Для проведения измерений и подсчета необходимы: объект-микрометр, окуляр-микрометр и препаратоводитель на столике микроскопа.
Объект-микрометр представляет собой металлическую или стеклянную пластинку в форме предметного стекла (рис.1а).
На этой пластинке обозначен круг, в центре которого имеется шкала. Величина всей шкалы составляет 1 мм. Она разделена на 100 частей (рис.1б). Интервалы между делениями обычно равны 0,01 мм, т.е. 10 микрометрам (сокращенное обозначение мкм) — это цена одного деления объект-микрометра. Эта величина всегда обозначена в виде маркировки на объект-микрометре. Объект-микрометр нужен для определения цены деления окуляр-микрометра, для определения масштаба изображения на микрофотографиях и рисунках и для определения увеличения микроскопов со сложными оптическими системами.
Окуляр-микрометр представляет собой тонкую круглую стеклянную (отдельную или вмонтированную в окуляр) пластинку, с нанесенной на ней линейной шкалой (рис.1в). Длина всей шкалы может равняться 5 мм. Она разделена на 50 частей, по 0,1 мм каждая, или же на 200 частей — по 0,05 мм каждая. Бывает шкала окуляр-микрометра длиной в 10 мм. Она разделена на 100 частей, по 0,1 мм каждая. Окуляр-микрометр вставляется между линзами окуляра. Такой окуляр-микрометр служит для линейных измерений.
Для измерений плоскостей и для подсчета числа клеток в определенной площади используется сетчатый окуляр-микрометр. В нем на стеклянной пластинке нанесен квадрат. Длина сторон квадрата 10 мм. Каждая сторона квадрата разделена на 20 частей. В результате пересечения горизонтальных и вертикальных линий образуется сеточка, с интервалами между делениями 0,5 мм (рис.1г).
Для измерения больших объектов и для повышения точности измерений используется винтовой окуляр-микрометр. Отсчетный механизм его состоит из шкалы (от 0 до 8 мм) с интервалами между делениями в 1 мм, нанесенной на неподвижной стеклянной пластинке, и сетки в виде двух рисок с перекрестием, нанесенной на подвижной стеклянной пластинке, а также микрометренного винта с отсчетным барабаном. Обе пластинки расположены в фокальной плоскости окуляра. Подвижная пластинка с рисками и перекрестием связана с микрометренным винтом так, что при его вращении перекрестие и риски перемещаются в поле зрения окуляра относительно неподвижной шкалы. Шаг винта равен 1 мм. Таким образом, при повороте барабана винта на один полный оборот, риски и перекрестие в поле зрения окуляра переместятся на одно деление шкалы. Следовательно, неподвижная шкала в поле зрения служит для отсчета полных оборотов барабана винта, т.е. для отсчета полных миллиметров, на которые перемещается перекрестие и риски окуляр-микрометра. Барабан винта разделен на 100 частей. При шаге винта в 1 мм поворот барабана на одно деление соответствует перемещению перекрестия и рисок на 0,01 мм. Таким образом, шкала барабана служит для отсчета сотых долей миллиметра.
Полный отсчет по шкалам окуляр-микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета в поле зрения определяется положением перекрестия и рисок, т.е. подсчитывается, на сколько полных делений шкалы они переместились, считая от нулевого деления шкалы. При отсчете по барабану микрометренного винта, определяют, какое деление шкалы барабана приходится против индекса, расположенного на подвижной части винта. Пределы измерения винтовым окуляр-микрометром — от 0 до 8 мм.
1. Линейное измерение объектов.
Величина объектов измеряется единицами длины микрометрами (мкм), которые раньше назывались микронами.
Изображение объектов под микроскопом измеряется окуляр-микрометром в делениях его шкалы. Поворотом окуляра, в который вложен окуляр-микрометр, и перемещением препаратоводителя на столике микроскопа, совмещают шкалу окуляр-микрометра с измеряемым объектом по направлению измерения. Определяют сколько делений окуляр-микрометра приходится на длину (ширину) объекта. При работе с винтовым окуляр-микрометром, наблюдая в окуляр и вращая барабан по часовой стрелке, подводят центр перекрестия до совмещения с краем измеряемого объекта и делают первый отсчет по шкалам окуляр-микрометра по положению рисок.
По шкале в поле зрения отсчитывают полные мм, а по шкале барабана — сотые доли мм. Таким образом подводят перекрестие до совмещения его центра с изображением второго края измеряемого объекта и делают второй отсчет по шкалам микрометра. Вычисляют разность отсчетов, которая является величиной изображения объекта.
Например, первый отсчет по окуляр-микрометру равен 3,52 мм; второй отсчет равен 3,64 мм. Величина изображения объекта = 3,64 мм — 3,52 мм = 0,12 мм (120 мкм).
Для выяисления абсолютной величины объекта нужно определить цену деления окуляр-микрометра. Для этого на предметный столик микроскопа, вместо препарата помещают объект-микрометр, находит его шкалу и совмещают ее со шкалой окуляр-микрометра. Определяют сколько делений окуляр-микрометра приходится на какое-то определенное, возможно большее, число делений объект-микрометра.
Высчитывают цену деления окуляр-микрометра: L = (N x s)/ n, где
L- Цена деления окуляр-микрометра
N- Число делений объект-микрометра
S- Цена одного деления объект-микрометра (см. маркировку)
n- Число делений окуляр-микрометра, совпадающих с числом делений объект-микрометра
Пример: 40 делений окуляр-микрометра точно совпадают с 9 делениями объект-микрометра. Цена деления объект-микрометра равна 0,01 мм (10 мкм).
Расчитаем цену одного деления окуляр-микрометра: L = (9 х 0,01 мм)/40 = 0,00225 мм » 2 мкм.
Таким образом, цена деления окуляр-микрометра при данной комбинации окуляра и объектива равна двум мкм. Цена деления окуляр-микрометра зависит от комбинации окуляра и объектива, а также от длины тубуса микроскопа. Поэтому она определяется для каждого сочетания окуляра и объектива, применяемого для измерения, и записывается. При работе на одном микроскопе можно один раз определить цену деления окуляр-микрометра при различных комбинациях окуляров и объектвов и использовать полученные величины при последующих измерениях. При работе с объективами, у которых имеется коррекционное устройство на толщину покровного стекла, все сравнительные измерения проводят при одинаковом его значении.
Абсолютную величину объекта вычисляют, умножая величину изображения объекта, определенную в делениях окуляр-микрометра на цену деления окуляр-микрометра.
В нашем примере: абсолютная величина объекта = 120 мкм х 2 мкм= 240 мкм.
2. Определение увеличения (масштаба) изображения на микрофотографиях и рисунках.
Для определения увеличения микрофотографий фотографируют шкалу объект-микрометра при тех же комбинациях окуляра, объектива и увеличения фотонасадки, если их несколько, как у МФН-II, при которых проводилась съемка объекта. Негативы с указанием значения окуляра и объектива хранить в фототеке. При печати микроснимков при этом же увеличении фотоувеличителя печатают и фотографию шкалы объект-микрометра. На фотоотпечатке линейкой измеряют величину нескольких делений шкалы объект-микрометра или всю шкалу. Полученное число делят на абсолютную величину этого отрезка шкалы объект-микрометра (число делений объект-микрометра, умноженное на абсолютную величину одного деления объект-микрометра; абсолютную величину одного деления объект-микрометра определяют по маркировке на пластинке объект-микрометра). Это число и есть кратность увеличения изображения на микрофотографии. Для определения увеличения рисунка, проецируют на этот рисунок рисовальным аппаратом шкалу объект-микрометра (при той же оптике, при которой выполнялся рисунок) и зарисовывают часть шкалы объект-микрометра. Затем производят те же измерения и подсчеты, что и при определении увеличения на микрофотографиях.
Например, изображение семи делений объект-микрометра на рисунке или микрофотографии равны 18 мм. Абсолютная величина одного деления объект-микрометра (по маркировке на нем) равна 0,01 мм. Абсолютная величина семи делений объект-микрометра = 7 х 0,01 = 0,07 мм (70 мкм).
Увеличение изображения= 18 мм (18000 мкм)/ 0,07 мм (70 мкм) = 257
Можно на рисунках для печати изобразить небольшой отрезок шкалы объект-микрометра, с указанием абсолютной величины этого отрезка в мкм.
3. Определение абсолютной величины объекта по его рисунку.
При проецировании шкалы объект-микрометра на рисунок можно по изображению объекта на рисунке вычислить абсолютную величину объекта без измерения его окуляр-микрометром. Величина объекта на рисунке и величина отрезка шкалы объект-микрометра на рисунке измеряется линейкой.
S = (B x K) / b , где
S — Абсолютная величина объекта;
B — абсолютная величина отрезка шкалы (нескольких делений) объект-микрометра;
K — величина объекта на рисунке;
b — величина отрезка шкалы объект-микрометра (нескольких делений) на рисунке.
Пример: Величина изображения объекта на рисунке равна 62 мм. Произвольный отрезок спроецированной шкалы объект-микрометра на рисунке равен 22 мм и включает в себя 10 делений объект-микрометра. Абсолютная величина этого отрезка шкалы объект-микрометра равна числу делений в нем, умноженному на абсолютную величину одного деления (по маркировке на пластинке объект-микрометра), т.е. 10 х 0,01 мм = 0,1 мм.
Абсолютная величина объекта = (0,1 мм х 62 мм) / 22 мм = 0,282 мм = 282 мкм.
Все подсчеты проводятся в одних единицах измерения в мм, а конечный результат можно перевести в мкм (1 мм = 1000 мкм).
4. Определение «линейного увеличения» объектов.
Кроме абсолютной величины объектов, в цитологических исследованиях используется показатель «линейное увеличение» т.е. отношение величины изображенного на рисунке объекта к абсолютной величине объекта. Способы определения величины объекта на рисунке и абсолютной величины объекта описаны выше.
Если взять данные из предыдущего примера, где величина изображения объекта на рисунке равна 22 мм, а абсолютная его величина равна 0,282 мм, то линейное увеличение объекта = 22 мм / 0,282 мм = 78.
Линейной мерой объекта в двух измерениях служит продольное и поперечное смещение столика относительно делений шкалы нониуса. При этом возможны точные змерения от 0,1 мм и приблизительные — до 0,05 мм. Для этого применяют окуляры с перекрестием или с указателем. Препаратоводитель смещают до совпадения точки измеряемого объекта, принятой за начало отсчета, с перекрестием и отмечают показания измерительной шкалы. Затем продольным или поперечным движением препаратоводителя достигают конечной точки отсчета и вновь отмечают показания. Разность показаний является линейной мерой исследуемого объекта.
В качестве вспомогательного приспособления для измерения длины можно применять камеру для подсчета элементов крови. Дно отсчетной камеры разделено на квадраты различной длины. Длина сторон наименьшего квадрата равна 0,05 мм, «Группового квадрата» — 0,2 мм и большого квадрата — 1 мм. Измеряемый объект помещают в счетную камеру и определяют его длину путем сравнения его с длиной сторон квадратов счетной камеры.
7. Пересчет количества структурных элементов (устьиц, волосков и др.) на единицу площади (1 кв.мм) органа, ткани.
Сначала необходимо вычислить площадь поля зрения микроскопа (при той же комбинации объектива и окуляров, при которой будет проводиться подсчет) по формуле
S = pr2 где:
S — площадь поля зрения микроскопа,
r — радиус поля зрения микроскопа,
p — 0,1416.
Диаметр поля зрения микроскопа (d) измеряется объект-микрометром, значение диаметра делится на 2 и получается значение радиуса для прведенной выше формулы. Зная цену деления объект-микрометра (см. маркировку на пластинке объект-микрометра), легко вычислить диаметр поля зрения микроскопа. Затем подсчитывают количество изучаемых структурных элементов в поле зрения микроскопа (при условии, что изучаемая ткань или орган занимают все поле зрения микроскопа):
A = W x (1 мм 2/S) , где
A — Количество изучаемых структурных элементов на единицу площади в 1 мм 2
W — Количество их в поле зрения микроскопа
S — Площадь поля зрения микроскопа (мм 2)
Отношение (1 мм 2 / S) является постоянным коэффициентом для данной оптики, на который можно умножить подсчитанное количество структурных элементов в поле зрения, не составляя каждый раз уравнения.
d = 420 мкм = 0,42 мм;
r = 210 мкм = 0,21 мм;
r2 = 0,0441 кв.мм;
S = 3,1416 х 0,0441 = 0,138 мм 2
В поле зрения подсчитано 52 устьица. 52 устьица приходится на площадь 0,138 мм 2 . Х устьиц приходится на площадь 1 кв.мм:
Х = 52 х (1:0,138) = 52 х 7,25 = 373 устьица.
Таким образом, на площадь листа в 1 кв.мм приходится 373 устьица. 7,25 — постоянный коэффициент для данной оптики.
8. Измерение толщины объекта.
При измерении толщины пользуются микрометрическим винтом микроскопа. Сначала наводят на резкость верхнюю поверхность измеряемого объекта, а затем нижнюю. Отмечают разность в обоих положениях микровинта по делениям, которые на нем имеются. Эти деления обычно соответствуют микрометрам. При применении иммерсинных объективов эта величина равна толщине объекта; при объективах сухих систем ее надо умножить на 1,5, т.е. на соотношение между показателями преломления стекла и воздуха.
Одна из самых главных частей
микроскопа, как и телескопа, это объектив. К подбору и
покупке объективов к микроскопу нужно подходить очень
тщательно. От этого зависит качество изображения, даваемое
микроскопом, и насколько мелкие детали вы сможете увидеть в
него. На рынке можно встретить большое количество объективов
для микроскопов разных производителей. По характеру
оптической коррекции аберраций объективы делятся на
ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы.
Встречаются специализированные объективы, но мы их
рассматривать не будем, т.к. они нужны для специальных
исследований и для домашнего пользования очень дорогие.
По виду иммерсии они делятся
на безыммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной
иммерсией. Иммерсия это когда между покровным стеклом и
объективом находится иммерсионная жидкость и объектив в нее
погружен. Это изменяет коэффициент преломления среды между
объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в
объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива.
Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями
от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется
кедровое или специальное синтетическое масло, использование
других масел не допускается. В водной иммерсии используется
дистиллированная вода.
Маркируются по иммерсии
объективы микроскопом следующим образом.
МИ,
и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия.
ВИ, и белое кольцо на объективе – водная иммерсия.
Цветовая идентификация принята
в России, на зарубежных объективах может какое угодно быть
кольцо по цвету.
Если на объективе микроскопа
нет обозначений иммерсии, то это сухой объектив.
Давайте подробно рассмотрим
каждый вид объектива.
Ахроматы. Объективы ахроматы
имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных
длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность
увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н.
компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в
объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля
зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива
обычно не указан код оптической коррекции.
На объективах фирмы
встречается маркировка ()
— это объектив ахромат с пружинным механизмом, который
защищает препаратотраздавливания объективоммикроскопа.
Апохроматы — это объективы, у
которых полностью исправлена хроматическая аберрация, но
хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения не
исправлены. На оправе объектива указана маркировка АПО,
.
Планахроматы – это объективы у
которых исправлена кривизна поля, хроматическая аберрация и
хроматическая разность увеличения. Очень полезный объектив,
для малых увеличений, дающий резкое изображение по всему
полю. Маркируется кодом ПЛАН, ,
Планапохромат – это объектив с
полной хроматической коррекцией, плоским полем и
исправленной хроматической разностью увеличений. Это
наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа.
Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО,
На западе выпускают т.н.
семипланаты (У
этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами,
и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля.
Эти объективы маркируются кодом
Рассмотрим подробно маркировку
объективов к микроскопам.
На оправе объектива
указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х.
Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение
объектива умножить на увеличение окуляра.
После значения увеличения
объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая
апертура (обозначается символом
при расчетах). Числовая апертура показывает, какое
максимально полезное увеличение можно добиться с этим
объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально
полезное увеличение микроскопа с данным объективом
рассчитывается так числовая апертура умножается на 1000.
Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.65
имеет полезное увеличение 650х. Значительно большее
увеличение смысла ставить нет, т.к. это не прибавит деталей,
а только ухудшит контрастность и яркость изображения. Также
можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно
поделить длинно волны в мкм при которой наблюдаем на
удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные
объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка
0,12мкм.
Под увеличением и числовой
апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и
другие параметры. Например, длина тубуса микроскопа, с
которым объектив может работать со штатным увеличением.
Например, обычная длина тубуса 160мм. Также указывается
толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать
объектив, обычно это 0,17 мм.
Рассмотрим на примерах
маркировку объективов микроскопов.
Как же все-таки выбрать
объектив для микроскопа. Если вы хотите наблюдать насекомых
или другие более-менее крупные объекты, то нужно стремиться
купить объектив с небольшим увеличением, например 4х. Но
самое главное чтобы объектив был с кодом коррекции ПЛАН,
или .
Эти объективы дадут резкое изображение по всему полю зрения.
Если вы хотите делать снимки через микроскоп, то желательно
купить объектив не только с коррекцией поля, но и с полной
коррекцией хроматической аберрацией и хроматической
разностью увеличений. Но эти объективы очень дороги. Для
наблюдения бактерий нужно стремится купить иммерсионный
объектив с максимально возможной числовой апертурой. Это
позволит применять большие увеличения.
Страницы по теме
Классификация объективов
Давайте рассмотрим классификацию
объективов с наглядными примерами. Для вас мы специально сфотографировали
объективы из нашей коллекции. Классификация приведена благодаря книге Ольге
Владимировны Егоровой, подарившей нам свою книгу.
Классификация объективов микроскопов
изучить классификацию современных объективов для микроскопов по основным признакам.
1. изучить выходные параметры объективов;
2. изучить тип оптической коррекции объективов;
3. изучить конструктивные параметры объективов;
4. изучить конструктивные особенности объективов;
5. научиться читать маркировку объективов
Группа А. Выходные параметры
— объективы малого увеличения – от 1× до 20×;
— объективы среднего увеличения – от 20× до 50×;
— объективы большого увеличения – от 50× до 100×;
— объективы сверхбольшого увеличения – свыше 100×
2. Числовая апертура
— объективы малых числовых апертур – до 0,2;
— объективы средних числовых апертур – от 0,2 до 0,65;
— объективы высоких числовых апертур – от 0,65;
— объективы повышенных числовых апертур – выше традиционных
для соответствующего увеличения
— объективы с обычным рабочим расстоянием;
— объективы с большим рабочим расстоянием (LD);
— объективы со сверхбольшим рабочим расстоянием (LLD)
4. Линейное поле
— обычные — с линейным полем до 20 мм;
— широкопольные — с
линейным полем выше 20 мм
5. Рабочая область спектра
— объективы для видимой области спектра – пропускание от 400
до 700 нм;
— объективы для ультрафиолетовой области спектра – пропускание
от 250 до 400 нм;
— объективы для инфракрасной области спектра – пропускание от
700 до 900 нм
Группа Б. Качество изображения
Ахроматы – аберрации исправлены только для зелёной
длины волны
Апохроматы – аберрации исправлены для основных длин
волн (зелёной, красной, синей)
Полуапохроматы — аберрации исправлены для зелёной
длины волны, но не доисправлены для красной и синей
Монохроматы – аберрации исправлены для одной
указанной длины волны
2. Кривизна поля
— объективы с кривизной поля;
— объективы с плоским полем (ПЛАН, План-АПО, PL, Plan-APO,
A-Plan, Plan-Neofluar)
3. Хроматические аберрации
— объективы с хроматической разностью увеличения (ХРУ) –
требуются компенсационные окуляры;
— объективы без хроматической разницы увеличения
Группа В. Конструктивные параметры
1. Длина тубуса
конечная длина тубуса
стандартная – 160 мм;
— стандартная длина тубуса – «бесконечность»;
— нестандартная длина тубуса – не определена ISO
— нестандартная высота;
— стандартная высота
3. Коррекция на толщину покровного стекла
— без покровного стекла (=0);
— с корректировкой на стандартную толщину покровного стекла
(=0,17 мм);
— с корректировкой на определённую толщину покровного стекла
(0-2,0; 1,5-2,5 и др.)
4. Отношение к иммерсии
— объективы сухой
иммерсии;
— объективы с иммерсией (указывается тип иммерсии): ВИ, WI — водная иммерсия; МИ, HI, Oil — масляная иммерсия; Glyc — глицериновая иммерсия.
Группа Г. Конструктивные особенности
— без пружинящей оправы —
объективы с числовой апертурой до 0,50;
— с пружинящей оправой —
объективы с числовой апертурой более 0,50
2. Коррекционные кольца
— группа без коррекционных оправ;
— группа с коррекционной
оправой
Коррекционное кольцо позволяет
перейти на другую толщину покровного стекла или на другую иммерсию. На корпусе
объектива может быть указание Korr.
3. Ирисовая диафрагма.
— объективы без ирисовой
диафрагмы;
— объективы с ирисовой диафрагмой
(на корпусе объектива может быть указание Iris).
Настал момент
сделать попытку прочитать всю маркировку конкретного объектива:
1. Егорова О. В. С микроскопом на
«ты». Шаг в XXI век. Световые микроскопы для биологии и медицины. – М.:
Издательство «Репроцентр М», 2006. – с. 36 — 49
2. Егорова О. В. Техническая
микроскопия. Издание 2-е, переработанное Москва: Техносфера, 2007.
– с. 52 — 64
Да, о китайских и индийских, сделанных на коленке Этими объективами комплектуют микроскопы стоимостью до 200$ — маркировка SP. Обычно в черном корпусе, недавно пошли в хроме, а внутри — та же дрянь. Штатив мне приносили с этими объективами, в окуляры 10х/18 причем не сильно заметно, а вот на фото — разница очевидна. Реально что-то типа 20х/0.33, 40х/0.55, 100х/1.10, видимо это сильно упрощенная коррекция поля + занижение апертуры, чтоб было не видно за счет большей ГРИП. Их отличает плоская передняя линза (20х и 40х), в нормальных объективах она вогнутая.
Если честно, не очень понимаю, о чём Вы. Если о том, что награвированное значение апертуры не соответствует реальной — это врядли. Ведь кроме утверждённой конструкции (чертежи, в которых однозначно прописана апертура) есть ещё и всякие сертификационные нормы. Если, вдруг, заметят такое несоответствие, завод просто остановят. Поэтому (да и по другим причинам) откровенное враньё, врядли, возможно. Конечно, в процессе изготовления отдельные образцы могут быть сделаны с отступлением от чертежей, возможен и брак, конечно. Но говорить о системе, об этом как о типичной ситуации — неправильно, при всём, как говорится, уважении. То, что внутри, так это тоже известно. Никто из указанных вами изготовителей в дешёвом сегменте не ушёл за рамки классических конструкций Аббе. Для объектива 10х, это две склейки, 20х, одиночка и две склейки, 40, то же, 100х, две одиночки и две склейки. По советскому госту отклонение реального значения апертуры от заявленной, не более 5%, т.е для 10х — 0.238, 20х — 0.38, 40х-0.62, 100х — 1.19ми. Если посчитать насколько увеличится грип, увидим, что эта величина для объективов такой коррекции незначительна. Думаю, что гравировка SP просто маркетинговый ход и означать он может (как это не смешно) и суперплан и полуплан и «симпл» план и что-то ещё, может быть. В индию, кстати, собираюсь, по плану будем запускать наши объективы сразу в нескольких странах, у разных изготовителей, чтобы была конкуренция. Затем сирия, там тоже завод, которому когда-то помогали «осваиваться», но там сейчас, наверное не до оптики, подождём.
также «перспективен» завод в Феодосии.
Маркировка объективов.
Данные
о каждом объективе маркируются на его
корпусе с указанием следующих параметров:
Окуляры
Оптические
системы, предназначенные для построения
микроскопического изображения на
сетчатке глаза наблюдателя. В общем
виде окуляры состоят из двух групп линз:
глазной — ближайшей к глазу наблюдателя
— и полевой — ближайшей к плоскости, в
которой объектив строит изображение
рассматриваемого объекта.
Окуляры
классифицируются по тем же группам
признаков, что и объективы:
Осветительная система
Осветительная
система является важной частью конструкции
микроскопа и
представляет собой систему линз, диафрагм
и зеркал (последние применяются при
необходимости), обеспечивающую равномерное
освещение объекта и полное заполнение
апертуры объектива.
Осветительная
система микроскопа проходящего света
состоит из двух частей — коллектора и
конденсора.
Коллектор.
При
встроенной осветительной системе
проходящего света коллекторная часть
расположена вблизи источника света в
основании микроскопа и предназначена
для увеличения размера светящегося
тела. Для обеспечения настройки коллектор
может быть выполнен подвижным и
перемещаться вдоль оптической оси.
Вблизи коллектора располагается полевая
диафрагма микроскопа.
Конденсор.
Оптическая
система конденсора предназначена для
увеличения количества света, поступающего
в микроскоп. Конденсор располагается
между объектом (предметным столиком) и
осветителем (источником света).
Чаще
всего в учебных и простых микроскопах
конденсор может быть выполнен несъемным
и неподвижным. В остальных случаях
конденсор является съемной частью и
при настройке освещения имеет
фокусировочное перемещение вдоль
оптической оси и центрировочное
перемещение, перпендикулярное оптической
оси.
При конденсоре всегда находится
осветительная апертурная ирисовая
диафрагма.
Конденсор
является одним из основных элементов,
обеспечивающих работу микроскопа по
различным методам освещения и
контрастирования:
Классификация
конденсоров близка
по группам признаков к объективам:
Конденсор
Аббе —
не исправленный по качеству изображения
конденсор, состоящий из 2-х неахроматических
линз: одной — двояковыпуклой, другой —
плосковыпуклой, обращенной к объекту
наблюдения (плоская сторона этой линзы
направлена вверх). Апертура конденсора,
А= 1,20. Имеет ирисовую диафрагму.
Апланатический
конденсор —
конденсор, состоящий из трех линз,
расположенных следующим образом: верхняя
линза — плосковыпуклая (плоская сторона
направлена к объективу), далее следуют
вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая
линзы. Исправлен в отношении сферической
аберрации и комы. Апертура конденсора,
А = 1.40. Имеет ирисовую диафрагму.
Ахроматический
конденсор —
конденсор, полностью исправленный в
отношении хроматической и сферической
аберрации.
Конденсор
темного поля —
конденсор, предназначенный для получения
эффекта темного поля. Может быть
специальным или переделан из обычного
светлопольного конденсора путем
установки в плоскости ирисовой диафрагмы
конденсора непрозрачного диска
определенного размера.
Маркировка
конденсора.
На
фронтальной части конденсора наносится
маркировка числовой апертуры
(осветительной).
.
По степени скомпенсированности хроматической
аберрации объективы
подразделяются на монохроматы(Monochromat –
для одной длины волны или узкой полосы
спектра), ахроматы (Achromat –
основная и две дополнительных длин
волны) и апохроматы (Apochromat –
основная и три дополнительных длины
волны).
Кроме
степени коррекции световых аберраций,
объективы могут классифицироваться на
объективы проходящего и отраженного
света. Объективы проходящего света
рассчитаны на постоянное применение
покровных стекол (0,17 мм).
Объективы
отраженного света – с приставкой «Epi»
— имеют просветляющее покрытие для
предотвращения бликов.
Предназначенные
для работы с флуоресценцией объективы
изготавливаются с применением специальных
стекол с очень высоким коэффициентом
пропускания в ближней ультрафиолетовой
области. В название таких объективов
включается слово «Fluar».
На
каждом объективе нанесена маркировка,
указывающая класс объектива, увеличение,
числовую апертуру и тип иммерсионной
среды, типы используемых контрастов
(например, фазовый контраст), возможность
корректировки с учетом толщины покровного
стекла, тип оптики (оптика «на
бесконечность») и другая необходимая
информация.
Иммерсия в оптической
микроскопии —
это введение между объективом микроскопа и
рассматриваемым предметом жидкости для
усиления яркости и расширения пределов
увеличения изображения. Применение
иммерсии даёт возможность повысить а
разрешающую способность микроскопа.
В
качестве иммерсионных жидкостей
применяются:
Счетные камеры
КАМЕРЫ
СЧЁТНЫЕ —
приборы
для подсчета форменных элементов крови,
мочи и цереброспинальной жидкости, а
также микроорганизмов. Представляют
собой пластину из толстого стекла с
углублением, на дне к-рого выгравирована
счетная сетка. Углубление накрывают
шлифованным покровным стеклом. Постоянная
высота К. с. обеспечивается плотным
притиранием покровного стекла к пластине
до образования радужных ньютоновых
колец. Счетная сетка состоит из больших
и малых квадратов.
Выделяют
сетки различных типов — Тома, Бюркера,
Предтеченского, Горяева, Фукса-Розенталя
и др.; они различаются группировкой
больших и малых квадратов. Высота камеры,
площадь сетки и ее делений и разведение
взятой для исследования крови позволяют
подсчитать с помощью светового микроскопа
количество форменных элементов крови
(эритроцитов, лейкоцитов) в определенном
объеме крови или другой среды. В клин,
практике обычно
пользуются
счетной камерой Горяева.
Сетка
камеры Горяева состоит из 225 больших
квадратов, из которых 25 расчерчены
вертикальными и горизонтальными линиями
на 16 малых квадратов. Эритроциты считают
в 5 больших (80 малых) квадратах, расположенных
по диагонали (в 1 мкл крови при разведении
в 200 раз). Полученное при этом число
умножают на 10000. Лейкоциты подсчитывают
при разведении крови в 20 раз в 100 больших
(1600 малых) квадратах. Полученное число
умножают на 50.
Определение
общего количества клеток в цереброспинальной
жидкости лучше производить в камере
Фукса-Розенталя.
Клетки
подсчитывают в 256 малых (16 больших)
квадратах. Полученное число делят на
3. Определение количества форменных
элементов в моче производят в камерах
Фукса-Розенталя или Горяева.
Различные объективы отличаются по степени коррекции аберраций. Для большинства современных объективов характерно исправление сферической аберрации. Кривизна поля изображения в наибольшей степени скомпенсирована для план-объективов (Plan), дающих максимально плоское изображение. По степени скомпенсированности хроматической аберрации объективы подразделяются на монохроматы (Monochromat – для одной длины волны или узкой полосы спектра), ахроматы (Achromat – основная и две дополнительных длин волны) и апохроматы (Apochromat – основная и три дополнительных длины волны).
Кроме степени коррекции световых аберраций, объективы могут классифицироваться на объективы проходящего и отраженного света. Объективы проходящего света рассчитаны на постоянное применение покровных стекол (0,17 мм).
Объективы отраженного света – с приставкой «Epi» — имеют просветляющее покрытие для предотвращения бликов.
Предназначенные для работы с флуоресценцией объективы изготавливаются с применением специальных стекол с очень высоким коэффициентом пропускания в ближней ультрафиолетовой области. В название таких объективов включается слово «Fluar».
На каждом объективе нанесена маркировка, указывающая класс объектива, увеличение, числовую апертуру и тип иммерсионной среды, типы используемых контрастов (например, фазовый контраст), возможность корректировки с учетом толщины покровного стекла, тип оптики (оптика «на бесконечность») и другая необходимая информация. Пример такой маркировки приведен на рисунке -1.
В приведенном примере: объектив Achroplan с высоко скомпенсированной кривизной поля (-plan) и компенсацией хроматической аберрации для трех длин волн (Achro-), увеличением 50Х, числовой апертурой 0,90, предназначенный для работы с масляной иммерсией (n=1,52) и оптикой «на бесконечность». Данный объектив может работать с покровными стеклами разной толщины, но не имеет дополнительной корректировки. Кроме этого, он не подходит для работы по методу фазового контраста или темного поля, не имеет специальных покрытий для работы в отраженном свете и ограниченно пропускает свет ближней УФ-области.
Маркировка объективов разных производителей может различаться. Производители объективов предоставляют подробную информацию о них на сайтах или в информационных буклетах.
Объективы
Объективы
представляют главные оптические детали
микроскопов. От апертуры объективов
зависит разрешение микроскопа. Типы
выпускаемых фирмой ЛОМО объективов
приведены в Приложении 5.
Объективы
микроскопа
представляют собой оптические системы,
предназначенные для построения
микроскопического изображения в
плоскости изображения с соответствующим
увеличением, разрешением элементов,
точностью воспроизведения по форме и
цвету объекта исследования. Они имеют
сложную оптико-механическую конструкцию,
которая включает несколько одиночных
линз и компонентов, склеенных из 2-х или
3-х линз.
Количество
линз и конструкция объективов определяют
цели, которые можно решать при использовании
разных типов объективов. Чем выше
качество изображения, даваемое объективом,
тем сложнее его оптическая схема. Общее
число линз в сложном объективе может
доходить до 14 (например, в планапохроматическом
объективе с увеличением 100х и числовой
апертурой 1,40).
Объектив
состоит из фронтальной линзы и набора
внутренних линз. Фронтальная линза
(или система линз) обращена к препарату
и является основной при построении
изображения соответствующего качества,
определяет рабочее расстояние и числовую
апертуру объектива. Другие линзы в
сочетании с фронтальной обеспечивают
требуемое увеличение, фокусное расстояние
и качество изображения, а также определяет
высоту объектива и длину тубуса
микроскопа. На рис. 4 представлен общий
вид некоторых отечественных объективов.
При
классификации объективов
они разделяются по принципу расчетного
качества изображения, параметрическим
и конструктивно-технологическим
признакам, а также в зависимости от
методов исследования и контрастирования.
По
принципу расчетного качества изображения
объективы могут быть ахроматическими,
апохроматическими, объективами плоского
поля (планобъективы).
Ахроматические
объективы
рассчитаны для применения в спектральном
диапазоне 486 — 656 нм. Исправление любой
аберрации (ахроматизация) выполнено
для двух длин волн. В этих объективах
устранены сферическая аберрация,
хроматическая аберрация, кома, астигматизм
и частично сферохроматическая аберрация.
Изображение объекта имеет несколько
синевато-красноватый оттенок.
Апохроматические
объективы
используются в широкой спектральной
области и ахроматизация выполняется
для трех длин волн. При этом кроме
хроматизма, сферической аберрации, комы
и астигматизма достаточно хорошо
исправляются также вторичный спектр и
сферохроматическая аберрация, благодаря
введению в оптическую систему объектива
линз из кристаллов и специальных стекол.
По сравнению с ахроматами, эти объективы
обычно имеют повышенные числовые
апертуры, дают четкое изображение и
точно передают цвет объекта.
Современные
объективы, обладающие промежуточным
качеством изображения (полуапохроматы),
носят название микрофлюары.
В
планобъективах
исправлена кривизна изображения по
полю, что обеспечивает резкое изображение
объекта по всему полю наблюдения. При
исправлении аберраций объективы
называются планахроматами
или планапохроматами.
Планобъективы
обычно применяются при фотографировании,
причем наиболее эффективно применение
планапохроматов.
Потребность
в описанных объективах очень высокая,
однако они имеют достаточно высокие
цены. Поэтому рутинные и рабочие
микроскопы комплектуются так называемыми
экономичными
объективами.
К ним относятся объективы с улучшенным
качеством изображения по полю: ахростигматы
(фирма Leica),
СР-ахроматы
и ахропланы
(фирма Zeiss),
стигмахроматы
(фирма ЛОМО).
По
конструктивно-технологическим
признака
существует следующая классификация
объективов:
1)
Объективы с пружинящей оправой (начиная
с числовой апертуры 0,50), и без нее;
2)
Объективы, имеющие ирисовую диафрагму
внутри объектива для изменения числовой
апертуры (например, в объективах с
увеличенной числовой апертурой, в
объективах проходящего света для
реализации метода темного поля, в
поляризационных объективах отраженного
света);
3)
Объективы с корректирующей (управляющей)
оправой, которая обеспечивает движение
оптических элементов внутри объектива
(например, для корректировки качества
изображения объектива при работе с
различной толщиной покровного стекла
или с различными иммерсионными жидкостями,
а также для изменения увеличения при
плавной (панкреатической) смене
увеличения).
По
обеспечению методов
исследования и контрастирования
объективы можно разделить следующим
образом:
1)
Объективы работающие с покровным стеклом
и без покровного стекла:
2)
Объективы проходящего и отраженного
света (безрефлексные); люминесцентные
объективы (с минимумом собственной
люминесценции); поляризационные объективы
(без натяжения стекла в оптических
элементах, т.е. не вносящих собственную
деполяризацию); фазовые объективы
(имеющие фазовое полупрозрачное кольцо
внутри объектива); объективы ДИК (DIC),
работающие по методу
дифференциально-интерференционного
контраста (поляризационные с призменным
элементом); эпи-объективы (объективы
отраженного света, предназначенные для
методов светлого и темного поля, имеющие
в конструкции специально рассчитанные
осветительные эпи-зеркала);
3)
Иммерсионные и безиммерсионные («сухие»)
объективы.
Иммерсионная
жидкость (от
лат. immersio
— погружение) представляет жидкость,
заполняющую пространство между объектом
наблюдения и специальным иммерсионным
объективом
(а также между конденсором и предметным
стеклом). В основном, применяются три
типа иммерсионных жидкостей: маслянная
иммерсия
(МИ/oil), водная
иммерсия
(ВИ/W) и глицериновая
иммерсия
(ГИ/Glyz), причем последняя, в основном,
применяется в ультрафиолетовой
микроскопии.
Иммерсионная
жидкость применяется в тех случаях,
когда требуется повысить разрешающую
способность микроскопа или ее применения
требует технологический процесс
микроскопирования. При этом происходит:
1)
Повышение видимости препарата за счет
увеличения разности показателя
преломления среды и объекта;
2)
Увеличение глубины просматриваемого
слоя, который зависит от показателя
преломления среды.
Кроме
того, иммерсионная жидкость может
служить для уменьшения количества
рассеянного света, путем устранения
бликов от объекта. При этом устраняются
неизбежные потери света при освещении
препарата.
Иммерсионные
объективы.
Качество изображения, параметры и
оптическая конструкция иммерсионных
объективов рассчитываются и выбираются
с учетом толщины слоя иммерсии, которая
рассматривается как дополнительная
линза с соответствующим показателем
преломления. Иммерсионная жидкость,
расположенная между объектом и фронтальным
компонентом объектива, увеличивает
угол, под которым рассматривается объект
(апертурный угол). Числовая апертура
безиммерсионного (сухого) объектива
имеет значение только до 1,0 (разрешающая
способность порядка 0,3 мкм для основной
длины волны); числовая апертура
иммерсионного объектива доходит до
1,40 в зависимости от показателя преломления
иммерсии и технологических возможностей
изготовления фронтальной линзы
(разрешающая способность такого объектива
порядка 0,12 мкм).
Иммерсионные
объективы больших увеличений имеют
короткое фокусное расстояние — 1,5 — 2,5 мм
при свободном рабочем расстоянии 0,1 —
0,3 мм (расстояние от плоскости препарата
до оправы фронтальной линзы объектива).
Маркировка
объективов.
На корпусе каждого объектива нанесены
данные о параметрах данного объектива:
1)
Увеличение — 8х,
40х, 90х;
2)
Числовая апертура: 0,20; 0,65 и др., например,
40/0,65 или 40х/0,65
Вы купили микроскоп и теперь
хотите расширить его возможности. Для этого можно купить
дополнительные окуляры, объективы, бинокулярные насадки,
осветители, специальные камеры-окуляры (приемники
изображения) для вывода изображений на компьютер и другие
аксессуары к микроскопу.
Давайте подробно рассмотрим
аксессуары для микроскопа.
Начнем, пожалуй, с окуляров
т.к. их чаще всего покупают к микроскопам. Окуляры нужны для
расширения линейки увеличений микроскопа. Увеличение
микроскопа рассчитывается очень просто. Достаточно
перемножить увеличение объектива и окуляра. Например, если
вы используете объектив с увеличением 10х, и
окуляр также имеет увеличение 10х, то увеличение
микроскопа составит 100х. Соответственно с 15
кратным окуляром увеличение микроскопа составит 150х.
Не стоит, покупая окуляр к микроскопу, гнаться за
увеличениями выше 1500х, т.к. у объективов
микроскопа, как и у других оптических инструментов, есть
предел разрешения. У микроскопов она выражается в числовой
апертуре, которая указана в маркировке объектива. Чтобы
узнать максимальное полезное увеличение микроскопа нужно
числовую апертуру умножить на 1000. Например, с объективом с
числовой апертурой 1,30 максимальное полезное увеличение
1300 крат. Более подробно мы остановимся на маркировке и
описании объективов микроскопов в следующей статье.
В продаже можно встретить
несколько видов окуляров разных производителей.
К школьным микроскопам
прилагаются самые простые окуляры системы Гюйгенса. В их
маркировке на оправе окуляра указано только его увеличение,
иногда с буквой (Гюйгенс). Поле
зрения таких окуляров небольшое. Нет коррекции хроматизма, и
они подходят только для визуальных наблюдений.
Если на оправе окуляра указана
буква К, то это т.н. компенсационный окуляр. Он компенсирует
остаточных хроматизм ахроматических объективов. Маркировка
окуляра К10х/18 расшифровывается так, окуляр
компенсационный дающий увеличение 10 крат, поле зрения
окуляра 18мм. Компенсационные окуляры хорошо подходят для
микросъемки цифровыми фотоаппаратами без съемной оптики
напрямую через окуляр. Выпускается несколько видов
компенсационных окуляров, см. таблицу. На рынке можно купить
компенсационные окуляры к микроскопам производства ОАО «ЛОМО».
Широкоугольные окуляры
маркируются буквами . Например,
окуляр 15/15 имеет увеличение 15
крат и поле зрение 15 мм. В продаже можно встретить
широкоугольные окуляры производства
Встречаются в продаже и
специализированные измерительные окуляры (микрометрический
окуляр) со шкалой. С помощью них можно точно измерить
размеры наблюдаемого объекта. Компания «ЛОМО» выпускает
измерительный окуляр К7х. Также к таким окулярам
может прилагаться сетка, например сетка Автандилова. С
помощью сетки можно измерить площадь объекта наблюдения.
К учебным микроскопам часто
прилагается окуляр с указателем, например, окуляр
10х/18 с указателем.
Это специальная игла в окуляре, с помощью которой
преподаватель может указать на часть наблюдаемого через
микроскоп объекта, чтобы акцентировать внимание студентов и
учащихся на нем. Игла в окуляре с указателем съемная, как и
шкала.
