°С 10°С ~ 50°С 10°С ~ 50°С 10°С ~ 50°С 10°С ~ 50°С
    Рабочая влажность 30% ~ 80% относительной влажности 30% ~ 80% относительной влажности 30% ~ 80% относительной влажности 30% ~ 80% относительной влажности 30% ~ 80% относительной влажности
    Температура хранения -20°С ~ 60°С -20°С ~ 60°С -20°С ~ 60°С -20°С ~ 60°С -20°С ~ 60°С
    Прочие детали
    Принадлежности в комплекте 0.Адаптер DIN 5X 23 мм, компакт-диск с программным обеспечением Адаптер DIN 0,5X 23 мм, компакт-диск с программным обеспечением Адаптер DIN 0,5X 23 мм, компакт-диск с программным обеспечением Адаптер DIN 0,5X 23 мм, компакт-диск с программным обеспечением Адаптер DIN 0,5X 23 мм, компакт-диск с программным обеспечением
    Поддерживаемые операционные системы Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3, Mac OSX 10.7+ Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3, Mac OSX 10.7+ Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3, Mac OS X 10.7+ Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3, Mac OSX 10.7+ Windows 10, Windows 8, Windows 7, Windows Vista, Windows XP SP3, Mac OSX 10.7+
    Системные требования Рекомендуется 2 ГБ ОЗУ, рекомендуется процессор с частотой 2 ГГц и выше, процессор не ниже класса P4, для поддержки OS X требуется Intel Mac, высокоскоростной порт USB 2.0 Рекомендуется 2 ГБ ОЗУ, рекомендуется ЦП 2 ГГц+, ЦП не ниже класса P4, для поддержки OSX требуется Intel Mac, USB 2.0 Высокоскоростной порт Рекомендуется 2 ГБ ОЗУ, рекомендуется процессор с частотой 2 ГГц и выше, процессор не ниже класса P4, для поддержки OS X требуется Intel Mac, высокоскоростной порт USB 2.0 Рекомендуется 2 ГБ ОЗУ, рекомендуется процессор с частотой 2 ГГц и выше, процессор не ниже класса P4, для поддержки OS X требуется Intel Mac, высокоскоростной порт USB 2.0 Рекомендуется 2 ГБ ОЗУ, рекомендуется процессор с частотой 2 ГГц и выше, процессор не ниже класса P4, для поддержки OS X требуется Intel Mac, высокоскоростной порт USB 2.0
    Сертификаты СЕ, UL СЕ, UL СЕ, UL СЕ, UL СЕ, UL
    Длина кабеля 1.8 м (8 футов) 1,8 м (8 футов) 1,8 м (8 футов) 1,8 м (8 футов) 1,8 м (8 футов)
    Гарантия на камеру 1 год 1 год 1 год 1 год 1 год
    Поддержка программного обеспечения 6 месяцев 6 месяцев 6 месяцев 6 месяцев 6 месяцев
    Совместимость
    Совместимость с визуализацией (с адаптерами) 23 мм, С-крепление 23 мм, С-крепление 23 мм, С-крепление 23 мм, С-крепление 23 мм, С-крепление

    СКЗ | Наборы для работы с микроскопом

     

    Программа RMS Microscope Activity Kit абсолютно бесплатна для всех начальных школ Великобритании.

    Набор можно взять на весь срок, в нем достаточно микроскопов и ресурсов для целого класса детей!

    С помощью 6 заданий, связанных с учебным планом, охватывающих как ключевой этап 1, так и 2, есть множество способов привнести микроскопию в свой класс. Вы даже можете использовать микроскопы на уроках естествознания, например, взять их на охоту на мини-зверей или узнать, что живет в вашем пруду!

    Мы организуем доставку и сбор комплектов, все, о чем мы просим, ​​это сообщить нам, как у вас дела!

    Чтобы подать заявку на набор для работы с микроскопом, пожалуйста, заполните онлайн-форму запроса ниже.Вы должны работать в школе, для которой запрашиваете комплект. Однако, если вы не работаете в школе, но вам нужен комплект, попросите школу подать заявку.

    Наборы для работы с микроскопом и Covid-19

    Наборы для занятий с микроскопом предназначены для использования в небольших группах, и требуется постоянный контакт с оборудованием, в частности с окулярами микроскопов. Существует набор рекомендаций по безопасному использованию наборов.

    Запросить набор для занятий с микроскопом

    Вы учитесь в начальной школе Великобритании и хотите привнести науку в свой класс инновационным способом? Запросите один из наших наборов для занятий с микроскопом на весь срок совершенно БЕСПЛАТНО!

    Введение в световой микроскоп, методы и приложения световой микроскопии

    Некоторые из наиболее фундаментальных процессов в природе происходят в микроскопическом масштабе, далеко за пределами того, что мы можем видеть невооруженным глазом, что мотивирует развитие технологий, позволяющих нам видеть за этими пределами.Еще в 4 веке нашей эры люди открыли основную концепцию оптических линз, а к 13 веку они уже использовали стеклянные линзы для улучшения зрения и увеличения таких объектов, как растения и насекомые. чтобы лучше понять их. 1 Со временем эти простые увеличительные стекла превратились в передовые оптические системы, известные как световые микроскопы, которые позволяют нам видеть и понимать микроскопический мир за пределами нашего восприятия.Сегодня световая микроскопия является основным методом во многих областях науки и техники, включая науки о жизни, биологию, материаловедение, нанотехнологии, промышленный контроль, судебную экспертизу и многие другие. В этой статье мы сначала рассмотрим основной принцип работы световой микроскопии. Основываясь на этом, мы обсудим некоторые более продвинутые формы световой микроскопии, которые обычно используются сегодня, и сравним их сильные и слабые стороны для различных приложений.

    Что такое световая микроскопия?


    Световая микроскопия используется для визуализации небольших структур и образцов путем получения увеличенного изображения того, как они взаимодействуют с видимым светом, например.г., их поглощение, отражение и рассеяние. Это полезно для понимания того, как выглядит образец и из чего он сделан, но также позволяет нам увидеть процессы в микроскопическом мире, например, как вещества диффундируют через клеточную мембрану.

    Части микроскопа и принцип работы светового микроскопа


    По сути, микроскоп состоит из двух подсистем: системы освещения для освещения образца и системы визуализации, которая создает увеличенное изображение света, взаимодействующего с образцом, который Затем их можно увидеть невооруженным глазом или с помощью системы камер.

    В ранних микроскопах использовалась система освещения, состоящая из солнечного света, который собирался и отражался на образец зеркалом. Сегодня в большинстве микроскопов используются искусственные источники света, такие как лампочки, светодиоды (LED) или лазеры, для создания более надежных и управляемых систем освещения, которые можно адаптировать для конкретного применения. В этих системах свет от источника обычно собирается с помощью конденсорной линзы, затем формируется и оптически фильтруется перед фокусировкой на образце.Формирование света необходимо для достижения высокого разрешения и контраста и часто включает управление освещаемой областью образца и углами, под которыми на нее падает свет. Оптическая фильтрация освещающего света с использованием оптических фильтров, изменяющих его спектр и поляризацию, может использоваться для выделения определенных особенностей образца, улучшения видимости слабых сигнатур или наблюдения за флуоресценцией образца.


    Рис. 1: Основной составной микроскоп: Свет от источника фокусируется на образце (объекте) с помощью зеркала и конденсорной линзы.Свет от образца собирается объективом, формируя промежуточное изображение, которое снова отображается окуляром и передается в глаз, который видит увеличенное изображение образца.

    Система визуализации улавливает освещающий свет, взаимодействовавший с образцом, и создает увеличенное изображение, которое можно просмотреть (рис. 1). Это достигается с помощью двух основных групп оптических элементов:

    • Во-первых, линза объектива , которая собирает как можно больше света от образца
    • Во-вторых, линза окуляра , которая передает собранный свет в глаз наблюдателя или система камеры.

    Система визуализации может также включать такие элементы, как апертуры и фильтры, которые выбирают определенные части света из образца, например, чтобы видеть только свет, рассеянный образцом, или только свет определенного цвета или длины волны. Как и в случае с системой освещения, этот тип фильтрации может быть чрезвычайно полезен для выделения некоторых интересных особенностей, которые останутся скрытыми при отображении всего света от образца.

    В целом и освещение, и система визуализации играют ключевую роль в том, насколько хорошо работает световой микроскоп.Чтобы получить максимальную отдачу от световой микроскопии в вашем приложении, важно иметь хорошее представление о том, как работает базовый световой микроскоп, и какие варианты существуют сегодня.


    Простые и составные микроскопы

    Одна линза может использоваться как увеличительное стекло, которое увеличивает видимый размер объекта, когда он находится близко к линзе. Глядя через увеличительное стекло на предмет, мы видим увеличенное и мнимое изображение предмета. Этот эффект используется в простых микроскопах, которые состоят из одной линзы, которая отображает образец, закрепленный в оправе и освещенный снизу, как показано на рисунке 2.Этот тип микроскопа обычно обеспечивает увеличение в 2-6 раз, что достаточно для изучения относительно больших образцов. Однако для достижения большего увеличения и лучшего качества изображения требуется использование большего количества оптических элементов, что привело к созданию составного микроскопа (рис. 3).



    Рис. 2: Одиночная линза в качестве увеличительного стекла путем создания увеличенного виртуального изображения объекта, расположенного рядом с ней.
    Рис. 3: Слева: простой микроскоп. Авторы и права: Уотерс В./Оклендский музей. Воспроизведено в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Справа: составной микроскоп. Авторы и права: Жак из Кейптауна, Южная Африка. Воспроизведено под лицензией Creative Commons Attribution 2.0 Generic. Обрезано, чтобы выделить только один инструмент.

    В составном микроскопе образец освещается снизу для наблюдения проходящего света или сверху для наблюдения отраженного света. Свет от образца собирается оптической системой, состоящей из двух основных групп линз: объектива и окуляра, чья индивидуальная сила умножается, обеспечивая гораздо более высокое увеличение, чем в простом микроскопе.Объектив собирает свет от образца и обычно имеет увеличение в 40-100 раз. Некоторые составные микроскопы оснащены несколькими объективами на вращающейся башне, известной как «носовая часть», что позволяет пользователю выбирать между различными увеличениями. Изображение с объектива улавливается окуляром, который снова увеличивает изображение и передает его в глаз пользователя, при этом типичные окуляры имеют 10-кратное увеличение. Таким образом, общее увеличение составного микроскопа, являющееся произведением увеличения объектива и увеличения окуляра, обычно находится в диапазоне 400-1000 крат.

    Наименьший размер элемента, который можно наблюдать с помощью стандартного светового микроскопа, определяется используемой оптической длиной волны (λ) и разрешающей способностью объектива микроскопа, определяемой его числовой апертурой (NA), с максимальным значением NA = 1 для цели в воздухе. Предел разрешения, который определяет наименьший размер элемента (r), который можно различить, определяется критерием Рэлея 2  как:

    r = 0,61 × (λ/NA)


    Например, при использовании зеленого света с длиной волны 550 нм и объектив с типичной числовой апертурой 0.7, стандартный световой микроскоп может разрешать детали до предела 0,61 × (550 нм)/0,7 ≈ 480 нм, что достаточно для наблюдения клеток (обычно размером 10 мкм), но недостаточно для наблюдения деталей более мелких организмов, например. вирусы (обычно 250-400 нм). Для изображения мелких деталей можно использовать более совершенные и дорогие объективы с более высокой числовой апертурой и более короткими длинами волн, но это может быть непрактично для всех приложений.

    В стандартных составных микроскопах (рис. 4а) образец (часто на предметном стекле) удерживается на предметном столике, который можно перемещать вручную или с помощью электроники для повышения точности, а система освещения находится в нижней части микроскопа, в то время как система визуализации находится над образцом.Однако корпус микроскопа обычно также можно адаптировать для конкретных целей. Например, стереомикроскопы (рис. 4b) имеют два окуляра, расположенных под небольшим углом друг к другу, что позволяет пользователю видеть слегка трехмерное изображение. Во многих биологических приложениях используется конструкция инвертированного микроскопа (рис. 4с), в которой как система освещения, так и оптическая система визуализации находятся ниже предметного столика для облегчения размещения на нем, например, контейнеров с клеточными культурами. Наконец, сравнительные микроскопы (рис. 4d) часто использовались в криминалистике, например, для сравнения отпечатков пальцев или пуль на глаз до появления цифровой микроскопии, которая позволяла сохранять и сравнивать изображения.


    Рисунок 4
    : Составные корпуса микроскопов. a) Стандартный прямой микроскоп с указанием (1) окуляра (окулярной линзы), (2) турели объектива, револьвера или револьверной головки (для удержания нескольких линз объектива), (3) линз объектива, ручек фокусировки (для перемещения предметного столика) ( 4) грубая настройка, (5) точная настройка, (6) столик (для удерживания образца), (7) источник света (свет или зеркало), (8) диафрагма и конденсор, (9) механический столик.  Источник: GcG(jawp). б) Стереомикроскоп. Кредит: GcG(jawp). в) Инвертированный микроскоп. Авторы и права: Kitmondo LAB. Воспроизведено в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 2.0 Generic под номером . г) Сравнительный микроскоп. Кредит: Тамасфлекс. Воспроизведено под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

    Типы световой микроскопии


    Далее мы представим ряд различных методов световой микроскопии, доступных сегодня, обсудим их основные принципы работы, а также сильные и слабые стороны каждого метода.

    Микроскопия светлого поля

    Микроскопия светлого поля (BFM) является простейшей формой световой микроскопии, при которой образец освещается сверху или снизу, а свет, прошедший через него или отраженный от него, собирается для формирования изображения, которое можно наблюдать. Контраст и цвет изображения формируются за счет того, что поглощение и отражение изменяются по площади образца. BFM был первым разработанным типом световой микроскопии, в котором используется относительно простая оптическая установка, которая позволила ранним ученым изучать микроорганизмы и клетки на просвет.Сегодня он по-прежнему очень полезен для тех же целей, а также широко используется для изучения других частично прозрачных образцов, таких как тонкие материалы в режиме пропускания (рис. 5), микроэлектроника и другие небольшие структуры в режиме отражения. Однако увеличение BFM ограничено 1300x и не подходит для визуализации высокопрозрачных образцов.


    Рисунок 5 : Светлопольная микроскопия. Слева: режим передачи — чешуйки графита (темно-серые) и графена (светло-серые), как видно в светлопольном микроскопе.Здесь разница в яркости, наблюдаемая на изображении, пропорциональна толщине графитового слоя. Справа: режим отражения — чешуйки графена и графита на поверхности SiO 2 . Также видны небольшие поверхностные загрязнения. Кредит: Автор.


    Микроскопия в темном поле


    Микроскопия в темном поле — это метод, при котором собирается только свет, рассеянный образцом. Это достигается за счет добавления апертур, которые блокируют прямое отображение освещающего света, так что виден только освещающий свет, рассеянный образцом.Таким образом, микроскопия в темном поле выявляет небольшие структуры, которые рассеивают свет (рис. 6), и может быть очень полезна для выявления особенностей, не видимых в BFM, без необходимости каким-либо образом модифицировать образец. Однако, поскольку единственный свет, который виден на конечном изображении, — это рассеянный свет, изображения в темном поле могут быть довольно темными и требуют высокой мощности освещения, что может привести к повреждению образца.
    Рис. 6:
    Съемка в светлом и темном поле. а) Микроструктура полимера в светлопольном освещении.б) Изображение в темном поле той же структуры, что и на а), с выделением рассеяния от краев и загрязнения поверхности. в) структуры, аналогичные а) и б), покрытые нанокристаллами диаметром 100-300 нм. Наблюдается только свет, рассеянный нанокристаллами, а фоновый свет сильно подавлен. Кредит: Автор.

    Фазово-контрастная микроскопия


    Фазово-контрастная микроскопия (ПКМ) — это метод визуализации изменений оптической фазы, вызванных изменениями длины оптического пути образца.Это позволяет визуализировать прозрачные образцы, которые практически не создают контраста в BFM, такие как, например, клетки (рис. 7). Поскольку оптические фазовые сдвиги трудно наблюдать невооруженным глазом, фазово-контрастная микроскопия требует дополнительных оптических компонентов, которые преобразуют фазовые сдвиги, вызванные образцом, в видимые изменения яркости конечного изображения. Это требует манипулирования как системой освещения, так и системой формирования изображения с использованием апертур и фильтров. Они формируют и выборочно сдвигают по фазе как свет от образца, который несет интересующую информацию о фазе, так и свет освещения, так что они конструктивно интерферируют с глазом или детектором для создания видимого изображения.

    Рисунок 7 : Фазово-контрастная микроскопия колонии эмбриональных стволовых клеток человека. Кредит Сабрина Лин, Прю Талбот, Центр стволовых клеток Калифорнийского университета, Риверсайд.

    Дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия


    Дифференциально-интерференционная контрастная микроскопия (DICM) позволяет визуализировать прозрачные образцы, такие как живые, неокрашенные клетки, путем преобразования оптической фазы из-за изменений длины оптического пути образца в видимый контраст посредством интерференции, аналогично ПКМ.Однако, по сравнению с PCM, DICM позволяет получать изображения с более высоким разрешением, а четкость и артефакты изображения, вносимые оптикой, необходимой для PCM, уменьшаются. В DICM освещающий луч поляризуется линейным поляризатором, и его поляризация поворачивается таким образом, что он разделяется на два поляризованных луча с перпендикулярной поляризацией и небольшим (обычно менее 1 мкм) 3 разделением между ними. После прохождения образца оба луча рекомбинируются так, что они интерферируют друг с другом.Это создает изображение с контрастом, пропорциональным разнице в оптической фазе между двумя поляризованными лучами, отсюда и название «дифференциальная» интерференционная микроскопия. Изображения, полученные с помощью DICM, кажутся трехмерными в зависимости от направления смещения между лучами выборки, что приводит к тому, что края образца имеют светлые или темные области в зависимости от знака оптической разности фаз между ними (рис. 8).

    Рис. 8: Дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия.Слева: Схема установки для DICM. Справа: живая взрослая нематода Caenorhabditis elegans ( C. elegans ), полученная с помощью DICM. Авторы и права: Боб Гольдштейн, Cell Image Library. Воспроизведено в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC BY 3.0).

    Микроскопия в поляризованном свете


    В микроскопии в поляризованном свете образец освещается поляризованным светом, и обнаружение света также чувствительно к поляризации. Чтобы достичь этого, поляризаторы используются для управления как поляризацией света освещения, так и для ограничения поляризации, обнаруживаемой системой формирования изображения, только одной конкретной поляризацией.Часто поляризации освещения и обнаружения устанавливаются перпендикулярными, чтобы сильно подавлять нежелательный фоновый свет, который не взаимодействует с образцом. Для этой конфигурации требуется двулучепреломляющий образец, который вводит поворот угла поляризации света освещения, чтобы он мог быть обнаружен системой визуализации, например, для наблюдения двойного лучепреломления кристаллов и изменений их толщины и показателя преломления (рис. 9).

    Рисунок 9: Поляризационная микроскопия.Микрофотография адкумулята оливина, образованного скоплением кристаллов с разным двойным лучепреломлением. Вариации толщины и показателя преломления образца приводят к разным цветам. Авторы и права: Р. Хилл, CSIRO.

    Флуоресцентная микроскопия


    Флуоресцентная микроскопия используется для визуализации образцов, которые флуоресцируют, то есть излучают длинноволновый свет при освещении светом с более короткой длиной волны. Примеры включают биологические образцы, которые по своей природе являются флуоресцентными или были помечены флуоресцентным маркером, а также отдельные молекулы и другие наноразмерные флуорофоры.В этом методе используется комбинация оптических фильтров, которые блокируют свет коротковолнового освещения, но пропускают флуоресценцию образца с большей длиной волны, так что на окончательном изображении видны только флуоресцентные части образца (рис. 10). Это позволяет выделить и визуализировать распределение представляющих интерес флуоресцентных частиц или клеток, окрашенных красителем, из образца, состоящего из множества других нефлуоресцентных частиц. В то же время флуоресцентная микроскопия также может преодолеть предел разрешения традиционных оптических микроскопов, помечая частицы, которые меньше этого предела.Например, вирусы могут быть помечены флуоресцентными маркерами, чтобы выявить их местонахождение 4 , или флуоресцентный белок, такой как зеленый флуоресцентный белок, 5 , может быть экспрессирован в случае биологических образцов. Этот метод также использовался для обнаружения микропластика. В сочетании с различными новыми формами освещения образцов это преимущество флуоресцентной микроскопии позволяет использовать методы микроскопии «сверхвысокого разрешения» 6 , которые выходят за пределы разрешающей способности традиционной световой микроскопии.Одним из основных ограничений флуоресцентной микроскопии является фотообесцвечивание, когда маркеры или частицы перестают флуоресцировать, потому что процесс поглощения света освещения в конечном итоге изменяет их структуру, так что они больше не излучают свет. Рисунок 10 : Флуоресцентная микроскопия. Слева: принцип работы — свет освещения фильтруется фильтром возбуждения с коротким проходом и отражается к образцу дихроичным зеркалом. Флуоресценция образца проходит через дихроичное зеркало и дополнительно фильтруется эмиссионным фильтром для удаления остаточного возбуждающего света в изображении.Справа: флуоресцентное изображение молекул, находящихся в органическом кристалле (контур кристалла показан желтым пунктиром). Фон не полностью темный из-за флуоресценции других молекул и материала кристалла. Кредит: Автор.

     


    Иммунофлуоресцентная микроскопия


    Иммунофлюоресцентная микроскопия представляет собой особый вариант флуоресцентной микроскопии, который в основном используется в микробиологии для визуализации расположения биомолекул внутри клетки.Здесь антитела, помеченные флуоресцентными маркерами или которые по своей природе флуоресцентны, связываются с интересующими биомолекулами, раскрывая их местоположение. 7

    Рис. 11: Иммунофлуоресцентная микроскопия. Две интерфазные клетки с иммунофлуоресцентной маркировкой актиновых филаментов (фиолетовые), микротрубочек (желтые) и ядер (зеленые). Авторы и права: Торстен Виттманн, Галерея изображений NIGMS.


    Конфокальная микроскопия


    Конфокальная микроскопия — это метод микроскопии, который отображает рассеяние или флуоресценцию образца точка за точкой.Вместо того, чтобы освещать и визуализировать весь образец одновременно, пятно освещения, исходящее от точечного источника, сканируется по области образца, и чувствительный детектор регистрирует только свет от этой точки, создавая двумерное изображение. Этот подход позволяет отображать образцы со слабыми сигналами с высоким разрешением, поскольку нежелательные фоновые сигналы из-за пределов точки отбора эффективно подавляются. Здесь длина волны и используемый объектив ограничивают размер пятна изображения во всех трех измерениях.Это позволяет делать 2D-изображения на разных глубинах внутри образца, перемещая объектив на разное расстояние от образца. Эти «срезы» 2D-изображения затем можно комбинировать для создания 3D-изображения образца, что невозможно при использовании других обсуждаемых методов широкопольной микроскопии, а также позволяет измерять размеры образца в 3D. Эти преимущества достигаются за счет невозможности сделать снимок за один раз, вместо этого необходимо создавать изображение точка за точкой, что может занимать много времени и затрудняет визуализацию образца в реальном времени (рис. 12).
    Рисунок 12 : Конфокальное флуоресцентное изображение флуоресценции одиночной молекулы. Маленькие пятна соответствуют флуоресценции отдельных молекул, а более крупные пятна соответствуют скоплениям молекул. Фон флуоресценции здесь намного слабее, чем на изображении с простого флуоресцентного микроскопа, что видно по темным областям между яркими пятнами. Кредит: Автор.

    Двухфотонная микроскопия


    Двухфотонная микроскопия (TPM) — это разновидность флуоресцентной микроскопии, в которой для возбуждения флуоресценции используется двухфотонное поглощение вместо однофотонного возбуждения.Здесь флуоресценция возбуждается за счет поглощения комбинации двух фотонов примерно с половиной энергии, необходимой для возбуждения одним фотоном. Например, флуорофор, который обычно возбуждается одним синим фотоном, в этой схеме может возбуждаться двумя фотонами ближнего инфракрасного диапазона. В ТРМ изображение строится точка за точкой так же, как и в конфокальной микроскопии, то есть пятно двухфотонного возбуждения сканируется по образцу, а флуоресценция образца регистрируется чувствительным детектором. Большая разница в энергии возбуждения и энергии флуоресценции приводит к многочисленным преимуществам по сравнению с традиционной флуоресцентной микроскопией: во-первых, она позволяет использовать более длинные волны возбуждения, которые меньше рассеиваются внутри образца и, таким образом, проникают глубже, что позволяет визуализировать образец под его поверхностью и создавать образцов 3D-изображений.В то же время фотообесцвечивание значительно снижается, поскольку энергия возбуждения намного ниже, что полезно для хрупких образцов. Фон флуоресценции вокруг пятна возбуждения также значительно снижается, поскольку эффективное двухфотонное поглощение происходит только в фокусе луча возбуждения, так что можно наблюдать флуоресценцию от небольших частей образца (рис. 13).

    Недостатком TPM является то, что вероятность двухфотонного поглощения намного ниже, чем однофотонного поглощения, и поэтому для достижения практической интенсивности сигнала флуоресценции требуется высокоинтенсивное освещение, такое как импульсные лазеры.

    Рис. 13: Двухфотонная микроскопия. Тонкий оптический срез пыльцы, показывающий флуоресценцию, в основном образует внешние слои. Авторы и права: Майкл Каммер, Cell Image Library.


    Световая листовая микроскопия


    Световая листовая микроскопия — это форма флуоресцентной микроскопии, при которой образец освещается тонким «листом» света, перпендикулярным направлению наблюдения, так что только тонкий срез (обычно несколько микрометров) Образец изображен. 8 Снимая последовательность изображений, когда образец вращается в световом листе, можно сформировать трехмерное изображение. Для этого требуется, чтобы образец был в основном прозрачным, поэтому этот метод часто используется для формирования трехмерных изображений небольших прозрачных биологических структур, таких как клетки, эмбрионы и организмы, такие как рыбка данио 9 (рис. 14). Рисунок 14: Световая листовая микроскопия. Слева: принцип работы. Справа: флуоресцентное изображение мозга мыши, полученное с помощью световой листовой микроскопии с помощью флуоресцентной визуализации. Авторы и права: Fenerliabi11, Wikimedia Commons. Воспроизведено в соответствии с международной лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 (CC BY-SA 4.0).

    Флуоресцентная микроскопия с полным внутренним отражением


    Флуоресцентная микроскопия с полным внутренним отражением (TIRF) — это метод флуоресцентной микроскопии, который позволяет получать двумерные флуоресцентные изображения чрезвычайно тонкого (толщиной примерно 100 нм) среза образца. 10 Это достигается за счет возбуждения флуоресценции образца затухающими полями освещающего света, которые возникают, когда он подвергается полному внутреннему отражению на границе между двумя материалами с разным показателем преломления (n).Эванесцентные поля имеют ту же длину волны, что и освещающий свет, но тесно связаны с границей раздела. В TIRF-микроскопии возбуждающий свет обычно подвергается полному внутреннему отражению на границе между предметным стеклом (n = 1,52) и водной средой (n = 1,35), в которой диспергирован образец. Интенсивность затухающего поля падает экспоненциально с расстоянием от интерфейса так, чтобы на конечном изображении наблюдались только флуорофоры, близкие к интерфейсу. Это также приводит к сильному подавлению фона флуоресценции из областей за пределами среза, что позволяет улавливать слабые сигналы флуоресценции, например, при локализации отдельных молекул.Это делает TIRF чрезвычайно полезным для наблюдения слабого сигнала флуоресцентных белков (рис. 15), участвующих в межклеточных взаимодействиях, но также требует диспергирования образца в водной среде, что может ограничивать типы образцов, которые можно измерить.
    Рис. 15: TIRF-изображение , показывающее флуоресценцию белков в культивируемых клетках пигментного эпителия сетчатки. Каждый пиксель соответствует 67 нм. Авторы и права: Аллен Лю, Сандра Л. Шмид, Библиотека изображений клеток.

    Расширительная микроскопия


    Основная концепция расширительной микроскопии заключается в увеличении размера образца, для которого обычно требуются микроскопы с высоким разрешением, чтобы его можно было получить с помощью стандартных методов микроскопии, в частности флуоресцентной микроскопии.Это хорошо работает для сохраненных образцов, таких как биомолекулы, клетки, бактерии и кусочки ткани, которые могут быть увеличены одинаково во всех измерениях (изотропно) до 50 раз с помощью химического процесса 11 , показанного на рисунке 16. Расширение образцов позволяет изоляция отдельных представляющих интерес особенностей, которые обычно скрыты, и может сделать их прозрачными, позволяя отобразить их внутреннюю часть.

    Рисунок 16 : Подготовка образцов для микроскопии расширения.Клетка сначала окрашивается, а затем связывается с матрицей из полимерного геля. Затем сама клеточная структура растворяется (переваривается), позволяя окрашенным частям изотропно расширяться вместе с гелем, позволяя более детально отображать окрашенную структуру.

    Деконволюция в световой микроскопии


    Помимо адаптации оптической системы к конкретному варианту использования, современная световая микроскопия также использует преимущества цифровой обработки изображений, такие как деконволюция изображения. 12 Этот метод позволяет повысить пространственное разрешение, а также точность локализации изображений, полученных с помощью оптического микроскопа, за счет компенсации размытия, присущего самой оптической системе.Это размытие можно измерить на этапе калибровки, а затем использовать для деконволюции изображения, тем самым уменьшая размытие. Сочетая высокопроизводительную оптику с усовершенствованной обработкой изображений, цифровая микроскопия 13 может раздвинуть границы разрешения, чтобы заглянуть еще дальше в микроскопический мир.

    Рис. 17: Деконволюция изображения. Слева: Исходное флуоресцентное изображение. Справа: изображение после деконволюции, показывающее увеличенную детализацию. Кредит: Автор.

    Световая микроскопия по сравнению с электронной микроскопией


    Световая микроскопия обычно использует длины волн света в видимом спектре, что по своей сути ограничивает ее пространственное разрешение из-за критерия Рэлея примерно до половины используемой длины волны (в лучшем случае примерно 200 нм) .Однако даже при использовании объективов с высокой числовой апертурой и расширенной обработки изображений этот фундаментальный предел не может быть преодолен. Вместо этого для наблюдения за более мелкими структурами требуется использование электромагнитного излучения с более короткой длиной волны. Это основной принцип электронной микроскопии, где для освещения образца вместо видимого света используются электроны. Электроны имеют соответствующую длину волны, которая намного короче, чем у видимого света, что позволяет достичь увеличения до 10 000 000 крат, так что можно разрешить даже отдельные атомы. 14
    Рис. 18: Изображение нанокристалла в концентрической полимерной структуре, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа при 15 000-кратном увеличении. Разрешены даже мелкие детали, такие как поры подложки. Кредит: Автор.

    Резюме и заключение


    Световая микроскопия — это мощный инструмент для исследования небольших образцов в широком диапазоне приложений. Адаптируя методы освещения и визуализации к конкретному случаю использования, можно получать изображения с высоким разрешением, что дает представление о микроскопических структурах и процессах в образце.В этой статье мы обсудили особенности, сильные и слабые стороны различных методов световой микроскопии, которые различаются способами падения и сбора света.

    Легкие методы микроскопии Сравнение таблиц


    9013

    4

    флуоресцентная микроскопия

    9013

    Визуализация специфических биомолекул с использованием антитела нацеливание

    9013

    9031 г подавление, очень тонкие вертикальные срезы

    Техника

    Преимущества

    Ограничения

    Типичные области применения

    Светлое поле микроскопии

    Относительно простая настройка с несколькими оптическими элементами

    Низкий контрастность, полностью прозрачные объекты не могут быть отображены напрямую и могут потребовать окрашивания

    изображений цветных или окрашенных образцов 15 и частично прозрачные материалы 16

    Микроскопия в темном поле

    Выявляет мелкие структуры и шероховатость поверхности, позволяет визуализировать неокрашенные образцы

    Мощности высокой освещенности требуется может привести к повреждению образца, только рассеяние изображения Особенности видны

    визуализации частиц в клетках, 17 инспекционной поверхность 18

    фазово-контрастная микроскопия

    Обеспечивает визуализацию прозрачных образцов

    сложная оптическая настройка, высокая освещенность, требуемая мощность подсветки может повредить образец, вообще темные изображения

    контрастная микроскопия

    Более высокое разрешение, чем PCM

    Сложная оптическая схема, требуется высокая мощность освещения, может повредить образец, как правило, более темные изображения

    Высокое разрешение Визуализация живых, неокрашенных клеток 21 и наночастицы 22

    Поляризованная световая микроскопия

    Сильное подавление фона из недиректирующихся участков образца, позволяет измерять образца Толщина и двулучепреломление

    требуется двулучепреобразовательский образец

    , изображающий границы зерна в кристаллах 24

    позволяет отдельными флуорофорами и конкретными областями интерес к выделяемому образцу, может преодолеть предел разрешения

    Требуется флуоресцентный образец и чувствительный детектор, фотообесцвечивание может уменьшить сигнал

    Визуализация сотовых компонентов, одиночных молекул, белков 25

    Иммунофлуоресцентная микроскопия

    Обширная подготовка образца, требуется флуоресцентный образец, фотообслуживание

    Идентификация и отслеживание клетки 26 и белков 27

    Конфокальная микроскопия

    Низкий фоновый сигнал, возможно для создания 3D-изображений

    Медленная скорость визуализации, требует сложной оптической системы

    Трехмерная визуализация клеток, визуализация образцов со слабыми флуоресцентными сигналами, профилирование поверхности 28 .

    Двухфотонная микроскопия

    Глубокое проникновение образца, низкий фон-фоновый сигнал, менее фотообмера

    Медленная скорость визуализации, требует сложной оптической системы и высокопроизводительной подсветки

    Neuroscience, 29 Глубокая тканевая визуализация 30

    4

    Светотехническая микроскопия

    изображения Только чрезвычайно тонкий ломтик образца, может создавать 3D-изображения, вращающиеся образец

    Медленная скорость изображения, требуется сложная оптическая система

    Трехмерное изображение клеток и организмов 8

    Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения

    Визуализация ограничена тонким участком образца, требует сложной оптической системы, образец должен находиться в водной среде

    1

    Расширение микроскопии

    Увеличивает эффективное разрешение стандартной флуоресцентной микроскопии

    Требуется химическая обработка образца, не подходит для живых образцов

    Высокое разрешение Визуализация биологических образцов 11

     

    B

    Каталожные номера

    1.Рохов Т.Г., Такер П.А. Краткая история микроскопии. В: Введение в микроскопию с помощью света, электронов, рентгеновских лучей или акустики . Спрингер США; 1994:1-21. doi:10.1007/978-1-4899-1513-9_1
    2. Смит В.Дж. Современная оптическая инженерия: проектирование оптических систем . Макгроу-Хилл; 1990. ISBN: 00705
    3. Шрибак М., Иноуэ С. Независимая от ориентации дифференциальная интерференционная контрастная микроскопия. Собрание сочинений Шинья Иноуэ: микроскопы, живые клетки и динамические молекулы. 2008; (Дик): 953-962. doi:10.1142/97898127_0074
    4. Гао Г., Цзян Ю.В., Сунь В., Ву Ф.Г. Флуоресцентные квантовые точки для визуализации микробов. Китайская хим. лат. 2018;29(10):1475-1485. doi:10.1016/j.cclet.2018.07.004
    5. Чалфи М., Ту Ю., Юскирхен Г., Уорд В., Прашер Д. Зеленый флуоресцентный белок как маркер экспрессии генов. Наука . 1994;263(5148):802-805. doi:10.1126/science.8303295
    6. Баранов М.В., Олеа Р.А., ван ден Богарт Г. В погоне за поглощением: микроскопия сверхвысокого разрешения при эндоцитозе и фагоцитозе. Trends Cell Biol . 2019;29(9):727-739. doi:10.1016/j.tcb.2019.05.006
    7. Миллер Д.М., Shakes DC. Глава 16 Иммунофлуоресцентная микроскопия. В: Current Protocols Essential Laboratory Techniques . Том 10.; 1995:365-394. doi:10.1016/S0091-679X(08)61396-5
    8. Хьюискен Дж., Свогер Дж., Дель Бене Ф., Виттбродт Дж., Стельцер Э.Х.К. Оптические срезы глубоко внутри живых эмбрионов с помощью микроскопии с селективным плоским освещением. Наука . 2004;305(5686):1007-1009. doi:10.1126/наука.1100035
    9. Huisken J. Аккуратное разрезание эмбрионов с помощью лазерных пластин. Биоэссе . 2012;34(5):406-411. doi:10.1002/bies.201100120
    10. Фиш К.Н. Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения (TIRF). Карр Проток Цитом. 2009;50(1):273-275. doi:10.1002/0471142956.cy1218s50
    11. Васси А.Т., Чжао Ю., Бойден Э.С. Расширительная микроскопия: принципы и применение в биологических исследованиях. Естественные методы . 2019;16(1):33-41. doi:10.1038/s41592-018-0219-4
    12.Lam F, Cladière D, Guillaume C, Wassmann K, Bolte S. Сверхвысокое разрешение для всех: рабочий процесс обработки изображений для получения изображений с высоким разрешением с помощью стандартного конфокального микроскопа. Методы . 2017;115:17-27. doi: 10.1016/j.ymeth.2016.11.003
    13. Хедват С. В. Цифровая микроскопия: прошлое, настоящее и будущее. Arch Pathol Lab Med. 2010;134(11):1666-1670. doi: 10.5858/2009-0579-RAR1.1
    14. Фатерманс Дж., Ден Деккер А.Дж., Мюллер-Каспари К. и соавт. Обнаружение одиночного атома на изображениях электронной микроскопии с низким отношением контраста к шуму. Phys Rev Letter. 2018;121(5):56101. doi:10.1103/PhysRevLett.121.056101
    15. Чжан С., Хубер Ф., Кноп М., Хампрехт Ф.А. Обнаружение и сегментация дрожжевых клеток в светлопольной микроскопии. В: 2014 11-й Международный симпозиум IEEE по биомедицинской визуализации (ISBI) ; 2014:1267-1270. doi:10.1109/ISBI.2014.6868107
    16. Наир Р.Р., Блейк П., Григоренко А.Н., и соавт. Константа тонкой структуры определяет визуальную прозрачность графена. Наука . 2008;320(5881):1308-1308. дои: 10.1126/science.1156965
    17. Сюй Д., Хе Ю., Юнг Э.С. Прямая визуализация трансмембранной динамики одиночных наночастиц с помощью микроскопии темного поля: улучшенное отслеживание ориентации на боковой стенке клетки. Анальная хим. 2014;86(7):3397-3404. doi:10.1021/ac403700u
    18. Ной-Бейкер Н.М., Дозье А.К., Истлейк А.С., Бреннер С.А. Оценка улучшенной микроскопии темного поля и гиперспектральной визуализации для быстрого скрининга наноразмерных частиц TiO 2 и SiO 2 , захваченных фильтрующим материалом. Microsc Res Tech . doi:10.1002/jemt.23856
    19. Ли К., Миллер Э.Д., Вайс Л.Е., Кэмпбелл П.Г., Канаде Т. Онлайн-отслеживание мигрирующих и пролиферирующих клеток с помощью фазово-контрастной микроскопии. In: 2006 Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshop (CVPRW’06) ; 2006: 65. doi:10.1109/CVPRW.2006.150
    20. McFadzean JA, Smiles J. Исследования Litomosoides carinii с помощью фазово-контрастной микроскопии: развитие личинок. Дж Гельминтол . 1956;30(1):25-32.doi:10.1017/S0022149X00032946
    21. Сун В., Ван Г., Фан Н., Юнг Э.С. Дифференциально-интерференционная контрастная микроскопия, зависящая от длины волны: выборочная визуализация зондов наночастиц в живых клетках. Анальная химия . 2009;81(22):9203-9208. doi: 10.1021/ac3b
    22. Xiao L, Ha JW, Wei L, Wang G, Fang N. Определение полной трехмерной ориентации одиночных анизотропных наночастиц с помощью дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии. Angew Chemie Int Ed . 2012;51(31):7734-7738.doi: 10.1002/anie.201202340
    23. Вольман М., Кастен Ф.Х. Поляризованная световая микроскопия в изучении молекулярной структуры коллагена и ретикулина. Гистохимия . 1986;85(1):41-49. doi:10.1007/BF00508652
    24. Сламова М., Оченашек В., Вандер Воорт Г. Микроскопия в поляризованном свете: использование в исследовании рекристаллизации алюминиевых сплавов. Главный герой . 2004;52(3):165-177. doi:10.1016/j.matchar.2003.10.010
    25. Lichtman JW, Conchello J-A. Флуоресцентная микроскопия. Естественные методы . 2005;2(12):910-919. doi:10.1038/nmeth817
    26. Franke W, Appelhans B, Schmid E, Freudenstein C, Osborn M, Weber K. Идентификация и характеристика эпителиальных клеток в тканях млекопитающих с помощью иммунофлуоресцентной микроскопии с использованием антител к прекератину. Дифференциация . 1979;15(1-3):7-25. doi:10.1111/j.1432-0436.1979.tb01030.x
    27. Сето С., Лайх-Шмитт Г., Кенри Т., Мията М. Визуализация прикрепляющих органелл и белков цитадгерентности Mycoplasma pneumoniae с помощью иммунофлуоресцентной микроскопии. J Бактериол . 2001;183(5):1621-1630. doi:10.1128/JB.183.5.1621-1630.2001
    28. Pawley J, Pawley JB. Справочник по биологической конфокальной микроскопии . 2006 г .; (август 2010 г.). doi:10.1007/978-0-387-45524-2
    29. Эллис-Дэвис GCR. Двухфотонная микроскопия для химической неврологии. ACS Chem Neurosci. 2011;2(4):185-197. doi:10.1021/cn100111a
    30. Helmchen F, Denk W. Двухфотонная микроскопия глубоких тканей. Естественные методы . 2005;2(12):932-940. doi:10.1038/nmeth818
    31.Сако Ю., Уемура Т. Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения для визуализации отдельных молекул в живых клетках. Функция клеточной структуры . 2002;27(5):357-365. doi:10.1247/csf.27.357
    32. Аксельрод Д. Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения в клеточной биологии. Трафик . 2001;2(11):764-774. doi:10.1034/j.1600-0854.2001.21104.x

    Микроскоп Euromex iScope IS.1153-PLi/DFI, DF, трино, бесконечность, план, 4x-100x, диафрагма 100x, сверхконтрастное масло IOS, пружина, светодиод, 3 Вт

    с отраженной поляризацией с отраженной поляризацией

    Микроскопия > Аксессуары для микроскопии

    Адаптер камеры Euromex T2-кольцо AE.5040, для Canon EOS 0,00*
    Переходник для камеры Euromex T2-кольцо AE.5025, для Nikon D 0,00*
    Адаптер Euromex Camera AE.5130, универсальный адаптер SLR 2x f. Трубка 23,2 мм (Oxion) 0,00*
    Переносной кейс Euromex IS.4300 для ISCOPE 0,00*
    Euromex Эргономичная поворотная головка IS.5700, 5-35° f. iScope серии IOS 0,00*
    Окуляр Euromex IS.6010, WF10x/20 мм, Ø 23,2 мм (iScope) 0,00*
    Euromex IS.6010-P, WF10x/20, указатель, микрон, Ø 23,2 мм (iScope) 0,00*
    Euromex IS.6010-C, WF10x/20 мм Ø 23,2 мм, перекрестие, (iScope) 0.00*
    Euromex IS.6010-CM, WF10x/20 мм, 10/100 мкм, перекрестие, Ø 23,2 мм (iScope) 0,00*
    Окуляр Euromex IS.6015, WF 15x/16 мм, Ø 23,2 мм (iScope) 0,00*
    Пара наглазников Euromex для моделей iScope finity 0,00*
    Окуляр Euromex IS.6210, WF 10x/22 мм, Ø 30 мм, (iScope) 0,00*
    Euromex IS.6210-C, WF10x/22 мм, перекрестие, Ø 30 мм (iScope) 0,00*
    Euromex IS.6210-P, WF 10x/22, указатель, Ø 30 мм (iScope) 0,00*
    Euromex IS.6210-CM, WF 10x / 22,10/100 мкм, перекрестие, Ø 30 мм (iScope) 0.00*
    Окуляр Euromex IS.6212, WF 12,5x/17 мм, Ø 30 мм, (iScope) 0,00*
    Окуляр Euromex IS.6215, WF 15x / 16 мм, Ø 30 мм (iScope) 0,00*
    Окуляр Euromex IS.6220, WF 20x/12 мм, Ø 30 мм, (iScope) 0,00*
    Пара наглазников Euromex для моделей iScope infinity 0.00*
    Объектив Euromex IS.7104, 4x/0,10, wd 15,2 мм, EPL, E-plan (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7110, 10x/0,25, E-plan EPL (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7120, 20x/0,40, EPL, E-plan (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7140, 40x/0,65, EPL, E-план, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7160, 60x/0,85, EPL, E-plan, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7100, 100x/1,25, EPL, E-plan, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7710, 10x/0,25, PLPH, план, фаза (iScope) 0.00*
    Объектив Euromex IS.7720, 20x/0,40, PLPH, план, фаза (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7740, 40x/0,65, wd 0,37 мм, PLPH, план, фаза, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7700, 100x/1,25, wd 0,13, PLPH, план, фаза, бесконечность, S(iScope) 0.00*
    Объектив Euromex IS.8105, 5x/0,12, PLMi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8110, 10x/0,25, wd 5,8 мм, PLMi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8120, 20x/0,40, PLMi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8150, 50x/0,70, PLMi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8100, 100x/1.25, PLMi IOS, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8804, 4x/0,10, EPLi, E-plan, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8810, 10x/0.25, EPLi, E-plan, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8840, 40x/0,65, EPLi, план E, бесконечность, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8800, 100x/1,25, EPLi, E-plan, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7204, 4x/0,10, PLi, план, бесконечность (iScope) 0.00*
    Объектив Euromex IS.7210, 10x/0,25, PLi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7220, 20x/0,40, PLi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7240, 40x/0,65, PLi, план, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7260, 60x/0,80, PLi, план, бесконечность, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7200, 100x/1,25, PLi, план, бесконечность, S(iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7200-I, 100x/1,25, PLi, план, бесконечность, ирисовая диафрагма, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7404, 4x/0,10, PLi, план, флуарекс, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7410, 10x/0,2, PLi, план, флюарекс, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7420, 20x/0,40, PLi, план, флюарекс, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7440, 40x/0,65, PLi, план, флуарекс, бесконечность S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7400, 100x/1,25, PLi, план, флюарекс, бесконечность, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7910, 10x/0,25, PLPOLi, план, бесконечность, без деформации (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7920, 20x/0,40, PPLPOLi, план, бесконечность, без деформации (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7940, 40x/0,65, PLPOLi, план, бесконечность, без деформации (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7960, 60x/0,85, PLPOLi, план, без деформации, бесконечность (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.7900, 100/1,25, PLPOLi, план, бесконечность, без деформации (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8910, 10x/0,25, PLPHi, план, фаза, (iScope) 0,00*
    Euromex Plan PLPHi 20x/0,40 фазово-контрастный объектив IOS с коррекцией на бесконечность для iScope 0,00*
    Объектив Euromex IS.8940, 40x/0,65, PLHI, план, фаза, бесконечность, S (iScope) 0,00*
    Объектив Euromex IS.8900, 100x/1,25, PLHI, план, фаза, бесконечность, S (iScope) 0,00*
    Набор для фазового контраста Euromex Zernike PLPH 10/20/40/100 и DF 0,00*
    Набор для фазового контраста Euromex Zernike PLPHi 10/20/40/100 IOS и DF 0.00*
    Телескоп Euromex для фазово-контрастного тубуса D30 мм 0,00*
    Телескоп Euromex для фазовоконтрастной трубки D23,2 мм 0,00*
    Стандартный конденсор Аббе Euromex 1,25 NA с прорезью для ползунков темного поля и фазового контраста 0,00*
    Конденсатор Euromex Swing-out 0,9/1,25 0.00*
    Конденсатор темного поля Euromex Cardiod со встроенным светодиодным источником света мощностью 5 Вт и внешним сетевым адаптером 100–240 В 0,00*
    Иммерсионный масляный объектив Euromex Plan PL S100x/1,25 с ирисовой диафрагмой. ВД 0,33 мм 0,00*
    Euromex Набор слайдеров фазового контраста Объективы IS.9161, 10x и S40x PLPH и кольца для объективов 10(20)/S40x PLPH. 0,00*
    Набор слайдеров фазового контраста Euromex IS.9162, w. Цели 10x и S40x PLPHi IOS a. кольца для 10x(20x)/S40x IOS 0,00*
    Набор слайдеров фазового контраста Euromex IS.9063 w. 20x в. Объективы S100x PLPH IOS, a. кольца f.20x/S100x PLPH IOS 0,00*
    Euromex Slider с диафрагмой темного поля IS.9170, ф. iScope} 0,00*
    Euromex 6-позиционная флуоресцентная насадка iScope с синими и зелеными фильтрами в комплекте 0,00*
    Euromex 6-позиционная флуоресцентная насадка iScope с 2 пустыми блоками фильтров без фильтров 0,00*
    Euromex 3-позиционная флуоресцентная насадка iScope с синими и зелеными фильтрами в комплекте 0.00*
    Euromex 3-позиционная флуоресцентная насадка iScope с 2 пустыми блоками фильтров без фильтров 0,00*
    Euromex Большой керамический столик IS.9503, ф. iScope. 0,00*
    Поляризационный фильтр Euromex IS.9600, 45 мм для корпуса лампы iScope 0,00*
    Euromex Поляризационный фильтр IS.9626, ф. монтировать у. головка (iScope) 0,00*
    Анализатор Euromex IS.9602 f. насадка для отраженной поляризации (iScope) 0,00*
    Кварцевый клин Euromex в слайдере IS.9604, для крепления iScopel f с проходящей поляризацией. Дурхлихт-Поляризация f. iScope} 0,00*
    Поляризатор Euromex Q360°, вращающийся в ползунке, для присоединения поляризации на просвет к iScope 0.00*
    Пластина Euromex Lamda первая красная 530 нм, в ползунке для крепления проходящей поляризации (iScope) 0,00*
    Замедляющая пластина Euromex Lamda/4 IS.9612 в ползунке для крепления проходящей поляризации (iScope) 0,00*
    Линза Euromex Bertrand IS.9618, f. передающее поляризационное приспособление iScope 0.00*
    Анализатор Euromex IS.9602-R f. насадка отраженной поляризации iScope 0,00*
    Клин Euromex Quartz IS.9604-R f. насадка отраженной поляризации iScope 0,00*
    Пластина Euromex Lamda IS.9610-R, первая красная 530 нм для крепления iScope 0.00*
    Замедляющая пластина Euromex Lamda/4 IS.9612-R в ползунке для крепления iScope 0,00*
    Линза Euromex Bertrand IS.9618-R для насадки отраженной поляризации iScope 0,00*
    Фильтр Euromex Blue непрозрачный IS.9700, Ø 45 мм для корпуса лампы iScope 0.00*
    Euromex Зеленый непрозрачный фильтр IS.9702, 45 мм для корпуса лампы iScope 0,00*
    Euromex Желтый непрозрачный фильтр IS.9704 45 мм для корпуса лампы iScope 0,00*
    Поворотный конденсатор Euromex IS.9705, 0,9/1,25 0,00*
    Euromex Whiteopaque фильтр IS.9706, 45 мм для фонаря iScope 0,00*
    Euromex Белый непрозрачный фильтр IS.9710, 45 мм для корпуса лампы iScope 0,00*
    Euromex SliderIS.9731, ш. зеленый и синий фильтры для iScope 0,00*
    Euromex Slider IS.9738, с анализатором и синим фильтром для iScope 0.00*
    Блок питания Euromex 110 и 240 В переменного тока IS.9742, для поляризационной насадки iScope 0,00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9745-6, с. комплект фильтров для возбуждения в синем спектре 0,00*
    Блок фильтров Euromex IS.9746-6 с комплектом фильтров для возбуждения в зеленом спектре 0.00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9747-6, ш. комплект фильтров для возбуждения в фиолетовом спектре 0,00*
    Блок фильтров Euromex IS.9748-6 с комплектом фильтров для возбуждения в УФ-спектре 0,00*
    Euromex Пустой фильтрующий блок IS.9749-6, для 6-позиционной флуоресцентной насадки iScope 0.00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9745-3, с. комплект фильтров для возбуждения в синем спектре 0,00*
    Блок фильтров Euromex IS.9746-3 с комплектом фильтров для возбуждения в зеленом спектре E 0,00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9747-3, с. комплект фильтров для возбуждения в фиолетовом спектре 0.00*
    Блок фильтров Euromex IS.9748-3 с комплектом фильтров для возбуждения в УФ-спектре 0,00*
    Euromex Пустой фильтрующий блок IS.9749, для 3-позиционной флуоресцентной насадки iScope 0,00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9745-1, с. комплект фильтров для возбуждения в синем спектре 0.00*
    Фильтрующий блок Euromex IS.9746-1, с. комплект фильтров для возбуждения в зеленом спектре 0,00*
    Блок питания Euromex 100–240 В перем. тока/7,5 В пост. тока, 1 А IS.9211, для флуоресцентной насадки с одним блоком фильтров 0,00*
    Евромекс Прем. Комплект фторсодержащих фильтров IS.9750.0401, EX440BP21 DM455LP 0.00*
    Евромекс Прем. Комплект флуоресцентных фильтров IS.9750.0403, EX380BP50 DM410LP 0,00*
    Комплект флуоресцентных фильтров Euromex Prem IS.9750.0404, EX470BP40 DM500LP 0,00*
    Евромекс Прем. Комплект флуоресцентных фильтров IS.9750.0407, EX635BP30 DM660LP 0,00*
    Евромекс Прем.Комплект флюофильтров IS.9750.0412, EX500BP25 DM525LP 0,00*
    Евромекс Прем. Комплект флуоресцентных фильтров IS.9750.0414, EX560BP55 DM595LP 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39001, EX435 (BP20) DM455 (LP) 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39002, EX480 (BP30) DM505(LP) 0.00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex iS.9750.39003, EX495 (BP20) DM515 (LP) 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39004, EX540 (BP25) DM565 (LP) 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39005, EX540 (BP25) DM565 (LP) 0,00*
    Euromex Fluo-Filter IS.9750.39007, EX620 (BP50) DM655 (LP) 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39008, EX420 (BP40) DM455 (LP) 0,00*
    Комплект фторсодержащих фильтров Euromex IS.9750.39009, EX480 (BP30) DM505 (LP) 0,00*
    Euromex Одиночная насадка для фототрубки IS.9800, серия f iScope IOS с одной трубкой 23,2 мм 0.00*
    Насадка Euromex Köhler IS.9880, для iScope 0,00*
    Euromex NeoLED SL.5500, сменный блок для iScope 0,00*
    Euromex NeoLED IS.9993, сменный блок для iScope 0,00*
    + Показать больше аксессуаров в этой категории.
    — Показать меньше аксессуаров в этой категории.

    Микроскопия > Расходные материалы для микроскопии

    Иммерсионное масло Bresser, 5 мл, показатель преломления = 1,515 0,00*
    Предметные стекла Omegon, 25,5 x 76,2 см, шлифованные края, 50 штук 0,00*
    Покровные стекла Euromex, 18 x 18 мм., 100 шт. 0,00*
    Покровные стекла Euromex, 22 x 22 мм, 100 шт. 0,00*
    + Показать больше аксессуаров в этой категории.
    — Показать меньше аксессуаров в этой категории.

    Техническое обслуживание и очистка > Очистители линз

    Omegon Optik Reinigungsset 7 в 1 0.00*
    Система очистки Омегон 0,00*
    Спрей для очистки линз Baader Optical Wonder 100 мл 0,00*

    Техническое обслуживание и очистка > Другое

    Салфетка из микрофибры Omegon 20 см x 20 см 0,00*
    Салфетка для очистки микрофазера Omegon SPUDZ 0.00*

    Астрономия

    Переходник для камеры Omegon T2-Ring, совместимый с Canon EOS 0,00*
    Переходник для камеры Omegon T2-кольцо для Nikon 0,00*

    Новая схема реакционного микроскопа нацелена на биологически значимые молекулы

    Новейшая конструкция спектрометра более чувствительна к химическим фрагментам и может различать изомеры с более чем одним атомом углерода.

    Исследователи из Германии и США улучшили характеристики реакционного микроскопа, чтобы метод, известный как спектроскопия импульса иона отдачи с холодной мишенью, или сокращенно COLTRIMS, можно было расширить для различения изомеров с двумя углеродными центрами.Продемонстрировав применимость подхода на синтетической молекуле-прототипе несколько лет назад, продвижение позволяет команде начать изучение более сложных структур, таких как те, которые используются в здравоохранении, и углубить наше фундаментальное понимание их поведения.

    Молекулы, которые идентичны по составу, но представляют собой зеркальные отражения друг друга, могут быть сложными для прямой идентификации с помощью одного измерения.Как правило, определение этой так называемой хиральности (имеется в виду хиральность) требует дополнительной информации, такой как данные теоретических моделей или использование эталонных веществ, когда хиральность уже известна. Выявление этих тонких различий в структуре важно, поскольку две разные версии (или энантиомеры) молекулы могут вести себя по-разному — например, в некоторых случаях только один из энантиомеров обладает терапевтическими свойствами. В других случаях один из энантиомеров может быть токсичным, а другой безвредным.

    В своей последней работе, опубликованной в Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics , ученые показали, что этот метод можно использовать для непосредственного определения конфигурации галотана (CHBrClCF3) — общего анестетика.

    Чтобы выполнить измерение, исследователи бомбардируют газообразный образец рентгеновским излучением и смотрят на время, необходимое заряженным химическим фрагментам для достижения детектора, а также на положение ударов. Для мгновенно фрагментирующихся молекул данные обеспечивают основу молекулярного отпечатка пальца, который может быть связан с определенной химической структурой: левосторонняя и правосторонняя версии отображаются в виде двух отдельных пиков на выходе измерения.

    Группа усердно работала над тем, чтобы максимально повысить эффективность сбора данных, и на то есть веские причины. По мере того, как образцы становятся более сложными, увеличивается вероятность того, что фрагментация приведет к образованию нейтральных частей (которые детектор не видит).

    В этом подходе необходимо обнаружить по крайней мере четыре иона, чтобы различить энантиомеры и расшифровать абсолютную конфигурацию. В случае галотана исследователи собрали фрагменты CH+, Cl+, Br+ и CF+3, происходящие из одной и той же молекулы.

    «Этот результат является обнадеживающим шагом к применению метода к биологически значимым молекулам», — прокомментировал член группы Мартин Питцер из Университета Касселя, Германия.


    Работа исследователей в области катализа может помочь в разработке лекарств
    Дополнительная информация: Мартин Питцер и др.«Стереохимическая конфигурация и избирательное возбуждение хиральной молекулы галотана» 2016 J. Phys. Летучая мышь. Мол. Опц. Физ . DOI: 101088/0953-4075/49/23/234001 Предоставлено Институт физики

    Цитата : Новая схема реакционного микроскопа нацелена на биологически значимые молекулы (11 ноября 2016 г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.