Схема строение микроскопа – Строение микроскопа 5 класс рисунок

История создания микроскопа, его строение, правила работы

Содержание:

  • История создания микроскопа
  • Виды микроскопов
  • Электронный микроскоп
  • Лазерный микроскоп
  • Рентгеновский микроскоп
  • Устройство микроскопа
  • Правила работы с микроскопом
  • Что ни говорите, а микроскоп является одним из важнейших инструментов ученых, одним из главных их оружий в познании окружающего мира. Как появился первый микроскоп, какая история микроскопа от средних веков и до наших дней, какое строение микроскопа и правила работы с ним, ответы на все эти вопросы Вы найдете в нашей статье. Итак, приступим.

    История создания микроскопа

    Хотя первые увеличительные линзы, на основе которых собственно и работает световой микроскоп, археологи находили еще при раскопках древнего Вавилона, тем не менее, первые микроскопы появились в Средневековье. Что интересно, среди историков нет согласия по поводу того, кто первым изобрел микроскоп. Среди кандидатов на эту почтенную роль такие известные ученые и изобретатели как Галилео Галилей, Христиан Гюйгенс, Роберт Гук и Антонии ван Левенгук.

    Стоит также упомянуть итальянского врача Г. Фракосторо, который еще в далеком 1538 году первым предложил совместить несколько линз, чтобы получить больший увеличительный эффект. Это еще не было созданием микроскопа, но стало предтечей его возникновения.

    А в 1590 году некто Ханс Ясен, голландский мастер по созданию очков заявил, что его сын – Захарий Ясен — изобрел первый микроскоп, для людей Средневековья такое изобретение было сродни маленькому чуду. Однако, ряд историков сомневается в том, является ли Захарий Ясен истинным изобретателем микроскопа. Дело в том, что в его биографии немало темных пятен, в том числе пятен и на его репутации, так современники обвиняли Захарию в фальшивомонетчестве и краже чужой интеллектуальной собственности. Как бы там ни было, но точно узнать был ли Захарий Ясен изобретателем микроскопа или нет, мы, к сожалению, не можем.

    А вот репутация Галилео Галилея в этом плане безупречна. Этого человека мы знаем, прежде всего, как, великого астронома, ученого, гонимого католической церковью за свои убеждения о том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Среди важных изобретений Галилея — первый телескоп, с помощью которого ученый проник своим взором в космические сферы. Но сфера его интересов не ограничивалась лишь звездами и планетами, ведь микроскоп, это по сути тот же телескоп, но только наоборот. И если с помощью увеличительных линз можно наблюдать за далекими планетами, то почему бы не обратить их мощь в другое направление – изучить то, что находится у нас «под носом». «Почему бы и нет», — наверное, подумал Галилей, и вот, в 1609 году он уже представляет широкой публике в Академии деи Личеи свой первый составной микроскоп, который состоял из выпуклой и вогнутой увеличительных линз.

    Старинные микроскопы.

    Позднее, спустя 10 лет, голландский изобретатель Корнелиус Дреббель усовершенствовал микроскоп Галилея, добавив в него еще одну выпуклую линзу. Но настоящую революцию в развитии микроскопов совершил Христиан Гюйгенс, голландский физик, механик и астроном. Так он первым создал микроскоп с двухлинзовой системой окуляров, которые регулировались ахроматически. Стоит заметить, что окуляры Гюйгенса применяются и по сей день.

    А вот знаменитый английский изобретатель и ученый Роберт Гук навеки вошел в историю науки, не только как создатель собственного оригинального микроскопа, но и как человек, сделавший при его помощи великое научное открытие. Именно он первым увидел через микроскоп органическую клетку, и предположил, что все живые организмы состоят из клеток, этих мельчайших единиц живой материи. Результаты своих наблюдений Роберт Гук опубликовал в своем фундаментальном труде – Микрографии.

    Опубликованная в 1665 году Лондонским королевским обществом, эта книга тут же стала научным бестселером тех времен и произвела подлинный фурор в научном сообществе. Еще бы, ведь в ней имелись гравюры с изображением увеличенной в микроскоп блохи, вши, мухи, комара, клетки растения. По сути, этот труд представлял собой удивительное описание возможностей микроскопа.

    Интересный факт: термин «клетка» Роберт Гук взял потому, что клетки растений ограниченные стенами напомнили ему монашеские кельи.

    Так выглядел микроскоп Робета Гука, изображение из «Микрографии».

    И последним выдающимся ученым, который внес свой вклад в развитие микроскопов, был голландец Антонии ван Левенгук. Вдохновленный трудом Роберта Гука, «Микрографией», Левенгук создал свой собственный микроскоп. Микроскоп Левенгука, хотя и обладал лишь одной линзой, но она была чрезвычайно сильной, таким образом, уровень детализации и увеличения у его микроскопа был лучшим на то время. Наблюдая в микроскоп живую природу, Левенгук сделал множество важнейших научных открытий в биологии: он первым увидел эритроциты, описал бактерии, дрожжи, зарисовал сперматозоиды и строение глаз насекомых, открыл инфузории и описал многие их формы. Работы Левенгука дали огромный толчок к развитию биологии, и помогли привлечь внимание биологов к микроскопу, сделали его неотъемлемой частью биологических исследований, аж по сей день. Такая в общих чертах история открытия микроскопа.

    Виды микроскопов

    Далее с развитием науки и техники стали появляться все более совершенные световые микроскопы, на смену первому световому микроскопу, работающему на основе увеличительных линз, пришел микроскоп электронный, а затем и микроскоп лазерный, микроскоп рентгеновский, дающие в разы более лучший увеличительный эффект и детализацию. Как же работают эти микроскопы? Об этом дальше.

    Электронный микроскоп

    История развития электронного микроскопа началась в 1931 году, когда некто Р. Руденберг получил патент на первый просвечивающий электронный микроскоп. Затем в 40-х годах прошлого века появились растровые электронные микроскопы, достигшие своего технического совершенства уже в 60-е годы прошлого века. Они формировали изображение объекта благодаря последовательному перемещению электронного зонда малого сечения по объекту.

    Как работает электронный микроскоп? В основе его работы лежит направленный пучок электронов, ускоренный в электрическом поле и выводящий изображение на специальные магнитные линзы, этот электронный пучок намного меньше длины волн видимого света. Все это дает возможность увеличить мощность электронного микроскопа и его разрешающую способность в 1000-10 000 раз по сравнению с традиционным световым микроскопом. Это главное преимущество электронного микроскопа.

    Так выглядит современный электронный микроскоп.

    Лазерный микроскоп

    Лазерный микроскоп представляет собой усовершенствованную версию электронного микроскопа, в основе его работы лежит лазерный пучок, позволяющий взору ученого наблюдать живые ткани на еще большой глубине.

    Рентгеновский микроскоп

    Рентгеновские микроскопы используются для исследования очень маленьких объектов, имеющих размеры сопоставимые с размерами рентгеновской волны. В основе их работы лежит электромагнитное излучение с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра.

    Устройство микроскопа

    Конструкция микроскопа зависит от его вида, разумеется, электронный микроскоп будет отличаться своим устройством от светового оптического микроскопа или от рентгеновского микроскопа. В нашей статье мы рассмотрим строение обычного современного оптического микроскопа, который является наиболее популярным как среди любителей, так и профессионалов, так как с их помощью можно решить множество простых исследовательских задач.

    Итак, прежде всего в микроскопе можно выделить оптическую и механическую части. К оптической части относится:

    • Окуляр – это та часть микроскопа, которая прямо связана с глазами наблюдателя. В самых первых микроскопах он состоял из одной линзы, конструкция окуляра в современных микроскопах, разумеется, несколько сложнее.
    • Объектив – практически самая важная часть микроскопа, так как именно объектив обеспечивает основное увеличение.
    • Осветитель – отвечает за поток света на исследуемый объект.
    • Диафрагма – регулирует силу светового потока, поступающего на исследуемый объект.

    Механическая часть микроскопа состоит из таких важных деталей как:

    • Тубус, он представляет собой трубку, в которой заключается окуляр. Тубус должен быть прочным и не деформироваться, так как иначе пострадают оптические свойства микроскопа.
    • Основание, оно обеспечивает устойчивость микроскопа во время работы. Именно на него крепится тубус, держатель конденсатора, ручки фокусировки и другие детали микроскопа.
    • Револьверная головка – применяется для быстрой смены объективов, в дешевых моделях микроскопов отсутствует.
    • Предметный столик – это то место, на котором размещается исследованный объект или объекты.

    А тут на картинке изображено более подробное строение микроскопа.

    Правила работы с микроскопом

    • Работать с микроскопом необходимо сидя;
    • Перед работой микроскоп необходимо проверить и протереть от пыли мягкой салфеткой;
    • Установить микроскоп перед собой немного слева;
    • Начинать работу стоит с малого увеличения;
    • Установить освещение в поле зрения микроскопа, используя электроосветитель или зеркало. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, направить свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно осветить поле зрения. Если микроскоп снабжен осветителем, то подсоединить микроскоп к источнику питания, включить лампу и установить необходимую яркость горения;
    • Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и микропрепаратом не станет 4-5 мм;
    • Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля зрения микроскопа;
    • Для изучения объекта при большом увеличении, сначала нужно поставить выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении. Затем поменять объектив на 40 х, поворачивая револьвер, так чтобы он занял рабочее положение. При помощи микрометренного винта добиться хорошего изображения объекта. На коробке микрометренного механизма имеются две черточки, а на микрометренном винте — точка, которая должна все время находиться между черточками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого правила, микрометренный винт может перестать действовать;
    • По завершении работы с большим увеличением, установить малое увеличение, поднять объектив, снять с рабочего столика препарат, протереть чистой салфеткой все части микроскопа, накрыть его полиэтиленовым пакетом и поставить в шкаф.

    www.poznavayka.org

    22. Оптический микроскоп. Ход лучей в микроскопе. Полезное увеличение микроскопа.

    Микроскоп
    — оптический прибор для получения
    увеличенных изображений объектов (или
    деталей их структуры), невидимых
    невооружённым глазом.

    Микроскоп
    применяют для получения больших
    увеличений при наблюдении мелких
    предметов. Увеличенное изображение
    предмета в микроскопе получается с
    помощью оптической системы, состоящей
    из двух короткофокусных линз — объектива
    O1
    и окуляра O2.
    Объектив даст действительное перевернутое
    увеличенное изображение предмета. Это
    промежуточное изображение рассматривается
    глазом через окуляр, действие которого
    аналогично действию лупы. То есть
    изображение в микроскопе получается
    перевернутым. Окуляр располагают так,
    чтобы промежуточное изображение
    находилось в его фокальной плоскости;
    в этом случае лучи от каждой точки
    предмета распространяются после окуляра
    параллельным пучком.

    Полезное
    увеличение микроскопа — такое увеличение,
    при котором предмет, имеющий размер,
    равный пределу разрешения микроскопа,
    имеет изображение, размер которого
    равен пределу разрешения глаза.

    Полезное
    увеличение микроскопа находится в
    области 500 — 1000-кратной величины апертуры
    объектива. Нормальным увеличением
    микроскопа называется такое, которое
    получается при 500 А и диаметре зрачка
    выхода, равном 1 мм.

    Полезное
    увеличение микроскопа в среднем равно
    1000-кратному.

    Полезное
    увеличение микроскопа определяется
    увеличением объектива, поэтому на
    совершенствование объективов обращается
    серьезное внимание.

    Полезное
    увеличение N
    микроскопа должно быть подобрано так,
    чтобы при этом была рациональным образом
    использована разрешающая сила объектива
    микроскопа. Для этого необходимо, чтобы
    угловая величина изображения наблюдаемой
    детали по отношению к центру зрачка
    глаза была бы не меньше 2 минут, а еще
    лучше, как принято считать, доходила бы
    до 4 минут, что обусловлено разрешающей
    способностью глаза.

    23. Разрешающая способность и предел разрешения микроскопа. Пути повышения разрешающей способности.

    Одной
    из важнейших характеристик микроскопа
    является его разрешающая
    способность
    .
    Разрешение — способность оптического
    прибора воспроизводить изображение
    близко расположенных объектов. Линейный
    предел разрешения микроскопа, то есть
    минимальное расстояние между точками
    предмета, которые изображаются как
    раздельные, зависит от длины волны и
    числовой апертуры микроскопа:

    σ=λ/2A

    Апертура
    — характеристика оптического прибора,
    описывающая его способность собирать
    свет и противостоять дифракционному
    размытию деталей изображения.

    A
    = nSin(α/2), где n — показатель преломления
    той среды, в которой находится предмет
    и из которой исходят лучи, а α — угол,
    составляемый крайними лучами, идущими
    из предмета и попадающими еще в объектив.

    Повысить
    разрешающую способность микроскопа
    можно двумя способами: либо увеличивая
    апертуру объектива, либо уменьшая длину
    волны света, освещающего препарат.

    24.Специальные методы микроскопии: метод темного поля, поляризационный, люминесцентный микроскоп.

    Метод
    исследования в темном поле впервые

    был предложен австрийскими

    учеными
    Р. Зигмонди и Р. Зидентопфом в 1903 году и
    подходит для

    рассеивающих
    свет объектов.

    В
    основе метода лежит освещение препарата
    полым конусом света,

    внутренняя
    апертура которого превосходит числовую
    апертуру применяемого

    объектива.
    Поскольку ни один прямой луч от

    осветителя
    в объектив попасть не может, при

    отсутствии
    объекта поле зрения микроскопа

    будет
    темным. Объект, помещенный на

    предметный
    столик, будет рассеивать свет во

    все
    стороны, в том числе и в сторону объектива,

    благодаря
    чему на темном фоне будет видно

    контрастное
    изображение объекта.

    В
    микроскопе проходящего света тип

    освещения
    создается посредством кольцевой

    диафрагмы
    в конденсоре (рис. 8). В случае,

    когда
    в исследованиях используется объектив
    с

    высокой
    числовой апертурой, есть вероятность,

    что
    часть света все же будет попадать
    объектив.

    По
    этой причине используются

    специализированные
    объективы, имеющие

    встроенную
    внутреннюю ирисовую диафрагму,

    которая
    позволяет уменьшать эффективное значение
    NAobj до величины,

    достаточной
    для наблюдения в темном поле.

    Поляризационная
    микроскопия
     –
    это метод наблюдения в поляризованном
    свете для микроскопического исследования
    препаратов, включающих оптически
    анизотропные элементы (или целиком
    состоящих из таких элементов). Таковыми
    являются многие минералы, зёрна в шлифах
    сплавов, некоторые животные и растительные
    ткани и пр. Оптические свойства
    анизотропных микрообъектов различны
    в различных направлениях и проявляются
    по-разному в зависимости от ориентации
    этих объектов относительно направления
    наблюдения и плоскости поляризации
    света, падающего на них. Наблюдение
    можно проводить как в проходящем, так
    и в отражённом свете. Свет, излучаемый
    осветителем, пропускают через поляризатор.
    Сообщенная ему при этом поляризация
    меняется при последующем прохождении
    света через препарат (или отражении от
    него). Эти изменения изучаются с помощью
    анализатора и различных оптических
    компенсаторов. Анализируя такие
    изменения, можно судить об основных
    оптических характеристиках анизотропных
    микрообъектов: силе двойного
    лучепреломления, количестве оптических
    осей и их ориентации, вращении плоскости
    поляризации, дихроизме.

    Метод
    исследования в свете люминесценции
    (люминесцентная
    микроскопия,
    или
    флуоресцентная микроскопия) состоит
    в наблюдении под микроскопом
    зелено-оранжевого свечения микрообъектов,
    которое возникает при их освещении
    сине-фиолетовым светом или не видимыми
    глазом ультрафиолетовыми лучами. В
    оптическую схему микроскопа вводятся
    два светофильтра. Один из них помещают
    перед конденсором. Он пропускает от
    источника-осветителя излучение только
    тех длин волн, которые возбуждают
    люминесценцию либо самого объекта
    (собственная люминесценция), либо
    специальных красителей, введённых в
    препарат и поглощённых его частицами
    (вторичная люминесценция). Второй
    светофильтр, который установлен после
    объектива, пропускает к глазу наблюдателя
    (или на фоточувствительный слой) только
    свет люминесценции. В люминесцентной
    микроскопии используют освещение
    препаратов как сверху (через объектив,
    который в этом случае служит и конденсором),
    так и снизу, через обычный конденсор.
    Наблюдение при освещении сверху иногда
    называют «люминесцентной микроскопией
    в отражённом свете» (этот термин условен
    — возбуждение свечения препарата не
    является простым отражением света). Его
    часто используют совместно с наблюдением
    по фазово-контрастному методу в проходящем
    свете. Метод нашел широкое применение
    в микробиологии, вирусологии, гистологии,
    цитологии, в пищевой промышленности,
    при исследовании почв, в микрохимическом
    анализе, в дефектоскопии. Такое
    многообразие применений объясняется
    очень высокой цветовой чувствительностью
    глаза и высокой контрастностью изображения
    самосветящегося объекта на тёмном
    нелюминесцирующем фоне. Кроме того,
    информация о составе и свойствах
    исследуемых веществ, которую можно
    получить, зная интенсивность и спектральный
    состав их люминесцентного излучения,
    имеет огромную ценность.

    studfiles.net

    Строение микроскопа. Схема, описание, параметры микроскопов

    Световой микроскоп — это специальный оптический прибор, служащий для того, чтобы детально изучать предметы и образцы, которые мы не можем рассмотреть невооружённым глазом. Данные устройства, условно делят на 2 вида, — это биологические микроскопы и стереоскопические.

    Первый вариант также называют лабораторными или медицинскими устройствами, ведь при помощи данного инструментария можно изучать тончайшие, прозрачные и невидимые глазу ткани, бактерии и микробы благодаря проходящему через них свету. В лабораторных агрегатах, как правило, присутствует большая кратность увеличения объектов, и наиболее распространенными являются микроскопы, приближающие объект в 1000 раз. Некоторые из них даже достигают увеличения в 1600 крат.

    Стереоскопические микроскопы в свою очередь предназначены для изучения объемных образцов, твердых изделий — это могут быть минералы, породы, древесина и металлы, монеты, драгоценные камни, электроплаты, и тому подобное, все, удается рассмотреть благодаря отраженному от них световому лучу. В моделях класса стерео, как правило, небольшое увеличение, максимально они достигают 200 крат, а наиболее распространенные модели 20 и 40-кратные. В то же время, их важным преимуществом является то, что они позволяют увидеть объект изучения в 3D-формате, создавая объемное изображение. Этот эффект крайне необходим при изучении поверхностей металлов, камней и минералов, поскольку позволяет увидеть мельчайшие дефекты структуры образца, едва заметные сколы и трещины.

    В этой статье мы детально поговорим о строении биологического инструмента, настоящего лабораторного микроскопа, а также остановимся на осветительных системах данного прибора, его оптике и механике.

    Конструкция лабораторного устройства включает:

    • — окуляр, в который смотрит исследователь для того, чтобы рассмотреть объект изучения;
    • — насадку для окуляра;
    • — штатив, на котором держится окуляр;
    • — основу прибора;
    • — револьверную головку, в которую вкручиваются микробъективы;
    • — объективы;
    • — координатный стол;
    • — предметный стол;
    • — конденсор со встроенной диафрагмой;
    • — подсветку;
    • — переключатель;
    • — ручки для приблизительной или точной фокусировки.

    Оптика устройства

    К оптической части оборудования относятся микрообъективы, которые вкручены в револьверную головку, линзы-окуляры и иногда блок призмы. Именно благодаря качественной оптике в микроскопе удается сформировать четкое контрастное изображение предмета изучения в сетчатке. Соответственно, поэтому стоит уделять пристальное внимание оптическим характеристикам прибора. Как мы уже говорили, биологический вариант данного вида техники строит перевернутую картинку, поэтому, чтобы увидеть образец в прямом отображении — переверните его вверх ногами.

    Кратность приближения в микроскопе легко вычислить по простой схеме — умножить кратность увеличения окуляра на этот же параметр объектива: УВок х УВоб = УВм

    Детские модели оборудования, как правило, включают в свою конструкцию специальную линзу Барлоу, которая имеет увеличивающий коэффициент равный 1.6 или 2. Использование данной линзы дает возможность плавно повышать увеличение в инструменте, достигая приближения более чем в 1000 крат. При этом, однозначно говорить о пользе линзы нельзя, так как нередко ее использование на практике приводит к потере качества изображения. При этом, в некоторых ситуациях этот элемент в действительности может сослужить добрую службу. При этом, многие разработчики данных инструментов зачастую применяют линзу в детских агрегатах исключительно в качестве маркетингового решения для того, чтобы раскрутить продукт, ведь многие мамы и папы, не являясь специалистами в микроскопии, делают выбор в пользу таких устройств только из-за высокого показателя увеличения. При этом, ни в одном лабораторном приборе вы не найдете в комплекте линзу Барлоу, которая снижает четкость построенного изображения.

    Для того, чтобы увеличить кратность приближения, в профессиональном инструменте будет применяться только комбинация из разных объективов и окуляров. Если в био-инструменте всё-таки присутствует элемент Барлоу, приближение этого прибора удастся вычислить так:

    Достаточно просто умножить увеличение объектива на увеличение окуляра и увеличивающий коэффициент линзы: УВоб х УВок х УВлб = Увм

    Механическая часть биологического прибора

    Механика любого микроскопа включает тубус, штатив, предметный стол для изучения объектов, механизм фокусировки на образце изучение для более качественной и четкой картинки, а также револьверную нишу.
    Ручки-винтики для настройки фокуса применяют, чтобы подогнать четкость картины. Грубый макрометрический винт позволяет работать с небольшими увеличениями, а точный микрометрический регулятор фокуса применяется в ходе изучения объектов при высокой кратности приближения.

    В детских и школьных аппаратах зачастую присутствует только грубая фокусировка, так как ее бывает вполне достаточно для рассмотрения объектов, которые окружают и интересуют ребенка, жуков, бабочек и других букашек, кожуры фруктов и овощей, монет, марок и других предметов.

    Если же вы подбираете биологический агрегат для проведения лабораторных анализов, в нём нельзя будет обойтись без тонкой микро-фокусировки. На картинке вы увидите пример строения биологического инструмента с раздельной грубой и тонкой регулировкой фокуса. При этом, следует помнить, что некоторые микроскопы в силу своей конструкции могут иметь совмещенные винты для макро- и микро- настройки резкости. Стереоскопические модели оптических приборов позволяют производить только макро-настройку фокуса. В зависимости от того, какую конструкцию имеет микроскоп, подгонку резкости можно производить при помощи передвижения предметного стола вверх либо вниз, либо перемещением тубуса с окуляром.

    На предметном столе в агрегате располагается объект изучения. Сам же предметный столик микроскопа может быть разным, подвижным, стационарным либо координатным. Самым удобным для исследования, конечно же, является координатный предметный столик, благодаря которому можно передвигать образец слева и справа, рассматривая его, таким образом, со всех сторон.

    Револьверная головка служит держателем для объективов микроскопа. Вращая ее, лаборант может заглянуть в один или другой объектив, меняя степени увеличения. Дешёвые детские модели микроскопов часто укомплектованы объективами, которые нельзя менять, но профессиональные лабораторные устройства зачастую оснащены сменной оптикой, которая вкручивается в головку и легко заменяет друг друга благодаря стандартной резьбе.

    Окуляр, в который смотрит наблюдатель при изучении образца под микроскопом, встроен в особый тубус. В зависимости от того, сколько окуляров в инструменте (два или три) имеет насадка микроскопа, можно регулировать расстояние между зрачками и корректировать его, подстраиваясь под каждого человека и под его физиологические особенности. Детские агрегаты нередко включают в тубусе сперва ненужную линзу, а уже в неё встраивают окуляр.

    Освещение в микроскопе

    Вся система подсветки в лабораторном устройстве состоит из уже светлопольного или тёмнопольного конденсора, диафрагмы и непосредственно лампы, которая является источником освещения образца. Она бывает изначально встроена в конструкцию микроскопа либо находится снаружи аппарата. Биологические модели зачастую комплектуются нижним источником света, тогда, как стереоскопические устройства включают и нижнюю и верхнюю/боковую подсветку, необходимую для наблюдения за разными объектами.

    Детские микроскопы довольно часто оснащаются верхним либо боковым источником света, при этом, практически на деле они никогда не применяются. Благодаря конденсору и встроенной в него диафрагме, наблюдатель может подстраивать яркость освещения. Исходя из их конструкционных особенностей, конденсоры различают по количеству линз — она может быть одна, а также их может быть две или три. Перемещая конденсор вверх или вниз, можно концентрировать либо рассеивать освещение, которое попадает на объект изучения на препаратном столе.

    В свою очередь диафрагма бывает, как и ирисовой, позволяющей плавно менять размер отверстия, или ступенчатой – с рядом отверстий разных размеров. Соответственно, уменьшая или повышая данное значение в диафрагме, вы можете направить на объект больше или меньше светового потока. Конденсоры также порой комплектуются держателем для световых фильтров, об особенностях и роли в микроскопах которых мы расскажем в другой статье.

    На этом первоначальное знакомство с лабораторным оптическим прибором можно закончить. Мы надеемся, данные сведения помогут вам определиться с подбором агрегата для ваших конкретных целей и нужд.

    podmikroskopom.ru

    ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП — Большая Медицинская Энциклопедия

    ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП — высоковольтный, вакуумный прибор, в котором увеличенное изображение объекта получают с помощью потока электронов. Предназначен для исследования и фотографирования объектов при больших увеличениях. Электронные микроскопы имеют высокую разрешающую способность. Электронные микроскопы находят широкое применение в науке, технике, биологии и медицине.

    По принципу действия различают просвечивающие (трансмиссионные), сканирующие, (растровые) и комбинированные электронные микроскопы. Последние могут работать в просвечивающем, сканирующем либо в двух режимах одновременно.

    Отечественная промышленность приступила к выпуску просвечивающих электронных микроскопов в конце 40-х годов 20 века Необходимость создания электронного микроскопа была вызвана низкой разрешающей способностью световых микроскопов. Для увеличения разрешающей способности требовался более коротковолновый источник излучения. Решение проблемы стало возможным только с применением в качестве осветителя пучка электронов. Длина волны потока электронов, ускоренных в электрическом поле с разностью потенциалов 50 000 в, составляет 0,005 нм. В настоящее время на просвечивающем электронном микроскопе достигнуто разрешение для пленок золота 0,01 нм.

    Схема электронного микроскопа просвечивающего типа: 1 — электронная пушка; 2 — конденсорные линзы; 3 — объектив; 4 — проекционные линзы; 5 — тубус со смотровыми окнами, через которые можно наблюдать изображение; 6 — высоковольтный кабель; 7 — вакуумная система; 8 — пульт управления; 9 — стенд; 10 — высоковольтное питающее устройство; 11 — источник питания электромагнитных линз.

    Принципиальная схема просвечивающего электронного микроскопа мало чем отличается от схемы светового микроскопа (см.). Ход лучей и основные элементы конструкции обоих микроскопов аналогичны. Несмотря на большое разнообразие выпускаемых электронных микроскопов, все они построены по одной схеме. Основным элементом конструкции просвечивающего электронного микроскопа является колонна микроскопа, состоящая из источника электронов (электронной пушки), набора электромагнитных линз, предметного столика с объектодержателем, люминесцентного экрана и фоторегистрирующего устройства (см. схему). Все элементы конструкции колонны микроскопа собраны герметично. Системой вакуумных насосов в колонне создается глубокий вакуум для беспрепятственного прохождения электронов и защиты образца от разрушения.

    Поток электронов образуется в пушке микроскопа, построенной по принципу трехэлектродной лампы (катод, анод, управляющий электрод). В результате термоэмиссии с разогретого V-образного вольфрамового катода высвобождаются электроны, которые разгоняются до высоких энергий в электрическом поле с разностью потенциалов от нескольких десятков до нескольких сотен киловольт. Через отверстие в аноде поток электронов устремляется в просвет электромагнитных линз.

    Наряду с вольфрамовыми термоэмиссионными катодами в электронном микроскопе применяют стержневые и автоэмиссионные катоды, обеспечивающие значительно большую плотность пучка электронов. Однако для их работы необходим вакуум не ниже 10^-7 мм рт. ст., что создает дополнительные конструктивные и эксплуатационные трудности.

    Другой основной элемент конструкции колонны микроскопа — электромагнитная линза, представляющая собой катушку с большим числом витков тонкого медного провода, помещенную в панцирь из мягкого железа. При прохождении через обмотку линзы электрического тока в ней образуется электромагнитное поле, силовые линии которого концентрируются во внутреннем кольцевом разрыве панциря. Для усиления магнитного поля в область разрыва помещен полюсный наконечник, позволяющий получать мощное, симметричное поле при минимальном токе в обмотке линзы. Недостатком электромагнитных линз являются различные аберрации, влияющие на разрешающую способность микроскопа. Наибольшее значение имеет астигматизм, вызванный асимметрией магнитного поля линзы. Для его устранения применяют механические и электрические стигматоры.

    Задача сдвоенных конденсорных линз, как и конденсора светового микроскопа, состоит в изменении освещенности объекта за счет изменения плотности потока электронов. Диафрагма конденсорной линзы диаметром 40—80 мкм выбирает центральную, наиболее однородную часть мучка электронов. Объективная линза — самая короткофокусная линза с мощным магнитным полем. Ее задача состоит в фокусировании и первичном увеличении угла движения электронов, прошедших через объект. От качества изготовления и однородности материала полюсного наконечника объективной линзы во многом зависит разрешающая способность микроскопа. В промежуточной и проекционной линзах происходит дальнейшее увеличение угла движения электронов.

    Особые требования предъявляются к качеству изготовления предметного столика и объектодержателя, так как они должны не только перемещать и наклонять образец в заданных направлениях при большом увеличении, но и при необходимости подвергать его растяжению, нагреву или охлаждению.

    Довольно сложным электронно-механическим устройством является фоторегистрирующая часть микроскопа, которая позволяет осуществлять автоматическую экспозицию, замену отснятого фотоматериала, производить на нем запись необходимых режимов микроскопирования.

    В отличие от светового микроскопа объект исследования в просвечивающем электронном микроскопе крепится на тонких сетках, изготовленных из немагнитного материала (медь, палладий, платина, золото). На сетки крепится пленка-подложка из коллодия, формвара или углерода толщиной несколько десятков нанометров, затем наносится материал, подвергаемый микроскопическому исследованию. Взаимодействие падающих электронов с атомами образца приводит к изменению направления их движения, отклонению на незначительные углы, отражению или полному поглощению. В формировании изображения на люминесцентном экране или фотоматериале принимают участие только те электроны, которые были отклонены веществом образца на незначительные углы и смогли пройти через апертурную диафрагму объективной линзы. Контрастность изображения зависит от наличия в образце тяжелых атомов, сильно влияющих на направление движения электронов. Для усиления контрастности биологических объектов, построенных в основном из легких элементов, применяют различные методы контрастирования (см. Электронная микроскопия).

    В просвечивающем электронном микроскопе предусмотрена возможность получать темнопольное изображение образца при освещении его наклонным пучком электронов. В этом случае через апертурную диафрагму проходят рассеянные образцом электроны. Темно-польная микроскопия увеличивает контрастность изображения при высоком разрешении деталей образца. В просвечивающем электронном микроскопе предусмотрен также режим микродифракции минимальных кристаллов. Переход от светлопольного к темнопольному режиму и микродифракции не требует значительных изменений в схеме микроскопа.

    В сканирующем электронном микроскопе поток электронов формируется высоковольтной пушкой. С помощью сдвоенных конденсорных линз получают тонкий пучок электронов (электронный зонд). Посредством отклоняющих катушек электронный зонд разворачивается на поверхности образца, вызывая излучение. Система сканирования в сканирующем электронном микроскопе напоминает систему, с помощью которой получают телевизионное изображение. Взаимодействие электронного луча с образцом приводит к появлению рассеянных электронов, потерявших часть энергии при взаимодействии с атомами образца. Для построения объемного изображения в сканирующем электронном микроскопе электроны собираются специальным детектором, усиливаются и подаются на генератор развертки. Количество отраженных и вторичных электронов в каждой отдельной точке зависит от рельефа и химического состава образца, соответственно меняется яркость и контрастность изображения объекта на кинескопе. Разрешающая способность сканирующего электронного микроскопа достигает 3 нм, увеличение — 300 000. Глубокий вакуум в колонне сканирующего электронного микроскопа предусматривает обязательное обезвоживание биологических образцов с помощью органических растворителей либо их лиофилизацию из замороженного состояния.

    Комбинированный электронный микроскоп может быть создан на базе просвечивающего или сканирующего электронного микроскопа. Пользуясь комбинированным электронным микроскопом, можно одновременно изучать образец в просвечивающем и сканирующем режимах. В комбинированном электронном микроскопе, как и в сканирующем, предусмотрена возможность для рентгеноструктурного, энергодисперсионного анализа химического состава вещества объекта, а также для оптико-структурного машинного анализа изображений.

    Для увеличения эффективности использования всех видов электронных микроскопов созданы системы, позволяющие переводить электронно-микроскопическое изображение в цифровую форму с последующей обработкой этой информации на ЭВМ Оптико-структурный машинный анализ позволяет производить статистический анализ изображения непосредственно с микроскопа, минуя традиционный метод «негатив-отпечаток».

    Библиогр.: Стоянова И. Г. и Анаскнн И. Ф. Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Суворов А. Л. Микроскопия в науке и технике, М., 1981; Финеан Дж. Биологические ультраструктуры, пер. с англ., М., 1970; Шиммель Г. Методика электронной микроскопии, пер. с нем.. М., 1972. См. также библиогр. к ст. Электронная микроскопия.

    xn--90aw5c.xn--c1avg

    Микроскоп и техника микроскопирования

    Ознакомление с микроскопированием мазков.

    Для изучения морфологии микроорганиз­мов используют микроскопы. Биологический микроскоп (рис. 1) представляет собой оптический прибор, увеличивающий предметы в 1000-15000 раз, и состоит из механической, оптической и осветитель­ной систем.

    К механической системе относятся подковообразная ножка, тубусодержатель, тубус, предметный столик, винты. Оптическая система включает объективы и окуляр. Осветительная система состоит из конденсора с диафрагмой и зеркала.

    Тубусодержатель и подковообразное основание (ножка) соедине­ны между собой подвижно шарниром. Тубус — зрительная труба микроскопа. В верхнюю часть тубуса вставлен окуляр, в нижнюю — вращающийся вокруг своей оси револьвер, в который ввинчены объективы. Тубус передвигается вверх и вниз при помощи макрометрического и микрометрического винтов. Один оборот микрометри­ческого винта передвигает тубус на 0,1 мм. Поэтому микровинтом пользуются для более точной наводки, а для предварительной — макровинтом. Предметный столик предназначен для размещения исследуемого материала. Столик можно передвигать в различных направлениях с помощью винтов.

    Конденсор состоит из линз, собирающих отраженные от зеркала лучи в сильный световой пучок, и направляет его через отверстие предметного столика на препарат. При определении подвижности неокрашенных препаратов конденсор должен быть несколько опущен.

    Диафрагма находится между зеркалом и конденсором и служит для регулирования количества света, поступающего в конденсор.

    Объектив состоит из системы линз, заключенных в металлическую оправу. Передняя линза служит для увеличения предмета, осталь­ные — для коррекции изображения. Объектив дает действительное, увеличенное, обратное изображение.

    Современные биологические микроскопы имеют не менее трех объективов. Сухие объективы увеличивают в 8 и 40 раз (между объек­тивами и препаратом находится слой воздуха), иммерсионные — в 90 раз. На оправу каждого объектива нанесена цифра, указывающая увеличение. При микроскопии окрашенных препаратов пользуются иммерсионным объективом, погружая переднюю линзу в каплю кедрового масла, нанесенного на предметное стекло с окрашенными бактериями. Благодаря этому все лучи от осветителя, не изменяя своего направления, попадают в объектив и получается четкое изобра­жение.

    Окуляр состоит из верхней — глазной и нижней — собирательной линз. На верхней части окуляра имеется цифра, указывающая увели­чение (7, 10, 15). Окуляр увеличивает только изображение. Общее увеличение микроскопа складывается из произведения увеличения объектива на увеличение окуляра.

    Принцип действия люминесцентного микроскопа основан на способности отдельных объектов и красителей светиться при освеще­нии их ультрафиолетовыми лучами. Люминесцентные микроскопы снабжены источником ультрафиолетового света и набором свето­фильтров. У бактерий очень слабо выражена собственная флюоресцен­ция. Поэтому необходимо их обработать флюоресцирующими краска­ми (флюорохромами), которые окрашивают структурные’ элементы клетки в различные цвета.

    Принцип действия электронного микроскопа основан на использо­вании вместо световых лучей потока электронов, получаемых из электронной пушки. Все оптические линзы заменены электромагнит­ными катушками, создающими электромагнитное поле, которое управляет движением электронов. Электронный микроскоп увеличи­вает предмет в 50-200 тыс. раз. Препараты для исследования готовят на тонких пленках коллодия. На пути потока электронов ставят исследуемый объект, который отражается на люминесцирующем экране. Изображение объекта можно сфотографировать аппаратом, вмонтированным в микроскоп. С помощью электронной микроскопии можно детально изучать строение бактерий, вирусов, бактериофага.

    Рабочий стол для микроскопирования препаратов желательно размещать у окна. Микроскоп устанавливают на рабочий стол тубусодержателем к себе примерно на 7-10 см от края. Вначале проводят настройку освещения, для чего зеркалом направляют пучок света от источника освещения в объектив с увеличением в 8 раз.

    Рис.1

    При правильной настройке освещения поле зрения микроскопа должно быть в виде равномерно освещенного круга. После этого на предметный столик помещают исследуемый препарат, который закрепляют клеммами и рассматривают под микроскопом, пользуясь объективами с увеличе­нием в 8, 40 или 90 раз.

    При работе с объективами 8 и 40 тубус микроскопа осторожно опускают с помощью макрометрического винта, приближают объектив почти вплотную к препарату, но не касаются его. Наблюдают в окуляр, слегка приподнимая тубус тем же винтом до получения изображения. С помощью микрометрического винта проводят точную установку объектива до получения четкого изображения предмета.

    При работе с иммерсионным объективом (увеличение в 90 раз) на препарат предварительно наносят каплю иммерсионного масла, а затем под контролем глаза макрометрическим винтом опускают объектив в каплю масла. Точную установку препарата в фокус объек­тива проводят с помощью микрометрического винта, который можно вращать на пол-оборота.

    По окончании работы исследуемый материал снимают с предмет­ного столика. Мягкой тканью, смоченной в спирте или эфире, удаляют иммерсионное масло с объектива, слегка опускают конденсор, уста­навливают объектив и убирают микроскоп в футляр или хранят его под стеклянным колпаком, предохраняющим его от пыли и сырости.

    veterinarua.ru