Изображение микроскопа – 29. Микроскопия. Ход лучей в оптическом микроскопе, характеристики изображений в микроскопе и в объективе.

Содержание

Микроскоп — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Микроскоп Левенгука XVII века с увеличением до 300x.[1]
Микроскоп, 1876 год
Бинокулярный (стерео) микроскоп Olympus_SZIII Stereo microscope. Модель 1970-х годов
Микроскопы 18 века

Микроско́п (др.-греч. μικρός «маленький» + σκοπέω «смотрю»[2]) — прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом.

Совокупность технологий и методов практического использования микроскопов называют микроскопией.

ru.wikipedia.org

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.

www.yaklass.ru

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. 

opticalmarket.com.ua

Краткая история микроскопа

Микроскоп — это оптический прибор,  позволяющий получить увеличенные изображения мелких предметов или их деталей, которые невозможно рассмотреть невооружённым глазом.

Дословно слово «микроскоп» означает «наблюдать за чем-то маленьким, (от греческого «малый» и «смотрю»).

Глаз человека, как любая оптическая система, характеризуется определённым разрешением. Это наименьшее расстояние между двумя точками или линиями, когда они ещё не сливаются, а воспринимаются раздельно друг от друга. При нормальном зрении на расстоянии 250 мм разрешение составляет 0,176 мм. Поэтому все объекты, размер которых меньше этой величины, наш глаз уже не в состоянии различить. Мы не можем видеть клетки растений и животных, различные микроорганизмы и др. Но это можно сделать с помощью специальных оптических приборов — микроскопов.

Как устроен микроскоп

Классический микроскоп состоит из трех основных частей: оптической, осветительной и механической. Оптическая часть – это окуляры и объективы, осветительная – источники освещения, конденсор и диафрагма. К механической части принято относить все остальные элементы: штатив, револьверное устройство, предметный столик, систему фокусировки и многое другое. Все вместе и позволяет проводить исследования микромира.

Что такое «диафрагма микроскопа»: поговорим об осветительной системе

Для наблюдений микромира хорошее освещение настолько же важно, как и качество оптики микроскопа. Светодиоды, галогенные лампы, зеркало – для микроскопа могут использоваться разные источники освещения. У каждого есть свои плюсы и минусы. Подсветка может быть верхней, нижней или комбинированной. Ее расположение влияет на то, какие микропрепараты можно изучать при помощи микроскопа (прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные).

Под предметным столиком, на который кладется образец для исследований, располагается диафрагма микроскопа. Она может быть дисковой или ирисовой. Диафрагма предназначена для регулировки интенсивности освещения: с ее помощью можно отрегулировать толщину светового пучка, идущего от осветителя. Дисковая диафрагма – это небольшая пластина с отверстиями разного диаметра. Ее обычно устанавливают на любительские микроскопы. Ирисовая диафрагма состоит из множества лепестков, с помощью которых можно плавно изменять диаметр светопропускающего отверстия. Она чаще встречается в микроскопах профессионального уровня.

Оптическая часть: окуляры и объективы

Объективы и окуляры – наиболее популярные запчасти для микроскопа. Хотя далеко не все микроскопы поддерживают смену этих аксессуаров. Оптическая система отвечает за формирование увеличенного изображения. Чем она лучше и совершеннее, тем картинка получается четче и подробнее. Но высочайший уровень качества оптики нужен только в профессиональных микроскопах. Для любительских исследований достаточно стандартной стеклянной оптики, обеспечивающей увеличение до 500–1000 крат. А вот пластиковых линз мы рекомендуем избегать – качество картинки в таких микроскопах обычно расстраивает.

Механические элементы

В любом микроскопе присутствуют элементы, которые позволяют исследователю управлять фокусом, регулировать положение исследуемого образца, настраивать рабочее расстояние оптического прибора. Все это часть механики микроскопа: коаксиальные механизмы фокусировки, препаратоводитель и препаратодержатель, ручки регулировки резкости, предметный столик и многое другое.

История создания микроскопа

Когда появился первый микроскоп, точно неизвестно. Простейшие увеличительные  приборы — двояковыпуклые оптические линзы, находили ещё при раскопках на территории Древнего Вавилона.  

Считается, что первый микроскоп создали в 1590 г. голландский оптик Ганс Янсен и его сын Захарий Янсен. Так как линзы в те времена шлифовали вручную, то они имели различные дефекты: царапины, неровности. Дефекты на линзах искали с помощью другой линзы — лупы. Оказалось, что если рассматривать предмет с помощью двух линз, то происходит его многократное увеличение. Смонтировав 2 выпуклые линзы внутри одной трубки, Захарий Янсен получил прибор, который напоминал подзорную трубу. В одном конце этой трубки находилась линза, выполняющая функцию объектива, а в другом — линза-окуляр. Но в отличие от подзорной трубы прибор Янсена не приближал предметы, а увеличивал их.

В 1609 г. итальянский учёный Галилео Галилей разработал составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами. Он называл его «оккиолино» — маленький глаз.

10 лет спустя, в 1619 г.  нидерландский изобретатель Корнелиус  Якобсон Дреббель сконструировал составной микроскоп с двумя выпуклыми линзами.

Мало кто знает, что свой название микроскоп получил только в 1625 г. Термин «микроскоп» предложил друг Галилео Галилея немецкий доктор и ботаник  Джованни Фабер. 

Все созданные в то время микроскопы были довольны примитивными. Так, микроскоп Галилея мог увеличивать всего в 9 раз. Усовершенствовав оптическую систему Галилея, английский учёный Роберт Гук в 1665 г. создал свой микроскоп, который обладал уже 30-кратным увеличением.

В 1674 г. нидерландский натуралист Антони ван Левенгук создал простейший микроскоп, в котором использовалась всего одна линза. Нужно сказать, что создание линз было одним из увлечений учёного. И благодаря его высокому мастерству в шлифовании, все сделанные им линзы получались очень высокого качества. Левенгук называл их «микроскопиями». Они были маленькие, размером с ноготь, но могли увеличивать в 100 или даже в 300 раз.

Микроскоп Левенгука представлял собой металлическую пластину, в центре которой находилась линза. Наблюдатель смотрел через неё на образец, закреплённый с другой стороны. И хотя работать с таким микроскопом было не совсем удобно, Левенгук смог сделать с помощью своих микроскопов важные открытия.

В те времена было мало известно о строении органов человека. С помощью своих линз Левенгук обнаружил, что кровь состоит из множества крошечных частиц — эритроцитов, а мышечная ткань — из тончайших волокон. В растворах он увидел мельчайшие существа разной формы, которые двигались, сталкивались и разбегались. Теперь мы знаем, что это бактерии: кокки, бациллы и др. Но до Левенгука об этом не было известно.

Всего учёным было изготовлено более 25 микроскопов. 9 из них сохранились до наших дней. Они способны увеличивать изображение в 275 раз.

Микроскоп Левенгука был первым микроскопом, который завезли в Россию по указанию Петра I.

Постепенно микроскоп совершенствовался и приобретал форму, близкую к современной. Учёные России также внесли огромный вклад в этот процесс. В начале XVIII века в Петербурге в мастерской Академии наук создавались усовершенствованные конструкции микроскопов. Русский изобретатель И.П. Кулибин построил свой первый микроскоп, не имея никаких знаний о том, как это делали за границей. Он создал производство стекла для линз, придумал приспособления для их шлифовки.

Великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов первым из русских учёных стал использовать микроскоп в своих научных исследованиях.

Однозначного ответа на вопрос «Кто же всё-таки изобрел микроскоп?», пожалуй, не существует. В развитие микроскопного дела внесли вклад лучшие ученые и изобретатели разных эпох.

4glaza-irkutsk.ru

Виды микроскопов, основные характеристики и назначение :: SYL.ru

В данной статье мы ознакомимся широко развитой методикой исследования разнообразных микроэлементов нашего мира – микроскопией. Здесь мы рассмотрим описание микроскопа, его предназначение, устройство, правила работы и исторические факты.

Ознакомление с приборами микроскопии

Микроскоп – это механизм, предназначение которого заключается в получении увеличенного изображения какого-либо объекта, а также в измерении структурных деталей, которых невозможно наблюдать невооруженным глазом.

Изобретение и создание разнообразных видов микроскопов позволило создать микроскопию – технологический метод практической эксплуатации этих приборов.

Исторические сведения

Кем был создан первый микроскоп в истории человечества, определить довольно проблематично. Впервые такой механизм был изобретен на рубеже шестнадцатого и семнадцатого веков. Вероятным изобретателем считают Захария Янсена, голландского ученого.

Будучи еще ребенком, Янсен используя дюймовую трубочку, установил на двух ее краях по одной выпуклой линзе. Увиденное заставило изобретателя создать нечто новое и улучшить его. Возможно, это обусловило изобретение первого в мире микроскопа, что произошло приблизительно в 1590 году.

Однако еще в 1538 г. итальянец Дж. Фракасторо, работая врачом, выдвинул предположение о комбинировании двух линз с целью создания еще большего увеличения изображений. Следовательно, его работа могла стать началом для появления первого микроскопа. Хотя термин был введен гораздо позже.

Другим первооткрывателем считается Галилео Галилей. Услышав приблизительно в 1609 г. о появлении такого увеличительного устройства и разобравшись в общей идее его механизма, уже в 1612 г. итальянский физик создал собственное массовое изготовление микроскопов. Название этому прибору дал академический друг Галилея, Джованни Фабер в 1613.

Уже в шестидесятых годах XVII века были получены данные о применении микроскопа в научной исследовательской деятельности. Первый это сделал Роберт Гук, занимавшийся наблюдением за устройством разнообразных растений. Именно он в работе «микрография» сделал зарисовки увиденного в микроскоп изображения. Он установил, что растительные организмы строятся из клеток.

Разрешающие способности

Одним из параметров микроскопа является его разрешающая способность. Различные виды микроскопов имеют, соответственно, разный показатель этой характеристики. Так что же это такое?

Разрешающая способность – это возможности прибора показывать четкое и качественное изображение, картинку двух расположенных рядом, фрагментов исследуемого объекта. Показатель степени углубления в микромир и общая возможность его исследования базируются именно на этой способности. Данную характеристику определяет длина волны излучения, которую используют в микроскопе. Главным ограничением является невозможность получения картинки объекта, размеры которого меньше размера длины излучения.

Ввиду написанного выше становится очевидно, что благодаря разрешающей способности мы можем получать четкое изображение деталей изучаемого объекта.

Основные параметры

К другим важным параметрам в строении микроскопа относятся его увеличение, насадки, размер предметного столика, возможности подсветки, оптическое покрытие и т. д.

Рассмотрим главный из перечисленных в этом пункте показателей – увеличение.

Увеличение – это общая способность микроскопа показывать изучаемые объекты в больших размерах, чем они есть на самом деле. Вычисление этого параметра можно произвести путем умножения объективного увеличения на окулярное. Данная возможность в оптических микроскопах доходит до 2000 крат, а электронный имеет увеличение в сотни раз больше, чем световой.

Основная характеристика микроскопа – это именно его разрешающая способность, а также увеличение. Поэтому при выборе такого прибора на эти показатели необходимо обратить особое внимание.

Составные элементы

Микроскоп, как и любой другой механизм, состоит из определенных деталей, среди которых выделяют:

  • предметный столик;
  • рукоятку переключения;
  • окуляр;
  • тубус;
  • держатель для тубуса;
  • микрометренный винт;
  • винт грубой наводки;
  • зеркальце;
  • подставку;
  • объектив;
  • стойку;
  • бинокулярную насадку;
  • оптическую головку;
  • конденсор;
  • светофильтр;
  • ирисовую диафрагму.

Ознакомимся с основными характеристиками образующих структур микроскопа.

Объектив – является средством определения полезного увеличения. Образуется из определенного количества линз. Увеличительные возможности указываются цифрами на его поверхности.

Окуляр – состоящий из двух-трех линз элемент микроскопа, увеличение которого обозначается на нем цифрам. Общий показатель увеличительных способностей прибора определяется путем перемножения показателя увеличения объектива на увеличение окуляра.

Осветительные устройства включают в себя зеркальце или электроосветитель, конденсор и диафрагмой, светофильтр и столик.

Механическая система образуется подставкой, коробочкой с микрометренным механизмом и винтом, тубусодержателем, винтом грубой наводки, конденсором, винтом перемещения конденсора, револьвером и предметным столиком.

Оптическая микроскопия

Среди существующих видов микроскопов выделяют несколько основных групп, характеризующихся определенными особенностями устройства и предназначения.

Глаз человека – это своего рода естественная оптическая система с определенными параметрами, например, разрешением. Разрешение, в свою очередь, характеризуется наименьшим показателем разности в расстоянии между составными компонентами объекта, за которым наблюдают. Важнейшим пунктом здесь является наличие визуального отличия между наблюдаемыми фрагментами. Ввиду того, человеческий глаз не в силах наблюдать естественным путем за микроорганизмами, как раз и были созданы подобные увеличительные приборы.

Оптические микроскопы позволяли работать с излучением, лежащем в диапазоне от 400 до 700 нм и с ближним ультрафиолетом. Это длилось до середины двадцатого века. Подобные приборы не позволяли получать разрешающую способность меньшую, чем полупериод волны излучения опорного типа. Вследствие этого микроскоп позволял наблюдать за структурами, расстояние между которыми было около 0.20 мкм, из чего следует, что максимальное увеличение могло достигать 2000 крат.

Микроскопы бинокулярного типа

Бинокулярный микроскоп – это устройство, при помощи которого можно получить объемное увеличенное изображение. Другое название таких приборов – стереомикроскопы. Они позволяют человеку четко различать детали исследуемых объемных объектов.

В бинокулярном микроскопе рассмотрение объекта происходит сквозь две линзы, независимые между собой. В настоящее время используются сразу 2 окуляра и 1 объектов. Отлично работают в условиях наличия проходящего и отраженного света.

Электронная микроскопия

Появление электронного микроскопа позволило использовать электроны, обладающие свойствами и частиц, и волн в микроскопии.

Электрон обладает длинной волны, которая зависит от его энергетического потенциала: E = Ve, где V – величина разности потенциалов, e – электронный заряд. Длина волны электрона при пролете разности в потенциалах равной 200000 В составит около 0,1 нм. Электрон легко фокусируется при помощи электромагнитных линз, что обуславливается его зарядом. После электронную версию изображения переводят в видимую.

Среди таких увеличительных устройств набрал широкую известность цифровой микроскоп. Он позволяет подключать адаптеры к аппарату с целью переноса изображения на компьютер и его сохранения. При работе с подобными устройствами камера регистрирует наблюдаемое изображение, далее переносит его на ПК при помощи USB-кабеля.

Цифровой микроскоп может классифицироваться в соответствии с его режимом работы, увеличительной кратности, числу подсветок и разрешению камеры. Их главными достоинствами считаются наличие возможности переносить изображение на ПК и сохранять его, возможность в пересылке полученной информации на большие расстояния, редактирование, детальный анализ и хранение результатов исследования, а также умение проецировать картинку при помощи проекторов.

Электронные микроскопы обладают разрешающей способностью превосходящей световые в 1000-10000 раз.

Сканирующие зонды

Другой вид микроскопа – это сканирующий зонд. Сравнительно новая ветвь в развитии таких приборов.

Сокращенно их называют – ЗСМ. Изображение воспроизводится благодаря регистрации взаимодействия зонда и поверхности, которую он исследует. В современном мире такие механизмы позволяют наблюдать за взаимодействием зонда с атомами. Разрешающая способность ЗСМ сопоставима с микроскопами электронного типа, а в некоторых параметрах даже лучше.

Рентгеновская микроскопия

Рентгеновский микроскоп был создан для наблюдением за чрезвычайно малыми объектами, величина которых сопоставима с рентгеновскими волнами. Базируется на эксплуатации излучения электромагнитного характера, в котором длина волны не превышает один нанометр.

Разрешающая способность таких микроскопов заняла промежуточное место между оптическими и электронными. Теоретическая р.с. такого устройства может достигать 2-20 нм, что гораздо больше возможностей оптических микроскопов.

Общие сведения для работы с микроскопом

Эксплуатируя данный прибор необходимо знать правила работы с микроскопом:

  1. Работу необходимо выполнять сидя.
  2. Следует осмотреть прибор и протереть от пыли мягкими салфетками зеркальце, объектив и окуляр.
  3. При работе с микроскопом нежелательно его передвигать, поставить слева от себя.
  4. Произвести открытие диафрагмы, привести конденсор к верхнему положению.
  5. Работу стоит начинать с малого увеличения.
  6. Объектив довести до одного сантиметра от стекла с наблюдаемым объектом.
  7. Равномерно распределить освещение поля зрения, используя окуляр, в который необходимо смотреть глазом, и вогнутое зеркало.
  8. Переместить микропрепарат на столик микроскопа. Наблюдая сбоку, опустить объектив до уровня 4-5 мм над исследуемым объектом, используя для этого макровинт.
  9. Глядя глазом в окуляр, производить вращательные движения грубого винта, для подведения объектива к положению, в котором будет четко видно изображение.
  10. Перемещая стекло с препаратом, найдите место, где исследуемый объект будет располагаться по центру вашего поля зрения в микроскопе.
  11. В случае отсутствия изображения, повторите с шестого по девятый пункты.
  12. Используя микрометренный винт, добейтесь необходимой четкости изображения. Обратит внимание на то, не выходит ли точка между рисками на микрометренном механизме, за пределы рисок. Если выходит, то верните ее в стандартное положение.
  13. Заключаем правила работы с микроскопом, уборкой рабочего места. Необходимо вернуть увеличение с большого на малое, произвести поднятие объектива, снять препарат и протереть микроскоп, далее накрыть полиэтиленом и вернуть в шкафчик.

Данные правила в большей мере относятся к оптическим микроскопам. Строение микроскопа, например, электронного или рентгеновского, отличается от светового, а потому основные правила работы могут также отличаться. Особенности работы с такими устройствами можно найти в инструкции к ним.

www.syl.ru

Микроскоп





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 и окуляра. Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы. Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось в его фокальной плоскости, в этом случае лучи от каждой точки предмета распространяются после окуляра параллельным пучком.
Прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом,
используемые для многократного увеличения
рассматриваемых объектов. С помощью этих
приборов определяются размеры, форма и
строение мельчайших частиц. Микроскоп – незаменимое оптическое оборудование для таких сфер деятельности, как медицина, биология, ботаника, электроника и геология, так как на результатах исследований основываются научные открытия, ставится правильный диагноз и разрабатываются новые препараты.


История создания микроскопа

Первый микроскоп,
изобретённый человечеством, были
оптическими, и первого изобретателя не
так легко выделить и назвать. Самые ранние
сведения о микроскопе относят к 1590 году. Чуть позже, в 1624-ом году Галилео Галилей представляет свой составной
микроскоп, который он первоначально назвал «оккиолино». Годом спустя его друг по Академии Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин
микроскоп.

Виды микроскопов

В зависимости от требуемой величины разрешения рассматриваемых микрочастиц материи, микроскопии, микроскопы
классифицируются на:

  1. Оптический микроскоп
  2. Бинокулярный микроскоп
  3. Стереомикроскоп
  4. Металлографический
    микроскоп
  5. Поляризационный
    микроскоп
  6. Люминесцентный
    микроскоп
  7. Измерительный микроскоп
  8. Электронный микроскоп
  9. Сканирующий зондовый
    микроскоп
  10. Рентгеновский
    микроскоп
  11. Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп

Оптический микроскоп



Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличны один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины.
До середины XX века работали только с видимым оптическим излучением, в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп).
Оптически микроскоп не мог давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм). Таким образом,
оптический микроскоп способен различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм, поэтому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат.

Бинокулярный микроскоп



Бинокулярный микроскоп

позволяет получать 2 изображения объекта,
рассматриваемые под небольшим углом, что
обеспечивает объёмное восприятие, это оптический прибор для многократного увеличения рассматриваемых объектов, который обладает специальной бинокулярной насадкой, позволяющей вести изучение объекта при помощи обоих глаз. В этом и заключается его удобство и преимущество перед обычными микроскопами. Именно поэтому
бинокулярный микроскоп чаще других применяется в профессиональных лабораториях, медицинских
учреждениях и высших учебных заведениях. В числе других преимуществ данного прибора необходимо отметить высокое качество и контрастность изображения, механизмы грубой и точной настройки. Бинокулярный микроскоп работает по тому же принципу, что и обычные монокулярные: объект изучения помещают под объектив, где на него направляется искусственный световой поток.
Бинокулярный микроскоп применяется для биохимических, патологоанатомических, цитологических, гематологических, урологических, дерматологических, биологических и общеклинических исследований. Общее увеличение (объектив*окуляр) оптических микроскопов с бинокулярной насадкой обычно больше, чем у соответствующих монокулярных микроскопов.

Стереомикроскоп



Стереомикроскоп
, как и другие виды
оптических микроскопов, позволяют работать как в проходящем, так и в отражённом свете. Обычно они имеют сменные окуляры бинокулярной насадки и один несменный объектив (есть и модели со сменными объективами). Большинство
стереомикроскопов дает существенно меньшее увеличение, чем современный оптический микроскоп, однако имеет существенно большее фокусное расстояние, что позволяет рассматривать крупные объекты. Кроме того, в отличие от обычных оптических микроскопов, которые дают, как правило, инвертированное изображение, оптическая система
стереомикроскопа не «переворачивает» изображение. Это позволяет широко использовать их для препарирования микроскопических объектов вручную или с использованием микроманипуляторов.
Наиболее широко бинокуляры используются для исследования неоднородностей поверхности твёрдых непрозрачных тел, таких как горные породы, металлы, ткани; в микрохирургии и пр.

Металлографический микроскоп


Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому
металлографический микроскоп построены по схеме отраженного света, где имеется специальный осветитель установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет на объект, далее свет отражается от не прозрачного объекта и направляется обратно в объектив.
Современный прямой металлографический микроскоп характеризуются большим
расстоянием между поверхностью столика и объективами и большим вертикальным
ходом столика, что позволяет работать с крупными образцами. Максимальное
расстояние может достигать десятки сантиметров. Но обычно в материаловедении
используются инвертированный микроскоп, как не имеющие ограничения на размер
образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней
образца (в этом случае они совпадают).

Поляризационный микроскоп



В основе принципа действия поляризационного микроскопа лежит получение изображения исследуемого объекта при его облучении поляризованными лучами, которые в свою очередь должны быть получены из обычного света с помощью специального прибора — поляризатора. В сущности при прохождении поляризованного света через вещество либо отраженное от него меняет плоскость поляризации света в результате чего на втором поляризационном фильтре выявляется в виде излишнего затемнения. Либо дают специфичные реакции как двойное лучепреломление в жирах.
Поляризационный микроскоп предназначен для наблюдения, фотографирования и видеопроекции объектов в поляризованном свете, а также исследований по методам фокального экранирования и фазового контраста.
Поляризационный микроскоп используется для исследования широкого круга тех свойств и явлений, которые обычно недоступны для привычного оптического микроскопа.
Поляризационный микроскоп снабжается бесконечной оптикой с
профессиональным программным обеспечением.

Люминесцентный микроскоп


Принцип действия люминесцентных микроскопов основывается на свойствах флюоресцентного излучения.
Микроскоп используются для исследования прозрачных и непрозрачных объектов. Люминесцентное излучение, по-разному отражается различными поверхностями и материалами, что и позволяет успешно применять его для проведения иммунохимических, иммунологических, иммуноморфологических и иммуногенетических исследований. Благодаря их уникальным возможностям,
люминесцентный микроскоп широко используются в фармацевтике, ветеринарии и растениеводстве, а, кроме того, в биотехнологических отраслях промышленности.
Люминесцентный микроскоп также практически незаменим для работы экспертно-криминалистических центров и санитарно-эпидемиологических учреждений.

Измерительный микроскоп


Измерительный микроскоп
служит для точного измерения угловых и линейных размеров объектов. Используется в лабораторной практике, в технике и машиностроении. На универсальном измерительном микроскопе проводятся измерения проекционным методом, а также методом осевого сечения. Универсальный измерительный микроскоп отличается простотой автоматизации благодаря своим конструктивным особенностям. Наиболее простым решением является установка квазиабсолютного датчика линейных перемещений, благодаря чему значительно упрощается процесс наиболее часто проводимых (на УИМ) измерений. Современное применение универсального измерительного микроскопа обязательно подразумевает наличие как минимум цифрового отсчетного устройства. Несмотря на появление новых прогрессивных средств измерения, универсальный измерительный микроскоп достаточно широко используется в измерительных лабораториях благодаря своей универсальности, простоте измерения, а также возможности легко автоматизировать процесс проведения измерения.

Электронный микроскоп



Электронный микроскоп позволяют получать изображение объектов с максимальным увеличением до 1000000 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока пучка электронов с энергиями 200 В ÷ 400 кэВ и более (например, просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). Разрешающая способность
электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит разрешение светового
микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема.
Для получения изображения электронный микроскоп использует специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля. Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями примерно так же, как световое — оптическими линзами.

Сканирующий зондовые
микроскоп


Сканирующий зондовый микроскоп
это класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением.
Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером
в 1981 году.  Отличительной СЗМ особенностью является наличие:
зонда,
системы перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам,
регистрирующей системы.
Регистрирующая система фиксирует значение функции, зависящей от расстояния зонд-образец. Обычно регистрируемое значение обрабатывается системой отрицательной обратной связи, которая управляет положением образца или зонда по одной из координат (Z). В качестве системы обратной связи чаще всего используется ПИД-регулятор.

Основные типы сканирующих зондовых микроскопов:

  1. Сканирующий атомно-силовой микроскоп

  2. Сканирующий туннельный микроскоп

  3. Ближнепольный оптический микроскоп

Рентгеновский
микроскоп


Рентгеновский микроскоп
— устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра.
Рентгеновский микроскоп по разрешающей способности находится между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность
рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нанометров, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нанометров). В настоящее время существуют
рентгеновский микроскоп с разрешающей способностью около 5 нанометров.

Рентгеновский микроскоп бывают:

  1. Проекционный рентгеновский микроскоп.
    ППроекционный рентгеновский микроскоп представляет собой камеру, в противоположных концах которой располагаются источник излучения и регистрирующее устройство. Для получения чёткого изображения необходимо, чтобы угловая апертура источника была как можно меньше.

    В микроскопах такого типа до недавнего времени не использовались дополнительные оптические приборы. Основным способом получить максимальное увеличение является размещение объекта на минимально возможном расстоянии от источника рентгеновского излучения. Для этого фокус трубки располагается непосредственно на окне рентгеновской трубки либо на вершине иглы анода, помещенной вблизи окна трубки. В последнее время ведутся разработки микроскопов, использующих зонные пластинки Френеля для фокусировки изображения.
    Такой микроскоп имеют разрешающую способность до 30 нанометров.

  2. Отражательный рентгеновский микроскоп.

    В микроскопе этого типа используются приёмы, позволяющие добиться максимального увеличения, благодаря чему линейное разрешение проекционного рентгеновского микроскопа достигает 0,1—0,5 мкм. В качестве линз в них используется система зеркал. Изображения, создаваемые отражательными рентгеновскими микроскопами даже при точном выполнении профиля их зеркал искажаются различными аберрациями оптических систем: астигматизм, кома.
    Для фокусировки рентгеновского излучения применяются также изогнутые монокристаллы. Но при этом на качество изображения сказываются структурные несовершенства монокристаллов, а также конечная величина брэгговских углов дифракций.
    Отражательный рентгеновский микроскоп не получил широкого распространения из-за технических сложностей
    его изготовления и эксплуатации.

Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп


Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп позволяет определить оптическую плотность исследуемого объекта на основе принципа интерференции и таким образом увидеть недоступные глазу детали. Относительно сложная оптическая система позволяет создать чёрно-белую картину образца на сером фоне. Это изображение подобно тому, которое можно получить с помощью фазово-контрастного микроскопа, но в нём отсутствует дифракционное гало.
В дифференциальном интерференционно-контрастном икроскопе поляризованный луч из источника света разделяется на два луча, которые проходят через образец разными оптическими путями. Длина этих оптических путей (т. е. произведение показателя преломления и геометрической длины пути) различна. Впоследствии эти лучи интерферируют при слиянии. Это позволяет создать объемное рельефное изображение, соответствующее изменению оптической плотности образца, акцентируя линии и границы. Эта картина не является точной топографической картиной.



www.mbs10.ru

Оптический микроскоп | khimie.ru

Оптический микроскоп оказался первым инструментом, взятым на вооружение судебными экспертами. За длительную историю своего применения оптическая микроскопия стала универсальным и очень эффективным методом получения судебных доказательств. Даже простой осмотр различных предметов под микроскопом выявляет множество деталей, очень важных для проведения следствия. Рассмотрим принцип действия простейшего оптического светового микроскопа.

Увеличительная, или выпуклая, линза дает изображение двух типов: действительное и мнимое. Действительное изображение можно спроектировать на какой-нибудь экран, а мнимое изображение возникает только в нашем сознании, которое воспринимает изображение, создаваемое не оптическими лучами, а их продолжениями.

Важнейшим параметром выпуклой линзы является ее фокусное расстояние. Фокусом называется особая точка, в которой пересекаются после прохождения линзы лучи, падающие на линзу в виде параллельного пучка. При помещении в эту точку источника света после преломления должен возникнуть пучок параллельных лучей (рис. 1). 

Рис. 1. Ход лучей через выпуклую линзу:

а) параллельный пучок света, проходя через линзу, собирается в фокусе F,

б) расходящийся из фокуса F  пучок света, проходя через линзу, образует параллельный пучок.

Если по одну сторону выпуклой линзы поместить объект так, чтобы он находился между фокусным и удвоенным фокусным расстоянием, по другую сторону линзы возникает обратное, действительное увеличенное изображение. Если же объект поместить между фокусом и линзой, по эту же сторону линзы возникает прямое мнимое увеличенное изображение (рис. 2).

Рис. 2. Два примера возникновения изображения при использовании выпуклой линзы:

а — точка Р′ — действительное обратное (перевернутое) увеличенное изображение точки Р,

б — мнимое прямое увеличенное изображение точки Р.

Это явление положено в основу применения простейшего визуального прибора-лупы. Увеличение лупы тем больше, чем меньше фокусное расстояние, т. е. чем больше ее кривизна. В принципе с помощью лупы можно добиться любого увеличения, но на практике возникает множество ограничений. Прежде всего из-за технических трудностей нельзя изготовить линзу очень большой кривизны, которая бы давала четкое изображение объекта, а расстояние от глаза до линзы уменьшить практически невозможно.

Преодолеть эту трудность помогла одна простая идея, автором которой был Левенгук еще в XVII в. Идея понятна из рис. 3.

Рис. 3. Принципиальная схема работы оптического микроскопа

Для получения больших увеличений надо использовать сразу две линзы. Одна из них – объектив — дает действительное обратное увеличенное изображение объекта, а вторая – окуляр — используется как лупа. Рассматривая через окуляр картину, полученную с помощью объектива, мы видим увеличенное мнимое изображение объекта. Таким образом, большое увеличение достигается в две ступени, и в результате в микроскопе возникает обратное (перевернутое) по отношению к объекту изображение.

Современный оптический микроскоп — это не просто прибор, состоящий из одного объектива и одного окуляра. Для того чтобы изображение не портилось из-за различных недостатков линз, микроскоп приходится делать в виде сложной системы, состоящей из множества линз. Максимальное увеличение является одной из важнейших характеристик микроскопа, но важнейшим его параметром надо признать разрешающую способность, которая показывает, на каком минимальном расстоянии две точки, разрешенные с помощью данной системы объектива и окуляра, воспринимаются глазом раздельно. Если расстояние между двумя точками равно разрешающей способности, то на этом приборе уже нельзя улучшить изображение. Точно так же нельзя, например, восстановить изображение детали, неразличимой на плохом негативе, путем увеличения этого негатива до размеров огромного стенда. Теоретически оптический микроскоп позволяет разрешить (увидеть) объекты, отстоящие друг от друга на расстоянии, близком половине длины волны лучей света, используемого для освещения в видимой области спектра (т. е. это «белый» свет) наименьшую длину волны (400 нм) имеют ультрафиолетовые лучи. Рассматривая предметы в таких лучах, можно различить удаленные друг от друга на расстояние 200 нм (0,2 мкм).

При работе с оптическим микроскопом в качестве источника освещения используют белый свет, основные компоненты которого отличаются большими длинами волн, чем ультрафиолетовое излучение. К тому же из-за особенностей прохождения оптических лучей через различные участки даже самых качественных линз неизбежны дефекты изображения объектов. Поэтому разрешающая способность даже очень хороших оптических микроскопов не превышает 1 мкм. Объекты, удаленные друг от друга на расстояние 0,8-1 мм, различимы невооруженным глазом достаточно хорошо, поэтому для целей криминалистики вполне достаточно иметь микроскоп с 800-1000-кратным увеличением.

Для того чтобы выявить и отобрать для изучения в оптическом микроскопе микрочастицы, а также подготовить их для более подробных исследований, судебные эксперты пользуются стереомикроскопом. В отличие от изображений, которые получаются с помощью микроскопов других типов, изображение в стереомикроскопе является объемным и прямым. Эти особенности очень важны, потому что, работая со стереомикроскопом, объекты можно перемещать на предметном столике, а при необходимости даже обрабатывать теми или иными инструментами. Ясно, что такие операции были бы очень утомительны, если бы их пришлось проводить, наблюдая в окуляре не за прямым, а за перевернутым изображением.

Оптическая схема стереомикроскопа моделирует систему объемного зрения человека. Представим себе, что мы держим на небольшом расстоянии перед собой какой-то текст и наши глаза зафиксированы на какой-то точке. Тогда угол между направлениями от этой точки к каждому из глаз будет равен 14°. Каждый глаз воспринимает и передает в мозг свое собственное изображение, но в мозгу оба изображения складываются в единую объемную картину. Стереомикроскоп представляет собой по существу систему из двух микроскопов, направление оптических путей в которых составляет угол 14°. Подобная конструкция позволяет увеличить изображение исследуемого предмета и сохранить его привычный для наблюдения облик. Благодаря встроенным в окуляр переводным призмам наблюдатель имеет возможность наблюдать прямое изображение предметов, рассматриваемых в стереомикроскоп.

Для создания объемных эффектов очень важно уметь использовать «игру» светотени. У обычного оптического микроскопа осветительное устройство дает почти параллельный поток лучей, которые направлены к объекту практически под прямым углом. Стереомикроскоп позволяет осветить объект с любой стороны. Тем самым удается рассмотреть многие детали объекта, обычно скрытые в тени, и сохранить светотеневые эффекты.

У стереомикроскопа, как правило, нет сменных объективов, хотя увеличение можно постепенно изменять. Максимальное увеличение почти никогда не бывает больше 50-кратного, использовать более сильное увеличение нецелесообразно, потому что при этом начинает падать резкость изображения. Однако для выявления судебных улик очень сильного увеличения и не требуется, потому что и при 50-кратном увеличении размер предметов увеличится от 10 мкм в натуре до 0,5 мм при рассмотрении в микроскопе. Такие размеры уже вполне различимы человеческим глазом. Сейчас мы приведем одну историю из уголовной хроники, которая дает представление о том, какое обилие различных «следов» удается обнаружить с помощью стереомикроскопа.

Ваш отзыв

Вы должны войти, чтобы оставлять комментарии.

khimie.ru