Микроскоп и его строение фото: Основные части оптического микроскопа, его устройство и возможности увеличения

Содержание

Макровинт и микровинт микроскопа – Статьи на сайте Четыре глаза


Полезная информация

Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Макровинт и микровинт микроскопа – что это такое?

Микроскоп – это множество мелких элементов, которые, работая вместе, позволяют изучать окружающий мир на значительном увеличении (до 2000 крат). В конструкции микроскопа принято выделять несколько частей: оптическую, осветительную и механическую. Оптическая – это окуляры и объективы, осветительная – источник освещения и дополнительные компоненты, механическая – связующие их узлы. Вот, что входит в механическую часть микроскопа: микровинт и макровинт (отвечают за фокусировку), предметный столик (на нем размещают микропрепараты), штатив (удерживает основание и тубус микроскопа). В этой статье мы подробнее осветим элементы фокусировки.

Макро- и микровинт микроскопа нужны для регулировки расстояния между объективом и микропрепаратом, размещенным на предметном столике. В зависимости от модели микроскопа они могут перемещать или тубус, или предметный столик. Макрометрический винт (макровинт) отвечает за грубую фокусировку, с его помощью производится предварительная настройка оптики. Микрометрический винт (микровинт) нужен для точной настройки резкости. Чаще всего его устанавливают только в лабораторные и профессиональные микроскопы, так как для домашних исследовании его возможности чрезмерны. Кроме того, микровинт – одна из самых легко повреждаемых частей микроскопа, и его не рекомендуется использовать для грубой настройки.

В нашем интернет-магазине вы найдете микроскопы как с грубой, так и с точной фокусировкой. Выбрать подходящую модель вам помогут наши консультанты. Звоните или пишите!

4glaza.ru
Февраль 2019

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.


Рекомендуемые товары


Смотрите также

Другие обзоры и статьи о микроскопах, микропрепаратах и микромире:

  • Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видеосравнение фильтрованной и нефильтрованной воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: жизнь в капле воды с болота (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видео радиоактивной воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видеообзор (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видео соленой воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
  • Медицинские микроскопы Levenhuk MED: обзорная статья на сайте levenhuk.ru
  • Видео! Портативный микроскоп Bresser National Geographic 20–40x и другие детские приборы линейки: видеообзор (канал «Татьяна Михеева», Youtube.com)
  • Книги знаний издательства Levenhuk Press: подробный обзор на сайте levenhuk.ru
  • Видео! Книга знаний в 2 томах. «Космос. Микромир»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Видео бактерий под микроскопом Levenhuk Rainbow 2L PLUS (канал «Микромир под микроскопом», Youtube.ru)
  • Обзор микроскопа Levenhuk Rainbow 50L PLUS на сайте levenhuk.ru
  • Видео! Подробный обзор серии детских микроскопов Levenhuk LabZZ M101 (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
  • Обзор набора оптической техники Levenhuk LabZZ MTВ3 (микроскоп, телескоп и бинокль) на сайте levenhuk.ru
  • Видео! Микроскоп Levenhuk DTX 90: распаковка и видеообзор цифрового микроскопа (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
  • Видео! Видеопрезентация увлекательной и красочной книги для детей «Невидимый мир» (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Большой обзор биологического микроскопа Levenhuk 3S NG (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
  • Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L PLUS
  • Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow и LabZZ (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Микроскоп Levenhuk Rainbow 2L PLUS Lime\Лайм. Изучаем микромир
  • Выбираем лучший детский микроскоп
  • Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L PLUS: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 50L: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 50L PLUS: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk Rainbow D2L: видеообзор цифрового микроскопа (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Микроскоп Levenhuk Rainbow D50L PLUS: видеообзор цифрового микроскопа (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Обзор биологического микроскопа Levenhuk Rainbow 50L
  • Видео! Видеообзор школьных микроскопов Levenhuk Rainbow 2L и 2L PLUS: лучший подарок ребенку (канал KentChannelTV, Youtube.ru)
  • Видео! Как выбрать микроскоп: видеообзор для любителей микромира (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Галерея фотографий! Наборы готовых микропрепаратов Levenhuk
  • Микроскопия: метод темного поля
  • Видео! «Один день инфузории-туфельки»: видео снято при помощи микроскопа Levenhuk 2L NG и цифровой камеры Levenhuk (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Видео! Обзор микроскопа Levenhuk Rainbow 2L NG Azure на телеканале «Карусель» (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
  • Обзор микроскопа Levenhuk Фиксики Файер
  • Совместимость микроскопов Levenhuk с цифровыми камерами Levenhuk
  • Как работает микроскоп
  • Как настроить микроскоп
  • Как ухаживать за микроскопом
  • Типы микроскопов
  • Техника приготовления микропрепаратов
  • Галерея фотографий! Что можно увидеть в микроскопы Levenhuk Rainbow 50L, 50L PLUS, D50L PLUS
  • Сетка или шкала. Микроскоп и возможность проведения точных измерений
  • Обычные предметы под объективом микроскопа
  • Насекомые под микроскопом: фото с названиями
  • Инфузории под микроскопом
  • Изобретение микроскопа
  • Как выбрать микроскоп
  • Как выглядят лейкоциты под микроскопом
  • Что такое лазерный сканирующий микроскоп?
  • Микроскоп люминесцентный: цена высока, но оправданна
  • Микроскоп для пайки микросхем
  • Иммерсионная система микроскопа
  • Измерительный микроскоп
  • Микроскопы от самых больших профессиональных моделей до простых детских
  • Микроскоп профессиональный цифровой
  • Силовой микроскоп: для серьезных исследований и развлечений
  • Лечение зубов под микроскопом
  • Кровь человека под микроскопом
  • Галогенные лампы для микроскопов
  • Французские опыты – микроскопы и развивающие наборы от Bondibon
  • Наборы препаратов для микроскопа
  • Юстировка микроскопа
  • Микроскоп для ремонта электроники
  • Операционный микроскоп: цена, возможности, сферы применения
  • «Шкаловой микроскоп» – какой оптический прибор так называют?
  • Бородавка под микроскопом
  • Вирусы под микроскопом
  • Принцип работы темнопольного микроскопа
  • Покровные стекла для микроскопа – купить или нет?
  • Увеличение оптического микроскопа
  • Оптическая схема микроскопа
  • Схема просвечивающего электронного микроскопа
  • Устройство оптического микроскопа у теодолита
  • Грибок под микроскопом: фото и особенности исследования
  • Зачем нужна цифровая камера для микроскопа?
  • Предметный столик микроскопа – что это и зачем он нужен?
  • Микроскопы проходящего света
  • Органоиды, обнаруженные с помощью электронного микроскопа
  • Паук под микроскопом: фото и особенности изучения
  • Из чего состоит микроскоп?
  • Как выглядят волосы под микроскопом?
  • Глаз под микроскопом: фото насекомых
  • Микроскоп из веб-камеры своими руками
  • Микроскопы светлого поля
  • Механическая система микроскопа
  • Объектив и окуляр микроскопа
  • USB-микроскоп для компьютера
  • Универсальный микроскоп – существует ли такой?
  • Песок под микроскопом
  • Муравей через микроскоп: изучаем и фотографируем
  • Растительная клетка под световым микроскопом
  • Цифровой промышленный микроскоп
  • ДНК человека под микроскопом
  • Как сделать микроскоп в домашних условиях
  • Первые микроскопы
  • Микроскоп стерео: купить или нет?
  • Как выглядит раковая клетка под микроскопом?
  • Металлографический микроскоп: купить или не стоит?
  • Флуоресцентный микроскоп: цена и особенности
  • Что такое «ионный микроскоп»?
  • Грязь под микроскопом
  • Как выглядит клещ под микроскопом
  • Как выглядит червяк под микроскопом
  • Как выглядят дрожжи под микроскопом
  • Что можно увидеть в микроскоп?
  • Зачем нужны исследовательские микроскопы?
  • Бактерии под микроскопом: фото и особенности наблюдения
  • На что влияет апертура объектива микроскопа?
  • Аскариды под микроскопом: фото и особенности изучения
  • Как использовать микропрепараты для микроскопа
  • Изучаем ГОСТ: микроскопы, соответствующие стандартам
  • Микроскоп инструментальный – купить или нет?
  • Где купить отсчетный микроскоп и зачем он нужен?
  • Атом под электронным микроскопом
  • Как кусает комар под микроскопом
  • Как выглядит муха под микроскопом
  • Амеба: фото под микроскопом
  • Подкованная блоха под микроскопом
  • Вша под микроскопом
  • Плесень хлеба под микроскопом
  • Зубы под микроскопом: фото и особенности наблюдения
  • Снежинка под микроскопом
  • Бабочка под микроскопом: фото и особенности наблюдений
  • Самый мощный микроскоп – как выбрать правильно?
  • Рот пиявки под микроскопом
  • Мошка под микроскопом: челюсти и строение тела
  • Микробы на руках под микроскопом – как увидеть?
  • Вода под микроскопом
  • Как выглядит глист под микроскопом
  • Клетка под световым микроскопом
  • Клетка лука под микроскопом
  • Мозги под микроскопом
  • Кожа человека под микроскопом
  • Кристаллы под микроскопом
  • Основное преимущество световой микроскопии перед электронной
  • Конфокальная флуоресцентная микроскопия
  • Зондовый микроскоп
  • Принцип работы сканирующего зондового микроскопа
  • Почему трудно изготовить рентгеновский микроскоп?
  • Макровинт и микровинт микроскопа – что это такое?
  • Что такое тубус в микроскопе?
  • Главная плоскость поляризатора
  • На что влияет угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора?
  • Назначение поляризатора и анализатора
  • Метод изучения – микроскопия на практике
  • Микроскопия осадка мочи: расшифровка
  • Анализ «Микроскопия мазка»
  • Сканирующая электронная микроскопия
  • Методы световой микроскопии
  • Оптическая микроскопия (световая)
  • Световая, люминесцентная, электронная микроскопия – разные методы исследований
  • Темнопольная микроскопия
  • Фазово-контрастная микроскопия
  • Поляризаторы естественного света
  • Шотландский физик, придумавший поляризатор
  • Механизм фокусировки в микроскопе
  • Что такое полевая диафрагма?
  • Микроскоп Микромед: инструкция по эксплуатации
  • Микроскоп Микмед: инструкция по эксплуатации
  • Где найти инструкцию микроскопа «ЛОМО»?
  • Микроскопы Micros: руководство пользователя
  • Какую функцию выполняют зажимы на микроскопе
  • Рабочее расстояние объектива микроскопа
  • Микропрепарат для микроскопа своими руками
  • Метод висячей капли
  • Метод раздавленной капли
  • Тихоходка под микроскопом
  • Аппарат Гольджи под микроскопом
  • Чем занять детей дома?
  • Чем заняться на карантине дома?
  • Чем заняться школьникам на карантине?
  • Выбираем микроскоп: отзывы имеют значение?
  • Микроскоп для школьника: какой выбрать?
  • Немного об оптовой закупке микроскопов и иной оптической техники
  • Во сколько увеличивает лупа?
  • Где купить лампу-лупу – косметологическую модель с подсветкой?
  • Какую купить лампу-лупу для маникюра?
  • Можно ли купить лампу-лупу для наращивания ресниц в интернет-магазине?
  • Лампа-лупа косметологическая на штативе: купить домой или нет?
  • Лупа бинокулярная с принадлежностями
  • Как выглядит лупа для нумизмата?
  • Лупа-лампа – лупа для рукоделия с подсветкой
  • «Лупа на стойке» – что это за оптический прибор?
  • Лупа – проектор для увеличенного изображения
  • Делаем лупу своими руками
  • Основные функции лупы
  • Где найти лупу?
  • Лупа бинокулярная – цена возможностей
  • Лупа канцелярская: выбираем оптическую технику для офиса
  • Как выглядит коронавирус под микроскопом?
  • Как называется главная часть микроскопа?
  • Где купить блоки питания для микроскопа?
  • Строение объектива микроскопа
  • Как выглядят продукты под микроскопом
  • Что покажет музей микроминиатюр
  • Особенности и применение методов окрашивания клеток

Биологический микроскоп для лабораторных и микробиологических исследований

Микробиологический микроскоп – это универсальное устройство, которое может быть использовано не только в биологических исследованиях и медицине, но и во многих других сферах. Они имеют несколько принципиально отличных как структурных, так и функциональных особенностей.

Принцип и особенности работы биологического микроскопа

Устройство биологического микроскопа. Стандартный микроскоп лабораторный биологический состоит из:

  • Окуляр – часть, куда непосредственно смотрит исследователь.
  • Объектив – система линз, обеспечивающих увеличение исследуемого объекта.
  • Конденсор – система, которая собирает пучки света.
  • Предметный столик – поверхность, на которой и расположено предметное стекло с изучаемым предметом.
  • Зеркало.

Объектив в микроскопе является одной из основных и важных деталей, ведь именно с его помощью можно рассмотреть и изучить любой объект в увеличенном размере. Количество линз в каждой модели отличается, что изменяет степень увеличения в каждом микроскопе, ведь если в микроскопе имеется объектив с большим увеличением, то в нем будет не менее 10 линз. Узнать и понять, сколько и какие объективы находятся в микроскопе, можно смело по названию (Х 40, Х 90 или Х 8).

Если говорить о качестве объектива, то в таком случае стоит судить о его разрешающей способности. Человеческий глаз способен увидеть ту картинку, на которой две точки находятся на расстоянии не более 0.15 мм, иначе увидеть их будет невооруженным глазом невозможно. В микроскопе есть объективы, на которых указана разрешающая способность, то есть, то расстояние, которое можно увидеть между двумя точками: чем фронтальная линза тоньше, тем выше разрешающая способность микроскопа. С помощью окуляра и линзами с диафрагмой, которые в нем расположены, удается увидеть изображение объекта в увеличенном размере в десятки или сотни раз. Чтобы узнать, какое в общем увеличение дает тот или иной микроскоп, достаточно всего-навсего умножить показатель увеличения объектива на увеличение окуляра.

Для того, что объектив освещался пучком света, в микроскопе есть зеркало и конденсор с ирисовой диафрагмой, которая находится выше предметного столика. С помощью зеркала (прикреплено на штативе), которое с одной стороны плоское, а с другой вогнутое, удается направить пучок света через конденсор на объектив. Конденсор в микроскопе состоит из нескольких линз (2 — 3), заключенных в металлический тубус, движение которого с помощью винта способствует фокусировке или рассеиванию света, попадающего на объект от зеркала.

В медицинских микроскопах можно также изменять диаметр светового потока с помощью ирисовой диафрагмы, представленной тонкими металлическими пластинками, которая находится между зеркалом и конденсором. Под диафрагмой имеется кольцо со светофильтром, позволяющее путем передвижения его в горизонтальном положении уменьшать освещенность.

Микроскоп биологический для лабораторных исследований: особенности

Такое оборудование обладает некоторыми особенностями:

  • Относительно широкий угол поля зрения;
  • Возможность скорректировать объектив на толщину покровного стекла;
  • Комфортный для работы предметный столик с удобной фиксацией предметного стекла для обеспечения нормальной работы исследователя;
  • Грамотно работающая и довольно мощная подсветка для микроскопии в светлом поле. Это совершенно не означает, что на нем можно работать только лишь в светлом поле. Техника может применяться для исследований в темном поле.

Микроскопы для микробиологии могут быть использованы для проведения контрастных методов микроскопирования. Например, люминесцентная или фазово-контрастная микроскопия.

Существуют также инвертированные микроскопы биологические лабораторные. Их конструкция устроена несколько иначе: предметный столик располагается выше, чем объектив самого оборудования. Микроскоп инвертированный биологический сегодня активно используется в биологии и применяется для изучения объекта с нижней стороны. В отличие от других микроскопов, в нем нет покровного стекла, так как его роль отводится дну лабораторной посуды, с помощью которой проводится исследование. В данной модели микроскопа есть свои нюансы: объектив расположен под объектом исследования или наблюдения, а осветительная часть расположена выше него.

В зависимости от того, как инвертированный микроскоп работает, их делят на:

  • микроскоп с ручным управлением
  • микроскоп с моторизованным управлением
  • смешанный микроскоп, в котором есть и ручное, и моторизированное управление.

Учитывая то, что исследовать зачастую приходится предметы разных размеров и формы, предметный столик имеет большие размеры, в отличие от стандартных классических биологических микроскопов. Для того, чтоб провести какое – либо действие с предметом, размещенном на нем, создается большое рабочее расстояние. В таких микроскопах очень большое значение имеет наличие микроманипулятора, который открывает широкие возможности для исследователя с образцом наблюдения.

Если сравнивать увеличение в инвертированном и обычном микроскопе, то инвертированные отличаются меньшим увеличением за счет того, что лабораторная посуда, в которой осуществляются исследования, имеет более толстые стенки, чем покровные стекла для микроскопа.

Типы лабораторных биологических микроскопов

Биомед 1 – это профессиональная модель, которая часто используется в биологии или медицинской практике. Качественная оптическая система стоит сразу на трех объективах, которые способны получить изображение в увеличении от 40 до 640 крат. Имеет зеркальную подсветку, обеспечивающую прекрасную освещенность для выполнения поставленных задач. Несомненным плюсом данной модели является сравнительно низкая цена, а также универсальность в использовании оборудования в сочетании с качеством.

Биомед 4 – профессиональный тринокулярный микроскоп. Четыре высококачественных объектива могут дать увеличение до 1600 крат. Возможность использования не только лишь нижней, но и верхней подсветки дает возможность получать четкие изображения благодаря применению контрастных методик микроскопирования. Это бинокулярный экземпляр, который позволяет с комфортом проводить исследования двумя глазами, а также делать фото получаемых изображений при выполнении исследовательских работ. Эти фотографии легко перемещаются на цифровой носитель, что также делает этот вариант оборудования комфортным для работы.

Сфера применения

Зачастую такая техника применяется в медицине для проведения лабораторных исследований, например, исследования крови, мочи. Ни одна микробиологическая лаборатория не сможет осуществлять практику без применения этого оборудования. К тому же школьные кабинеты биологии, аудитории медицинских институтов оснащены именно такими приборами, позволяющими работать с ними даже ученикам и начинающим специалистам.

Преимущества и недостатки

Как и любое оборудование, биологические микроскопы также имеют свои положительные стороны, а также некоторые недостатки. Опираясь на эти особенности, вам будет просто сделать выбор.

Преимущества:

  1. Универсальность. Широкий спектр применения. Так как они позволяет проводить микроскопирование несколькими методами.
  2. Высокое качество элементов оборудования. В большинстве своем это касается прекрасной оптики, которая позволяет получать качественное изображение изучаемого объекта.
  3. Конструктивные особенности таких микроскопов позволяют использовать различные окуляры.
  4. Высокие характеристики освещения (подсветки), устанавливающийся на оборудование такого типа.

Недостатки:

  1. Из-за использования покровного стекла не всегда удобно корректировать объектив для исследований.
  2. Особенности объективов, расстояние от них до предметного стекла все же несколько ограничивает применение данной техники медициной и биологическими исследованиями. Однако, если для биологической лаборатории купили оптический микроскоп, то он предоставит возможность комфортно работать и получать качественное изображение во время исследований.
  3. Цена. Микроскоп для микробиологии купить можно далеко не за минимальную стоимость.

Теперь Вы знаете, на что нужно обращать внимание при работе с микробиологическим микроскопом, в чем его отличия от других и какие особенности. Надеемся, что наша статья была для Вас полезной и информативной.

38 фото строения организма человека

Благодаря совершенствованию технологий, сегодня каждый может увидеть невероятно красивый и скрытый от нас мир — мир клеток под микроскопом. В данной коллекции можно увидеть фото бактерий, микробов, молекул и клеток.
Мы предлагаем вашему вниманию 38 самых необычных снимков из нашей подборки. Большинство фото показывают клетки, увеличенные в несколько тысяч раз. Смотрите и наслаждайтесь!

38 фото клеток под микроскопом

  • Стволовая клетка


Стволовая клетка под микроскопом

 


Текстиль под микроскопом

 

  • Структура клеток


Структура клеток под микроскопом

 

  • Зеленые клетки


Зеленые клетки под микроскопом

 


Тромбоциты под микроскопом

 


Сфагнум под микроскопом

 


Лук под микроскопом

 

  • Нейроны Пуркинье


Нейроны Пуркинье под микроскопом

 

  • Раковая клетка


Раковая клетка под микроскопом

 

  • Растительная клетка


Растительная клетка под микроскопом

 

  • Красные клетки


Красные клетки под микроскопом

 


Липа под микроскопом

 


Клетки рака под микроскопом

 

  • Клетки эпидермиса


Клетки эпидермиса под микроскопом

 

  • Клетки легких


Клетки легких под микроскопом

 

  • Клетки органики


Клетки органики под микроскопом

 


Клетки под микроскопом

 


Клетки алое под микроскопом

 

  • Клетки фибробласты


Клетки фибробласты под микроскопом

 

  • Клетки хлоропласты


Клетки хлоропласты под микроскопом

 

  • Эпителиальные клетки


Эпителиальные клетки под микроскопом

 

  • Клетки чеснока


Клетки чеснока под микроскопом

 

  • Человеческие клетки


Человеческие клетки под микроскопом

 

  • Красные кровяные тельца


Красные кровяные тельца под микроскопом

 

Тут показана, основа нашей крови — красные кровяные тельца (RBC). На этих симпатичных двояковогнутых клетках лежит ответственная задача разносить по всему телу кислород. Обычно в одном кубическом миллиметре крови таких клеток 4-5 миллионов у женщин и 5-6 миллионов у мужчин. Люди живущие в высокогорье, где присутствует недостаток кислорода, красных телец в крови еще больше.

  • Расщепленный человеческий волос


Расщепленный человеческий волос под микроскопом

 

Во избежание расщепления волос, необходимо регулярно стричь кончики волос и использовать качественные шампуни и кондиционеры.

  • Клетки Пуркинье


Клетки Пуркинье в микроскоп

 

Из 100 миллиардов нейронов вашего мозга клетки Пуркинье одни из самых крупных. Помимо прочего, они отвечают в коре мозжечка за двигательную координацию. На них губительно действуют как отравление алкоголем или литием, так и аутоиммунные заболевания, генетические отклонения (включая аутизм), а также нейродегенеративные болезни (Альцгеймера, Паркинсона, рассеянный склероз и т. п.).

  • Чувствительные волоски уха


Чувствительные волоски уха под микроскопом

 

Вот как выглядят стереоцилии, то есть чувствительные элементы вестибулярного аппарата внутри вашего уха. Улавливая звуковые колебания, они контролируют ответные механические движения и действия.

  • Кровеносные сосуды зрительного нерва


Кровеносные сосуды зрительного нерва под микроскопом

 

Здесь изображены кровеносные сосуды сетчатки глаза, выходящие из окрашенного в черный цвет диска зрительного нерва. Этот диск представляет собой «слепое пятно», так как на этом участке сетчатки нет световых рецепторов.

  • Вкусовой сосочек языка


Вкусовой сосочек языка под микроскопом

 

На языке у человека находится около 10000 вкусовых рецепторов, благодаря им мы определяем на вкус соленое, кислое, горькое, сладкое и острое.


Зубной налет под микроскопом

 

Чтобы на зубах не было таких похожих на скалы наслоений, необходимо производить профилактическую чистку зубов у стоматолога.


Тромб под микроскопом

 

Вспомните, как красиво выглядели здоровые красные кровяные тельца. А теперь посмотрите, какими они становятся в паутине смертельно опасного кровяного тромба. В самом центре находится белое кровяное тельце (лейкоцит).

  • Легочные альвеолы


Легочные альвеолы под микроскопом

 

Перед вами вид вашего легкого изнутри. Пустые полости — это альвеолы, где и происходит обмен кислорода на углекислый газ.

  • Раковые клетки легких


Раковые клетки легких под микроскопом

 

  • Ворсинки тонкой кишки


Ворсинки тонкой кишки под микроскопом

 

Ворсинки тонкой кишки увеличивают ее площадь, что способствует лучшему усвоению пищи. Это выросты неправильной цилиндрической формы высотой до 1,2 миллиметра. Основу ворсинки составляет рыхлая соединительная ткань. В центре, подобно стержню, проходит широкий лимфатический капилляр, или млечный синус, а по сторонам от него располагаются кровеносные сосуды и капилляры. По млечному синусу в лимфу, а затем в кровь попадают жиры, а по кровеносным капиллярам ворсинок поступают в кровоток белки и углеводы. При внимательном рассмотрении можно заметить в бороздках пищевые остатки.

  • Человеческая яйцеклетка с корональными клетками


Человеческая яйцеклетка под микроскопом

 

Здесь вы видите человеческую яйцеклетку. Яйцеклетка покрыта гликопротеиновой оболочкой (zona pellicuda), которая не только защищает ее, но и помогает захватить и удержать сперматозоид. К оболочке прикреплены две корональные клетки.

  • Сперматозоиды на поверхности яйцеклетки


Сперматозоиды на поверхности яйцеклетки под микроскопом

 

На снимке запечатлен момент, когда несколько сперматозоидов пытаются оплодотворить яйцеклетку.

  • Человеческий эмбрион и сперматозоиды


Человеческий эмбрион и сперматозоиды под микроскопом

 

Это похоже на войну миров, на самом же деле перед вами яйцеклетка через 5 дней после оплодотворения. Некоторые сперматозоиды все еще удерживаются на ее поверхности. Изображение сделано с помощью конфокального (софокусного) микроскопа. Яйцеклетка и ядра сперматозоидов окрашены в пурпурный цвет, тогда как жгутики сперматозоидов — в зеленый. Голубые участки — это нексусы, межклеточные щелевые контакты, осуществляющие связь между клетками.

  • Имплантация человеческого эмбриона


Имплантация человеческого эмбриона под микроскопом

 

На данном фото начало жизни человека. Шестидневный эмбрион человека имплантируется в эндометрий, слизистую оболочку полости матки.

Микроскопия в домашних условиях | Наука и жизнь

Вот уже два года, как я наблюдаю за микромиром у себя дома, и год, как снимаю его на фотокамеру. За это время собственными глазами увидел, как выглядят клетки крови, чешуйки, опадающие с крыльев бабочек, как бьётся сердце улитки. Конечно, многое можно было бы узнать из учебников, видеолекций и тематических сайтов. Но при этом не было бы ощущения присутствия, близости к тому, что не видно невооружённым глазом. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который сегодня доступен каждому.

Кожица лука. Увеличение 1000×. Окраска йодом. На фотографии видно клеточное ядро.

Кожица лука. Увеличение 1000×. Окраска азур-эозином. На фотографии в ядре заметно ядрышко.

Картофель. Синие пятна — зёрна крахмала. Увеличение 100×. Окраска йодом.

Плёнка на спине таракана. Увеличение 400×.

Кожура сливы. Увеличение 1000×.

Крыло жучка бибиониды. Увеличение 400×.

Крыло бабочки боярышницы. Увеличение 100×.

Чешуйки с крыльев моли. Увеличение 400×.

Хлоропласты в клетках травы. Увеличение 1000×.

Детёныш улитки. Увеличение 40×.

Лист клевера. Увеличение 100×. Некоторые клетки содержат тёмно-красный пигмент.

Лист земляники. Увеличение 40×.

Хлоропласты в клетках водоросли. Увеличение 1000×.

Мазок крови. Окраска азур-эозином по Романовскому. Увеличение 1000×. На фотографии: эозинофил на фоне эритроцитов.

Мазок крови. Окраска азур-эозином по Романовскому. Увеличение 1000×. На фотографии: слева — моноцит, справа — лимфоцит.

Что купить

Театр начинается с вешалки, а микросъёмка с покупки оборудования, и прежде всего — микроскопа. Одна из основных его характеристик — набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива.

Не всякий биологический образец хорош для просмотра при большом увеличении. Связано это с тем, что чем больше увеличение оптической системы, тем меньше глубина резкости. Следовательно, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров, позволяющий вести наблюдения с увеличением от 10—20 до 900—1000×. Иногда бывает оправданно добиться увеличения 1500× (окуляр 15 и объектив 100×). Большее увеличение бессмысленно, так как более мелкие детали не позволяет видеть волновая природа света.

Следующий немаловажный момент — тип окуляра. «Сколькими глазами» вы хотите рассматривать изображение? Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную его разновидности. В случае монокуляра придётся щуриться, утомляя глаз при длительном наблюдении. В бинокуляр смотрят обоими глазами (не следует путать его со стереомикроскопом, дающим объёмное изображение). Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз» — насадка для установки аппаратуры. Многие производители выпускают специальные камеры для своих моделей микроскопов, но можно использовать и обычный фотоаппарат, купив к нему переходник.

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры объективов. Световой пучок от осветителя, преобразованный в оптическом устройстве — конденсоре, освещает препарат. В зависимости от характера освещения существует несколько способов наблюдения, самые распространённые из которых — методы светлого и тёмного поля. В первом, самом простом, знакомом многим ещё со школы, препарат освещают равномерно снизу. При этом через оптически прозрачные детали препарата свет распространяется в объектив, а в непрозрачных он поглощается и рассеивается. На белом фоне получается тёмное изображение, отсюда и название метода. С тёмнопольным конденсором всё иначе. Световой пучок, выходящий из него, имеет форму конуса, лучи в объектив не попадают, а рассеиваются на непрозрачном препарате, в том числе и в направлении объектива. В итоге на тёмном фоне виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных малоконтрастных объектов. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсора тёмного поля, тёмнопольной диафрагмы, устройств фазового контраста, поляризаторов и т.п.

Оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения — аберрациями. Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Всё это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы для профессиональных исследований. Сильные объективы (с увеличением, например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1 при использовании иммерсии, масла с высоким показателем преломления, раствора глицерина (для УФ-области) или просто воды. Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионной жидкости. Её показатель преломления обязательно должен соответствовать конкретному объективу.

Иногда следует обратить внимание на устройство предметного столика и рукояток для управления им. Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который ярче и греется меньше. Микроскопы тоже имеют индивидуальные особенности. Каждая дополнительная опция — это добавка в цене, поэтому выбор модели и комплектации остаётся за потребителем.

Сегодня нередко покупают недорогие микроскопы для детей, монокуляры с небольшим набором объективов и скромными параметрами. Они могут послужить хорошей отправной точкой не только для исследования микромира, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа. После этого ребёнку уже стоит купить более серьёзное устройство.

Как смотреть

Можно купить далеко не дешёвые наборы готовых препаратов, но тогда не таким ярким будет ощущение личного участия в исследовании, да и наскучат они рано или поздно. Поэтому следует позаботиться и об объектах для наблюдения, и о доступных средствах для подготовки препаратов.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект достаточно тонок. Даже кожура ягоды или фрукта слишком толста, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях их делают обычными бритвенными лезвиями. Чтобы не смять кожуру, её помещают между кусочками пробки или заливают парафином. При определённой сноровке можно достигнуть толщины среза в несколько клеточных слоёв, а в идеале следует работать с моноклеточным слоем ткани — несколько слоёв клеток создают нечёткое сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещают на предметное стекло и в случае необходимости закрывают покровным. Купить стёкла можно в магазине медицинской техники. Если препарат плохо прилегает к стеклу, его фиксируют, слегка смачивая водой, иммерсионным маслом или глицерином. Не всякий препарат сразу открывает свою структуру, иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядра, цитоплазму, органеллы. Неплохими красителями служат йод и «зелёнка». Йод достаточно универсальный краситель, им можно окрашивать широкий спектр биологических препаратов.

При выезде на природу следует запастись баночками для набора воды из ближайшего водоёма и маленькими пакетиками для листьев, высохших остатков насекомых и т.п.

Что смотреть

Микроскоп приобретён, инструменты закуплены — пора начинать. И начать следует с самого доступного — например, кожуры репчатого лука. Тонкая сама по себе, подкрашенная йодом, она обнаруживает в своём строении чётко различимые клеточные ядра. Этот опыт, хорошо знакомый со школы, и стоит провести первым. Луковую кожуру нужно залить йодом на 10—15 минут, после чего промыть под струёй воды.

Кроме того, йод можно использовать для окраски картофеля. Срез необходимо сделать как можно более тонким. Буквально 5—10 минут его пребывания в йоде проявят пласты крахмала, который окрасится в синий цвет.

На балконах часто скапливается большое количество трупиков летающих насекомых. Не торопитесь от них избавляться: они могут послужить ценным материалом для исследования. Как видно из фотографий, вы обнаружите, что на крыльях насекомых есть волоски, которые защищают их от намокания. Большое поверхностное натяжение воды не позволяет капле «провалиться» сквозь волоски и коснуться крыла.

Если вы когда-нибудь задевали крыло бабочки или моли, то, наверное, замечали, что с неё слетает какая-то «пыль». На снимках отчётливо видно, что это не пыль, а чешуйки с крыльев. Они имеют разную форму и довольно легко отрываются.

Кроме того, с помощью микроскопа можно изучить строение конечностей насекомых и пауков, рассмотреть, например, хитиновые плёнки на спине таракана. И при должном увеличении убедиться, что такие плёнки состоят из плотно прилегающих (возможно, сросшихся) чешуек.

Не менее интересный объект для наблюдения — кожура ягод и фруктов. Однако либо её клеточное строение может быть неразличимым, либо её толщина не позволит добиться чёткого изображения. Так или иначе, придётся сделать немало попыток, прежде чем получится хороший препарат: перебрать разные сорта винограда, чтобы найти тот, у которого красящие вещества кожуры имели бы интересную форму, или сделать несколько срезов кожицы сливы, добиваясь моноклеточного слоя. В любом случае вознаграждение за проделанную работу будет достойным.

Ещё более доступны для исследования трава, водоросли, листья. Но, несмотря на повсеместную распространённость, выбрать и приготовить из них хороший препарат бывает непросто. Самое интересное в зелени — это, пожалуй, хлоропласты. Поэтому срез должен быть исключительно тонким.

Приемлемой толщиной нередко обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах. Там же можно найти плавучие водоросли и микроскопических водных обитателей — мальков улитки, дафний, амёб, циклопов и туфелек. Маленький детёныш улитки, оптически прозрачный, позволяет разглядеть у себя биение сердца.

Сам себе исследователь

После изучения простых и доступных препаратов захочется усложнить технику наблюдения и расширить класс исследуемых объектов. Для этого понадобится и специальная литература, и специализированные средства, свои для каждого типа объектов, но всё-таки обладающие некоторой универсальностью. Например, метод окраски по Граму, когда разные виды бактерий начинают различаться по цвету, можно применить и для других, не бактериальных, клеток. Близок к нему и метод окраски мазков крови по Романовскому. В продаже имеется как уже готовый жидкий краситель, так и порошок, состоящий из его компонентов — азура и эозина. Их можно купить в специализированных магазинах либо заказать в интернете. Если раздобыть краситель не удастся, можно попросить у лаборанта, делающего вам анализ крови в поликлинике, стёклышко с окрашенным её мазком.

Продолжая тему исследования крови, следует упомянуть камеру Горяева — устройство для подсчёта количества клеток крови и оценки их размеров. Методы исследования крови и других жидкостей с помощью камеры Горяева описаны в специальной литературе.

***

В современном мире, где разнообразные технические средства и устройства находятся в шаговой доступности, каждый сам решает, на что ему потратить деньги. Это может быть дорогостоящий ноутбук или телевизор с запредельным размером диагонали. Находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его далеко в космос, приобретая телескоп. Микроскопия может стать интересным хобби, а для кого-то даже и искусством, средством самовыражения. Глядя в окуляр микроскопа, проникают глубоко внутрь той природы, часть которой мы сами.

Фото автора.

***

«Наука и жизнь» о микросъёмке:

Микроскоп «Аналит» — 1987, № 1.

Ошанин С. Л. С микроскопом у пруда. — 1988, № 8.

Ошанин С. Л. Невидимая миру жизнь. — 1989, № 6.

Милославский В. Ю. Домашняя микрофотография. — 1998, № 1.

Мологина Н. Фотоохота: макро и микро. — 2007, № 4.

***

Словарик к статье

Апертура — действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами зеркал, линз, диафрагм и других деталей. Угол α между крайними лучами конического светового пучка называется угловой апертурой. Числовая апертура А = n sin(α/2), где n — показатель преломления среды, в которой находится объект наблюдения. Разрешающая способность прибора пропорциональна А, освещённость изображения А2. Чтобы увеличить апертуру, применяют иммерсию.

Иммерсия — прозрачная жидкость с показателем преломления n > 1. В неё погружают препарат и объектив микроскопа, увеличивая его апертуру и тем самым повышая разрешающую способность.

Планахроматический объектив — объектив с исправленной хроматической аберрацией, который создаёт плоское изображение по всему полю. Обычные ахроматы и апохроматы (аберрации исправлены для двух и для трёх цветов соответственно) дают криволинейное поле, которое исправить невозможно.

Фазовый контраст — метод микроскопических исследований, основанный на изменении фазы световой волны, прошедшей сквозь прозрачный препарат. Фаза колебания не видна простым глазом, поэтому специальная оптика — конденсор и объектив — превращает разность фаз в негативное или позитивное изображение.

Моноциты — одна из форм белых клеток крови.

Хлоропласты — зелёные органеллы растительных клеток, отвечающие за фотосинтез.

Эозинофилы — клетки крови, играющие защитную роль при аллергических реакциях.

Что такое цифровой микроскоп? | Что такое цифровой микроскоп?

Если вы когда-либо работали в лаборатории, то знаете, что в оптическом микроскопе для увеличения мелких объектов используется окуляр и объектив. Но с развитием технологий все большую популярность набирают цифровые микроскопы.

В этом выпуске нашего блога мы расскажем о том, что из себя представляет цифровой микроскоп, как он работает, обсудим его преимущества и приведем несколько примеров использования. Ниже представлены ответы на некоторые часто задаваемые вопросы о цифровых микроскопах.

Что такое цифровой микроскоп?

Простыми словами, цифровой микроскоп — это микроскоп, в котором вместо окуляра используется цифровая камера. Цифровые микроскопы подключаются к компьютерному монитору для отображения результатов в реальном времени.

Как работает цифровой микроскоп?

В цифровом микроскопе используется оптика и цифровая камера для вывода захваченных изображений на компьютерный монитор. Они варьируются по сложности устройства от простых ручных моделей то высокотехнологичных систем, предлагающих широкий набор методов наблюдения и измерительных функций.

Многие цифровые микроскопы используют компьютерное программное обеспечение, способное выполнять расширенные задачи. Например, в некоторых версиях программного обеспечения имеются функции для записи видео, настройки изображений, редактирования видеороликов, анализа 3D изображений, выполнения измерений и создания отчетов.

Каковы преимущества использования цифрового микроскопа?

Цифровой микроскоп способен выполнять те же задачи, что и оптический микроскоп, но с некоторыми усовершенствованиями. Вот шесть примеров:

  • Сотрудничество: Поскольку изображения с цифровых микроскопов выводятся на экран, вы сможете легко делиться данными с коллегами.
  • Комфорт: Прошли те дни, когда образец нужно было часами разглядывать через окуляр. Теперь вы можете сидеть в комфортной для себя позе и рассматривать образец на дисплее монитора. Таким образом повышается эргономичность рабочей среды.
  • Увеличение: Некоторые цифровые микроскопы имеют гораздо больший коэффициент увеличения, чем многие оптические микроскопы. Причина в том, что цифровые микроскопы учитывают размер компьютерного монитора для определения степени увеличения изображения. Кроме того, оптические микроскопы также определяют увеличение, умножая коэффициент увеличения объектива на коэффициент увеличения окуляра. Например, наш цифровой микроскоп DSX1000 имеет диапазон увеличения от 20Х до 7000Х с оптическим зумом, что позволяет более детально рассматривать образец и захватывать более четкие цифровые изображения, чем при использовании стандартного цифрового зумирования.
  • Более высокое качество изображений: Цифровые микроскопы обеспечивают высокое качество изображения, поскольку проецируют изображение непосредственно на камеру. Другие функции, — такие как антиблик для уменьшения ореолов, расширенный динамический диапазон (HDR) для улучшения контраста и глубины цвета, возможность создания полностью сфокусированных изображений за пределами поля зрения и опции подсветки под углом, — обеспечивают большую текстурированность изображений, чем при наблюдении через окуляр, и непревзойденную гибкость для решения самых разных задач.
  • Хранение изображений: Изображения, полученные с помощью цифрового микроскопа, можно сохранять на жестком диске компьютера или съемном запоминающем устройстве. Пользователи могут анализировать и использовать изображения для создания подробных отчетов.
  • Простое управление: Цифровые микроскопы более просты в управлении, чем традиционные оптические микроскопы. Благодаря этому вы можете быстро и просто приступить к работе.

Для чего используется цифровой микроскоп?

Цифровой микроскоп является эффективным инструментом для контроля и анализа разнообразных предметов, от готовых микро изделий до крупных электронных устройств. Цифровые микроскопы используются в широком спектре отраслей: образовательной, научно-исследовательской, медицинской, криминалистической и промышленно-производственной. Вот некоторые примеры использования:

Качество имеет значение

Следует понимать, что не все цифровые микроскопы сконструированы одинаково. Чтобы получить максимум преимуществ от цифрового микроскопа, подберите модель с функциями, необходимыми в вашей конкретной области применения.

Например, цифровой микроскоп Olympus DSX1000 позволяет переключать метод наблюдения без необходимости смены объектива. Эта функция помогает сэкономить время при выполнении контроля автомобильных тормозных колодок, поскольку специалисты часто пробуют несколько методов наблюдения для выбора наиболее оптимального.

Узнайте больше о цифровом микроскопе DSX1000, чтобы подобрать модель, наиболее подходящую под ваши потребности.

См. также

Видео: Цифровой микроскоп DSX1000

Обнаружение повреждений на кромке сверла с помощью цифрового микроскопа

Как глубина резкости цифрового микроскопа влияет на контроль качества штыревых разъемов


Связаться с нами

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. 

Лечение зубов под микроскопом в студии «Скульптура». Мы видим то, что лечим

В 21 веке арсенал стоматологов пополнился многими прогрессивными аппаратами, которые делают лечение зубов более эффективным и качественным, особенно если речь идет о сложных случаях. Один из таких аппаратов – дентальный микроскоп. Если раньше оптимальным решением стоматологов было удаление зуба, сегодня использование микроскопа позволяет значительно продлить его жизнь.

Преимущества микроскопа делают его незаменимым помощником:

  • При традиционных методиках лечения врач видит только то, что доступно его полю зрения, в то время как микроскоп увеличивает операционное поле в 30 раз
  • Микроскоп хорошо освещает рабочее пространство за счет встроенного источника света
  • Во время проведения операции микроскоп транслирует запись на монитор, помогая ассистенту стоматолога следить за процессом и не отвлекать его.

Точность и качество лечения выходят на новый уровень, стоматолог не работает «на ощупь», под микроскопом он видит поверхность зуба и его внутреннее строение более детально.

Стоматологи студии «Скульптура» четко видят корневые каналы, могут выявить те, которые некачественно запломбированы и провести герметичную пломбировку, обнаружить кариозные полости на самых ранних стадиях развития, сократить количество удаляемых тканей и свести к минимуму все сверления. Лечение проходит бережно, врач не затрагивает здоровые ткани.

Благодаря расширенному спектру возможностей микроскопа диагностика заболеваний и их лечение стало более точным и технологичным, а в некоторых случаях даже позволяет сократить время визита пациента.

Конечно, успех диагностики и время, затраченное на лечение зубов, требует от стоматолога наличия специальных знаний, навыков и опыта, поэтому наряду с новейшей техникой, в нашей студии вас ждут и квалифицированные специалисты, которые за годы работы в студии решили сотни клинических ситуаций.

11 различных типов микроскопов (с фотографиями)

Последнее обновление

Микроскопия может изменить ваше восприятие мира. Мы видим все ограниченным спектром наших глаз, а микромир более полон жизни, чем мы часто думаем. Наблюдение за делением клеток, наблюдение за структурой волосяного фолликула или наблюдение за замысловатыми крыльями насекомого может увлечь и обучить. Но есть несколько способов взглянуть на микроскопический мир.Вы можете включить сложный микроскоп дома, чтобы наблюдать за клетками тканей, или посетить самый мощный в мире микроскоп в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, чтобы увидеть изображение, равное половине ширины атома водорода. Ниже мы разбили 9 наиболее распространенных типов микроскопов, чтобы вы могли больше узнать об этих незаменимых оптических устройствах.

11 типов микроскопов:

1. Световые микроскопы

Самый распространенный тип микроскопов, с которыми вы, вероятно, столкнетесь. В этих микроскопах используются линзы и свет для освещения образца и получения оптимального изображения.Их можно использовать для просмотра живых клеток, насекомых, для проведения вскрытия или для клинической оценки крови и тканей.


2. Составные микроскопы

Вы, несомненно, видели этот тип микроскопа в своей жизни. Составные микроскопы можно найти в школах и лабораториях по всему миру. Они умещаются на рабочем столе, портативны, доступны по цене и просты в использовании. Их источник света исходит снизу, и свет должен проходить через образец, чтобы пройти через линзы микроскопа и сделать его полностью видимым.Чаще всего они используются для просмотра объектов на клеточном уровне и могут достигать увеличения до 1000x.


3. Стереоскопические микроскопы

Они также распространены в лабораториях и учебных заведениях. Стереоскопический микроскоп имеет источник света наверху, чтобы освещать образец, вызывая отражение в линзе микроскопа. У них более слабое увеличение, чем у составных микроскопов, чтобы легче было рассмотреть непрозрачные крупные объекты с близкого расстояния при максимальном увеличении примерно в 50 раз.Двойные световые пути внутри тубуса микроскопа создают многослойное изображение, которое обеспечивает трехмерное изображение в окуляре, что является улучшением по сравнению с плоскими изображениями в составном телескопе. Они обычно используются для вскрытия, оценки монет, изучения драгоценных камней и минералов, а также энтомологии. Также их можно использовать для сложного ремонта часов или микрочипов.


4. Конфокальные микроскопы

Конфокальные микроскопы

используют лазеры для сканирования образца и создания изображений с высоким разрешением и большим увеличением.Поскольку они обеспечивают выбор глубины путем сканирования образца, они могут создавать детали сечения (без физического рассечения), которые можно использовать для построения трехмерного изображения. Конфокальные микроскопы чаще всего используются в биомедицинских науках для изображения живых клеток или эмбрионов, отмеченных флуоресценцией. Обычно они могут достигать максимального увеличения 2000x.


5. Электронные микроскопы

Электронному микроскопу не нужен свет для создания изображения. Вместо этого микроскоп этого типа посылает ускоренные электроны через образец или через него для визуализации цифрового изображения.Эти микроскопы обладают наивысшим увеличением и самым высоким разрешением и используются для детального изучения структуры на клеточном и макромолекулярном уровнях. Хотя это может показаться ответом на все вопросы, связанные с микроскопией, электронные лучи разрушают образцы. Это означает, что вы не можете использовать их для просмотра живых образцов.


6. Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ)

Микроскопы

SEM сканируют поверхность образца по прямоугольной схеме, чтобы получить информацию о топографии и составе.Образец помещается на предметный столик внутри вакуумной камеры, которая удаляет весь воздух, блокирующий электроны, для ускорения. Затем информация отправляется в компьютер для интерпретации и цифрового изображения. СЭМ могут достигать разрешения около 10 нанометров и иметь максимальное увеличение 30,000x.


7. Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ)

В отличие от сканирующей структуры микроскопа SEM, TEM должен пропускать электроны через тонкий образец для получения информации, сравнимо с тем, как свет проходит через образец в сложном микроскопе.Электроны ПЭМ не отражаются от поверхности образца, а проходят туда и обратно через вакуумную камеру микроскопа для построения изображения. Более сильный, чем SEM микроскоп, TEM дает большое увеличение с разрешением до 1 нанометра, или около 500 000x.


8. Микроскопы отражающие электронные (РЭМ)

Эти микроскопы используются для изучения микроскопической структуры поверхности и состава кристаллов. Узкий пучок электронов преломляется от первых нескольких атомных слоев кристалла с высоким разрешением (примерно до 1 нанометра).Он сочетается со спектроскопией (изучением рассеяния света) для формирования изображения.


9. Рентгеновские микроскопы

Поскольку рентгеновские лучи могут эффективно проникать в материю, их можно использовать для просмотра внутренней структуры непрозрачных образцов, таких как камни, кости или металлы. Несмотря на недостаток мощности электронного микроскопа, они не требуют вакуумной трубки или ускоренных электронов, поэтому могут работать с любыми образцами. Рентгеновские микроскопы могут достигать разрешения около 20 нанометров.


10. Сканирующие зонды

СЗМ

могут создавать изображения в нанометровом масштабе с разрешением менее 1 нанометра. Наконечник зонда шириной примерно с один атом сканирует поверхность образца. Он обнаруживает любые отклонения в образце и измеряет их с помощью лазера, а затем отправляет информацию на фотодиоды, которые интерпретируют информацию в цифровое изображение. Эти микроскопы используются для изучения объектов в наномасштабе и заглядывать внутрь клеток и молекул.


11. Сканирующая акустика

Эти типы микроскопов используются для визуализации внутренней структуры образцов без повреждения.Они могут достигать разрешения до 100 нанометров, часто используются для проверки оптических или электронных устройств. Образцы погружаются в жидкость и подвергаются воздействию звуковых волн, которые отражаются от преобразователя, который пикселизирует информацию и создает изображение.

Кроме того, знали ли вы о различиях между вертикальным и инвертированным микроскопом? Нажмите здесь, чтобы узнать

Крошечный мир микроскопии (и типы микроскопов, с помощью которых можно его увидеть)

Считайте, что вам повезло, если у вас была возможность использовать каждый из этих микроскопов.Некоторые из них, например электронные микроскопы, настолько дороги, что их можно найти только в университетах или лабораториях. Но мир микроскопии растет с каждым днем, и чем больше технологических достижений будет сделано в этой области, тем больше будет раскрыт микромир.

Мы надеемся, что это руководство поможет вам подобрать микроскоп, подходящий именно вам.

Больше сообщений о микроскопах:

чтения: микроскопия | Биология (ранний выпуск)

Ячейки различаются по размеру.За некоторыми исключениями, отдельные клетки нельзя увидеть невооруженным глазом, поэтому ученые используют микроскопы ( micro = «маленький»; scope = «чтобы посмотреть») для их изучения. Микроскоп — это инструмент, увеличивающий объект. Большинство фотографий клеток делается с помощью микроскопа, и эти изображения также можно назвать микрофотографиями.

Оптика линз микроскопа изменяет ориентацию изображения, которое видит пользователь. Образец, который находится на предметном стекле микроскопа правой стороной вверх и обращен вправо, при просмотре через микроскоп будет выглядеть перевернутым и повернутым влево, и наоборот.Точно так же, если слайд сдвинуть влево, глядя в микроскоп, будет казаться, что он движется вправо, а если сдвинуть вниз, будет казаться, что он движется вверх. Это происходит потому, что микроскопы используют два набора линз для увеличения изображения. Из-за того, как свет проходит через линзы, эта система из двух линз создает перевернутое изображение (бинокулярные или рассекающие микроскопы работают аналогичным образом, но включают дополнительную систему увеличения, которая делает окончательное изображение вертикальным) .

Световые микроскопы

Чтобы дать вам представление о размере клетки, типичный человеческий эритроцит составляет около восьми миллионных долей метра или восемь микрометров (сокращенно восемь мкм) в диаметре; диаметр головки булавки составляет около двух тысячных метра (двух мм). Это означает, что на булавочной головке может поместиться около 250 эритроцитов.

Большинство студенческих микроскопов классифицируются как световые микроскопы (рис. 1а). Видимый свет проходит и изгибается через систему линз, чтобы пользователь мог видеть образец.Световые микроскопы удобны для наблюдения за живыми организмами, но поскольку отдельные клетки, как правило, прозрачны, их компоненты не различимы, если они не окрашены специальными пятнами. Однако окрашивание обычно приводит к гибели клеток.

Световые микроскопы, обычно используемые в лаборатории студенческого колледжа, увеличивают примерно до 400 раз. В микроскопии важны два параметра: увеличение и разрешающая способность. Увеличение — это процесс увеличения внешнего вида объекта.Разрешающая способность — это способность микроскопа различать две соседние структуры как отдельные: чем выше разрешение, тем лучше четкость и детализация изображения. Когда масляные иммерсионные линзы используются для исследования небольших объектов, увеличение обычно увеличивается до 1000 раз. Чтобы лучше понять структуру и функции клеток, ученые обычно используют электронные микроскопы.

Рис. 1. (a) Большинство световых микроскопов, используемых в биологических лабораториях колледжа, могут увеличивать клетки примерно до 400 раз и имеют разрешение около 200 нанометров.(b) Электронные микроскопы обеспечивают гораздо большее увеличение, 100000x, и разрешение 50 пикометров. (кредит а: модификация работы GcG / Wikimedia Commons; кредит б: модификация работы Эвана Бенча)

Электронные микроскопы

В отличие от световых микроскопов, в электронных микроскопах (рис. 1b) вместо луча света используется пучок электронов. Это не только обеспечивает большее увеличение и, следовательно, большую детализацию (рис. 2), но также обеспечивает более высокую разрешающую способность.Метод, используемый для подготовки образца к просмотру в электронный микроскоп, убивает образец. Электроны имеют короткие длины волн (короче фотонов), которые лучше всего движутся в вакууме, поэтому живые клетки нельзя рассматривать в электронный микроскоп.

В сканирующем электронном микроскопе пучок электронов движется вперед и назад по поверхности клетки, создавая детали характеристик поверхности клетки. В просвечивающем электронном микроскопе пучок электронов проникает в ячейку и дает подробную информацию о внутренней структуре ячейки.Как вы могли догадаться, электронные микроскопы значительно более громоздкие и дорогие, чем световые микроскопы.

Рис. 2. (a) Эти бактерии Salmonella выглядят как крошечные фиолетовые точки при просмотре в световой микроскоп. (b) Эта микрофотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа, показывает бактерий Salmonella, (красный цвет), вторгающихся в клетки человека (желтый). Несмотря на то, что на рисунке (b) показан другой образец Salmonella , чем на рисунке (а), вы все равно можете наблюдать сравнительное увеличение увеличения и деталей.(Фото a: модификация работы CDC / Института патологии вооруженных сил, Чарльз Н. Фармер, Лаборатории Роки-Маунтин; кредит b: модификация работы NIAID, NIH; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Чтобы узнать больше о размере ячеек, попробуйте интерактивную программу HowBig на этом сайте.

Теория клеток

Микроскопы, которые мы используем сегодня, намного сложнее, чем те, которые использовались в 1600-х годах Энтони ван Левенгук, голландским продавцом, обладавшим большим мастерством в изготовлении линз.Несмотря на ограничения своих теперь уже устаревших линз, ван Левенгук наблюдал за движениями протистов (типа одноклеточных организмов) и сперматозоидов, которые он в совокупности назвал «анималкулами».

В публикации 1665 года под названием Micrographia ученый-экспериментатор Роберт Гук ввел термин «клетка» для коробкообразных структур, которые он наблюдал, рассматривая пробковую ткань через линзу. В 1670-х годах ван Левенгук открыл бактерии и простейшие. Более поздние достижения в области линз, конструкции микроскопов и методов окрашивания позволили другим ученым увидеть некоторые компоненты внутри клеток.

К концу 1830-х годов ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн изучали ткани и предложили объединенную теорию клеток , согласно которой все живые существа состоят из одной или нескольких клеток, клетка является основной единицей жизни и клетки возникают из существующих клеток. Позже Рудольф Вирхов внес важный вклад в эту теорию.

В центре внимания: цитотехнолог

Рис. 3. Эти клетки шейки матки, просмотренные под световым микроскопом, были получены из мазка Папаниколау.Слева — нормальные клетки. Клетки справа инфицированы вирусом папилломы человека (ВПЧ). Обратите внимание, что инфицированные клетки больше; Кроме того, каждая из двух из этих клеток имеет два ядра вместо одного, нормального числа. (кредит: модификация работы Эда Усмана, доктора медицины; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Вы когда-нибудь слышали о медицинском тесте, который называется мазок Папаниколау (показан на Рисунке 3)? В этом тесте врач берет небольшой образец клеток из шейки матки пациента и отправляет его в медицинскую лабораторию, где цитотехнолог окрашивает клетки и исследует их на предмет любых изменений, которые могут указывать на рак шейки матки или микробную инфекцию.

Цитотехнологи ( cyto = «клетка») — это профессионалы, изучающие клетки с помощью микроскопических исследований и других лабораторных тестов. Их обучают определять, какие клеточные изменения находятся в пределах нормы, а какие — ненормальны. Их фокус не ограничивается цервикальными клетками; они изучают образцы клеток, взятых из всех органов. Когда они замечают отклонения, они обращаются к патологу, который является врачом, который может поставить клинический диагноз.

Цитотехнологи играют жизненно важную роль в спасении человеческих жизней.Когда аномалии обнаруживаются на ранней стадии, лечение пациента может начаться раньше, что обычно увеличивает шансы на успешный результат.

Сводка раздела

Клетка — наименьшая единица жизни. Большинство клеток настолько крошечные, что их невозможно увидеть невооруженным глазом. Поэтому ученые используют микроскопы для изучения клеток. Электронные микроскопы обеспечивают большее увеличение, более высокое разрешение и большую детализацию, чем световые микроскопы. Единая клеточная теория утверждает, что все организмы состоят из одной или нескольких клеток, клетка является основной единицей жизни, а новые клетки возникают из существующих клеток.

Составные части микроскопа

— схема с маркировкой и их функции

Совместное использование — это забота!

В этой статье мы рассмотрим структуру составного микроскопа и объясним, как работает каждая часть, чтобы получить увеличенные изображения.

Обзор микроскопов

Что такое микроскоп? Микроскоп — это инструмент, используемый для наблюдения за объектами, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.

У нас есть статья, посвященная истории, типам и эволюции всех видов микроскопов.Если вас интересует эта тема, нажмите ссылку выше.

[На этом рисунке] Название «микроскоп» произошло от двух слов — «микро» и «прицел».
«Микро» означает маленький или крошечный. «Объем» означает просмотр или наблюдение. Таким образом, микроскоп можно рассматривать как инструмент для наблюдения за мелкими предметами.


Что такое «составной микроскоп»?

Составной микроскоп — это наиболее распространенный тип световых (оптических) микроскопов. Термин «соединение» относится к микроскопу, имеющему более одной линзы.По сути, составные микроскопы создают увеличенные изображения через выровненную пару линз объектива и линзы окуляра. Напротив, «простые микроскопы» имеют только одну выпуклую линзу и работают больше как стеклянные лупы.

[На этом рисунке] Два «античных» микроскопа сыграли важную роль в истории биологии.
Слева: микроскоп Антона фон Левенгука представлял собой простую стеклянную лупу только с одной выпуклой линзой. Он обнаружил множество микроорганизмов, таких как Paramecium, с помощью этого простого микроскопа.Справа: Роберт Гук наблюдал «клетки» с помощью своего модифицированного составного микроскопа. Он установил клеточную теорию, согласно которой все организмы состоят из клеток, все жизненные функции происходят в клетках, и все клетки происходят из других клеток.
Фото: Olympus.


Помеченная схема составного микроскопа


Основные структурные части составного микроскопа

Составной микроскоп состоит из трех основных структурных частей.

  1. Головка включает в себя верхнюю часть микроскопа, в которой находятся наиболее важные оптические компоненты, и окуляр микроскопа.
  2. Основание служит основанием микроскопов и вмещает осветитель.
  3. Рычаг соединяет основание и головные части.

Примечание. При переноске составного микроскопа всегда поднимайте его, удерживая одновременно кронштейн и основание, как показано на рисунке ниже.


Оптические компоненты составного микроскопа

Многие оптические части микроскопа работают вместе, увеличивая и создавая изображение образца, помещенного на предметное стекло.К этим частям относятся:

Окуляр

Окуляр (или линза окуляра) — это часть линзы в верхней части микроскопа, через которую смотрит зритель. Стандартный окуляр имеет 10-кратное увеличение. Вы можете заменить окуляр на дополнительный окуляр в диапазоне от 5x до 30x.

[На этом рисунке] Структура внутри окуляра.
Текущая конструкция окуляра больше не представляет собой одинарную выпуклую линзу. Вместо этого окуляр состоит из нескольких оптических линз, работающих вместе, чтобы дать нам наилучшее изображение.
Фотография: Молекулярные выражения.


Окулярный тубус

Окулярный тубус несет линзу окуляра. Он удерживает окуляр в нужном месте, идеально совмещая его с линзами объектива. Он также размещает окуляр и линзы объектива на определенном расстоянии, создавая сфокусированные изображения.

Для монокулярных микроскопов имеется только один окулярный тубус. Бинокулярные микроскопы имеют два окуляра, которые позволяют видеть обоими глазами. Окулярный тубус гибкий и может поворачиваться / регулироваться в соответствии с расстоянием между глазами пользователя (межзрачковая регулировка).Тринокулярный микроскоп имеет дополнительный третий окулярный тубус для подключения камеры микроскопа.

[На этом рисунке] Примеры монокулярных, бинокулярных и тринокулярных составных микроскопов.


[На этом рисунке] Диоптрийная коррекция .
Окуляры бинокулярных микроскопов обычно имеют кольцо диоптрийной настройки, которое позволяет корректировать разницу в зрении между двумя глазами. Регулируя его, оба глаза могут видеть четкое изображение.
Фотография предоставлена: Точечная съемка.


Линзы объектива

Линзы объектива — это основные оптические линзы для визуализации образцов на микроскопе. Линзы объектива собирают свет, проходящий через образец, и фокусируют световой луч для формирования увеличенного изображения. Линзы объектива — самые важные части микроскопа.

[На этом рисунке] Структура линз объектива.
Самым важным компонентом оптического микроскопа для получения изображений является объектив. Текущий объектив представляет собой сложную сборку из нескольких линз, которая обладает большой способностью фокусировать световые волны.
Фотография предоставлена ​​Zeiss.


[На этом рисунке] Набор линз объектива.
У каждого объектива есть своя информация (например, увеличение) и этикетка с цветовым кодом сбоку.
Фотография предоставлена: Accu-scope.


Обычно составной микроскоп поставляется с 3 или 4 линзами объектива. Наиболее распространенная настройка:

Линза сканирующего объектива (4x)
Линза сканирующего объектива обеспечивает наименьшее увеличение из всех линз объектива.Название «сканирующая» линза объектива происходит от того факта, что она обеспечивает наблюдателям достаточное увеличение для широкого обзора слайда, по сути, «сканирования» слайда.

Линза объектива с малым увеличением (10x)
Линза объектива с малым увеличением имеет большее увеличение, чем линза сканирующего объектива, и это одна из самых полезных линз для обычных целей просмотра.

Линза объектива с большим увеличением (40x)
Линза объектива с большим увеличением (также известная как линза с высокой степенью сухости) идеальна для наблюдения мелких деталей в образце.

Масло иммерсионная линза объектива (100x)
Масляная иммерсионная линза объектива обеспечивает самое мощное увеличение. Однако показатели преломления воздуха и вашего предметного стекла немного отличаются, поэтому необходимо добавить специальное иммерсионное масло, чтобы закрыть зазор. Без иммерсионного масла объектив 100x не будет работать правильно. Образец выглядит нечетким, и вы не сможете добиться идеального увеличения или разрешения.

Прочтите наши сообщения, чтобы узнать больше о иммерсионном масле.

[На этом рисунке] «до» и «после» использования иммерсионного масла.
Левое изображение было сухим (без масла), а правое изображение было получено с иммерсионным маслом для микроскопа. Обратите внимание на разницу в качестве изображения и разрешении между изображениями, снятыми в сухом виде и с иммерсионным маслом.


Объективы с большим увеличением обычно длиннее. В результате острие линз с большим увеличением (100x) оказывается очень близко к образцу. Будьте очень осторожны при просмотре и обращении с объективами с большим увеличением.Прочтите нашу публикацию о других советах по уходу за микроскопом.


Некоторые высококачественные объективы с более высоким увеличением (начиная с 40x) подпружинены. Подпружиненные линзы объектива втянутся, если линза объектива ударяется о предметное стекло, предотвращая повреждение как линзы, так и предметного стекла.

Как рассчитать степень увеличения?

Чтобы получить общую мощность увеличения, умножьте увеличение окуляра и линзы объектива:

Например:
[10-кратный окуляр] x [40-кратный объектив] = 400-кратное общее увеличение

[На этом рисунке] Тот же образец поле зрения от малого до большого увеличения.
При малом увеличении (5x и 10x) вы можете получить общий вид всего образца — кончика корня Vicia (семейство горохов). Подойдя ближе (с большим увеличением), вы начнете замечать клетки и их ядра (синие точки). При большом увеличении (63x и 100x с иммерсионным маслом для линз) вы можете увидеть, что некоторые ядра выглядят иначе. Эти веретенообразные ядра делятся (или подвергаются митозу), и их хромосомы (пучки ДНК) расходятся.


Что означает номер на линзе объектива?

Информация об объективах указана сбоку.Ключевая информация, на которую следует обратить внимание, — это увеличение (например, 100x), числовая апертура (например, 1,25) и требуемый материал (например, масло; отсутствие этикетки означает воздух). Высококачественные микроскопы также имеют ахроматические, парцентрированные или парфокальные линзы. Линзы имеют цветовую маркировку и могут быть заменены между микроскопами, если они построены в соответствии со стандартами DIN.

Числовая апертура (NA) определяет предел разрешения, которого может достичь ваш микроскоп. Значение NA варьируется от 0,025 для объективов с очень малым увеличением (от 1x до 4x) до 1.6 для высокоэффективных объективов с использованием специальных иммерсионных масел. Чем выше NA, тем лучше разрешение.

Носовая часть

Носовая насадка также известна как вращающаяся револьверная головка. Носик представляет собой круглую конструкцию, в которой размещены линзы объектива. Есть отверстия, в которые вкручиваются различные линзы объектива.

[На этом рисунке] Чтобы установить линзу объектива, поверните объектив влево, чтобы найти резьбу, а затем начните закручивать объектив так же, как винт в отверстие.


Чтобы изменить степень увеличения, просто поверните револьверную головку для выбора различных объективов. Слышимый щелчок определяет правильное положение каждой линзы, когда она встает на место. Поворачивая револьвер, беритесь за кольцо вокруг его края, а не за объективы. Использование объективов в качестве ручек может децентрироваться и, возможно, повредить их. Обратите особое внимание на расстояние между объективами и слайдами, когда вы переключаетесь с линз с малым оптическим увеличением на линзы с большим оптическим увеличением.

[На этом рисунке] Всегда беритесь за кольцо револьвера, а не за объективы, чтобы переключить линзы объектива.


Столик для образца

Столик представляет собой плоскую платформу, которая поддерживает слайды. Сцена имеет отверстие (называемое апертурой ) для прохождения освещающего луча света. Зажимы для сцены удерживают слайды на месте.

Если ваш микроскоп имеет механический столик , предметное стекло, закрепленное на держателе предметного стекла , можно перемещать в двух перпендикулярных направлениях (X — Y), поворачивая две ручки. Одна ручка перемещает слайд влево и вправо; другой перемещает его вперед и назад.Механический столик обеспечивает более стабильные движения предметного стекла вместо того, чтобы перемещать его вручную.

[На этом рисунке] Детальный вид механического столика.


[На этом рисунке] Используйте элементы управления рабочей области, чтобы расположить слайд в двух перпендикулярных (X — Y) направлениях.


Ручки грубой и точной фокусировки

Две регулировочные ручки используются для фокусировки микроскопа: ручка точной фокусировки и ручка грубой фокусировки. Обе ручки могут перемещать сцену вверх и вниз.Вы должны использовать ручку грубой фокусировки, чтобы привести образец в приблизительный или близкий фокус. Затем вы используете ручку точной фокусировки, чтобы повысить качество фокусировки изображения. При просмотре с линзой объектива с большим увеличением внимательно сфокусируйтесь, используя только тонкую ручку.

[На этом рисунке] Пара ручек грубой и точной фокусировки.


Эти две ручки фокусировки коаксиальны, то есть они расположены на одной оси с ручкой точной фокусировки снаружи. Коаксиальные ручки фокусировки более удобны, поскольку зрителю не нужно искать другую ручку.

Стопор стойки

Стопор стойки — это предохранительное устройство, предотвращающее слишком большое поднятие предметного стекла и удар по линзе объектива.

Осветитель

Осветитель — это источник света для микроскопа, обычно расположенный в основании микроскопа. Галогенные лампы обычно используются для обеспечения постоянного источника света. В настоящее время все более популярными становятся светодиодные фонари.

Иногда вместо встроенного светильника используются зеркала. Зеркала используются для отражения света от внешнего источника света вверх через нижнюю часть сцены.

Конденсор

Конденсаторы — это линзы, которые используются для сбора и фокусировки света от осветителя на образец. Конденсаторы часто встречаются под сценой в сочетании с ирисовой диафрагмой.

[На этом рисунке] Конденсатор собирает свет от источника света и концентрирует его в световой конус, который освещает образец с равномерной интенсивностью по всему полю зрения.


Конденсаторы критически важны для получения резких изображений при увеличении 400x и выше.Чем больше увеличение конденсора, тем выше четкость изображения. Для объектива с 40-кратным увеличением идеально подходит конденсор, установленный на предметном столике 0,65 N.A. или больше. Если ваш микроскоп увеличивает разрешение 1000x или выше, для большей четкости потребуется фокусируемая конденсорная линза с числовой апертурой 1,25 или больше.

Конденсор Аббе

Самые сложные микроскопы с увеличением до 1000 раз оснащены конденсором Аббе, который можно фокусировать, перемещая его вверх и вниз. Конденсор Аббе должен быть установлен как можно ближе к предметному стеклу на 1000x и отодвигаться дальше по мере уменьшения уровня увеличения.

[На этом рисунке] Слева: конденсатор Аббе и ирисовая диафрагма обычно объединены вместе и размещены под сценой. Справа: часть конденсатора / диафрагмы перемещается вверх путем поворота ручки фокусировки конденсора в рабочее положение.


Ирисовая диафрагма

Ирисовая диафрагма расположена под конденсатором и под источником света. Это устройство можно отрегулировать, чтобы изменять интенсивность и размер светового конуса, проецируемого через слайд.

[На этом рисунке ] Структура ирисовой диафрагмы.


Ирисовая диафрагма и конденсатор Аббе необходимы для высококачественных микроскопов. Вместе они контролируют фокус и количество света, попадающего на образец. Настройка ирисовой диафрагмы и конденсора Аббе зависит от прозрачности образца и желаемой степени контрастности изображения.

Эти детали необходимы для установки осветителя Köhler Illumination , который обеспечивает равномерное освещение образца.

Ручка фокусировки конденсора

Эта ручка перемещает конденсор вверх или вниз для управления фокусировкой освещения на образце.

Резюме

В этой статье мы рассмотрели части составного микроскопа и их функции. Вот некоторые ключевые моменты:

  • Составные микроскопы имеют более одной линзы для получения изображений с большим увеличением плоских и тонких образцов.
  • Микроскоп состоит из трех основных структурных частей: головы, основания и руки.
  • Всегда поднимайте микроскоп, держась двумя руками за кронштейн и основание.
  • Есть две основные части оптических линз микроскопа: окуляр (10x) и линзы объектива (4x, 10x, 40x, 100x).
  • Общая мощность увеличения рассчитывается путем умножения увеличения окуляра и линзы объектива.
  • Осветитель обеспечивает источник света. Свет фокусируется конденсатором и проходит через образец, помещенный на предметный столик. Затем свет собирается и формирует изображение линзой объектива. Мы видим увеличенные изображения через окуляр.
  • Чтобы получить четкое изображение, необходима точная фокусировка с помощью ручек грубой и точной фокусировки.
  • Ирисовая диафрагма и конденсор Аббе необходимы для получения четких изображений с большим увеличением.

Совместное использование — это забота!

Анатомия микроскопа | Праймер для микроскопии

Что такое микроскоп?

Микроскопы — это инструменты, предназначенные для получения увеличенных визуальных или фотографических изображений небольших объектов. Микроскоп должен выполнять три задачи: создавать увеличенное изображение образца, разделять детали на изображении и визуализировать детали, видимые человеческому глазу или камере. Эта группа инструментов включает конструкции микроскопов с несколькими линзами с объективами и конденсаторами, а также очень простые устройства с одной линзой, которые часто переносятся в ручном режиме, такие как увеличительное стекло.

Части простого составного микроскопа

Микроскоп, показанный на Рисунке 1 ниже, представляет собой простой составной микроскоп, изобретенный британским микроскопистом Робертом Гуком где-то в 1660-х годах.

Части микроскопа Гука

Этот прекрасно сделанный микроскоп имеет линзу объектива рядом с образцом и фокусируется поворотом корпуса микроскопа для перемещения объектива ближе или дальше от образца. Линза окуляра вставлена ​​в верхнюю часть микроскопа, и во многих случаях внутри тубуса имеется линза внутреннего поля для увеличения размера поля обзора.

Микроскоп на Рисунке 1 освещается масляной лампой и сферическим резервуаром, заполненным водой (также показан на Рисунке 1). Свет от лампы рассеивается, когда проходит через резервуар, а затем фокусируется на образце с линзой, прикрепленной к резервуару. Этот ранний микроскоп страдал от хроматической (и сферической) аберрации, и все изображения, просматриваемые в белом свете, содержали «ореолы» синего или красного цвета.

Связь между микроскопами и глазом

Поскольку многие пользователи микроскопов полагаются на прямое наблюдение, важно понимать взаимосвязь между микроскопом и глазом.Наши глаза могут различать цвета в видимой части спектра: от фиолетового до синего, от зеленого до желтого, от оранжевого до красного; однако глаз не может воспринимать ультрафиолетовые или инфракрасные лучи.

Глаз также может ощущать различия в яркости или интенсивности от черного до белого и всех промежуточных оттенков серого. Таким образом, чтобы изображение было видно глазом, оно должно быть представлено глазу в цветах видимого спектра и / или различной степени интенсивности света.

Глазные рецепторы сетчатки, используемые для восприятия цвета, — это клетки колбочек; Ячейки для различения уровней интенсивности, а не цвета, являются стержневыми ячейками.Эти клетки расположены на сетчатке в задней части глаза. Передняя часть глаза (см. Рис. 2), которая включает радужную оболочку, изогнутую роговицу и хрусталик, пропускает свет и фокусирует его на сетчатке.

Чтобы изображение было четким, оно должно распространяться на сетчатку глаза под достаточным углом обзора. Если свет не падает на несмежные ряды клеток сетчатки (функция увеличения и распространения изображения), мы не можем различать близко лежащие детали как отдельные (разрешенные).Кроме того, должен быть достаточный контраст между смежными деталями и / или фоном, чтобы увеличенное изображение с разрешением стало видимым.

The Human Eye

Узнайте, как изображение формируется на сетчатке человеческого глаза.

Из-за ограниченной способности хрусталика глаза изменять свою форму изображения объектов, поднесенных очень близко к глазу, невозможно сфокусировать на сетчатке. Принятое условное расстояние просмотра составляет 10 дюймов или 25 сантиметров.

История микроскопа

Простой микроскоп

Более 500 лет назад были разработаны простые стеклянные лупы.Это были выпуклые линзы (толще в центре, чем на периферии). Затем образец или объект можно было сфокусировать с помощью лупы, помещенной между объектом и глазом. Эти «простые микроскопы» могли распространять изображение на сетчатку путем увеличения за счет увеличения угла обзора на сетчатке.

Простой микроскоп или увеличительное стекло был оптимизирован в 1600-х годах благодаря работе Антона фон Левенгука. Он смог увидеть одноклеточных животных (которых он назвал «анималкулами») и даже некоторые более крупные бактерии с помощью простого микроскопа, подобного тому, который показан на рисунке 3 ниже.

Изображение, создаваемое этой лупой, поднесенной близко к глазу наблюдателя, выглядит так, как если бы оно находилось на той же стороне линзы, что и объект. Этот тип изображения, видимый так, как если бы он находился на расстоянии 10 дюймов от глаза, известен как виртуальное изображение и не может быть записан на пленку.

Детали простого микроскопа

Составной микроскоп

Примерно в начале 1600-х годов благодаря работам, приписываемым братьям Янссен в Нидерландах и Галилео в Италии, был разработан составной микроскоп (см. Микроскоп на рисунке 4).

Части составного микроскопа

В своей простейшей форме составной микроскоп состоял из двух последовательно расположенных выпуклых линз: предметного стекла (объектива) ближе к объекту или образцу и окуляра (окуляра) ближе к глазу наблюдателя. (со средствами регулировки положения образца и линз микроскопа). Составной микроскоп обеспечивает двухступенчатое увеличение. Сначала объектив проецирует увеличенное изображение в тубус микроскопа, затем окуляр дополнительно увеличивает изображение, проецируемое объективом.

Составные микроскопы, разработанные в 17 и 18 веках, страдали оптической аберрацией (как хроматической, так и сферической), недостатком, который усугубляется использованием нескольких линз. Из-за этих артефактов эти микроскопы фактически уступали однообъективным микроскопам того времени. Создаваемые ими изображения часто были размытыми и имели цветные ореолы, связанные с хроматическими аберрациями, которые не только ухудшали качество изображения, но и ухудшали разрешение.

В середине 1700-х годов производители линз обнаружили, что, комбинируя две линзы из стекла с разной цветовой дисперсией, можно уменьшить или устранить большую часть хроматической аберрации.Это открытие было впервые использовано в телескопах, у которых линзы намного больше, чем у микроскопов. Только в начале 1800-х годов линзы с хроматической коррекцией стали обычным явлением в составных микроскопах.

Достижения в составных микроскопах

В восемнадцатом и девятнадцатом веках произошло значительное улучшение механического и оптического качества составных микроскопов. Развитие станков позволило изготавливать более сложные детали. К середине 1800-х годов латунь стала предпочтительным сплавом для производства высококачественных микроскопов.

Многие британские и немецкие производители микроскопов процветали в это время. Их микроскопы сильно различались по конструкции и качеству изготовления, но общие принципы, определяющие их оптические свойства, оставались относительно неизменными. Микроскоп, показанный на рисунке 5 ниже, был изготовлен Хью Пауэллом и Питером Лиландом примерно в 1850 году. Основание штатива служило прочной опорой для микроскопа, который многие люди считают наиболее совершенным в свое время.

Части схемы микроскопа Пауэлла и Леланда

Конец 19 века был отмечен высокой степенью конкуренции между производителями микроскопов.В результате стоимость разработки и производства микроскопов стала важной. Латунь, материал, который предпочитают производители микроскопов, очень дорогой. Также требовалось много времени для обработки, полировки и лакирования корпусов микроскопов и других деталей, изготовленных из латуни. Чтобы сократить расходы, производители микроскопов сначала начали красить внешнюю поверхность корпуса и стойки микроскопа, а также столик и другие неподвижные части.

Микроскопы ХХ века

В первой четверти 20-го века многие производители микроскопов начали заменять латунь чугунными корпусами и столиками микроскопов.Железо было намного дешевле, и его нельзя было отличить от латуни при окраске в черный цвет. Они также начали гальваническое покрытие многих важнейших латунных компонентов, таких как ручки, стволы объективов, револьверные головки, окуляры и механические узлы столика (см. Рисунок 6 ниже).

Эти микроскопы начала 20-го века все еще придерживались общего мотива дизайна. Они были монокулярами с подъярусным зеркалом, которое использовалось с внешней лампой для освещения образца. Типичным микроскопом того времени является микроскоп Zeiss Laboratory, изображенный на рисунке 6.Этот тип микроскопов очень функциональный, и многие из них используются до сих пор.

Детали лабораторного микроскопа Zeiss

Современные микроскопы

Современные микроскопы намного превосходят конструктивные характеристики микроскопов, выпущенных до середины 1900-х годов. Состав стекла значительно улучшился, что позволяет лучше корректировать оптическую аберрацию, чем когда-либо прежде. Синтетические антибликовые покрытия линз сейчас очень развиты. Технология интегральных схем позволила производителям производить «умные» микроскопы, в которых микропроцессоры встроены в подставку микроскопа.Микрофотография стала проще, чем когда-либо прежде, с помощью насадок, которые отслеживают интенсивность света, рассчитывают экспозицию на основе светочувствительности пленки и автоматически выполняют сложные задачи, такие как брекетинг, мультиэкспозиция и цейтраферная фотосъемка.

Сборка микроскопа

Из этого руководства вы узнаете, как различные части собираются в современный микроскоп.

Микроскоп, показанный на рисунке 7, представляет собой исследовательский микроскоп Olympus Provis AX70. Созданный в 1990-х годах, этот микроскоп имел сложную конструкцию, включающую несколько осветителей (эпископических и диаскопических), анализаторы и поляризаторы, призмы ДИК, флюоресцентные насадки и возможности фазового контраста.Система микрофотографии включает точечное измерение, автоматический контроль экспозиции и увеличение для гибкого и удобного кадрирования. Y-образная рама помогла улучшить эргономику и удобство использования. Сегодня производители микроскопов продолжают разрабатывать новую технологию микроскопов для повышения комфорта пользователя, простоты использования и поддержки новых исследований.

Детали микроскопа Olympus Provis AX 70

Практическое использование микроскопии

Практически каждый в то или иное время видел мир через оптический микроскоп.Для большинства людей это происходит на уроках биологии в средней школе или колледже, хотя некоторые научные предприниматели приобрели свои собственные микроскопы либо индивидуально, либо как часть научного набора.

Фотография через микроскоп или, чаще, микрофотография, долгое время была полезным инструментом для ученых. Биологические и медицинские науки в значительной степени полагались на микроскопию для решения проблем, связанных с морфологическими особенностями образцов, а также на количественный инструмент для записи оптических характеристик и данных.Таким образом, оптический микроскоп оказался полезным инструментом для исследования загадок жизни.

Микроскопия стала популярным инструментом в физических науках и науках о материалах, а также в полупроводниковой промышленности из-за необходимости наблюдать особенности поверхности новых высокотехнологичных материалов и интегральных схем. Микроскопия также оказалась полезной для судебных экспертов, которые должны исследовать волосы, волокна, одежду, пятна крови, пули и другие предметы, связанные с преступлениями. Современные достижения в области окрашивания флуорохромов и методов моноклональных антител проложили путь для значительного роста использования флуоресцентной микроскопии как в биомедицинском анализе, так и в клеточной биологии.

Разница между биомедицинской микроскопией и микроскопией материалов

Основные различия между биомедицинской микроскопией и микроскопией материалов заключаются в том, как микроскоп проецирует свет на образец. В классической биологической микроскопии готовятся очень тонкие образцы, и свет проходит через образец, фокусируется с помощью объектива и затем попадает в окуляры микроскопа.

Для наблюдения за поверхностью интегральных схем (составляющих внутреннее устройство современных компьютеров) свет проходит через объектив, а затем отражается от поверхности образца в объектив микроскопа.В научной терминологии микроскопия в проходящем и отраженном свете известны как диаскопическая и эпископическая микроскопия с освещением соответственно. Микрофотографии в наших фотогалереях получены в результате научных исследований оптических микроскопов в проходящем и отраженном свете.

Распространенной проблемой в микроскопии является плохой контраст, возникающий, когда свет проходит через очень тонкие образцы или отражается от поверхностей с высокой степенью отражения. Чтобы преодолеть плохую контрастность, были разработаны различные оптические методы для увеличения контраста и создания цветовых вариаций на образцах.Эти оптические методы включают:

  • Поляризованный свет
  • Фазово-контрастное изображение
  • Дифференциальный интерференционный контраст
  • Флуоресцентное освещение
  • Подсветка Darkfield
  • Подсветка Rheinberg
  • Модуляция контраста Хоффмана
  • Использование различных желатиновых оптических фильтров

Подробное обсуждение этих оптических методов можно найти в разделе, посвященном специальным методам микроскопии этого учебника.Для удобства ссылки представлены как в классической библиографической форме, так и в виде ссылок на веб-сайты. Эти ресурсы могут помочь вам узнать больше о микроскопии и микрофотографии и обучить их.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Майкл У. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 Ист. Пол Дирак, Флорида Государственный университет, Таллахасси, Флорида, 32310.

Формирование изображения | Olympus LS

Обзор секции:

В оптическом микроскопе формирование изображения происходит в промежуточной плоскости изображения за счет интерференции между прямым светом, прошедшим через образец в неизмененном виде, и светом, дифрагированным на мельчайших деталях, присутствующих в образце. Изображение, создаваемое линзой объектива, сопряжено с образцом, что означает, что каждая точка изображения геометрически связана с соответствующей точкой в ​​образце. Отсюда следует, что каждая точка в образце представлена ​​соответствующей точкой на изображении.

Разрешение и контраст изображения в микроскопе можно полностью понять, только рассматривая свет как последовательность волн. Свет, излучаемый определенной точкой на образце, на самом деле не фокусируется в бесконечно малую точку в сопряженной плоскости изображения, а вместо этого световые волны сходятся и интерферируют около фокальной плоскости, создавая трехмерную дифракционную картину. Совокупность отдельных дифракционных картин, пространственно ориентированных в двух измерениях, часто называемых узорами Эйри, , и составляет изображение, наблюдаемое при просмотре образцов через окуляры микроскопа.Эти и связанные с ними концепции более подробно обсуждаются в разделах, перечисленных ниже.

Обзорные статьи

Обзор формирования изображения

Когда прямой или неоткрытый свет от образца проецируется объективом, он равномерно распространяется по всей плоскости изображения на диафрагме окуляра. Свет, дифрагированный образцом, фокусируется в различных локализованных местах на одной и той же плоскости изображения, и там дифрагированный свет вызывает деструктивную интерференцию.Следствием этого является снижение интенсивности света, что приводит к появлению более или менее темных участков. Эти светлые и темные узоры — это то, что мы распознаем как изображение образца. Поскольку наши глаза чувствительны к изменениям яркости, изображение становится более или менее точным воссозданием исходного образца.

Интерактивные учебные пособия

  • Формирование рисунка Эйри

    Изучите происхождение дифракционных рисунков Эйри, образованных задней апертурой объектива микроскопа и наблюдаемых в промежуточной плоскости изображения в этом интерактивном учебном пособии.

  • Основы рисунка Эйри

    Узнайте, как размер рисунка Эйри изменяется в зависимости от числовой апертуры объектива и длины волны освещения; он также имитирует близкое сближение двух паттернов Эйри в этом уроке.

  • Дифракция света через периодическую решетку

    В этом интерактивном руководстве посетитель сможет изучить механику периодических дифракционных решеток, которые используются для интерпретации теории формирования изображения Аббе в оптическом микроскопе.

  • Числовая апертура и разрешение изображения

    Изучите влияние числовой апертуры объектива на разрешение центральных ярких дисков, присутствующих в дифракционной картине, обычно известных как диски Эйри в этом интерактивном руководстве.

  • Коноскопические изображения периодических решеток

    Целью данного учебного пособия является исследование обратной связи между межстрочным интервалом в периодической сетке (моделирование образца) и разделением коноскопического изображения в плоскости апертуры объектива.

  • Пространственная частота и разрешение изображения

    Изучите взаимосвязь между расстоянием, разделяющим эти открывающиеся изображения радужной оболочки, и периодическим интервалом (пространственной частотой) линий в решетке в этом учебном пособии.

  • Паттерны Эйри и критерий Рэлея

    Изучите, как размеры диска Эйри на пределе оптического разрешения меняются с изменениями числовой апертуры объектива и длины волны освещения и как эти изменения влияют на разрешение объектива.

  • Осевое разрешение и глубина резкости

    Изучите структуру поперечных сечений, сделанных вдоль оптической оси микроскопа вблизи фокальной плоскости, используя виртуальный объектив с высокой числовой апертурой, свободный от сферической аберрации.

  • Периодические дифракционные изображения

    В представленном руководстве посетитель изучит дифракционные изображения, создаваемые периодическим объектом на нескольких глубинах фокусировки. Периодический объект, используемый в этом руководстве, — это тестовая звезда Siemens.

Избранные ссылки на литературу

Ссылки на избранные источники

Понимание распределения интенсивности света по изображениям, наблюдаемым в оптическом микроскопе, связано с законами физической оптики. Первоочередное внимание уделяется дифракционной картине, демонстрируемой образцом, который состоит из массива элементарных составляющих, известных как диск Эйри. Эти и связанные с ними концепции рассматриваются в справочных материалах, перечисленных в этом разделе.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Кеннет Р. Спринг — научный консультант, Ласби, Мэриленд, 20657.

Брайан О. Флинн , Кирилл И. Чоурюканов и Майкл У. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 г. Ист. Пол Дирак, доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Изображение микроскопа — обзор

Изображение ПЭМ

Изображение ПЭМ непросто понять при большом увеличении, но световой микроскоп может дать некоторые полезные сведения о причинах этого. В световом микроскопе нет сферической или хроматической аберрации. Это означает, что увеличенное изображение точно отображает по амплитуде и фазе волну, покидающую образец. Фотопластинка или ПЗС-камера не реагируют на фазу, поэтому эта информация, к сожалению, утеряна.Такие изображения называются контрастными изображениями «амплитуды». Цернике обнаружил, что, поместив в линзу объектива четвертьволновую пластину с центральным отверстием для передачи нерассеянных лучей, можно получить изображение, содержащее фазовую информацию (фазово-контрастное изображение).

К сожалению, все попытки создать такую ​​пластину для ПЭМ потерпели неудачу, что вызвало серьезную проблему, поскольку основным механизмом контраста в ПЭМ при высоком разрешении является фазовый контраст, вызванный упругим рассеянием на отдельных атомах.При отсутствии фазовой пластины необходимо найти другие средства для преобразования ее в амплитудный контраст, который может быть записан на флуоресцентном экране или на ПЗС-камере. Сама сферическая аберрация (см. Уравнение [5]) может вносить фазовый переход в волну, покидающую образец. Его также можно устроить так, чтобы получить фазовую пластину в грубом исполнении. Коэффициент сферической аберрации линзы фиксирован, но, немного уменьшив ток возбуждения линзы объектива и, следовательно, его преломляющую способность, до так называемой «дефокусировки Шерцера», можно создать своего рода пластину Цернике, которая производит фазовую контрастное изображение в ограниченном, но полезном диапазоне пространственных частот.

Типичная передаточная функция фазового контраста показана на рисунке 2. Это представление характеристик ПЭМ аналогично частотной характеристике звукового сигнала усилителя Hi-Fi. Единицами пространственной частоты здесь являются обратные нанометры ( нм -1 ), высокие значения пространственной частоты соответствуют мелким деталям. Кривая показывает, что отклик обычного ПЭМ в режиме высокого разрешения сложен и изначально загадочен. Фактически не передается фазово-контрастная информация большой площади (низкая пространственная частота).Затем имеется плоский участок передаточной функции, передающий детали в диапазоне 1–0,25 нм, после чего контраст падает до нуля. Эта точка известна как «предел интерпретируемого разрешения», в данном случае ∼0,25 нм (4 нм -1 ). За пределами этой точки кривая быстро колеблется по фазе, что делает невозможным визуальную интерпретацию изображения. Тем не менее, эта часть передаточной функции содержит закодированную информацию о более мелких деталях образца. При когерентном освещении сферическая аберрация, в отличие от хроматической аберрации, не уничтожает эту информацию и, следовательно, в принципе может быть восстановлена.

Рис. 2. Типичная передаточная функция фазового контраста ПЭМ 200 кВ с высоким разрешением для LaB 6 и автоэмиссионных пушек. (Перепечатано с разрешения Coene W., Janssen G, Op de Beeck M и Van Dyck D (1992) Восстановление фазы посредством изменения фокуса для сверхвысокого разрешения в полевой эмиссионной просвечивающей электронной микроскопии. Physical Review Letters 69: 3743–3746 © Американское физическое общество. (С любезного разрешения д-ра У. Коэна, Исследовательская лаборатория Philips, Эйндховен)

Огибающая передаточной функции экспоненциально спадает с пространственной частотой, как показано на рисунке 2.Частично это вызвано изменениями энергии электронного пучка, в пределе из-за разброса энергии на катоде пушки. На рис. 2 показана передаточная функция для гексаборида лантана и для ФЭГ, который имеет меньший разброс по энергии. Другой фактор — конечная пространственная когерентность или угловой разброс освещающего луча. Здесь FEG снова набирает очки из-за гораздо более высокой яркости луча (плотности тока на телесный угол). Как только передача падает до уровня случайного шума, информация безвозвратно теряется.Этот важный момент известен как «информационный предел», в данном случае ∼0,125 нм для FEG.

FEG необходим для достижения предела информации с помощью методов декодирования изображения, и аналогично механическая и электронная стабильность должны быть совместимы с этим пределом. С точки зрения оператора, работающего за пределами интерпретируемого предела, более серьезным в отношении сферической аберрации является то, что, хотя мелкие детали остаются достаточно резкими, эта аберрация может кодировать детали изображения.Таким образом, амплитудный контраст ошибочно преобразуется в фазовый и наоборот, что делает задачу интерпретации изображения очень сложной на атомарном уровне и требует обширных проверок моделирования изображения.

К счастью, теперь можно записывать информацию о фазовом и амплитудном контрасте независимо с помощью голографии электронного луча, изобретенной в 1948 году Д. Габором, но это стало возможным только на атомном уровне благодаря развитию цифровых вычислений в начале 1990-х годов. В форме этого метода, известного как «внеосевая голография», который был успешно применен Х.Лихте и его коллеги из Тюбингенского университета, образец ПЭМ освещается когерентным пучком электронов от ФЭГ. Часть луча не проходит через образец, но действует как опорный луч для определения фазы волны. Два луча объединяются внизу в колонне с помощью бипризмы электронов Френеля, расположенной в плоскости апертуры выбранной области над первым проектором. Формируется внеосевая интерферограмма (голограмма), которая содержит полную информацию по амплитуде и фазе о волне, покидающей образец, включая искажение волнового фронта из-за взаимодействия электрона с образцом, сферическую аберрацию, дефокусировку и т. Д.Голограмма оцифровывается и загружается в компьютер, который корректирует сферическую аберрацию и астигматизм и создает изображения с амплитудой и фазовым контрастом, как это возможно в световом микроскопе, но с атомарным разрешением. Такие изображения являются точной отправной точкой для определения структуры объекта. В настоящее время современные инструменты могут быть легко адаптированы для внеосевой голографии.

В 1992 году У.Коэн и его коллеги из исследовательской лаборатории Philips в Эйндховене и Университета Антверпена (RUCA). Это требует больших компьютерных затрат, но не требует двупризмы или какой-либо модификации колонки ТЕА. Он использует тот факт, что при когерентном освещении отдельные передаточные функции фокальной серии изображений перекрываются и, следовательно, содержат в кодированной форме полную информацию о волне, покидающей образец, не только до интерпретируемого предела разрешения, но вплоть до предела разрешения. информационный предел микроскопа.Используя терминологию радиосвязи, которая дает хорошее представление о методах голографии, основная несущая волна должна быть отделена от двух боковых полос, несущих информацию об образце. В «поточной» голографии, как первоначально было предложено Габором, все три накладываются друг на друга, так что боковые полосы могут мешать друг другу, вызывая серьезные артефакты при реконструкции. Благодаря достижениям в методах программирования теперь можно изолировать оскорбительные нелинейные термины, возникающие при анализе изображений.Введя в программу известный коэффициент сферической аберрации и применив подход наименьших квадратов к набору из шести или семи изображений в серии, оказалось возможным достичь безаберрационного атомного разрешения в серийно выпускаемом ПЭМ 300 кВ. Это большой шаг вперед, поскольку эту процедуру можно выполнить на любом высокопроизводительном ПЭМ, оборудованном камерой CCD.

Используя фазово-контрастное изображение, коррекцию константы сферической аберрации или электронную голографию, разрешение электронного микроскопа было увеличено с годами, чтобы улучшить визуальную интерпретацию изображений.Современное пространственное (точечное) разрешение в ПЭМ ограничено ~ 0,15 нм, хотя сейчас это значение уменьшается из-за недавних улучшений в конструкции микроскопа и компьютерной обработки. Более распространенные специализированные ПЭМ высокого разрешения имеют пространственное разрешение 0,17 нм, в то время как микроскопы общего назначения имеют пространственное разрешение чуть более 0,2 нм.

Со времени работы Крю в начале 1970-х годов и впервые примененной Пенникуком в 1988 году, метод визуализации Z -contrast представляет собой другой подход к электронной микроскопии с атомным разрешением.Он позволяет создавать «некогерентные» изображения материалов и обеспечивает непосредственно интерпретируемые карты изображений образца в атомном масштабе, на которых более высокие атомные номера ( Z ) отображаются ярче. Контрастное изображение Z получается путем сканирования электронного зонда атомных размеров по образцу и сбора некогерентных электронов, упруго рассеянных под большими углами, с использованием высокоуглового кольцевого детектора темного поля. Рассеянная интенсивность понимается как сумма независимого рассеяния от отдельных атомов, поэтому некогерентные изображения метода контрастности Z интерпретируются более прямо с точки зрения типов и положений атомов, поскольку каждое суммирование или интегрирование имеет эффект подавление интерференционного контраста, который имеет тенденцию создавать артефакты изображения в изображениях с фазовым контрастом.Последствия загрязнения и повреждения луча должны быть сведены к минимуму. В 1993 г., после исследований Браунинга и Пенникука, Национальная лаборатория Ок-Ридж (Теннесси, США) приняла первый прибор STEM с контрастом 300 кВ Z , обеспечивающий разрешение 0,13 нм.

ДЕТАЛИ И ФУНКЦИИ МИКРОСКОПА — AmScope

Изобретенные голландским производителем очков в конце 16 века световые микроскопы используют линзы и свет для увеличения изображений. Хотя увеличительное стекло технически квалифицируется как простой световой микроскоп, современные мощные или составные микроскопы используют два набора линз, чтобы предоставить пользователям гораздо более высокий уровень увеличения, а также большую четкость.Первый набор линз — это окуляры, или окуляры, в которые смотрит зритель; второй набор линз — это объективы, линзы, наиболее приближенные к объекту (образцу). Перед покупкой или использованием микроскопа важно знать функции каждой детали.

Каковы 3 основные части микроскопа?

Основные части микроскопа легко идентифицировать:

Головка: Верхняя часть микроскопа, в которой находятся оптические элементы прибора.

База : основание микроскопа — то, на чем он стоит.

Кронштейн : структурный элемент, который соединяет головку микроскопа с основанием.

Прочие важные детали и их функции

Окуляры : Окуляры — это линзы вверху, через которые смотрит зритель; они обычно составляют 10 или 15 раз. Чтобы получить общий уровень увеличения, умножьте увеличение используемого объектива (например: 10-кратный окуляр * 40-кратный объектив = 400-кратное общее увеличение).

Трубка : там, где опускаются окуляры. Кроме того, они соединяют окуляры с линзами объектива.

Ступень : плоская платформа, поддерживающая направляющие. Сценические зажимы удерживают слайды на месте. Если в вашем микроскопе есть механический столик, слайд управляется поворотом двух ручек вместо того, чтобы перемещать его вручную. Одна ручка перемещает ползун влево и вправо, другая — вперед и назад.

Осветитель : устойчивый источник света (110 вольт в США), который светит сквозь слайд.Иногда вместо встроенного светильника используются зеркала. Если у вашего микроскопа есть зеркало, оно используется для отражения света от внешнего источника света вверх через нижнюю часть предметного столика.

Носовая насадка : В эту круглую конструкцию ввинчиваются различные линзы объектива. Чтобы изменить силу увеличения, просто поверните револьверную головку.

Линзы объектива : Обычно на микроскопе вы найдете 3 или 4 линзы объектива. Наиболее распространены 4X (самый короткий объектив), 10X, 40X и 100X (самый длинный объектив).Объективы с более высокой мощностью (начиная с 40x) подпружинены. Подпружиненные линзы объектива втянутся, если линза объектива ударяется о предметное стекло, предотвращая повреждение как линзы, так и предметного стекла. Все качественные микроскопы имеют ахроматические, парцентрированные и парфокальные линзы. Кроме того, чтобы получить максимальную четкость при большом увеличении, вам понадобится микроскоп с конденсором Аббе. Линзы имеют цветовую маркировку и могут быть заменены между микроскопами, если они построены в соответствии со стандартами DIN.

Rack Stop : Эта функция определяет, насколько далеко может подняться сцена.Установка упора рейки полезна для предотвращения слишком большого подъема слайда и удара по линзе объектива. Обычно эта регулировка устанавливается на заводе, и замена упора стойки необходима только в том случае, если ваши слайды очень тонкие и вы не можете сфокусировать образец при более высоком увеличении.

Конденсорная линза : Конденсаторная линза фокусирует свет, который проходит через слайд, и полезен для получения резких изображений при увеличении 400X и выше.Если максимальная мощность вашего микроскопа составляет 400X, идеально подходит конденсор, установленный на столике с числовой апертурой 0,65 NA (или больше), поскольку он дает вам большую четкость изображения без необходимости отдельной фокусировки. Однако, если ваш микроскоп увеличивает разрешение 1000X или выше, вам потребуется фокусируемая конденсорная линза с числовой апертурой 1,25 или выше. Большинство микроскопов с увеличением до 1000X оснащены конденсором Аббе, который можно фокусировать, перемещая его вверх и вниз. Конденсор Аббе должен быть установлен как можно ближе к предметному стеклу на 1000X и отодвигаться дальше по мере уменьшения уровня увеличения.

Диафрагма или диафрагма : Диафрагма или диафрагма расположена под предметным столиком и представляет собой устройство, которое можно регулировать для изменения интенсивности и размера светового конуса, проецируемого через слайд. Поскольку не существует определенного правила, какой параметр использовать для конкретной мощности, настройка зависит от прозрачности образца и желаемой степени контрастности изображения.

На что обращать внимание при покупке микроскопа: если вам нужен прибор, который может предоставить вам четкие высококачественные изображения с высоким разрешением, держитесь подальше от микроскопов с пластиковыми компонентами.Вместо этого поищите микроскоп с металлическим корпусом и стеклянными линзами. Убедитесь, что вы приобрели прецизионный прибор у известного дилера, который будет рядом, чтобы помочь вам с техническими проблемами, если у вас возникнут проблемы с микроскопом. В AmScope.com мы гордимся тем, что предоставляем лучшие инструменты по самым низким ценам, не жертвуя при этом обслуживанием клиентов. Техническая поддержка находится на расстоянии одного простого телефонного звонка или электронного письма.

Как купить микроскоп

На что обращать внимание при покупке микроскопа: если вам нужен прибор, который может предоставить вам четкие высококачественные изображения с высоким разрешением, держитесь подальше от микроскопов с пластиковыми компонентами.Вместо этого поищите микроскоп с металлическим корпусом и стеклянными линзами. Убедитесь, что вы приобрели прецизионный прибор у известного дилера, который будет рядом, чтобы помочь вам с техническими проблемами, если у вас возникнут проблемы с микроскопом. В AmScope мы гордимся тем, что предоставляем лучшие инструменты по самым низким ценам без ущерба для обслуживания клиентов. Техническая поддержка находится на расстоянии одного простого телефонного звонка или электронного письма.

Термины для микроскопов

Это глоссарий широко используемых терминов в микроскопии.См. Также нашу краткую историю микроскопа.

Abbe Condenser : Линза, специально разработанная для установки под сценой и обычно перемещающаяся в вертикальном направлении. Регулируемая диафрагма контролирует диаметр луча света, попадающего в систему линз. Как изменяя размер этой радужной оболочки, так и перемещая линзу к столу или от него, можно контролировать диаметр и точку фокусировки светового конуса, проходящего через образец. Конденсаторы Аббе полезны при увеличении выше 400X, когда линза конденсора имеет числовую апертуру, равную или превышающую N.A. используемой линзы объектива.

Ахроматическая линза : Линза, которая помогает исправить смещение света, возникающее при его преломлении через призму или линзу. Поскольку свет разного цвета преломляется под разными углами, ахроматическая линза изготавливается из разных типов стекла с разными показателями преломления. В результате достигается улучшенное цветовое выравнивание, хотя и не такое хорошее, как при использовании линз объектива в плане или полуплане. В большинстве микроскопов используются ахроматические линзы для более требовательных приложений, требующих плоских или полуплановых объективов.

Кронштейн : Часть микроскопа, которая соединяет окулярный тубус с основанием.

Шарнирный рычаг : Шарнирный рычаг, являющийся частью штанги микроскопа, имеет одно или несколько шарниров, обеспечивающих большее разнообразие движений головки микроскопа и, как следствие, более универсальные возможности просмотра.

Основание : микроскоп обычно состоит из головки или корпуса и основания. Основание — это опорный механизм.

Бинокулярный микроскоп : микроскоп с головкой, имеющей две линзы окуляра. В настоящее время бинокль обычно используется для обозначения составных или высокомощных микроскопов, в которых два окуляра смотрят через одну линзу объектива. Стерео (или микроскоп с малым увеличением) также может иметь два окуляра, но поскольку каждый окуляр просматривается через отдельную линзу объектива, образец отображается в стерео (трехмерном). Чтобы отличать монокулярные или тринокулярные микроскопы, мы включили оба типа бинокулярных микроскопов в нашу категорию бинокулярных микроскопов.

Тело : Часто называемое головой, тело — это верхняя часть микроскопа, включая окуляры и объективы. Большинство современных микроскопов имеют модульную конструкцию в том смысле, что один и тот же корпус может использоваться с разными основаниями и наоборот.

Штанга (универсальная штанга) : Основание микроскопа, которое включает в себя регулируемую штангу или штангу и позволяет центрировать корпус в различных положениях. Используется в коммерческих инспекционных приложениях.

Калибровка : математический процесс определения истинного расстояния при использовании сетки нитей.

Адаптер камеры : Комплект адаптеров, предназначенный для установки камеры на тринокулярный порт микроскопа (диаметр порта 23 мм или 30 мм). Камера подключается к ступенчатому кольцу (или Т-образному креплению), а затем к адаптеру камеры.

Основание зажима : Зажим, который заменяет традиционное основание на дне микроскопа со штангой и позволяет закрепить штангу сбоку от рабочего стола или стола.

C-Mount : Это адаптер со стандартной резьбой для крепления объектива к камере. Устанавливается в тринокулярный порт. Механический стандарт — 1 диаметр, 32 TPI (резьбы на дюйм), охватываемая часть объектива и охватывающая часть камеры. Оптический стандарт заключается в том, что изображение достигает фокальной плоскости на расстоянии 17,5 мм от края резьбы крепления объектива.

Coarse Focus : Это ручка на боковой стороне микроскопа, которая перемещает линзу объектива вверх и вниз.Используется вместе с точной фокусировкой.

Coaxial Focus : Система фокусировки с ручками грубой и точной фокусировки, установленными на одной оси. Грубый фокус обычно — это большая, внешняя ручка, и наоборот. В некоторых коаксиальных системах точная регулировка откалибрована, что позволяет записывать дифференциальные измерения.

Микроскоп сравнения : Микроскоп, позволяющий наблюдать бок о бок двух разных образцов.Микроскоп имеет два набора объективов с одним набором окуляров (монокуляр или бинокль), часто используемых в судебной медицине.

Составной микроскоп : Первоначально использовавшийся для описания микроскопа с более чем одной линзой объектива, составной микроскоп в настоящее время обычно понимается как мощный микроскоп с множеством выбираемых линз объектива с различным увеличением. См. Стерео / низкое энергопотребление.

Конденсор : Линза, которая концентрирует свет на образце и увеличивает разрешение.Только на сложных микроскопах на предметном столике или под ним.

Контрастность Пластина : Встречается только в стереомикроскопах, одна сторона белая, а другая черная. Любая сторона может использоваться в зависимости от вашего образца.

Крышка Наклейка : Тонкий квадратный кусок стекла или пластика, помещенный поверх образца на предметном стекле микроскопа. Он выравнивает жидкие образцы и помогает фокусироваться в одной плоскости.

Darkfield Микроскопия : метод, используемый для увеличения контраста неокрашенных образцов.Он работает по принципу освещения образца светом, который не будет собираться линзой объектива, поэтому не является частью изображения. Это создает классический вид темного, почти черного фона с яркими объектами на нем.

Darkfield Пластина : Круглая радужная оболочка, которая находится на основании микроскопа над источником света и отражает свет горизонтально к образцу, тем самым обеспечивая боковое освещение.

Цифровой Микроскоп : Микроскоп со встроенной цифровой камерой, которая обеспечивает прямую подачу на ПК, телевизор или принтер.

DIN : Deutsches Institut für Normung, или, по-английски, Немецкий институт стандартизации, — это международная организация по стандартизации, которая определяет «стандарт» для большого количества различных типов технологий. В линзах объективов микроскопов «стандарта DIN» используется крепежная резьба диаметром 20 мм, и они обычно взаимозаменяемы между производителями микроскопов.

Рассекающий Микроскоп : Рассекающий микроскоп обычно взаимозаменяем со стереомикроскопом и представляет собой стереомикроскоп, используемый в лабораторных работах.

Дублет Линза : Линза с двумя разными линзами, «сваренными» вместе. Используется в окулярах с широким полем зрения для улучшения цветопередачи.

Dual View : Монокулярный микроскоп со вторым вертикальным смотровым окном.Часто используется учителями. Его также можно использовать для фотографических приложений.

Электрон Микроскоп : Тип микроскопа, в котором для создания изображения цели используются электроны, а не свет. Его увеличение или разрешающая способность намного выше, чем у обычного светового микроскопа, до двух миллионов раз, что позволяет ему видеть более мелкие объекты и детали.

Окуляр : Окуляр, который иначе называют окуляром, — это ближайшая к глазу линза.Общее увеличение микроскопа определяется суммой увеличения окуляра, умноженной на увеличение линзы объектива.

Окуляр Трубка : Трубка, в которой расположена линза окуляра.

Fine Focus : Ручка, используемая для точной настройки фокусировки образца в сочетании с грубой фокусировкой.

Поле зрения : Диаметр светового круга, видимого в микроскоп.

Focus : Возможность получения четкого изображения, обычно достигается перемещением окулярных тубусов или предметного столика.

Gem / Ювелирный Микроскоп : Стереомикроскоп, предназначенный для просмотра драгоценных камней и ювелирных изделий, обычно включает наклонный полюс, мощный зум, темнопольную пластину и интенсивное переменное освещение.

Головка : часто называемая корпусом, это верхняя часть микроскопа, которая включает окулярные тубусы и призмы.

Система освещения : Источник света в оптических микроскопах, обычно устанавливаемый под столиком, за исключением инвертированных микроскопов.

Иммерсионное масло : Специальное масло, используемое с объективом 100X для концентрации света и увеличения разрешения изображения. На покровное стекло наносят каплю масла и опускают объектив до соприкосновения с маслом. Существует два основных типа иммерсионного масла: тип A и тип B; Тип B более вязкий.

Межзрачковое расстояние : Расстояние между двумя окулярами, обычно регулируемое для индивидуальных пользователей.

Инвертированный микроскоп : Микроскоп, в котором объективы расположены под столиком, а источник света — выше. Используется для просмотра более крупных образцов, часто в контейнерах.

Ирисовая диафрагма : В микроскопах с большим увеличением под столиком диафрагма, как правило, представляет собой диск с пятью отверстиями, каждое из которых имеет разный диаметр.Он используется для изменения света, проходящего через отверстие предметного столика, и помогает регулировать как контрастность, так и разрешение образца. Это особенно полезно при высоких мощностях.

Ювелирная клипса : Специальная клипса, которая крепится к сцене и предназначена для удержания драгоценных камней и ювелирных изделий для облегчения просмотра.

Освещение Келера : Метод освещения, названный в честь Августа Келера, человека, который его изобрел. Он также известен как освещение с двойной диафрагмой, потому что для управления освещением используется как полевая, так и апертурная ирисовая диафрагма.Если световой путь отрегулирован правильно, можно воспользоваться преимуществами равномерно освещенного поля, яркого изображения без бликов и минимального нагрева образца.

Световые микроскопы : Любой микроскоп, который использует источник света для создания изображения образца и по существу включает в себя все составные и стереомикроскопы.

Увеличение : Суть микроскопа заключается в его способности увеличивать образец.Общее увеличение микроскопа определяется путем умножения возможности увеличения линзы окуляра на увеличение линзы объектива.

Механический предметный столик : Плоский механизм, который находится наверху предметного столика и позволяет наблюдателю перемещать образец на небольшие расстояния — задача, которая в противном случае затруднена при большом увеличении. Большинство механических столиков оснащены осями X и Y, чтобы зритель мог видеть, как далеко сдвинулся слайд.

Монокулярный микроскоп : составной микроскоп с одним окуляром.

Носовая насадка : Верхняя часть составного микроскопа, в которой находится линза объектива. Также называется револьверной головкой или револьверной головкой.

Числовая апертура (N.A) : Мера диаметра апертуры по сравнению с фокусным расстоянием линзы и, в конечном итоге, с разрешающей способностью микроскопа. N.A. равен показателю преломления среды, в которой помещен объект, умноженному на синус угла, образованного осью наиболее наклонного луча, входящего в инструмент, при этом разрешающая способность увеличивается по мере увеличения произведения.

Объектив : Ближайший к образцу объектив, который первым принимает лучи от образца (объекта) и формирует изображение в фокальной плоскости окуляра.

Масляная иммерсионная линза : Обычно линза 100X (или выше) предназначена для работы с каплей иммерсионного масла.

Parcentered : При смене объектива изображение образца остается по центру. Большинство сложных микроскопов парцентрированы.

Parfocal : При смене объектива изображение образца остается в фокусе без необходимости регулировки регуляторов фокусировки. Большинство сложных микроскопов парфокальные.

Фазовый контраст : Метод усиления контраста, разработанный Фрицем Зернике в 1953 году, за который он получил Нобелевскую премию по физике. Метод сдвигает длину волны фазы света, в результате чего свет, отклоняемый образцом, кажется темным на светлом фоне.Это полезно для просмотра прозрачных образцов, например клеток живых тканей.

Plan Lens : Лучшая линза объектива, которая «сглаживает» изображение образца и значительно увеличивает разрешение и четкость изображения.

Портативный микроскоп : Беспроводной или полевой микроскоп с источником света, не зависящим от 110/220 В. Обычно включает в себя перезаряжаемый светодиодный источник света, чтобы его можно было использовать в области, где электропитание 110/220 В недоступно.

Указатель : кусок высокопрочной проволоки, который вставляется в окуляр и позволяет наблюдателю указать на определенную область образца.

Полюсная стойка : Стойка микроскопа, состоящая из основания с одной вертикальной стойкой (или стойкой). Обычно тело может двигаться вверх и вниз, а также вращаться вокруг шеста.

Стойка и механизм фокусировки шестерни : Металлическая рейка и шестерня, используемые в микроскопах более высокого качества для фокусировки и движущихся механических столиков.

Rack Stop : Устройство безопасности, которое не позволяет наблюдателю случайно ударить линзу объектива о предметный столик и повредить образец или предметное стекло.

Разрешение : способность линзы различать мелкие детали просматриваемых образцов.

Прицельная сетка : Небольшой стеклянный кружок, вытравленный лазером с точными измерениями и помещенный в окуляр для проведения фактических измерений образца.

револьверная головка : револьверная головка с несколькими объективами, которая вращается, чтобы позволить зрителю использовать, как правило, один из четырех разных объективов.

Кольцевой светильник : Посторонний источник света, который подключается к микроскопу и излучает световое кольцо для улучшенного освещения. Кольцевые светильники бывают светодиодными, люминесцентными, галогенными или оптоволоконными и обычно используются в микроскопах на штанге.

Semi Plan Объективы : Улучшение четкости и разрешения изображения по сравнению с хроматической линзой за счет частичного «сглаживания» изображения образца.

Siedentopf Головка : Конструкция головки, в которой межзрачковая регулировка достигается путем поворота окуляров по вертикальной дуге, как в бинокле.

Слайд : плоская прямоугольная стеклянная пластина, на которую может быть помещен образец.

Скользящая муфта : механическое устройство на ручке фокусировки, которое позволяет ручке «проскальзывать», если наблюдатель продолжает поворачивать ручку за пределами диапазона ее перемещения.Предотвращает повреждение системы фокусировки.

Сцена : площадка, на которой слайды и образцы размещаются для просмотра.

Зажимы предметного столика : Зажимы, которые прикреплены к столику и удерживают слайд.

Стенд : Описывает соединение между корпусом и основанием стереомикроскопа или микроскопа с малым увеличением.

Стереомикроскоп : микроскоп с малым увеличением или расслаивающий микроскоп с отдельным окуляром и линзой объектива для каждого глаза.Эти отдельные оптические каналы позволяют получать стерео или трехмерные изображения образца. См. Составной микроскоп.

Суб-столик : Детали микроскопа под столиком, включая систему освещения.

T-Mount : Стандартный адаптер для крепления 35-мм камер к микроскопам. Также известен как ступенчатое кольцо.

Регулировка натяжения : Заводская регулировка механизма фокусировки, обеспечивающая достаточно простую фокусировку и достаточную жесткость, чтобы столик не смещался во время процесса фокусировки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.