Устройство светового микроскопа

☰

Световой микроскоп по-другому называется оптический микроскоп. Оптика — это раздел физики, изучающий поведение световых лучей. В световом микроскопе для увеличения предметов используются особенности распространения света. Поэтому световой микроскоп относится к оптическим приборам.

Световые микроскопы позволяют рассматривать мелкие объекты (например, многие клетки), которые без увеличения нам не видны. Однако очень мелкие объекты в них увидеть нельзя (например, вирусы, молекулы).

Световые микроскопы бывают разные. Одни более простые, другие имеют более сложное совершенное устройство и позволяют рассматривать более мелкие объекты (но всё-равно имеют ограничения увеличения). Вот так может выглядеть школьный микроскоп:

А вот так более современный:

В световом микроскопе можно выделить 7 основных частей:

1. Окуляр
2. Объективы (обычно их несколько штук)
3. Зеркало
4. Тубус
5. Предметный столик
6. Штатив
7. Винты

Устройство светового микроскопа: A — окуляр; B — объектив; C — изучаемый объект; D — конденсор; E — предметный столик; F — зеркало.

Окуляр, объектив и зеркало как раз и являются оптической системой светового микроскопа. Именно их совместное действие позволяет использовать световые лучи и увеличивать предметы. Остальные части светового микроскопа можно считать «техническими». Они «держат» оптическую систему и рассматриваемый предмет.

Окуляр — это самая верхняя часть микроскопа. Именно около него находится глаз, когда человек рассматривает объект с помощью микроскопа. Обычно окуляр состоит из пары увеличительных линз и оправы.

Окуляр прикрепляется к тубусу, представляющему собой просто трубку. Тубус определяет расстояние между окуляром и объективами. Тубус прикреплен к штативу, по отношению к которому может двигаться вверх-вниз с помощью винтов. Это позволяет регулировать расстояние от объектива до предметного столика.

Снизу к тубусу прикреплены объективы. Они также состоят из увеличительных стекол. Обычно микроскоп имеет несколько объективов с разной увеличительной способностью.

Это позволяет рассматривать объекты при разном увеличении.

Ниже к штативу прикреплен предметный столик. На него кладут рассматриваемый препарат (объект) на стеклышке. В центре предметного столика находится отверстие, через которое проходят световые лучи от зеркала.

Под предметным столиком крепится зеркало. Его можно поворачивать, более точно направляя лучи в отверстие предметного столика.

Кроме того при необходимости весь штатив можно наклонять с помощью нижнего винта. Благодаря этому обеспечивается лучший поток лучей через отверстие предметного столика.

Световой микроскоп работает следующим образом. Объект размещают на стеклышке («готовят препарат»). Далее это стеклышко помещают на предметный столик микроскопа так, чтобы рассматриваемый объект находился прямо над отверстием в столике. Стеклышко закрепляется зажимами. Лучи света, направляемые зеркалом, проходят через отверстие столика и рассматриваемый объект (его делают тонким и, следовательно, достаточно прозрачным). Далее отраженный от предмета исследования свет проходит через линзы объектива и окуляра и попадает в глаз человека. В результате человек видит увеличенные части исследуемого объекта.

Максимальная увеличительная способность световых микроскопов оценивается примерно в 3500 раз. Школьные микроскопы увеличивают куда меньше. Например, если окуляр увеличивает в 10 раз, а объектив в 20 раз, то увеличение происходит всего в 200 раз.

Строение светового микроскопа — урок. Биология, Бактерии. Грибы. Растения (5–6 класс).

Чтобы ознакомиться со строением клетки и рассмотреть её составные части, нужно использовать увеличительное оборудование, одним из которых является световой микроскоп.

  

Первые микроскопы были похожи на увеличительные стёкла, и в них использовалось только одно стекло или линза из полированного горного хрусталя.

 

 

Одним из первых создателей (\(1610\) г.) микроскопа считают физика и математика Галилео Галилея.

 

 

 

Большие технические возможности и лучшее качество изображения можно получить при помощи микроскопа с двумя линзами. Создание такого прибора связано с именем английского физика Роберта Гука (\(1665\) г.). Этот микроскоп увеличивал в \(30\) раз.

 

 

Для своего времени превосходного мастерства в изготовлении микроскопов достиг нидерландский купец Антони ван Левенгук (\(1632\)–\(1723\)). Он умел производить линзы, увеличивающие в \(200\)–\(270\) раз. Линзы закреплялись на специальном штативе, так как, чтобы достичь такого увеличения, важно, чтобы исследуемый объект находился точно напротив линзы и на определённом расстоянии от неё. За свою жизнь Левенгук изготовил более \(200\) микроскопов.

 

Строение современного светового микроскопа

 

Корпус микроскопа образуют основание и штатив.

 

К штативу прикреплён предметный столик и присоединён тубус.

 

В верхней части тубуса расположен окуляр, через который рассматривают изучаемый объект, в нижней части тубуса микроскопа расположены объективы.

 

Рассматриваемый объект прикрепляется к предметному столику при помощи зажимов.

 

Важной составной частью микроскопа является источник света.

 

Освещённость регулируется при помощи диафрагмы.

 

Для перемещения предметного столика предусмотрены макровинт и микровинт.

Как узнать увеличение микроскопа?

Для увеличения изображения в микроскопе используются 2 линзы (увеличительных стекла). Одна из них находится в объективе, а другая — в окуляре.

 

Обрати внимание!

Увеличение микроскопа равно произведению увеличения линзы окуляра на увеличение линзы объектива.

Увеличение \(=\) окуляр \(х\) объектив.

Пример:

увеличение \(=\) окуляр \(х\) объектив \(=\) \(10\) \(х\) \(10\) \(=\) \(100\) раз.

В школе обычно используются микроскопы с увеличением до \(400\) раз.

Методы световой микроскопии — biocommerce.ru

Световая, или оптическая, микроскопия — это один из основных методов исследования частиц, неразличимых человеческим глазом. Данный метод имеет широкое распространение в медицине, фармакологии, биологии, металлографии, криминалистике и других сферах.

Увеличение изображения в световом микроскопе обеспечивается системой собирательных линз, расположенных в окуляре и объективе.

Световой микроскоп — оптический прибор, позволяющий рассмотреть мелкие детали.

Метод световой микроскопии

Предельная разрешающая способность человеческого глаза составляет около 0,1 мм. Это понятие отражает минимальное расстояние, на котором 2 соседние точки определяются как отдельные объекты. Микрочастицы, клеточные структуры и дефекты поверхности имеют размер менее 100 мкм, поэтому для их исследования требуется специальное оборудование.

Историческая справка

Первые оптические микроскопы были изобретены в XVI-XVII вв.

Первым, кто заметил увеличительный эффект комбинации из нескольких линз, был венецианский врач Джироламо Фракасторо. В 1609 г. Галилео Галилей представил собственный вариант прибора с 2 стеклами: выпуклым и вогнутым. Первое устройство называлось оккиолино (occhiolino).

Через 10 лет после этого голландский ученый Корнелиус Дреббель усовершенствовал конструкцию, использовав для объектива 2 выпуклые линзы.

Практическое применение микроскопа началось с конца XVII в., когда Антони Ван Левенгук использовал собственное оптическое устройство для исследования биологических структур. Его микроскоп содержал всего одно мощное стекло, что уменьшало количество дефектов картинки.

Приборы Левенгука позволяли увеличить изображение в 275 раз и рассмотреть строение бактерий, дрожжей, эритроцитов, одноклеточных микроорганизмов и насекомых.

Популяризации микроскопии способствовала и книга английского исследователя Роберта Гука, которая вышла в 1664 г. В ней ученый ввел термин «клетка» и опубликовал гравюры некоторых микрообъектов.

Методы микроскопии выбираются в зависимости от характера и свойств изучаемых объектов.

В течение следующих столетий конструкция оптического микроскопа непрерывно совершенствовалась. Несмотря на то, что в первой половине XX в. были изобретены электронные приборы, которые позволяли рассмотреть нанообъекты, световой метод не теряет своей популярности. В 2006 г. группа немецких ученых разработала оптическое устройство под названием наноскоп, которое обладает разрешающей способностью 10 нм.

Подробно о принципе действия

Принцип работы оптического микроскопа основывается на прохождении прямого или отраженного луча света через систему линз.

Объектив прибора содержит до 14 стекол. При прохождении светового пучка через эту часть устройства изображение увеличивается до 100 раз, а при прохождении окуляра — в 20-24 раза. Выпуклые и вогнутые стекла позволяют сфокусировать картинку на сетчатке или приспособлениях для документирования информации.

Видимое излучение, которое создает осветительная система прибора, ограничивают несколькими диафрагмами. Это повышает четкость изображения.

Увеличивающие линзы имеют 2 дефекта. Сферическая аберрация мешает фокусировать сразу все поле исследования, а хроническая приводит к появлению яркой каймы по контуру изображения. Чтобы компенсировать дефекты, окуляр и объектив оснащаются корригирующими стеклами.

Где применяется

Методы световой микроскопии применяют в следующих областях науки и промышленности:

• медицине и лабораторной диагностике;
• биологии;
• металлографии, неразрушающих методах контроля на производстве;
• микроэлектронике;
• минералогии, кристаллографии;
• археологии, геологии;
• криминалистике;
• пищевой промышленности;
• ювелирном деле и др.

Световая микроскопия применяется в медицине и биологии.

В целом об устройстве светового микроскопа

Оптический микроскоп состоит из следующих элементов:

• штатива;
• тубуса;
• окуляра;
• объектива;
• призмы;
• источника света;
• конденсора;
• апертурной и полевой диафрагм;
• фокусировочного механизма;
• светофильтра;
• зеркала;
• предметного столика.

Устройство светового микроскопа.

Некоторые модели прибора оборудованы дополнительными объективами, системами записи и передачи информации.

Виды световых микроскопов с описанием

Особенности конструкции зависят от предназначения микроскопа. Для увеличения четкости изображения используют методы флуоресценции, люминесценции, инверсии и др.

Биологическое оборудование

Биологические приборы позволяют исследовать прозрачные или полупрозрачные объекты. Принцип их работы основан на изучении светлого поля в потоке проходящего света. Такие микроскопы применяют в лабораторной диагностике, ботанике, цитологии, микроэлектронике, археологии и пищевой промышленности.

Биологическое оборудование позволяет исследовать прозрачные объекты.

Для повышения разрешающей способности используют иммерсионные оптические системы. В этом случае между образцом и первым стеклом вводится жидкость с высоким коэффициентом преломления (минеральное масло, раствор глицерина, дистиллированная вода и др. ).

Криминалистическое оборудование

Главная особенность криминалистического микроскопа — это возможность сравнения 2 объектов. Такое исследование помогает найти сходство между компонентами взрывных устройств, гильзами, пулями, волосами, волокнами и другими уликами.

Приборы для криминалистики оснащают фото- и видеокамерами, а также программным обеспечением.

Это позволяет снизить вероятность ошибок, построить модели объектов и сравнить с данными из электронных источников.

Флуоресцентные микроскопы

Флуоресцентные, или люминесцентные, микроскопы позволяют исследовать объекты, которые испускают световой поток после облучения ультрафиолетом. Они оборудованы коротковолновым источником освещения, светофильтрами и интерференционной пластинкой.

Флуоресцентный микроскоп — оптический прибор, показывающий в увеличенном виде клетки.

Флуоресцентные микроскопы активно применяют в лабораторной диагностике, в частности, при изучении клеток крови и антигенов. Для анализа предметов, которые не излучают свет, используют люминесцентные красители и порошки.

Поляризационные микроскопы

Поляризационный прибор является наиболее сложным из всех представленных видов микроскопов. Его используют для исследования анизотропных материалов, полимеров, некоторых клеток и микробиологических объектов.

Источник света со специальными фильтрами формирует поляризованный поток, который облучает образец.

Оптическая система интерпретирует двойное лучепреломление среды и позволяет изучить ее структуру.

Инвертированные с перевернутым положением объектива

В инвертированном микроскопе объектив располагается не над образцом, а под предметным столиком. Такие приборы применяют в биологии, медицине, промышленности, металлографии, криминалистике и других сферах.

Инвертированный микроскоп имеет особенную конструкцию.

Перевернутое положение оптической системы позволяет изучать более крупные образцы и работать со специальной посудой.

Микроскопы для металлографии

Металлографические микроскопы предназначены для исследования поверхности непрозрачных объектов. Изображение получают путем преломления отраженного светового луча.

Предметом изучения являются микродефекты поверхности и зерна сплавов. Помимо металлургии и промышленности, такие устройства применяют в геологии и археологии. Для обеспечения четкости используют специальные системы линз и зеркал.

Стереомикроскопы (дают объемное изображение)

Стереомикроскопы оснащены 2 объективами, что позволяет получать объемное изображение исследуемого образца. По сравнению с устройствами плоского поля они дают более резкую, четкую и контрастную картинку.

Стереомикроскопы позволяют получать объемное изображение.

Такие приборы используют в точном машиностроении, ювелирном деле и других областях промышленности.

Моновидеомикроскопы с возможностью получения видео

Видеомикроскопы предназначены для динамического наблюдения за образцом и фиксации изображения. Для повышения эффективности работы их оснащают специальными линзами, светофильтрами и адаптерами.

Разновидности методов световой микроскопии

Выбор метода оптической микроскопии определяется особенностями объектов и целью исследования.

Светлое поле в потоке проходящего света

Данный метод основан на принципе прохождения потока света через образец. Предмет частично поглощает и рассеивает попадающие на него лучи, что позволяет сформировать изображение.

Светлое поле в потоке — метод, который построен на принципе прохождения света.

Светлопольную микроскопию применяют для изучения окрашенных тканей животных и растений, тонких шлифов и др. Для прохождения светового пучка препарат должен быть прозрачным.

Косое освещение

Данный метод является разновидностью микроскопии светлого поля. Чтобы выявить рельеф и сделать изображение более контрастным, поток направляют под большим углом к образцу.

Светлое поле в отраженном свете

Светопольная микроскопия в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных предметов (сплавов, покрытий, руд и др. ). Свет падает на образец сверху, а основная оптическая система исполняет роль объектива и конденсора.

Светлое поле в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных предметов.

Изображение формируется за счет того, что элементы поверхности по-разному отражают и рассеивают попадающие лучи. Травление дает возможность изучить не только дефекты, но и микроструктуру и фазовый состав образца.

Темное поле

Метод темного поля предназначен для изучения прозрачных образцов, которые не абсорбируют свет. Специальный конденсор направляет лучи так, что они формируют полый конус, в центре которого находится объектив. Таким образом, большая часть лучей не попадает в оптическую систему.

Изображение представляет собой темное поле с небольшими светлыми включениями, которые формируются за счет рассеяния света частицами препарата.

Ультрамикроскопия

Метод ультрамикроскопии является разновидностью темнопольного. Для исследования образцов используют сильные источники света, а лучи направляют перпендикулярно предметному столу. Эффект рассеяния волн позволяет обнаружить частицы менее 10 нм.

Ультрамикроскопия — метод наблюдения и анализа коллоидных частиц.

Фазовое контрастирование

Метод фазового контраста позволяет изучать прозрачные и неокрашенные образцы. При малом различии в коэффициенте преломления изображение нельзя получить ни на светлопольном, ни на темнопольном микроскопе, поскольку разница в поглощении и рассеянии света будет минимальной.

Однако при прохождении через образец волна приобретает фазовый рельеф, который фиксируется специальным объективом. В изображении он отображается как различие в яркости элементов.

Аноптральный контраст

Данная методика является подвидом фазовой микроскопии. На иммерсионную линзу наносят кольцо из сажи, которое пропускает 10% лучей и совпадает с контуром кольцевой диафрагмы конденсора. При отсутствии образца амплитуда световых волн уменьшается на 90%.

Проходя через среды разной плотности, лучи дифрагируют, в результате чего их амплитуда остается неизменной.

За счет этого поле исследования получается темным, а частицы образца — светлыми.

Поляризационный метод

Анализ анизотропных материалов проводят в свете, пропущенном через специальную фильтрующую пластинку. При прохождении через образец плоскость поляризации лучей меняется.

По разнице между начальными и конечными характеристиками волн определяют количество оптических осей, их ориентацию и др.

Интерференционная микроскопия

Интерференционный метод основан на параллельном прохождении 2 лучей через предметный столик и мимо него. В окуляре микроскопа когерентные волны соединяются и интерферируют между собой.

При прохождении через образец первый луч запаздывает по фазе, что влияет на результирующую амплитуду и яркость изображения.

Люминесценция или флуоресценция

Принцип люминесцентной микроскопии основан на том, что некоторые образцы испускают видимый свет после облучения ультрафиолетом. Перед исследованием препараты обрабатывают флуоресцирующими антисыворотками, порошками или маркерами.

Волны ультрафиолетового спектра применяют для повышения разрешающей способности микроскопа. Для изучения препаратов, которые не испускают видимый свет после воздействия УФ-лучей, используют фотокамеры и кварцевые линзы.

Строение микроскопа. Схема, описание, параметры микроскопов

Микроскоп световой — это оптический инструмент, предназначенный для исследования объектов, невидимых невооруженным глазом. Световые микроскопы можно разделить на две основные группы: биологические и стереоскопические. Биологические микроскопы также часто называют лабораторными, медицинскими — это микроскопы для исследования тонких прозрачных образцов в проходящем свете. Биологические лабораторные микроскопы имеют большое увеличение, наиболее распространенное — 1000х, но некоторые модели могут иметь увеличение до 1600х.

Стереоскопические микроскопы используют для исследования непрозрачных объемных объектов (монет, минералов, кристаллов, электросхем и пр. ) в отраженном свете. Стереоскопические микроскопы обладают небольшим увеличением (20х, 40х, некоторые модели – до 200х), но при этом они создают объемное (трехмерное) изображение наблюдаемого объекта. Данный эффект очень важен, например, при исследовании поверхности металла, минералов и камней, так как позволяет обнаружить углубления, трещины и прочие элементы структуры.

В данной статье мы более детально рассмотрим строение биологического лабораторного микроскопа, для чего рассмотрим отдельно оптическую, механическую и осветительную системы микроскопа.

 

1. Окуляр

2. Насадка

3. Штатив

4. Основание

5. Револьверная головка

6. Объективы

7. Координатный столик

8. Предметный столик

9. Конденсор с ирисовой диафрагмой

10. Осветитель

11. Переключатель (вкл./выкл.)

12. Винт макрометрической (грубой) фокусировки

13. Винт микрометрической (точной) фокусировки

Оптическая система микроскопа

Оптическая система микроскопа состоит из объективов, расположенных на револьверной головке, окуляров, также может включать в себя призменный блок. С помощью оптической системы собственно и происходит формирование изображения исследуемого образца на сетчатке глаза. Поэтому важно обращать внимание на качество оптики, используемой в оптической конструкции микроскопа. Заметим, что изображение, полученное с помощью биологического микроскопа, — перевернутое.

Увеличение микроскопа можно рассчитать по формуле:

УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА.

Сегодня во многих детских микроскопах используется линза Барлоу, с коэффициентом увеличения 1.6х или 2х. Ее применение позволяет дополнительно плавно повысить увеличение микроскопа свыше 1000крат. Польза от такой линзы Барлоу весьма сомнительна. Ее практическое применение приводит к существенному ухудшению качества изображения, и в редких случаях может оказаться полезным. Но производители детских микроскопов успешно используют ее в качестве маркетингового хода по продвижению своей продукции, ведь часто родители, досконально не разобравшись в технических параметрах микроскопа, выбирают его по ошибочному принципу «чем больше увеличение, тем лучше». И, конечно же, ни один профессиональный лабораторный микроскоп не будет иметь в комплекте такой линзы, заведомо ухудшающей качество изображения. Для изменения увеличения в профессиональных микроскопах используется исключительно комбинация различных окуляров и объективов. 

В случае наличия линзы Барлоу формула расчета увеличения микроскопа принимает следующий вид:

УВЕЛИЧЕНИЕ = УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕКТИВА Х УВЕЛИЧЕНИЕ ОКУЛЯРА Х КОЭФФИЦИЕНТ УВЕЛИЧЕНИЯ ЛИНЗЫ БАРЛОУ.

Механическая система микроскопа

Механическая система состоит из тубуса, штатива, предметного столика, механизмов фокусировки, револьверной головки.

Механизмы фокусировки используют для фокусировки изображения. Винт грубой (макрометрической) фокусировки используют при работе с малыми увеличениями, а винт точной (микрометрической) фокусировки – при работе с большими увеличениями. Детские и школьные микроскопы, как правило, имеют только грубую фокусировку. Однако, Вы выбираете биологический микроскоп для лабораторных исследований, наличие тонкой фокусировки является обязательным. Обратите внимание, на рисунке приведен пример биологического микроскопа с раздельными точной и грубой фокусировкой, при этом в зависимости от конструктивных особенностей многие микроскопы могут иметь коаксиальные винты макро- и микрометрической регулировки фокуса. Отметим, что стереомикроскопы имеют только грубую фокусировку.

В зависимости от конструктивных особенностей микроскопа фокусировка может осуществляться перемещением предметного столика в вертикальной плоскости (вверх/вниз) либо тубуса микроскопа с его оптическим блоком также в вертикальной плоскости.

На предметном столике размещается исследуемый объект. Существует несколько видов предметных столиков: неподвижный (стационарный), подвижный, координатный и другие. Наиболее комфортным для работы является именно координатный столик, с помощью которого Вы можете перемещать исследуемый образец в горизонтальной плоскости по осям Х и У.

На револьверной головке расположены объективы. Поворачивая ее, Вы можете выбирать тот или иной объектив, и таким образом менять увеличение. Недорогие детские микроскопы могут быть оснащены несменными объективами, в то время как в профессиональных биологических микроскопах используются сменные объективы, вкручивающиеся в револьверную головку по стандартной резьбе.  

В тубус микроскопа вставляется окуляр. В случае бинокулярной или тринокулярной насадки имеется возможность регулировки межзрачкового расстояния и коррекции диоптрий для подстройки под индивидуальные анатомические особенности наблюдателя. В случае детских микроскопов в тубус сначала может быть установлена «вредительница» линза Барлоу, а уже в нее — окуляр. 

Осветительная система микроскопа

Осветительная система состоит из источника света, конденсора и диафрагмы.

Источник света может быть встроенный или внешний. Биологические микроскопы имеют нижнюю подсветку. Стереоскопические микроскопы могут быть оснащены нижней, верхней и боковой подсветкой для разных типов освещения препаратов. Детские биологические микроскопы могут иметь дополнительную верхнюю (боковую) подсветку, практическое применение которой, на самом деле, как правило, является бессмысленным.

С помощью конденсора и диафрагмы можно регулировать освещение препарата. Конденсоры бывают однолинзовые, двухлинзовые, трехлинзовые. Поднимая или опуская конденсор, Вы соответственно конденсируете или рассеиваете свет, попадающий на образец. Диафрагма может быть ирисовой с плавным изменением диаметра отверстия или ступенчатой с несколькими отверстиями различных диаметров. Так уменьшая или увеличивая диаметр отверстия, Вы соответственно ограничиваете либо увеличиваете поток света, падающий на исследуемый объект. Также отметим, что конденсор может быть оснащен фильтродержателем для установки различных светофильтров.

На этом можно закончить первое знакомство с микроскопом. Надеемся, что выше изложенный материал поможет Вам определиться с выбором микроскопа для Ваших целей.

Автор статьи: Галина Цехмистро

Купить микроскоп с доставкой по Харькову, Киеву или любой другой город Украины вы можете в нашем магазине OpticalMarket, предварительно получив профессиональную консультацию у наших специалистов.  

Увеличение и разрешающая способность светового микроскопа

Микроскоп – сложная оптическая система, позволяющая увеличивать изображение исследуемого объекта с десятки и сотни раз. У всех них есть принцип действия, а также характеристики, от которых зависит сфера работы каждого увеличительного прибора.

Увеличение микроскопа

Работа со световым микроскопом проводится для получения изображения под увеличением. Различают несколько его типов: объектив, окуляр, а также диапазон увеличения. Также у современного оборудования есть и цифровое.

Во сколько раз увеличивает световой микроскоп?

В обычном устройстве установлены две линзы, которые являются короткофокусными. Это окуляр и объектив.

Окуляр – это часть увеличительного прибора, устанавливаемая в окулярный узел, куда непосредственно смотрит исследователь. Его кратность в среднем составляет 10-20, величина этого параметра зависит от марки и вида прибора. Эти элементы могут быть съемные, а могут и быть установлены стационарно.

Как определить увеличение светового микроскопа?

Увеличение изображения, обеспечиваемое световым микроскопом, соответствуют произведению усиления окуляра и объектива. То есть изображение, которое мы видим при увеличении объекта, является совместной работой одного и второго элемента.

Объективы же – это элементы, которые также имеют в совеем составе увеличительные линзы. Данная конструкция закреплена на револьверном блоке, на котором может быть несколько объективов.

Например, если окуляр имеет значение кратности 10, а объектив – 20, то общее увеличение составляет 200 крат. Чтобы добиться необходимого размера, стоит поставить лишь подходящие оптические элементы. Однако, есть и ограничения в этом показателе.

Во сколько раз он увеличивает изображение максимально?

Даже самые современнее и мощные микроскопы не смогут увеличить объект свыше 2000 крат, так как изображение будет просто нечетким, и его визуализация будет невозможна.

Цифровое увеличение же зависит от возможности камеры, а также параметров экрана, на который будет выводиться изображение.

Поле зрения микроскопа

Поле зрения является параметром, характеризующий предельно максимальный диаметром области, который может быть визуализирован человеческим глазом при исследовании через окуляр. Зависит поле зрения от:

• Характеристик окуляра;
• Особенностей объектива;
• Диаметра тубуса.

Данную величину можно рассчитать в миллиметрах, если исследовать миллиметровую шкалу линейки через микроскоп, при этом поле зрения не зависит от кратности увеличения окуляра.

Диаметр выходного зрачка микроскопа

Для того, чтобы определить такой показатель, как диаметр выходного зрачка, необходимо применение динаметра Рамсдена. Также для измерения такой величины может использоваться диоптрийная трубка со стеклянной шкалой. В фокальной плоскости анной лупы расположена сетка, цена деления которой составляет 0,1 миллиметр.

Разрешающая способность

Важными параметрами для увеличительного оборудования является и разрешающая способность светового микроскопа.

Смыслом определения разрешающая способность светового микроскопа, является возможность оптической системы четко различать две рядом расположенные точки. Это минимальное расстояние, расположенное между двумя точками, различающимися отдельно друг от друга.

Есть пределы разрешения светового микроскопа.

Максимальная разрешающая способность равна 0,25 мкм, это предел разрешающей способности светового микроскопа.

Если не достигнут предел разрешения светового микроскопа, то ее можно увеличить. Это возможно путем увеличения апертуры объектива или уменьшением длины волны света.

Полезное увеличение

Это показатель, который определяет увеличение, способное увидеть глазом исследователя, равное разрешающей способности прибора.

Это означает, что разрешающая способность человеческого глаза равна такому же показателю увелиивающего устройства. Для того, чтобы определить максимальную разрешающую способность объектива, необходимо подобрать от 500 до 1000 крат.

Минимальное полезное увеличение – это числовая апертура, помноженная на 500. Соответственно, максимальное увеличение – это числовая апертура, умноженная на 1000. Использование значений, менее минимальных, не даст возможности использовать разрешающую способность в полном объеме, а работа на больших параметрах не дать более четкого изображения изучаемого объекта.

Какие органоиды можно увидеть в световой микроскоп?

При помощи него можно довольно детально изучить структуру и строение клетки и ее органелл. В стандартный световой микроскоп можно увидеть рибосомы, комплекс Гольджи, который был открыт именно при помощи данного оборудования Камилло Гольджи, ядро, вакуоли, митохондрии, хлоропласт. Также прекрасно визуализируется клеточная стенка.

При выборе такой аппаратуры очень важно понимать ее сферу применения, так как для школьной лаборатории вполне достаточными параметрами обладает обычный световой микроскоп, а для научно-исследовательской, медицинской лаборатории, его мощности будет недостаточно для достижения всех поставленных целей. Среди такой техники можно выделить оптические, электронные, рентгеновские микроскопы, сканирующие оптические микроскопы ближнего поля и другие.

Строение микроскопа рисунок с подписями

Функциональное строение оптического микроскопа, рисунок с подписями

Прибор состоит из механической, оптической и электрической частей.

Узлы механической части:

• Штатив или рама микроскопа — основание микроскопа, обеспечивающее устойчивость микроскопа во время работы и имеет устройства крепления для всех компонентов микроскопа.
• Тубус — представляет собой оптическое устройство для крепления окуляров. Может иметь дополнительный оптический выход на цифровую камеру.
• Револьверная головка необходима для крепления и быстрой смены объективов
• Предметный столик с препаратоводителем необходим для удобного размещения исследуемых образцов и перемещения препарата для поиска области интереса
• Фокусировочный механизм позволяет, изменяя расстояние от объектива до исследуемого образца, добиваться наиболее четкого изображения. Фокусировочный механизм имеет ручку грубой и тонкой фокусировки.

Узлы оптической части:

• Объективы — представляют собой сложные оптико-механические системы, состоящие из комплекса линз, соединенных между собой в определенной последовательности, предназначенные для получения изображения с соответствующим увеличением, разрешением и точностью цветопередачи.
• Окуляры — оптические системы, предназначенные для передачи изображения препарата на сетчатку глаза наблюдателя. Имеют антибликовое покрытие и позволяют работать как в очках, так и без очков.
• Осветительная система представляет собой систему линз, диафрагм и зеркал, обеспечивающую равномерное освещение объекта. Состоит из конденсора и светодиодной или галогеновой лампы.

1.      Оптическая система конденсора предназначена для собирания или рассеивания света, поступающего на образец от источника света.  

2.      В качестве источника света может быть использовано собирающее лучи естественного света двояковогнутое зеркало при невозможности подключения рамы микроскопа к электрической сети

 

Оптические узлы обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения объекта исследования с высокой степенью достоверности по форме, цвету и размерам структурных элементов.

Узлы электрической части:

В современных микроскопах используются в качестве источники освещения проходящего и/или отраженного света – лампы (светодиодные, галогенные, металгаллидные, ксеноновые или ртутные), для работы которых используются различные блоки питания, преобразующие электрический ток электросети в подходящий для питания того или иного источника освещения.

Ознакомиться с ценами и купить  микроскопы можно в нашем каталоге товаров.

Механическая и оптическая часть микроскопа – Статьи на сайте Четыре глаза

Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Механическая система микроскопа

В любых световых микроскопах выделяют механическую и оптическую части. Оптическая часть состоит из окуляров и объективов и отвечает за формирование увеличенного изображения. К механической части принято относить предметный столик, коаксиальные механизмы фокусировки, штатив, револьверное устройство – все, что помогает наблюдать образцы. Не стоит забывать и об осветительной системе – ее обычно считают частью оптики микроскопа. Но ее важность при наблюдениях столь высока, что о ней все-таки стоит говорить отдельно. Именно от этих «трех китов» – оптики, механики и осветительной системы – и зависит качество и детализированность картинки, которую можно наблюдать в оптический микроскоп. В этой статье мы поговорим только о механике.

Механическая система микроскопа предназначена для размещения образцов (предметный столик), управления оптикой (фокусировочный механизм, револьверное устройство, окулярная трубка) и соединения всех элементов оптического прибора (штатив, основание).

Предметный столик – механическая часть микроскопа, на которую кладут образцы для исследований. На нем могут быть установлены препаратодержатели или препаратоводитель. В первом случае «лапки» столика надежно фиксируют микропрепарат на одном месте, во втором – специальные линейки позволяют измерять образцы и перемещать образец по предметному столику.

Фокусировочный механизм предназначен для настройки резкости изображения. С его помощью объектив микроскопа можно отдалять от предметного столика или приближать к нему. Шаг фокусировки зависит от уровня оптического прибора: в любительских он больше, в профессиональных – меньше.

За смену увеличений отвечает револьверное устройство. В него устанавливаются объективы разной кратности, что позволяет регулировать мощность оптики прямо во время наблюдений.

Остальные элементы механики в большей степени предназначены для удержания и соединения в одно целое всей конструкции.

Все оптические микроскопы, представленные в нашем интернет-магазине, представлены по ссылке.

4glaza.ru
Март 2018

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

Световая микроскопия

Световой микроскоп, названный так потому, что он использует видимый свет для обнаружение мелких объектов, вероятно, наиболее известное и широко используемое исследование инструмент в биологии. Тем не менее, многие студенты и учителя не знают о полной ряд функций, доступных в световых микроскопах. Поскольку стоимость инструмента увеличивается с его качеством и универсальностью, К сожалению, лучшие инструменты недоступны для большинства академических программ.Однако даже самые недорогие «студенческие» микроскопы могут обеспечивают захватывающий вид на природу и могут позволить студентам выполнять несколько достаточно изощренных экспериментов. Новичок склонен думать, что проблема просмотра мелких объектов заключается в получении достаточного увеличения. На самом деле, когда дело доходит до поиска в живых существах самые большие проблемы, по порядку, получение достаточного контраста поиск фокальной плоскости с хорошим разрешением распознавание объекта, когда его видят Самыми маленькими объектами, которые считаются живыми, являются бактерии. Наблюдать за мельчайшими бактериями и распознать форму клеток можно на всего лишь 100-кратное увеличение. Они невидимы в светлопольных микроскопах, хоть. На этих страницах будут описаны типы оптики, которые используются для получения контраст, предложения по поиску образцов и сосредоточению на них, и советы по использованию измерительных приборов со световым микроскопом. Виды световых микроскопов Светлопольный микроскоп лучше всего известен студентам и, скорее всего, можно найти в классе.Лучше оборудованные классы и лаборатории могут иметь темнопольная и / или фазово-контрастная оптика. Дифференциальный интерференционный контраст, Контраст и вариации модуляции Номарского, Хоффмана дают значительные глубина разрешения и трехмерный эффект. Флуоресценция и конфокальные микроскопы — специализированные инструменты, используемые для исследований, клиническое и промышленное применение. Кроме составного микроскопа, более простой прибор для малого увеличения также можно найти применение в лаборатории.Стереомикроскоп или рассечение микроскоп обычно имеет бинокулярный окуляр, большое рабочее расстояние, и диапазон увеличения обычно от 5x до 35 или 40x. Некоторые инструменты поставьте линзы для большего увеличения, но улучшения нет в разрешении. Такое «ложное увеличение» редко стоит расход. Светлопольная микроскопия В обычном светлопольном микроскопе свет от лампы накаливания источник направлен на линзу под столиком, называемую конденсатором, через образец, через линзу объектива и в глаз через вторая увеличительная линза, окуляр или окуляр.Мы видим объекты в световой путь, потому что естественная пигментация или пятна по-разному поглощают свет, или потому, что они достаточно толстые, чтобы поглощать значительное количество света несмотря на то, что он бесцветный. Paramecium должен появиться справедливо хорошо в светлопольном микроскопе, хотя разглядеть будет непросто реснички или большинство органелл. Живые бактерии вообще не появятся, если зритель случайно попадает в фокальную плоскость и искажает изображение, используя максимальная контрастность. Микроскоп хорошего качества имеет встроенный осветитель, регулируемый конденсор. с регулировкой апертурной диафрагмы (контраста), механическим столиком и биноклем окулярный тубус. Конденсор используется для фокусировки света на образце через отверстие в сцене. После прохождения образца свет отображается для глаза с видимым полем, которое намного больше, чем область освещена. Увеличение изображения — это просто цель увеличение линзы (обычно нанесенное на корпусе линзы), умноженное на окуляр увеличение. Студенты обычно знают об использовании грубой и точной фокусировки. ручки, используемые для повышения резкости изображения образца. Они часто не знают о настройках конденсатора, которые могут повлиять на разрешение и контраст. Некоторые конденсаторы фиксируются, другие настраиваются, так что качество света можно регулировать. Обычно лучшая позиция ибо фокусируемый конденсатор максимально приближен к сцене. Яркий полевой конденсатор обычно содержит апертурную диафрагму, устройство, которое контролирует диаметр светового луча, проходящего через конденсатор, так что, когда диафрагма остановлена ​​(почти закрыта), свет проходит прямо через центр линзы конденсора и контрастирует в приоритете.Когда диафрагма широко открыта, изображение становится ярче и контрастнее. низкий. Недостаток необходимости полагаться исключительно на апертурную диафрагму для Контрастность заключается в том, что чем выше оптимальная точка, тем больше контраста вы тем больше вы искажаете изображение. С небольшой, неокрашенной, непигментированной образец, вы обычно выходите за пределы оптимального контраста, когда начинаете видеть Изображение. Использование светлопольного микроскопа Сначала подумайте, что вы хотите делать с микроскопом.Что такое максимальное увеличение, которое вам понадобится? Вы смотрите на запятнанный образец? Какой контраст / разрешение вам нужно? Далее приступаем к настройке вверх для просмотра. Установите образец на предметный столик Покровное стекло должно быть вверху, если оно есть. Объектив с большим увеличением линзы не могут фокусироваться через толстое предметное стекло; они должны быть принесены близко к образцу, поэтому покровные стекла такие тонкие. Сцена могут быть оснащены простыми зажимами (менее дорогие микроскопы) или какой-то тип держателя слайдов.Слайд может потребовать ручного позиционирования, или может быть механический столик (предпочтительно), который позволяет точное позиционирование не касаясь слайда. Оптимизировать освещение Источник света должен иметь широкий динамический диапазон, чтобы обеспечивать высокую интенсивность освещение при большом увеличении и более низкой интенсивности, чтобы пользователь может удобно просматривать при небольшом увеличении. Лучшие микроскопы имеют встроенный осветитель, а в лучших микроскопах есть контроль над светом интенсивность и форма светового луча.Если вашему микроскопу требуется внешний источник света, убедитесь, что свет направлен к середине конденсатора. Отрегулируйте освещение так, чтобы поле было ярким без болят глаза. Регулировка конденсатора Для настройки и юстировки микроскопа сначала прочтите руководство. Если руководства нет, попробуйте воспользоваться этими рекомендациями. Если конденсатор фокусируется, расположите его линзой как можно ближе к отверстию в этап, как вы можете это получить.Если у конденсатора есть выбираемые опции, установите это светлое поле. Начните с закрытой апертурной диафрагмы (высокий контраст). Вы должны увидеть свет, который проникает сквозь образец изменяйте яркость при перемещении рычага апертурной диафрагмы. Подумайте, что вы ищете Гораздо труднее найти что-то, когда у вас нет ожиданий, как к его появлению. Насколько оно большое? Он будет двигаться? Пигментированный или морилка, и если да, то какого она цвета? Где вы ожидаете найти это на слайде? Например, у студентов обычно много проблем. обнаружение окрашенных бактерий невооруженным глазом и при малом увеличении материал выглядит как грязь.Полезно знать, что по мере высыхания мазков они обычно оставляют кольца так, что край мазка обычно имеет наиболее плотный концентрация клеток. Сфокусируйте, найдите и отцентрируйте образец Начните с объектива с наименьшим увеличением, чтобы сосредоточиться на образец и / или часть образца, которую вы хотите исследовать. Это довольно легко найти и сосредоточить внимание на срезах тканей, особенно если они фиксированные и окрашенные, как и на большинстве подготовленных слайдов.Однако это может быть очень трудно найти живые мелкие образцы, такие как бактерии или непигментированные протисты. Суспензия дрожжевых клеток — хороший образец для практики. для поиска сложных предметов. Используйте режим темного поля (если есть) для поиска неокрашенных образцов. В противном случае начните с высокой контрастности (закрытая апертурная диафрагма). Начните с того, что образец не в фокусе, так что предметный столик и объектив должны быть сближены.Первая поверхность, попавшая в фокус когда вы соединяете сцену и цель, это верхняя часть покровного стекла. При мазках покровное стекло часто не используют, поэтому первым делом вы видите это сам мазок. Если у вас возникли проблемы, сфокусируйтесь на краю покровного стекла или воздушный пузырь или что-то, что вы легко узнаете. Вершина сначала в фокус попадает край покровного стекла, затем нижний, который должен находиться в той же плоскости, что и ваш образец. После того, как вы нашли образец, отрегулируйте контраст и интенсивность освещение, и перемещайте слайд, пока не получите хорошую область для просмотра. Регулировка расстояния между окулярами, фокусировка С одним окуляром ничего общего с окуляром, кроме держать его в чистоте. С бинокулярным микроскопом (предпочтительно) вам необходимо: отрегулируйте расстояние между окулярами, как в бинокль. Бинокулярное зрение намного более чувствительно к свету и деталям, чем монокулярное. зрение, поэтому, если у вас есть бинокулярный микроскоп, воспользуйтесь им. Один или оба окуляра могут быть телескопическими, т. Е. вы можете сфокусировать это. Поскольку у очень немногих людей глаза идеально совпадает, большинству из нас необходимо сфокусировать один окуляр, чтобы соответствовать другому изображению. Посмотрите соответствующим глазом в неподвижный окуляр и сфокусируйтесь ручку фокусировки микроскопа. Затем посмотрите в регулируемый окуляр (с другой глаз, конечно) и настройте окуляр, а не микроскоп. Выбрать объектив для просмотра Объектив с наименьшим увеличением обычно равен 3. 5 или 4x, и используется в основном для первоначально находя экземпляры. Мы иногда называем это сканирующей линзой для по этой причине. Чаще всего используются объективы с 10-кратным увеличением, что дает окончательное 100-кратное увеличение с 10-кратным окуляром. Для очень маленькие протисты и детали на подготовленных слайдах, таких как клеточные органеллы или митотические фигуры, вам потребуется большее увеличение. Типичный высокий линзы увеличения: 40x и 97x или 100x. Последние два увеличения используются исключительно с маслом для улучшения разрешения. Увеличение пошагово. Каждый раз, когда вы переходите к высшей силе объектив, перефокусируйте и отцентрируйте образец. Более высокое увеличение линзы должны быть физически ближе к самому образцу, который создает риск заклинивания объектива в образце. Будьте очень осторожны при фокусировке. Кстати, качественные комплекты линз парфокальные, то есть при переключении увеличений образец остается в фокусе или близко к сфокусированному. Больше не всегда лучше. Все образцы имеют три измерения, и если образец не очень тонкий, вы не сможете сфокусироваться с объектив с большим увеличением. Чем больше увеличение, тем сложнее это «преследование» движущегося образца. Регулировка освещенности для выбранной линзы объектива Видимое поле окуляра постоянно, независимо от увеличения. использовал. Отсюда следует, что при увеличении увеличения освещенная область образец, который вы видите, меньше.Поскольку вы смотрите на меньшую площадь, меньше света достигает глаза, и изображение темнеет. С объективом малой мощности возможно, вам придется уменьшить интенсивность освещения. С большой мощностью вам нужен весь доступный свет, особенно с менее дорогими микроскопами. Когда использовать светлопольную микроскопию Светлопольная микроскопия лучше всего подходит для просмотра окрашенных или естественных пигментированные образцы, такие как окрашенные подготовленные слайды срезов тканей или живые фотосинтезирующие организмы. Для живых экземпляров бесполезен бактерий и хуже для нефотосинтезирующих простейших или многоклеточных животных, или неокрашенные клеточные суспензии или срезы тканей. Вот не совсем полный список образцов, которые можно наблюдать с помощью светлопольной микроскопии, и соответствующие увеличения (выделены предпочтительные конечные увеличения). Готовые предметные стекла, окрашенные — бактерии (1000x), срезы толстых тканей (100x, 400x), шлифы с конденсированными хромосомами или специально окрашенные органеллы (1000x), крупные протисты или многоклеточные животные (100x). Мазки, окрашенные — кровь (400x, 1000x), отрицательно окрашенные бактерии (400x, 1000x). Живые препараты (влажные, неокрашенные) — прудовая вода (40x, 100x, 400x), живые простейшие или многоклеточные (40x, 100x, иногда 400x), водоросли и другой микроскопический растительный материал (40x, 100x, 400x). Меньше экземпляры будет сложно наблюдать без искажений, особенно если у них нет пигментации. Уход за микроскопом ВСЕ на качественном микроскопе невероятно дорого, так что будь осторожен. Крепко держите микроскоп только за подставку. Никогда не хватайся за например, держатель окуляра. При отключении осветителя держитесь за вилку (а не за кабель). Так как лампы дорогие и имеют ограниченный срок службы, включите осветитель. выключите, когда закончите. Перед тем, как убрать предмет, убедитесь, что предметный столик и линзы чистые. микроскоп. НИКОГДА не используйте бумажное полотенце, кимвип, рубашку или любой другой материал. чем качественная салфетка для линз или ватный тампон (должен быть на 100% натуральным хлопок) для очистки оптической поверхности.Быть нежным! Вы можете использовать соответствующий очиститель для линз или дистиллированная вода, чтобы удалить засохший материал. Органический растворители могут отделить или повредить линзы или покрытия. Накройте прибор суперобложкой, когда он не используется. Фокус плавно; не пытайтесь ускорить процесс фокусировки или заставить что-нибудь. Например, если вы столкнулись с повышенным сопротивлением, когда сосредоточившись, то вы, вероятно, достигли предела и собираетесь неправильное направление.

Микроскопы | Национальное географическое общество

Микроскоп — это инструмент, который используется для увеличения небольших объектов. Некоторые микроскопы можно использовать даже для наблюдения за объектом на клеточном уровне, что позволяет ученым увидеть форму клетки, ее ядра, митохондрии и другие органеллы. Современный микроскоп состоит из множества частей, но наиболее важными из них являются линзы. Именно через линзы микроскопа изображение объекта можно увеличить и рассмотреть в деталях.Простой световой микроскоп манипулирует тем, как свет попадает в глаз, с помощью выпуклой линзы, у которой обе стороны линзы изогнуты наружу. Когда свет отражается от объекта, который рассматривается под микроскопом, и проходит через линзу, он наклоняется к глазу. Это делает объект больше, чем он есть на самом деле.

За время существования микроскопа технологические инновации сделали его более простым в использовании и улучшили качество получаемых изображений. Составной микроскоп, состоящий как минимум из двух линз, был изобретен в 1590 году голландскими мастерами по производству очков Захариасом и Гансом Янсеном.Некоторые из самых ранних микроскопов были также сделаны голландцем по имени Антуан Ван Левенгук. Микроскопы Левенгука представляли собой небольшой стеклянный шар, помещенный в металлический каркас. Он стал известен тем, что использовал свои микроскопы для наблюдения за пресноводными одноклеточными микроорганизмами, которые он называл «анималкулами».

В то время как некоторые старые микроскопы имели только одну линзу, современные микроскопы используют несколько линз для увеличения изображения. В составном микроскопе и препаровальном микроскопе (также называемом стереомикроскопом) есть два набора линз.Оба этих микроскопа имеют линзу объектива, которая находится ближе к объекту, и окуляр, через которую вы смотрите. Линза окуляра обычно увеличивает объект, чтобы он выглядел в десять раз больше его фактического размера, в то время как увеличение линзы объектива может варьироваться. Составные микроскопы могут иметь до четырех линз объектива с разным увеличением, и микроскоп можно отрегулировать для выбора увеличения, которое наилучшим образом соответствует потребностям зрителя. Общее увеличение, которое обеспечивает определенная комбинация линз, определяется путем умножения увеличений окуляра и используемой линзы объектива.Например, если и окуляр, и линза объектива увеличивают объект в десять раз, объект будет казаться в сто раз больше.

Рассекающий микроскоп обеспечивает меньшее увеличение, чем составной микроскоп, но дает трехмерное изображение. Это делает препаровальный микроскоп подходящим для просмотра объектов, которые больше нескольких клеток, но слишком малы, чтобы их можно было рассмотреть человеческим глазом в деталях. Составной микроскоп обычно используется для наблюдения за объектами на клеточном уровне.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Ссылка на оптическую систему микроскопа

Оптическая система микроскопа обычно состоит из осветителя (включая источник света и коллекторную линзу), конденсора, образца, объектива, окуляра и детектора, который представляет собой камеру или глаз наблюдателя. Микроскопы исследовательского уровня также содержат одно или несколько из нескольких устройств кондиционирования света, которые часто располагаются между осветителем и конденсором, и дополнительный детектор или фильтрующее устройство, которое вставляется между объективом и окуляром или камерой.Устройство (а) кондиционирования и детектор работают вместе, чтобы изменять контраст изображения в зависимости от пространственной частоты, фазы, поляризации, поглощения, флуоресценции, внеосевого освещения и / или других свойств образца и техники освещения. Даже без добавления специальных устройств для кондиционирования освещения и фильтрации волн, формирующих изображение, некоторая степень естественной фильтрации происходит даже с самой базовой конфигурацией микроскопа.

Поршень, D. W.

Выбор линз объектива: важность числовой апертуры и увеличения в цифровой оптической микроскопии. Biological Bulletin 195 : 1-4 (1998). Всестороннее обсуждение объективов микроскопов сосредоточено на критических аспектах объективов для визуализации. Включены основы формирования изображений и обзор объективов для широкопольной и конфокальной флуоресцентной микроскопии.

Абрамовиц, М., Спринг, К. Р., Келлер, Х. Э. и Дэвидсон, М. В.

Основные принципы работы объективов микроскопов. BioTechniques 33, : 772-781 (2002).Авторы описывают свойства объективов микроскопов, включая разрешение и числовую апертуру, влияние конструкции на коэффициенты увеличения, коррекцию на различные степени аберрации, оптические системы на бесконечность и основы иммерсии в масле.

Келлер, Х. Э.

Правильная юстировка микроскопа. Методы клеточной биологии 56 : 135-146 (1998). В этой главе книги рассматриваются ключевые компоненты оптических микроскопов и юстировки для освещения Келера.Среди обсуждаемых тем — источник и коллектор света, диффузоры, конденсаторы, столики, объективы, револьверная головка, линза трубки, окуляры и видеоадаптеры.

Слудер, Г. и Нордберг, Дж.

Основы микроскопа. Методы клеточной биологии 81 : 1-10 (2007). Доктора Слудер и Нордберг рассматривают оптические системы конечных и бесконечных микроскопов, объективы (включая смешивание и согласование), выбор покровного стекла, пустое увеличение, количество пикселей и разрешение камеры, установку камер на микроскоп и многие основные основы цифровых камер.

Evennett, P. J. and Hammond, C.

Обзор микроскопии. Энциклопедия аналитической науки : 32-41 (2005). Авторы дают исчерпывающий обзор всех фаз оптического микроскопа. Рассмотрены линзы, увеличение, простые и сложные микроскопы, числовая апертура, освещение, микроскопия отраженного света, дифракция, разрешение, аберрации, контраст, конфокальная микроскопия и ограничения микроскопа.

Дэвидсон, М.В. и Абрамовиц, М.

Оптическая микроскопия Encyclopedia of Imaging Science and Technology 2 : 1106-1140 (2002). Подробный обзор оптических систем микроскопов и методов усиления контраста. Подробно обсуждаются окуляры, конденсаторы и объективы, а также конечные и бесконечные оптические системы. Включенные методы контрастирования включают фазу, ДИК, поляризованный свет, модуляционный контраст Хоффмана и флуоресценцию.

Саймон, Дж. М. и Комастри, С.А.

Составной микроскоп: длина оптической трубки или парфокализация? Европейский журнал физики 26 : 1101-1105 (2005). Теоретическое исследование стандартизованных расстояний в сложных микроскопах. Авторы исследуют длину оптической трубки с точки зрения требований парфокализации и обсуждают отраслевые стандарты Германии и Японии, используемые для стандартизации расстояния между образцом и промежуточным изображением.

Van der Voort, G. F.

Оптическая микроскопия. Энциклопедия физики конденсированного состояния : 175-182 (2005). Тщательный обзор оптических компонентов системы микроскопа, включая источники света, конденсаторы, фильтры, объективы, окуляры, предметный столик, подставку, разрешение и глубину резкости. Также рассматриваются различные режимы визуализации, такие как светлое поле, наклонное освещение, темное поле, поляризованный свет и ДИК-микроскопия.

Беннетт, А. Х.

Развитие объектива микроскопа. Журнал Оптического общества Америки 33 : 123-128 (1943).В этом обзоре, представляющем большой исторический интерес, описывается изобретение микроскопа, ранние разработки в конструкции линз, коррекция хроматической аберрации, увеличение числовой апертуры, иммерсионные объективы и ранний прогресс в разработке апохроматических объективов.

Quesnel, L. B.

Микроскопия и микрометрия Методы микробиологии 5 : 1-103 (1971). Подробный 100-страничный обзор всех аспектов микроскопии, включая свет и цвет, увеличение, теорию Аббе, формирование изображения, разрешение, глубину резкости, объективы, окуляры и конденсаторы, а также конфигурацию освещения.Подробно описан фазовый контраст, а также измерения с помощью предметных микрометров и сеток.

Световой микроскоп против электронного микроскопа

Световой микроскоп против электронного микроскопа

Хотя просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) продолжают становиться все более доступными благодаря новой автоматизации, простому в использовании программному обеспечению и уменьшению занимаемой площади, они по-прежнему могут быть довольно пугающими для новых пользователей, которые никогда раньше не работали с электронным микроскопом.Однако они могут быть удивлены, узнав, что эти инструменты не слишком отличаются от знакомого светового микроскопа.

Описание светового микроскопа

Чтобы понять, как это сделать, давайте начнем с рассмотрения светового микроскопа, показанного ниже. В световом или оптическом микроскопе под образцом помещается источник света, который должен быть достаточно тонким, чтобы пропускать свет. (В противном случае объект будет казаться темным, и детали не будут различимы.) Свет фокусируется на образце с помощью конденсорной линзы, в результате чего на поверхности образца образуется сфокусированная точка света.Когда белый свет взаимодействует с образцом, он модифицируется его молекулами, которые избирательно поглощают или отражают только определенные виды света. Это приводит к информации о цвете и контрасте, из которой состоит изображение. Затем линзы преобразовывают эту проецируемую информацию в увеличенное изображение, которое мы воспринимаем нашими глазами.

Схема оптического микроскопа с выделенными ключевыми элементами.

Описание электронного микроскопа

В электронном микроскопе электронный луч заменяет источник света.Из-за дуальности электронов в вакууме волна-частица они могут вести себя так же, как фотоны, составляющие свет. Однако электроны перемещаются на гораздо меньшие длины волн, чем видимый свет, что позволяет им обнаруживать более мелкие детали, чем это возможно со светом. Вместо стеклянной конденсорной линзы в электронных микроскопах используются электромагнитные или электростатические линзы. Они создают магнитные и электрические поля, которые направляют и фокусируют электроны. Образец по-прежнему расположен над сфокусированной точкой падающего луча, но теперь он должен быть еще тоньше, чтобы учесть размер электронов.(Типичная толщина образца для ПЭМ составляет около 0,1 мкм, в зависимости от материала.) Как и в оптическом микроскопе, электронный луч взаимодействует с атомами образца, унося информацию о контрасте и составе. Поскольку наши глаза неспособны воспринимать электроны, уже недостаточно использовать их в качестве детектора. Вместо этого специальные устройства формирования электронных изображений преобразуют электронный сигнал в изображение в оттенках серого, где контраст соответствует различиям в толщине и плотности образца.

Параллельное сравнение ПЭМ и оптического микроскопа с подключенными аналогичными частями. Обратите внимание, что световой микроскоп был перевернут, чтобы более четко видеть параллельную структуру ПЭМ.

Сводка сравнения приборов

В целом, хотя существуют разные принципы управления и направления падающего луча для обоих инструментов, процесс создания изображения в целом одинаков. Луч взаимодействует с образцом и проходит на другую сторону; изменения энергии луча соответствуют различным особенностям окончательного изображения.Надеюсь, это быстрое сравнение развеяло часть первоначального запугивания, создаваемого электронными микроскопами, и дало вам возможность получить беспрецедентную информацию, которую предоставляет электронная микроскопия.

К счастью, последнее поколение криопропускающих электронных микроскопов (крио-ПЭМ) включает более доступные и простые в использовании инструменты. В конце 2020 года мы представили крио-ТЕМ Thermo Scientific Tundra Cryo-TEM, который включает в себя несколько функций, которые повышают удобство использования и дают возможность использовать крио-ЭМ всем, даже исследователям, которые плохо знакомы с этой технологией.

Узнайте больше о Tundra Cryo-TEM на странице продукта >>

Алекс Иличев, доктор философии, автор научных статей в Thermo Fisher Scientific.

//

Чтобы узнать больше об электронной микроскопии для наук о жизни, посетите наш Учебный центр .

Подпишитесь сейчас , чтобы получать новые сообщения Accelerating Microscopy прямо на свой почтовый ящик.

Поделиться статьей

Что такое оптическая микроскопия?

Оптическая микроскопия — это метод, используемый для пристального изучения образца через увеличение линзы в видимом свете. Это традиционный вид микроскопии, который был впервые изобретен до 18 ^-го века и используется до сих пор.

© science photo / Shutterstock.com

Оптический микроскоп, также известный как световой микроскоп, использует одну или несколько линз для увеличения изображений небольших образцов в видимом свете.Линзы помещаются между образцом и глазом наблюдателя, чтобы увеличить изображение, чтобы его можно было рассмотреть более подробно.

Есть много типов оптических микроскопов. Они могут варьироваться от очень простого дизайна до очень сложного, обеспечивающего более высокое разрешение и контраст. Некоторые из типов оптических микроскопов включают следующие:

• Простой микроскоп: одиночная линза для увеличения изображения образца, похожая на увеличительное стекло.
• Составной микроскоп: серия линз для увеличения изображения образца до более высокого разрешения, более широко используемая в современных исследованиях.
• Цифровой микроскоп: может иметь простые или составные линзы, но использует компьютер для визуализации изображения без необходимости использования окуляра для просмотра образца.
• Стереомикроскоп: обеспечивает стереоскопическое изображение, удобное для препарирования.
• Микроскоп для сравнения: позволяет одновременно просматривать два разных образца, по одному на каждый глаз.
• Инвертированный микроскоп: просматривает образец снизу, что полезно для исследования жидких культур клеток.

К другим типам оптических микроскопов относятся петрографические, поляризационные, фазово-контрастные, эпифлуоресцентные и конфокальные микроскопы.

Оптический микроскоп может создавать микрофотографии с помощью стандартных светочувствительных камер. Для съемки изображений традиционно использовалась фотопленка.

Технологические разработки позволили получать цифровые изображения с помощью камер CMOS и устройств с зарядовой парой (CCD) для оптических микроскопов. В результате изображение можно проецировать на экран компьютера в реальном времени, чтобы исследовать образец с помощью этих цифровых микроскопов.Это увеличивает удобство использования, так как окуляры больше не нужны.

Мощность увеличения составного оптического микроскопа зависит от окуляра и линз объектива. Оно равно произведению оптической силы этих линз (например, для 10-кратной окулярной линзы и 100-кратной линзы объектива, используемых вместе, конечное увеличение составляет 1000 крат).

Для эффективного использования оптического микроскопа важно правильно настроить микроскоп.

Линзу объектива необходимо поднести к исследуемому образцу, чтобы свет попал внутрь трубки микроскопа.Это создает увеличенное перевернутое изображение образца, которое можно увидеть в окуляр микроскопа.

Оптическая микроскопия широко используется во многих областях исследований, включая микробиологию, микроэлектронику, нанофизику, биотехнологию и фармацевтические исследования. Также может быть полезно просматривать биологические образцы для медицинских диагнозов, известных как гистопатология.

Бывают случаи, когда оптическая микроскопия не подходит для решения поставленной задачи из-за ограничений техники.Например, при очень большом увеличении могут быть видны воздушные диски, которые представляют собой нечеткие диски, окруженные дифракционными кольцами, которые появляются вместо точечных объектов.

Когда ограничения оптической микроскопии значительны, альтернативные типы микроскопии могут быть более полезными.

Есть несколько других типов микроскопии, которые можно использовать в качестве альтернативы оптической микроскопии. К ним относятся:

• Сканирующая электронная микроскопия
• Просвечивающая электронная микроскопия
• Флуоресцентная микроскопия
• Атомно-силовая микроскопия
• Сканирующая микроскопия ионной проводимости
• Сканирующая туннельная микроскопия
• Ультрафиолетовая микроскопия
• Рентгеновская микроскопия

В отличие от оптической микроскопии, эти типы микроскопии не используют видимый свет для просмотра образца.

Список литературы

1. http://web.utk.edu/~prack/MSE%20300/Lightmicroscopyhandout.pdf
2. http://www.leica-microsystems.com/science-lab/the-optical-microscope-some-basics/
3. https://micro.magnet.fsu.edu/primer/pdfs/microscopy.pdf

Дополнительная литература

Двухрежимный микроскоп для мобильных телефонов, использующий встроенную вспышку камеры и окружающий свет

Определение разрешения

Оптическое увеличение микроскопа мобильного телефона равно отношению фокусных расстояний линз.Мы используем объектив задней камеры iPhone 5s в паре с внутренним объективом задней камеры iPhone 6s, оба имеют f / 2.2 и фокусное расстояние 4,15 мм, что дает 1x оптическое увеличение. Пиксели на камере iPhone 6s имеют шаг 1,22 мкм, что предполагает ограничение по Найквисту на уровне 2,44 мкм. Тем не менее, цветной фильтр Байера вместе с внутренним демозаиком камеры снижает достижимое разрешение, поскольку на пиксель отбирается только один цвет. Хотя оптическое увеличение установлено на 1x, цифровой зум и режим изображения iPhone влияют на видимый размер пикселя.При собственном цифровом увеличении 1x в режиме «Фото» встроенного приложения камеры iPhone мы измеряем эффективный размер пикселя 1,22 мкм, как и ожидалось. При полном цифровом увеличении в режиме «Фото» эффективный размер пикселя уменьшается в пять раз до 0,24 мкм за счет автоматической программной интерполяции iPhone. В режиме «Видео» размеры пикселей составили 2,19 мкм и 0,73 мкм при 1-кратном и 3-кратном цифровом увеличении соответственно. Обратите внимание, что при цифровом увеличении 1x в режиме «Видео» iPhone занижает размер сенсора изображения, что делает необходимым использование цифрового масштабирования для сохранения полного пространственного разрешения.

Мы измеряем разрешение микроскопа, визуализируя цели с разрешением USAF-1951. Для того чтобы целевой элемент с заданным разрешением считался разрешимым, мы требовали, чтобы средний контраст решетки для обеих ориентаций x и y превышал 10%. Мы определяем средний контраст решетки как среднее значение (I _max — I _min ) / (I _max + I _min ), где I _max — интенсивность линии решетки (или расстояние между решетками линий для фазовой мишени в светлом поле), а I _мин — минимум интенсивности между каждой линией решетки (или интенсивность линии решетки для фазовой мишени в светлом поле).Фокусировка была достигнута с помощью активируемого касанием механизма автофокусировки собственного приложения для iPhone, ориентированного на группу с наименьшим видимым разрешением. Мы используем два типа мишеней, одна из которых состоит из фоторезиста толщиной 2 мкм (Nanoscribe IP-Dip) на кварцевом предметном стекле (фазовая мишень, рис. 3a, c), а другой — с прозрачными элементами на хромированном стеклянном предметном стекле (хром мишень, рис. 3б). Прозрачные объекты, такие как элементы фоторезиста на фазовой мишени, иногда труднее разрешить, чем непрозрачные элементы, поскольку они не создают такой большой контраст интенсивности.Несмотря на это ожидание, мы обнаружили, что наименьшие разрешаемые элементы хромовой и фазовой мишеней по существу равны: 4,48 мкм (контраст 15,59%) и 4,38 мкм (контраст 11,65%) соответственно. В темном поле фазовая цель хорошо видна при окружающем освещении. Однако разрешение немного хуже, чем в режиме светлого поля, с наименьшей разрешаемой решеткой с шагом 5,60 мкм (контраст 12,16%). Кривые интенсивности для наименьшего разрешаемого элемента разрешения для каждого типа цели показаны на рис.3d. Было обнаружено, что эти разрешения полностью воспроизводимы для каждой тестовой цели с использованием функции автофокусировки iPhone. Если функции автофокусировки недостаточно для нахождения фокуса в более сложных образцах, пользователям рекомендуется использовать 3 приложения для сторонних камер ^rd , которые позволяют вручную управлять положением фокусировки ²⁰ .

Рисунок 3

Изображения мишеней с разрешением, полученные с помощью микроскопа мобильного телефона при различных механизмах контраста. Красные квадраты указывают на решетки с наименьшим размером в каждом случае.( a ) Фазовый объект-мишень, элементы которого состоят из полосок фоторезиста толщиной 2 мкм (n = 1,48) на стекле в воздухе (n = 1). Наименьшая разрешенная решетка имеет шаг = 4,48 мкм. Источник света — телефонная вспышка. Время экспозиции: 1/296 с, ISO 25. ( b ) Часть решеток группы 7 на тестовой мишени с хромовой маской (бинарная непрозрачная / прозрачная маска). Наименьшая разрешенная решетка имеет шаг = 4,38 мкм. Источник света — телефонная вспышка. Время экспозиции: 1/57 с, ISO 25. ( c ) Та же фазовая цель, что и в ( a ), но изображение в режиме темного поля.Телефонная вспышка выключена. Источником освещения является окружающий свет в помещении. Наименьшая разрешенная решетка имеет шаг = 5,60 мкм. Время экспозиции: 1/17 с, ISO 1600. Масштабная шкала 20 мкм. Все изображения записаны в режиме «Фото» с 1x цифровым увеличением. ( d ) Поперечное сечение элемента наименьшего разрешаемого разрешения для фазовой цели (светлое поле) синим, хромированной цели (светлое поле) зеленым и фазовой цели (темное поле) красным.

Улучшенное оптическое разрешение может быть достигнуто за счет использования объектива с меньшим фокусным расстоянием.Например, линзы фронтальной камеры на смартфонах обычно имеют фокусное расстояние в диапазоне 2–3 мм, что может улучшить разрешение до двух раз по сравнению с системой увеличения 1x, представленной здесь. Потенциальный интерес представляют шаровые линзы или микролинзы даже меньшей длины ²¹ , хотя эти элементы имеют значительные аберрации поля ^4,11 .

Культура клеток

Преимущество использования освещения в темном поле становится очевидным при визуализации прозрачных объектов, таких как клетки, в среде, близкой к показателям, такой как вода.В светлопольном пропускании контраст показателя преломления внутри ячейки и между ячейкой и ее окружением почти не дает контраста интенсивности. Однако в темном поле освещающий свет в основном задерживается внутри предметного стекла, монтажной среды и покровного стекла и может быть уловлен линзой объектива только в случае рассеяния. Это приводит к темному фону с яркими элементами, что является идеальной ситуацией для наблюдения за объектами с минимальным поглощением и почти совпадающими показателями. Изображение светопольного пропускания культуры клеток Caco-2 показано на рис.4а, в. Клетки практически не видны из-за низкого контраста, и неясно, сколько клеток присутствует. Ближе к краю поля зрения (FOV), где эффективная освещенность NA ниже, клетки становятся видимыми из-за асимметричного освещения, но едва заметны до того, как сигнал значительно упадет из-за виньетирования. Это виньетирование ограничивает освещенное поле зрения кругом с максимальной шириной 1,6 мм. Поразительное улучшение контраста и уменьшение виньетирования видно на темнопольном изображении того же поля зрения (рис.4б).

Рисунок 4

( a ) Яркое изображение неокрашенных клеток Caco-2. Ячейки почти совпадают по индексу в монтажной среде, создавая небольшой контраст в светлом поле. Источник света — телефонная вспышка. Время выдержки: 1/19231 с, ISO 25. Шкала 500 мкм. ( b ) Тот же образец, что и ( a ), но изображение в темном поле. Вспышка телефона выключена, источником освещения является солнечный свет. Клетки выглядят очень контрастно на темном фоне. Ядра клеток отчетливо видны в виде темных центров в яркой цитоплазме.Время экспозиции: 1/17 с, ISO 400. ( c ) Увеличенный вид красного квадрата в ( a ). Контраст был увеличен для лучшей видимости. ( d ) Увеличенный вид красной рамки в ( b ). Ядра клеток выглядят как темные округлые / продолговатые элементы в яркой цитоплазме. Ядра клеток идентифицируются с использованием автоматизированного пользовательского алгоритма поиска ядер MATLAB и обведены другим цветом для каждого ядра клетки. На изображении в светлом поле ( c ) видны только клетки, которые рассеиваются достаточно, чтобы насытить детектор.Шкала 50 мкм. Все изображения записаны в режиме «Фото» с 1x цифровым увеличением.

Хотя клетки почти не видны при освещении светлым полем, изображение в темном поле показывает, что культура клеток на самом деле является сильно конфлюэнтной. Тщательное сравнение рис. 4c, d показывает, что только очень сильно рассеивающие ячейки, которые насыщают детектор камеры в темном поле, создают достаточный контраст, чтобы быть видимым в светлом поле. Не только немеченые клетки видны в темном поле, но и ядра клеток отчетливо видны на увеличенном изображении области поля зрения (рис.4г). Цитоплазма клетки кажется ярче ядра, вероятно, из-за всех тонких клеточных особенностей внутри цитоплазмы, действующих как центры рассеяния. Используя собственный сценарий MATLAB ²² , мы показываем, что контраст между ядрами, цитоплазмой и окружающим фоном достаточно, чтобы обеспечить базовый подсчет клеток, не прибегая к флуоресцентным красителям или гистопатологическим окрашивателям.

Видеомикроскоп

Динамические образцы можно наблюдать с помощью микроскопа мобильного телефона, используя настройку «Видео» в приложении камеры iPhone 6 s.Мы проверяем возможность оценки качества спермы живого крупного рогатого скота в режимах светлого и темного поля на нашем микроскопе мобильного телефона. В светлом поле видны темные пятна овальной формы, соответствующие головкам сперматозоидов. На рис. 5а показан первый кадр 21-секундного видеоролика (Дополнительный видеоролик 1), в котором сперма крупного рогатого скота свободно плавает между предметным стеклом микроскопа и покровным стеклом, снятое с помощью микроскопа нашего мобильного телефона. Чтобы визуализировать траектории всех сперматозоидов в поле зрения, мы создаем изображение, на котором наложены изображения сперматозоидов для каждого кадра фильма.Затем изображения сперматозоидов для каждого кадра имеют цветовую кодировку по оттенку, чтобы можно было проследить траектории сперматозоидов во времени (рис. 5b, дополнительный фильм 2). По этому изображению можно определить различия в паттернах моторики (например, круговой, прогрессивный). Этот анализ дает быстрое качественное указание на здоровье образца спермы, тогда как более количественную картину можно получить с помощью данных отслеживания. В режиме светлого поля мы обнаружили, что до 105 минут непрерывных видеомикроскопических наблюдений можно было провести на батарее iPhone 6, выпущенной 2 года назад.

Рисунок 5

( a ) Первый кадр дорожек подвижности сперматозоидов при ярком освещении, записанный на микроскопе нашего мобильного телефона. Исходный фильм предоставляется как дополнительный фильм 1. Масштабная шкала составляет 300 мкм. Изображение скорректировано по освещению для компенсации виньетирования. Вставка: увеличенное в 2 раза изображение области в рамке, содержащей один сперматозоид (головку), которая выглядит как маленькое темное пятно эллиптической формы. Врезка масштабная линейка 30 мкм. ( b ) Изображение всего светлопольного фильма из ( a ).Расположение сперматозоидов показано цветом, оттенок которого меняется со временем. Цветовая полоса показана ниже. Видны как круговые, так и прямые траектории. Этот рисунок также доступен как дополнительный фильм 2, где дорожки с цветовой кодировкой появляются с течением времени. ( c ) Первый кадр видео подвижной спермы крупного рогатого скота при темнопольном освещении (солнечный свет). Шкала 300 мкм. Поле зрения отличается от ( a ) и ( b ). Врезка: 2-кратное увеличение небольшой области в рамке, показывающей один сперматозоид крупного рогатого скота.Видны головка и хвост сперматозоида. Врезка масштабная линейка 30 мкм. Все изображения записаны в режиме «Видео» с 3-кратным цифровым увеличением.

Визуализация сперматозоидов также может быть достигнута с гораздо более высоким контрастом в режиме темного поля при солнечном освещении. На рисунке 5c показан первый кадр 11-секундного видеоролика (дополнительный видеоролик 3) образца спермы крупного рогатого скота (замороженного / размороженного), помещенного между предметным стеклом микроскопа и покровным стеклом. В этом методе визуализации, в дополнение к головкам сперматозоидов, отчетливо видны хвосты сперматозоидов.Одним из недостатков высокой контрастности при визуализации в темном поле является то, что другие рассеивающие структуры в образце спермы (липидные агрегаты из разбавителей спермы, другие семенные остатки и т. Д.) Также вносят свой вклад в изображение, что может затруднить работу алгоритмов отслеживания сперматозоидов. Для идеального отслеживания могут потребоваться дополнительные этапы очистки спермы, как это принято в компьютерном анализе спермы ²³ .

Еще одно применение нашего микроскопа для мобильных телефонов — мониторинг микроскопических водных организмов в прудах, ручьях, озерах или океане в дополнение к более дорогим подводным тепловизорам ²⁴ .Мы демонстрируем визуализацию зоопланктона, перенося небольшое количество воды из пруда (Carlton Gardens, Мельбурн, Австралия) непосредственно на предметное стекло со стеклянным капилляром (G346-030-50, ProSciTech) и помещая его в зажим для микроскопа. Мы легко наблюдаем 1–5 зоопланктонов размером от 0,05–0,3 мм в каждой пробе капиллярной трубки, образцы которых показаны на рис. 6a – d. Капиллярное слайд примерно такой же ширины, как и поле зрения (ширина 3 мм и глубина 0,3 мм), поэтому весь образец можно быстро сканировать, вручную протягивая капиллярный слайд через поле зрения.Можно наблюдать широкий спектр способов плавания и кормления (дополнительные фильмы 4–7). За быстро плавающим зоопланктоном можно легко наблюдать при цифровом увеличении 1x (Дополнительный фильм 4) и 5-кратном цифровом увеличении (Дополнительный фильм 5) с помощью точной ручной регулировки положения капилляров. Когда зоопланктон относительно неподвижен, можно использовать стороннее приложение камеры ²⁰ для фокусировки по глубине для наблюдения за трехмерной структурой (дополнительный фильм 7).

Рисунок 6

( a — d ) Изображение различных зоопланктонов на предметном стекле из капиллярного стекла при освещении светлым полем в микроскопе мобильного телефона.Изображения ( a ) и ( b ) представляют собой один и тот же индивидуальный планктон, снятый в разных ориентациях. Шкала 50 мкм. Дополнительные видеоролики 4 и 5 показывают плавание зоопланктона в ( a ) и ( b ) при малом и большом увеличении соответственно. Дополнительный фильм 6 показывает плавательное поведение зоопланктона в ( c ), а дополнительный фильм 7 представляет собой видео со сквозным фокусом зоопланктона в ( c ) в неподвижном состоянии.

Что такое электронная микроскопия? — Медицинское училище УМАСС

Электронная микроскопия (ЭМ) — это метод получения изображений с высоким разрешением биологических и небиологических образцов.Он используется в биомедицинских исследованиях для детального изучения структуры тканей, клеток, органелл и макромолекулярных комплексов. Высокое разрешение ЭМ-изображений является результатом использования электронов (которые имеют очень короткие длины волн) в качестве источника освещающего излучения. Электронная микроскопия используется в сочетании с различными вспомогательными методами (например, тонкие срезы, иммуно-маркировка, отрицательное окрашивание) для ответа на конкретные вопросы. ЭМ-изображения предоставляют ключевую информацию о структурных основах функции клеток и клеточных заболеваний.

Существует два основных типа электронных микроскопов — просвечивающая ЭМ (ПЭМ) и сканирующая ЭМ (СЭМ). Просвечивающий электронный микроскоп используется для просмотра тонких образцов (срезов тканей, молекул и т. Д.), Через которые могут проходить электроны, создавая проекционное изображение. ТЕМ во многом аналогичен обычному (составному) световому микроскопу. ПЭМ используется, среди прочего, для изображения внутренней части клеток (в шлифах), структуры белковых молекул (контрастирующей с металлическими тенями), организации молекул в вирусах и филаментов цитоскелета (полученных методом отрицательного окрашивания), и расположение белковых молекул в клеточных мембранах (путем замораживания-разрушения).

Обычная сканирующая электронная микроскопия зависит от испускания вторичных электронов с поверхности образца. Из-за большой глубины резкости сканирующий электронный микроскоп является электромагнитным аналогом светового стереомикроскопа. Он обеспечивает подробные изображения поверхности клеток и целых организмов, которые невозможно получить с помощью ПЭМ. Его также можно использовать для подсчета частиц и определения размера, а также для управления технологическим процессом. Он называется сканирующим электронным микроскопом, потому что изображение формируется путем сканирования сфокусированным электронным лучом на поверхность образца в виде растрового изображения.Взаимодействие первичного электронного пучка с атомами у поверхности вызывает испускание частиц в каждой точке растра (например, вторичных электронов низкой энергии, электронов обратного рассеяния высокой энергии, рентгеновских лучей и даже фотонов). Их можно собирать с помощью различных детекторов, а их относительное количество переводится в яркость в каждой эквивалентной точке электронно-лучевой трубки.