Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Чему равно фокусное расстояние 40х объектива: Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

Содержание

Чему равно фокусное расстояние 40х объектива?

а) 0,5 мм б) 1 мм в) 0,5 см г) 1 см

  1. Правило микроскопирования при работе с малым увеличением заключается в следующем:

а) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив, поставить микроскоп в рабочее положение (расстояние до препарата 1,5 см), затем, глядя в окуляр, опустить объектив до фокусного расстояния и навести на резкость

б) Глядя в окуляр опустить объектив ниже фокусного расстояния, используя макровинт, а затем, используя микровинт, навести на резкость

в) Глядя в окуляр медленно вращая микровинтом опустить объектив до момента появления изображения в поле зрения окуляра.

г) Глядя сбоку на объектив, пользуясь макровинтом опустить объектив ниже фокусного расстояния, затем, глядя в окуляр, поднимать объектив до фокусного расстояния, затем, с помощью микровинта навести на резкость

  1. Какое изображение дает микроскоп «Биолам»?

а) Перевернутое, мнимое, увеличенное б) Действительное, мнимое, увеличенное

в) Перевернутое, прямое, увеличенное г) Действительное, прямое, увеличенное

  1. Какая из перечисленных деталей микроскопа относится к механической системе?

а) Диафрагма б) Окуляр в) Конденсор г) Револьвер

Тема 1.

Знакомство с оптическими приборами. Правила микроскопирования. Ответы

Номера вопросов

Варианты билетов

Минимальное расстояние между двумя точками …

Какая из перечисленных деталей микроскопа …

Чему равно фокусное расстояние 8х обектива…

Когда следует центрировать препарат?

1,5,9,13,17,

21,25,29, 33

2,6,10,14,18,

22,26,26,30

3,7,11,15,19,

23,27,31

4,8,12,16,20,

24,28,32

1

в

г

г

в

2

б

б

а

г

3

в

б

в

а

4

б

б

а

б

5

в

г

г

б

6

г

в

а

а

7

в

б

б

б

8

в

г

г

г

9

а

б

а

а

10

в

б

в

б

Поговорим о микроскопах / Хабр

Помнится, в далеком детстве мне подарили микроскоп «Натуралист» – игрушечный, но таки дающий фиксированное увеличение аж в шестьдесят раз.
Состоял он из одной трубки, закрепляемой на пластмассовом футляре, одновременно играющим роль основания. Сколько интересных вещей тогда было пересмотрено через окуляр, подсвеченный тусклым зеркальцем – от листьев водорослей до целого таракана…

Рис. 1. Детский микроскоп «Натуралист» (за неимением лучшего — фото с торговой площадки)

С тех пор прошло более тридцати лет, но о детском увлечении я не забыл. И вот однажды под влиянием приступа ностальгии я решил купить себе такую же игрушку, только чуть посовременнее. Но первый же взгляд на соответствующий раздел Интернет-площадки показал: чего-то я в этой жизни не понимаю. От обилия самый разных устройств, описываемых одним и тем же словом «микроскоп», просто рябило в глазах. И вот вместо пары быстрых щелчков мышкой пришлось плотно сесть и разобраться хотя бы в самых азах современной микроскопии. Результаты ниже.

Предупреждение: обзор не претендует на исчерпывающее описание и рассчитан на энтузиастов-любителей, интересующихся предметом для себя или для детей. Статья не содержит никакой теории, связанной с оптикой, ее в избытке хватает в других материалах.

Типы микроскопов


Существует довольно много самых разных задач, в которых необходимо детально рассмотреть мельчайшие детали объектов – от драгоценных камней и монет до внутренностей живой клетки. От того, что и как нам нужно увидеть, сильно зависят и применяемые методы. Оставим сейчас за кадром самые мелкие объекты типа вирусов или молекулярной структуры вещества и сосредоточимся на более крупных предметах размерами от бактерии и выше. Оптические устройства, применяемые для таких задач, делятся на два больших класса: биологические (компаундные) и стереомикроскопы.

Подробно останавливаться на стереомикроскопах не станем. Замечу только, что, вопреки подсознательным ожиданиям от названия, данный класс устройств предназначен не для создания стереокартинок. Стереомикроскопы используются для обследования сравнительно крупных непрозрачных предметов в отраженном свете: микросхем, камней, насекомых и т. п. Они отличаются сравнительно небольшим оптическим увеличением (40-60-80х, хотя наиболее продвинутые могут иметь даже 200х) и часто снабжены встроенными мониторами либо цифровыми интерфейсами. Источник света находится над образцом. Размеры – от карманных устройств до солидных стационарных установок.

Некоторые стереомикроскопы для промышленных целей даже лишены оптического окуляра и предназначены исключительно для подключения к компьютеру/смартфону через USB/WiFi («цифровые микроскопы»). Такие микроскопы сравнительно дешевы. Если надо как следует рассмотреть таракана, бриллиант или распайку элементов на плате, этот тип устройств для вас. Только помните, что супер-увеличения типа 1600х, которые часто можно встретить в описаниях даже самых дешевых устройств, относятся к цифровому увеличению и даже близко не отражают реальное оптическое. Каково оно? А кто его знает, производители до таких деталей не снисходят.


Рис. 2. Aomekie stereo microscope с увеличением 20х/40х (фото производителя)

Биологические микроскопы


Основной класс устройств, на котором мы сконцентрируемся – то, что называется биологическим микроскопом, в английской терминологии «компаундным» (составным, от compound).
Он предназначен для рассматривания тонких прозрачных образцов (срезы тканей, бактерии, микроорганизмы и т.п.) в проходящем свете. Образец подготавливается на предметном стекле, умещаемом на рабочей платформе, источник света – внизу, под образцом.

Следует понимать, что под биологический микроскоп того же таракана засунуть сложно: для мощной оптики, где расстояние между линзой и препаратом составляет буквально десятую долю миллиметра, препарат должен быть очень тонким, плоским и прозрачным, специально подготовленным и, возможно, окрашенным. Обычно это капля или тонкая пленка, размещенная между предметным и покровным стеклом. Под маломощный объектив таракан влезет (фокусное расстояние у них от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров). Однако следует озаботиться хорошим внешним источником света и не стоит рассчитывать на высокую глубину резкости: в каждый момент времени вы сможете отчетливо видеть только определенный слой изображения.

Типовой биологический микроскоп состоит из трех частей: механическая платформа (база, предметный столик, устройства наведения и фокусировки), подсветка и оптическая система.


Рис. 3. Микроскоп Celestron (фото производителя)

Механическая платформа


Механическая часть состоит из основания, на которой монтируются все прочие компоненты, и предметного столика, на котором умещается образец. Очень важной частью механики является система, отвечающая за перемещение предметного столика в трех измерениях – именно так образец подводится в точку фокуса неподвижного объектива. Существуют модели, в которых перемещается объектив, но это редкая экзотика. В устройствах начального уровня механика самая примитивная. Подстройка по высоте (фокусировка) есть только грубая (coarse), перемещение образца в плоскости – пальцами.

В более сложных моделях в дополнение к грубой фокусировке появляется тонкая (fine), а также зажим, перемещающий предметное стекло в горизонтальной плоскости (его подвижная сторона имеет характерный вид полумесяца, ее хорошо видно на изображениях устройств). В наиболее простых микроскопах вертикальное перемещение регулируется разными винтами/рукоятками, в более продвинутых они совмещены на одной оси. В микроскопах без тонкой фокусировки есть реальная опасность раздавить как предметное стекло, так и линзу объектива из-за неловкого движения руки.

Материал корпуса – пластик либо металл. Пластик легче, но и хрупче. Обычно он применяется в мобильных моделях, предназначенных для детей либо полевых лабораторий – там, где важно минимизировать вес. Для стационарных микроскопов используется металл: он не только прочнее, но и менее подвержен вибрациям, которые на высоких увеличениях становятся критичными. Вес металлического микроскопа – 3-4 килограмма.

Исторически база микроскопа состояла из неподвижного основания и подвижного кронштейна, позволяющего менять ориентацию микроскопа относительно вертикали. Это было необходимо не только для комфорта работы, но и для получения качественной подсветки. Однако современные микроскопы имеют монолитное основание с фиксированным углом наклона глазных тубусов, что не всегда удобно. Учтите, что от этого угла прямо зависит комфорт вашей шеи во время работы, так что подбирайте устройство с углом, подходящим именно вам.


Рис. 4. AmScope M500 с простейшим предметным столиком без перемещения в плоскости (фото производителя)

Электрические компоненты


Мало подвести образец в точку фокуса, его надо еще и правильно подсветить. Плохая подсветка приведет к слишком темному или, наоборот, пересвеченному неразборчивому изображению, а также к неоднородному освещению поля.

Исторически для подсветки использовалось вогнутое зеркало, расположенное под отверстием в столике. Однако с его помощью сложно добиться качественного равномерного освещения поля зрения, что критично на высоких увеличениях. Также оно накладывает очень серьезные ограничения по размещению микроскопа относительно источника света, а также на сам источник. Такое зеркало сегодня осталось только в самых примитивных устройствах, обычно в полевых либо детских микроскопах, как в показанном в начале статьи «Натуралисте». Иногда, впрочем, оно может поставляться как дополнительная опция, замещающая основной источник света.

Сегодня для подсветки используются разные виды встроенных в основание ламп. До относительно недавнего времени применялись лампы галогенные или накаливания, но они имели свои проблемы. В первую очередь – из-за того, что свет генерировался тонкой нитью, а проецировать его приходилось на круглое поле, что, опять же, создает проблемы с равномерностью. Однако в современных условиях индустрия широко использует LED-источники света, что проблему сняло.

Запитывается подсветка либо от батареек (такие микроскопы особенно хороши для детей, поскольку их можно повсюду таскать с собой), либо проводом от розетки. Если заказываете проводное устройство за рубежом, помните о переходниках для вилки.

Регулировка подсветки выполняется как интенсивностью лампы, так и световым конденсором под рабочим столиком, имеющим диафрагму и линзу для фокусировки света на образце. В недорогих моделях наиболее распространен конденсор Аббе (Abbe condenser) или его модификации, это название можно часто увидеть в описании микроскопа. Для любительских занятий обычно применяется подсветка вида «светлое поле» (в смысле, прозрачные объекты рассматриваются на ярком белом фоне), хотя есть и другие типы: «темное поле», дающее инвертированное изображение, флуоресцентная подсветка и т. п. Конденсор может быть сменным, позволяя получать в одном и том же микроскопе разные типы подсветки.

Попадаются также модели с дополнительной верхней подсветкой, как на картинке ниже (этакий гибрид биологического и стереомикроскопа), но обычно это удел любительских устройств и малых увеличений: мощные объективы, практически втыкающиеся в покровное стекло, попросту заслоняют верхний свет. На практике уже сорокакратный объектив даже при хорошей внешней подсветке почти ничего не видит, а стократный показывает полный мрак.

Обратите, кстати, внимание: микроскоп на картинке не обладает полноценным конденсором, вместо него – только источник света и диафрагма. На столике присутствуют только самые примитивные зажимы-клипсы для предметного стекла, перемещение препарата в плоскости – пальцами.


Рис. 5. Любительский микроскоп Swift SW150 входного уровня с дополнительной верхней подсветкой (фото производителя)

Оптическая система – объективы


Оптическая система состоит из объективов (смотрят непосредственно на образец) и окуляров (eyepiece, прилегают к глазу).

Объективы, непосредственно рассматривающие образец, монтируются на револьверном диске для быстрой их смены. По нынешним временам они имеют четыре типовых диапазона увеличения: 4-5х (сканирующий объектив, обычно служит для грубой наводки на цель), 10-15х (маломощные линзы), 40-60х (высокомощные) и 90-100х и выше (сверхмощные). Объективы с увеличением выше 100х встречается редко и уж точно не в любительских микроскопах.

Первые три типа («сухие») обычно стандартны для всех моделей, даже для детских. Последний тип объективов встречается в более продвинутых моделях и для получения качественного изображения требует специальной техники использования – иммерсионной. Суть в том, что коэффициенты преломления воздуха и стекла разные для разных длин волн (именно на этом основано разложение белого цвета в спектр). Если между образцом и объективом есть воздух, на стократном увеличении проявляется сильная хроматическая аберрация, снижающая резкость вплоть до полной неразборчивости.

Поэтому для сильных (девяностократных и выше) объективов обычно используется техника погружения (иммерсии) передней линзы объектива в специальное масло, имеющее тот же коэффициент преломления, что и стекло. На покровное стекло наносят каплю масла, в которое непосредственно опускается объектив. После исследования масло с линзы смывается. Такие объективы обычно помечаются словом oil. Могут они использоваться и насухо, но добиться высокой резкости в этом случае невозможно. Масло входит в начальный комплект микроскопа с такими объективами, а также может быть куплено отдельно (из натуральных масел идеально подходит кедровое). Масляную иммерсию нельзя использовать с менее мощными объективами, для которых она не упомянута явно.

Что интересно, еще в середине прошлого века иммерсионными были даже объективы 50х, но с тех пор техника заметно продвинулась вперед. Исторически первой иммерсионной жидкостью являлась обычная вода (техника изобретена еще в начале 19 в.), подходящее масло впервые подобрали ближе к концу того же столетия.

Также стократные объективы могут напрямую упираться в покровное стекло препарата. Защита фронтальной линзы обычно выполняется с помощью специальной пружинящей оправы (слово spring в описании объектива). Несколько раз в описаниях также попадалось слово feather вместо spring, хотя найти определение мне так и не удалось. Для любительских исследований такие объективы избыточны как с точки зрения дополнительной немалой цены, так и с точки зрения затрачиваемых усилий. Особой дополнительной ценности в домашних условиях они не представляют.


Рис. 6. Набор ахроматических объективов фирмы OMAX с типичными мощностями 4х, 10х, 40х и 100х (фото производителя). На стократном объективе хорошо видна пружинящая оправа

Оптическая система – окуляры


Сменные окуляры вставляются в тубусы в верхней части микроскопа и имеют свое собственное фиксированное увеличение, например 10х, 16х, 25х. Чем выше увеличение, тем короче окуляр. Очкарикам типа меня надо держать в уме, что, в отличие от фотоаппарата, работа с окуляром микроскопа в очках крайне затруднена: окуляр должен практически прижиматься к глазу. Вынос зрачка (eye relief) у обычных окуляров составляет 7-13 мм, с очками нужны специальные окуляры с высоким выносом (15-20 мм). Однако это особой проблемы не составляет. В любом случае резкость в микроскопе подстраивается под глаз индивидуально. Даже с самой высокой близорукостью в микроскопе можно видеть резкое изображение. Неудобство только в том, что очки все время приходится снимать и надевать.

Окуляры могут быть широкофокусными (помечаются буквами WF, wide focus). Такой окуляр имеет большую ширину поля зрения, что заметно облегчает работу с широкими препаратами.
Также следует упомянуть линзу Барлоу (Barlow lens). Это дополнительная трехслойная линза, помещаемая в тубус оптического прибора перед окуляром и дающая небольшое дополнительное увеличение. Как правило, в комплекте поставки микроскопа можно встретить линзы Барлоу 2х. Это банальный маркетинговый трюк. Дешевые ахроматические стеклянные (или даже, упаси боже, пластиковые) линзы заметно ухудшают качество изображения, а потому при мощном увеличении бессмысленны. При низких же и средних сочетания объектива и окуляра вполне достаточно.

По количеству окуляров микроскопы делятся на классические монокулярные (один окуляр), бинокулярные (два окуляра, чтобы смотреть обеими глазами) и тринокулярные (третий тубус/порт обычно монтируется вертикально и служит для подсоединения фото- или видеокамеры).

Наиболее прост в использовании монокуляр. К нему очень легко привыкнуть, а проблему он создает единственную – сильную нагрузку на один глаз при расслабленном другом. При долгом использовании это может кончиться неприятными последствиями для зрения.

Бинокулярные микроскопы используются для обоих глаз сразу и создают стереоизображение. Они позволяют регулировать расстояние между окулярами для подгонки под свои зрачки. Также один из тубусов бинокуляра содержит регулировку, позволяющую компенсировать разницу в диоптриях между глазами. Следует держать в уме, однако, что создание цельного изображения при использовании бинокуляра гораздо сложнее, чем с монокуляром, к нему следует привыкать. Кроме того, регулировка имеет свои ограничения по расстоянию между зрачками, так что подстройка под ребенка может оказаться невозможна. Детский микроскоп следует брать монокулярный, да и для эпизодических любительских упражнений бинокуляр особо не пригодится.

Тринокулярные устройства выглядят эффектно и удобно, если речь идет о трансляции изображения наружу одновременно с работой. Однако следует учитывать, что не всегда все три порта могут использоваться одновременно. Встречаются решения, в которых, например, приходится выбирать между одним из глазных тубусов и третьим портом.


Рис. 7. Тринокуляр Omax M837ZL с вертикальным портом для камеры (фото производителя)

Оптическая система – заключение


Суммарная мощность биологического микроскопа вычисляется как произведение увеличений окуляра и объектива. Например, с объективом 40х и окуляром 10х общее увеличение составит 400х. Однако следует учитывать, что для стандартных ахроматических линз добиться четкого изображения на сверхмощном увеличении из-за законов оптики практически невозможно. Начиная с определенного момента, линзы будут только увеличивать уже видимые детали, но не добавлять новые. Максимальное эффективное оптическое увеличение составляет примерно 1500х, а то и меньше, в домашних условиях 1000х – практический потолок. Для более высоких разрешений применяются дорогие апохроматические линзы либо электронные микроскопы, что уже совсем другая песня.

Вообще 1000х – много это или мало? Размер золотистого стафилококка – около 1 мкм (1/1000 мм), амебы – 200-600 мкм, одноклеточной водоросли – около 40 мкм. Тысячекратного увеличения вполне хватит, чтобы разглядеть все это с подробностями. Так что не обращайте особого внимания на маркетинговые цифры максимального увеличения 2500-3000х, получаемого тупым перемножением максимальных мощностей объективов и окуляров. Установить вы его установите, только в результате получится как в песне «Сиреневый туман под линзой проплывает…»

При работе с препаратами также важна правильная установка диафрагмы конденсора. Узкая диафрагма повышает контрастность и резкость, но затемняет изображение. Широкая диафрагма пропускает больше света, но может сделать изображение пересвеченным и малоконтрастным, скрывая детали и даже целые объекты. Подбор диафрагмы для каждого препарата выполняется индивидуально.

На картинке ниже обратите внимание на вращающуюся головку микроскопа, позволяющую ориентировать окуляры в нужном направлении. Такая конструкция удобна при работе нескольких человек. Однако подстраивать резкость под свои глаза каждому все равно придется индивидуально.


Рис 8. Бинокулярный микроскоп Motic BA80 (фото производителя). Под столиком в центре хорошо виден конденсор, на столике – месяцевидный зажим для предметного стекла

Оптическая система – сопряжение микроскопа с компьютером


Подключение микроскопа к внешним устройствам, таким как монитор или компьютер, выполняется за счет установки специальной видеокамеры *вместо* окуляра или в выделенный порт тринокуляра. Следует держать в уме, что в этом случае теряется увеличение, даваемое окуляром, остается только увеличение объектива и нерегулируемых линз камеры. В параметрах камер обычно указывается только емкость ее матрицы (3, 5, 10 и более мегапикселей), оптическое увеличение остается тайной за семью печатями. Кроме того, поле зрения камеры существенно уже, чем у человеческого глаза.

Сама по себе камера может не распознаваться стандартными средствами Windows и приложений (и не надо – без микроскопа она полностью слепа), так что производители прилагают к ней специализированный софт. Он позволяет как делать фотографии, так и записывать видео. На рынке есть разные виды камер – от стареньких с разрешением 640х480 до современных с разрешением аж до 20 мегапикселей. Отличаются они также интерфейсами, что влияет на возможности записи видео в первую очередь (получение видеопотока с высоким FPS и разрешением через USB 2.0 будет затруднительно). Также камеры могут подключаться напрямую к монитору или иному устройству через HDMI, иметь WiFi-интерфейс и т.п.

Многие производители предлагают для своих микроскопов также и камеры, но никто не мешает купить камеру от другого вендора. Следует только учитывать, что диаметр тубуса у разных микроскопов может отличаться, так что следует удостовериться, что данная камера подходит для данного тубуса. Ну, или использовать переходники, которые тоже продаются. Стандартный диаметр для окуляра биологического микроскопа – 23,2 мм, стереомикроскопа – 30 и 30,5 мм.

Существуют также относительно дешевые насадки, позволяющие перенаправлять оптический поток из окуляра в объектив камеры смартфона. Плюс такого устройства – сохранение оригинального увеличения, поскольку монтируются они поверх окуляра. Минус – возможности получения и сохранения изображения ограничиваются невеликими возможностями смартфона. Ну, и поле зрения у такой камеры все равно уже, чем у глаза.


Рис. 9. Цифровая камера для микроскопа Puls Life Science DCM-310 (фото производителя)

Цены и производители


Цены на биомикроскопы можно найти самые разные. Те, что позиционируются для детей, попадаются и за 30-40 евро, однако следует помнить о возможных ограничениях типа фиксированного окуляра 10х, не поддерживающего установку камеры, отсутствия конденсора, а то и вообще подсветки, примитивном предметном столике и т.п. В Европе можно купить монокулярные микроскопы с тремя объективами, рассчитанные на энтузиастов и студентов, их ценовая категория – от 100 евро. Камера для микроскопа – от 50 евро (и далее в космос: двадцатимегапиксельная может стоит и семь сотен). Более профессиональные микроскопы – би- и тринокуляры со стократными объективами – стоят от 250 евро. Наконец, многие вендоры предлагают комплекты, специально рассчитанные на детей, студентов и энтузиастов. В них могут входить монокуляр входного уровня, простенькая видеокамера, базовый набор инструментов и предметных стекол и т.п. Цены на такие комплекты начинаются от полутора сотен евро.

К покупке следует обязательно добавить минимум один набор из предметных и покровных стекол (от 8-10 евро – учтите, это расходный материал), а также, по желанию, набор заранее подготовленных препаратов (крылья, ноги, хвосты, листики и подобные нехитрые препараты для вхождения в тему). Ну, а дальше – скальпели, пинцеты, микротомы, чашки Петри, пробирки, препараторские иглы и так далее, и тому подобное в зависимости от ваших увлечений. Также обязательно купите изопропиловый спирт (чем выше концентрация, тем лучше), кисточки, продувки, салфетки из микрофибры и т.п. – оптика имеет свойство пачкаться и пылиться, а даже отдельные пылинки на линзах микроскопа отобьются пятнами на изображении.

Учитывайте также, что цены на одни и те же товары на американском, английском и немецком Амазонах, не говоря уже про eBay, могут очень существенно различаться, так что после выбора модели стоит порыться на разных площадках в поисках цены пониже. Также можно искать микроскопы на Алиэкспрессе. Однако хотя там цены заметно ниже, чем в Европе, цена на доставку оказывается сопоставима с ценой самого микроскопа, что полностью лишает затею смысла.

Какой бренд выбрать? Поскольку оптика для микроскопов критично важна, на этом рынке отметились крупные мировые производители, связанные с оптикой – Олимпус, Цейс, Лейка, Никон и так далее. Однако цены на их устройства даже входного уровня, мягко говоря, не радуют, да и в розницу они могут просто не работать. Так что любителю стоит приглядеться к более демократичным вендорам, таким как Swift, Bresser, Omax или AmScope. Также можно приобрести отдельные объективы и окуляры, в том числе китайского производства (есть неплохие, судя по отзывам), но в этом случае нужно удостовериться что они совместимы с микроскопом. Европейский стандарт, определяющий резьбу и прочие механические и оптические параметры, называется DIN.

Немного практики. Игрушка в реальности


После месяца мучительных раздумий, в которых детское «хочу!» отчаянно боролось с взрослой скупостью и рационализмом, я остановился на бинокуляре Swift 350B. Почему? Ничего особенного: микроскопы Swift при умеренных ценах имеют качество, подходящее даже для лабораторных условий. Плюс на осенней распродаже на английском Амазоне эта модель продавалась всего за 160 фунтов. Чтобы два раза не вставать, вторым компонентом покупки стала трехмегапиксельная камера Swift стоимостью 80 фунтов.

Выглядит комплект поставки микроскопа примерно так:

Четыре объектива (4х, 10х, 40х и 100х) уже установлены в револьверное кольцо, наборы окуляров (10х и 25х) вложены отдельно. Обратите внимание на пустую вертикальную выемку над головкой и два пустых гнезда – упаковка универсальна и рассчитана в том числе на тринокуляры. Шнур/гнездо питания – C13/C14, блок питания встроен в основание. В комплект входит простенький пластиковый чехол а-ля «мешок мусорный обыкновенный».

В сборе и с подключением к ПК выглядит так (на мониторе – транслируемое с микроскопа изображение пчелиной ноги):

Теперь посмотрим, как выглядят образцы с разным увеличением при трансляции с камеры. Начнем с препарата листа флокса (поперечный срез) из продаваемого набора образцов. Использованы объективы 4х, 10х, 40х и 100х (без масла).


(4х)


(10х)


(40х)


(100х)

Как видно, без иммерсии стократный объектив ничего внятного не показывает. Сорокакратный показывает, но из-за малой глубины резкости приходится выбирать, какой слой препарата рассматривать. Поскольку вместо окуляра использована оптика камеры, финальное оптическое увеличение я определить затрудняюсь. Для сравнения: на снимке ниже то, что видит камера сотового телефона через окуляр 25х и объектив 4х (итоговое увеличение 100х). Снималось с рук, поскольку держатель для телефона я не купил, отсюда обрезанность по бокам.

Можно предположить, что камера дает увеличение 20-25х, но какова его часть оптическая, а какова цифровая, определить сложно.

Второй препарат – сделанный самостоятельно. Просто капля воды из кухонной раковины под покровным стеклом без какой-либо подготовки. Объективы те же: 4х, 10х, 40х.


(4х)


(10х)


(40х)

Обратите внимание на радужную кайму по границе капли (дугообразная черная линия на втором и третьем снимках). Если на 4х аберраций не видно никаких, то на 10х уже появляется слабое искажение цветов на границах объектов. На 40х радуга становится настолько заметной, что отчетливо видна даже на снимке камеры и заметно ухудшает резкость. Именно для ликвидации такого эффекта стократные объективы погружают в масло.

Для сравнения: что видит камера смартфона через окуляр при с комбинацией 4х * 25х:

Напоследок пара слов о стеклах. Препарат, помимо наблюдаемого объекта, состоит из толстого предметного стекла и тонкого покровного. Предметное стекло кладется на столик, покровное обращено к окуляру. Следует быть чрезвычайно осторожным при работе с покровными стеклами: при толщине 0,13-0,17 мм они имеют весьма острые грани, несмотря даже на специальную их обработку. При неаккуратном обращении они могут запросто распластать вам палец, а то и сломаться в ране. Ни в коем случае не позволяйте работать с ними малым детям, да и подростков тоже следует проконтролировать на начальном этапе.

По окончании работы с препаратом следует либо как следует очистить и обезжирить стекла. Остатки жира и масла приведут к тому, что капля будет не растекаться по стеклу, а разбиваться на еще более мелкие капли, затрудняя рассмотрение. В лабораториях применяются разные методы обезжиривания, но они небезопасны и требуют специальных химикатов, зачастую ядовитых, и оборудования типа вытяжек. В домашних условиях наиболее простой способ – изопропиловый спирт либо получасовое кипячение на медленном огне в растворе 2-5% растворе пищевой соды (примерно чайная ложна на 100 мл). Грязное покровное стекло, скорее, проще выбросить – оно слишком хрупкое и легко ломается. Да и за предметные стекла тоже особо держаться не стоит – это дешевый расходный материал. Иммерсионные объективы от масла чистятся так же, как и любая другая оптика: изопропиловым спиртом на микрофибре.

На этом введение в основы оптической микроскопии закончены. Успехов в самостоятельном плавании.

Устройство фазовотемнопольное МФА-2 — SCOPICA

Принцип действия устройства основан на методе фазового контраста, позволяющем наблюдать малоокрашенные неконтрастные препараты.

Принципиальная оптическая схема показана на рис. 1, Свет, исходящий из центра апертурной диафрагмы ЕР, проходит через конденсор К микроскопа, выходит из него параллельным пучком и падает на объект О, представляющий собой решетку. Затем свет попадает в объектив по своему первоначальному направлению, но вследствие дифракции частично отклоняется в направлениях ±1 и ±2, как показано пунктирными линиями. Пучки лучей собираются объективом в его фокальной плоскости АР, где образуется дифракционное изображение апертурной диафрагмы конденсора: в точке O¹ — от лучей, прошедших объект без преломления, в точках ±1 — от преломленных лучей, показанных пунктиром.

Пучки лучей, идущие от дифракционного спектра, собираются в плоскости изображения О1, где вследствие их интерференции образуется изображение объекта О.

В выходном зрачке фазового объектива помещена фазовая пластинка с фазовым кольцом.

Для негативного фазового контраста фазовое кольцо получают нанесением па поверхность стекла тонкой кольцеобразной пленки прозрачного вещества. Получается выпуклое фазовое кольцо, которое вносит «запаздывание» в прямо прошедший свет. В этом случае объекты с показателем преломления большим, чем у среды, выглядят светлее окружающего фона. Фазовотемпопольный контраст является разновидностью негативного фазового контраста. При фазовотемнопольном контрасте фазовое кольцо имеет больший диаметр, чем при фазовом, и меньшее пропускание (8 — 10%). Фазовотемнопольный метод имеет повышенную чувствительность, большую разрешающую способность) и применяется в основном для исследования объектов с малыми изменениями оптической длины пути. При этом на золотисто-коричневом фоне поля выявляются светлые детали объекта; чем выше показатель преломления, тем светлее изображение.

Устройство МФА-2 с комплектом показано на рис. 2.

Основными частями устройства являются ахроматические фазовотемнопольные объективы 1, конденсор 2 с кольцевыми диафрагмами 3, которые устанавливаются на револьвере конденсора, и вспомогательный микроскоп 4.

В плоскости выходного зрачка фазовотемнопольного объектива имеется фазовое кольцо, которое изменяет фазу нулевого максимума на 90° и уменьшает его интенсивность. На колпачке таких объективов, помимо обычного обозначения, награвированы буквы «ФА». Пользоваться такими объективами при обычных исследованиях не рекомендуется, так как имеющееся в них фазовое кольцо снижает качество изображения.

Фазовотемнопольные объективы применяются с окулярами Гюйгенса или с компенсационными окулярами и позволяют получать общее полезное увеличение микроскопа до 1350.

Конденсор 2 фазовотемнопольного устройства отличается от обычного конденсора только тем, что в фокальной плоскости фазовотемнопольного конденсора помещены кольцевые диафрагмы.

Тест компактного фотоаппарата Canon PowerShot SX730 HS

Знакомство с Canon PowerShot SX730 HS

 

Каждому человеку, любящему путешествовать, всегда хочется запечатлеть как можно больше интересных моментов из поездки, чтобы сохранить эмоции от увиденного и поделиться ими с друзьями. Но не каждый готов для этого расти до уровня профессионального фотографа и носить с собой тяжёлый рюкзак с фототехникой.

Как же быть, когда хочется вернуться из путешествия с фотоснимками высокого качества и при этом не таскать лишние килограммы? К тому же, есть желание снять и красивый пейзаж, и очень далёкие горы, и пугливое животное, которое не подпустит близко к себе.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 160, F5, 1/60 с, 6.5 мм экв.

 

Оптимальное решение – компактные фотокамеры Canon с мощным зумом, в том числе новая модель серии SX – PowerShot SX730 HS. Эта камера, я уверен, станет вашим надёжным компаньоном в путешествиях. В небольшом по размеру корпусе размещён мощный зум, который позволяет снимать почти всё, начиная от пейзажей и заканчивая кремлёвскими звёздами.

Кроме того, можно сразу же поделиться снимками с друзьями, просто сбросив фото «по воздуху», без необходимости подключения камеры к компьютеру.

 

Сразу стоит отметить, что в камере реализовано и множество других интересных возможностей практически под любую задачу фотографа-любителя. Обо всех основных я и расскажу в обзоре.

 

Дизайн и эргономика

 

 

Первое, на что обращаешь внимание в Canon PowerShot SX730 HS, — это дизайн. Он современный и благородный. Данная модель представлена в двух расцветках — чёрной и серебристой. Оба варианта имеют спереди на утолщении вставку с текстурой под кожу. Это не только красиво смотрится, но и позволяет более удобно держать камеру при съёмке, так как пальцы не скользят по металлическому корпусу.

В комплект поставки входит собственно сама камера, зарядное устройство, аккумулятор, ремешок на запястье и краткое руководство пользователя.

 

 

Имея небольшие габариты (110×64×40 мм) и вес всего 300 граммов, камера может поместиться и в карман джинсов, и в небольшую дамскую сумочку.

Большую часть задней поверхности камеры занимает поворотный ЖК-экран размером 7,5 см по диагонали и разрешением 922 000 точек. Экран не сенсорный, что, впрочем, характерно для недорогих любительских камер.

 

 

Конструкция позволяет изменять положение экрана и располагать его под любым углом при движении вверх.

 

 

Но наклонить экран вниз, к сожалению, нельзя, а это было бы удобно при съёмке с поднятых рук. Экран служит как для отображения меню настроек камеры и непосредственного управления процессом съёмки, так и для визирования при съёмке автопортретов, если его полностью откинуть вверх.

 

 

За съёмку и обработку фото и видео отвечает 20,3-Мп КМОП-сенсор и процессор обработки изображений DIGIC 6.

Главное преимущество нового компакта от Canon с точки зрения активного любителя-путешественника — это его достаточно светосильный (f/3.3–f/6.9) и универсальный зум высокой кратности:

   — оптический — 40х;
   — при использовании функции ZoomPlus — 80x;
   — цифровой — приблизительно 4x;
   — в комбинированном режиме, то есть при работе одновременно оптического и цифрового, — 160x!

 

 

Технологии и возможности

Что означает аббревиатура HS в названии новой камеры от Canon? Система HS (High Sensitivity, что означает «высокая чувствительность») — это сочетание высокочувствительного сенсора изображения и высокопроизводительного процессора обработки изображений DIGIC 6. Проще говоря, система HS позволяет получать снимки со значительно меньшим уровнем шума, в сравнении со стандартными камерами без данной системы, при любых значениях чувствительности ISO.

 

 

Фотографии, сделанные простыми камерами с высокой чувствительностью ISO, отличаются более высоким уровнем шума и зернистости, особенно в условиях низкой освещённости. Система HS выявляет и запечатлевает больше деталей, значительно уменьшая шумы даже при высоких значениях ISO. В результате получаются достойные и естественно выглядящие кадры.

 

 

Повышенная чувствительность системы HS также расширяет динамический диапазон, позволяя передавать больше градаций яркости по сравнению с моделями без этой системы. Теперь можно получать качественные снимки на концертах, в музеях и храмах без использования вспышки и при низкой освещённости. И это здорово!

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 1600, F3. 3, 1/30 с, 4.3 мм экв.

 

Режимы съёмки, настройки

Помимо наиболее полезного для новичков интеллектуального режима Smart Auto, в камере есть и привычные опытным фотографам классические программные режимы. Это, прежде всего, автоэкспозиция с приоритетом выдержки и диафрагмы, ручной режим, а также несколько других, вынесенных на селекторный диск: творческий снимок, автопортрет, спорт.

 

 

Ещё одна позиция — SCN — обеспечивает доступ к нескольким сюжетным программам, таким, как портрет, «гладкая кожа», интеллектуальное управление затвором (определение улыбки, автоспуск с контролем подмигивания, автоспуск с определением нового лица в кадре), съёмка с рук ночью, слабое освещение, фейерверк и фильтрам эффектов (подробнее о них — ниже).

В целом новинка обладает всеми настройками «взрослых камер». Это и ручные настройки, и ручной баланс белого, и пользовательские настройки. Конечно, всё это с поправкой на компактность и ценовой сегмент.

 

Камера в работе

Ко мне приехала нарядная серебристая модель PowerShot SX730 HS, и с ней для выполнения первых тестов я отправился из Москвы в Санкт-Петербург с его непредсказуемой погодой и многочисленными красотами.

 

 

Съёмка в авторежиме Smart Auto

Этот интеллектуальный авторежим способен распознать до 58 сцен и подобрать для каждой из них оптимальные настройки. Поэтому даже человек, незнакомый с управлением камерой и основами фотографии, может смело довериться умной автоматике и всё внимание сосредоточить на поиске интересных сюжетов.

Автоматика уверенно распознаёт и пейзаж, и портрет (в этом случае включается фокусировка по лицу).

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 80, F5, 1/400 с, 18.7 мм экв.

 

 

Не пасует камера и в вечернее время: тёплый закатный солнечный свет она не пытается сделать холодным и нейтральным. Всё выглядит естественно.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 80, F4, 1/160 с, 8.2 мм экв.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 250, F5.6, 1/125 с, 33.6 мм экв.

 

Снимки, сделанные в авторежиме при искусственном освещении, тоже смотрятся вполне натурально. Некоторые возможности этого режима будут более подробно рассмотрены ниже.

«Оживает» камера при нажатии кнопки включения буквально за 2–3 секунды, что является очень хорошим показателем для любительской модели. Скорость фокусировки также впечатляет: примерно 0,12 секунды. Особенно это заметно при хорошем освещении — то, что нужно активному путешественнику, чтобы всегда успевать фиксировать быстро меняющиеся сцены.

 

 

Возможности зума

Объектив в камере имеет высокую кратность: максимальная для оптического зума составляет 40х. Минимальное эквивалентное фокусное расстояние равно 24 мм, то есть угол обзора шире, чем у большинства фотокамер в смартфонах. Это позволяет достаточно комфортно снимать и в тесных помещениях, и на улицах.

Максимальное фокусное расстояние в перерасчете на 35-мм эквивалент составляет впечатляющие 960 мм! Но к этому добавляется функция ZoomPlus, позволяющая без серьёзного влияния на качество снимков удвоить кратность оптического зума. Если же скомбинировать оптический зум с максимальным цифровым (4х), то кратность возрастёт уже до 160х, но без ухудшения чёткости уже не обойдётся.

 

Камера отлично показала себя на съёмке репетиции парада ВМФ в Санкт-Петербурге. Корабли стояли на значительном расстоянии от берега, но благодаря мощному зуму удалось разглядеть даже лица моряков, находившихся на палубе, и Ангела-хранителя на шпиле Петропавловской крепости. Стоит также отметить, что эта съёмка велась в автоматическом режиме в пасмурное утро.

 

 

Возможности максимального оптического зума наглядно демонстрируют два видеоролика:

 

 

И ещё один фотопример. Расстояние от фотографа до шпиля — около 1 километра.

 

 

Обычно использование большой кратности зума приводит к сложностям при съёмке, и кадры смазываются из-за дрожания камеры. Но только не в случае с Canon PowerShot SX730 HS — выручает система стабилизации.

 

Стабилизация изображения

Встроенный в объектив оптический стабилизатор изображения Intelligent IS показал себя очень хорошо. Он помогает удерживать объект в поле зрения объектива при больших увеличениях, делая картинку стабильной. Снимки получаются достаточно чёткими.

Работа с мощным зумом без стабилизатора была бы очень некомфортной — просто отключив его, мгновенно в этом убеждаешься. Но гораздо важнее то, что со стабилизатором получаются резкие снимки в условиях слабого освещения, нет необходимости использовать штатив даже при больших фокусных расстояниях и можно удлинять выдержку для снижения чувствительности.

Первоначально проведённые мною тесты при съёмке объекта на расстоянии 1,5 метра в условиях естественного освещения показали, что можно с лёгкостью получить резкую картинку при значении выдержки в 1/13 секунды и фокусном расстоянии около 150 мм.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 100, F5.6, 1/13 с, 26.3 мм экв.

 

При использовании функции ZoomPlus или комбинированного зума снимать с рук будет очень непросто. Так, при 160-кратном увеличении безопасная выдержка составит около 1/4000 секунды, и получить несмазанные снимки при фотографировании с рук с активной стабилизацией получится лишь при идеальном освещении. Поэтому для ответственной съёмки удалённых объектов при таком большом увеличении всё же настоятельно рекомендуется использовать штатив или хотя бы найти для камеры надёжную опору.

 

Качество объектива

Фотоаппарат снабжён достаточно светосильным объективом (f/3. 3–f/6.9), который позволяет получить хорошую резкую картинку на всём диапазоне фокусных расстояний. Качество картинки во многих ситуациях в большей степени будет зависеть от условий освещения и использованного ISO, а не от оптики.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 125, F5.6, 1/160 с, 30.2 мм экв.

 

При съёмке в контровом свете зум иногда может «поймать» солнечного зайчика, но «похвастаться» этим могут и профессиональные объективы.

Уровень геометрических искажений вполне терпимый: в широкоугольном положении объектив позволяет получать и хорошие снимки архитектуры, и собственные портреты.

 

 

Хроматические аберрации заметны только в широкоугольном положении зума и докучают не слишком сильно.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 160, F4, 1/500 с, 4.3 мм экв.

 

Найти их даже при немного увеличенном фокусном расстоянии сложно или невозможно.

 

Фокусировка

При умеренном использовании оптического зума камера быстро фокусируется и выдаёт отличный результат. Автофокус (АФ) цепкий, ведёт себя при съёмке корректно. Он имеет несколько режимов: стандартный, следящий (режим съёмки движущихся объектов «Спорт»), а также фокусировку по лицам (после их распознавания).

В режиме «Спорт» автофокус показал себя здорово. Это практически ничем не ограниченная возможность сделать чёткий кадр быстро движущегося объекта.

 

 

Сложность одна: если объект далеко, то при высокой кратности зума удержать его в фокусе становится труднее.

 

 

В спортивном режиме камера делает серию из нескольких снимков, удерживая объект в фокусе, после чего в спокойной обстановке позволяет выбрать лучший кадр, что очень удобно.

 

Съёмка людей

Помимо стандартных функций для съёмки людей в режиме Smart Auto и «Портрет» (добавляется эффект смягчения), камера предлагает полезную функцию идентификации лиц.

Если заранее зарегистрировать человека, то при последующей съёмке камера, обнаружив его лицо, будет отдавать ему приоритет при фокусировке, установке экспозиции и цветопередаче. Эта функция удобна и при отборе фотографий по конкретным изображениям лиц людей среди большого количества снимков.

Также камера предлагает функцию «Интеллектуальный затвор» — съёмка происходит автоматически, без нажатия кнопки спуска затвора, при обнаружении в кадре улыбки, нового человека и даже просто при подмигивании. Всё это облегчает съёмку групповых и семейных портретов.

Встроенная вспышка работает корректно в автоматическом режиме. В ручном же, при необходимости, можно изменить её мощность или включить режим замедленной синхронизации для лучшей проработки снимаемой сцены.

 

 

С помощью вспышки можно подсветить тёмные объекты на ярком фоне для компенсации сильной разницы в освещении.

 

 

Развернув экран камеры к себе, можно сделать отличное селфи!

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 80, F3. 3, 1/500 с, 4.3 мм экв.

 

Зум позволяет снимать портреты в разном стиле и масштабе.

 

 

Даже в широкоугольном положении объектива портреты выглядят достойно.

 

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 250, F3.3, 1/60 с, 4.3 мм экв.

 

Возможности макросъёмки в этом компакте приятно удивили. Фокусируется он в макрорежиме с расстояния от 1 см. Снимки получаются резкими и детализированными. Есть возможность автоматической и ручной фокусировки. Во втором случае поможет функция фокус-пикинга с выделением цветным контуром деталей объекта в резкости.

 

 

Творческие возможности

Помимо ставших уже «золотым стандартом» режимов съёмки и сюжетных программ, в Canon PowerShot SX730 HS есть несколько таких интересных художественных фильтр-эффектов, как «Мягкий фокус», «Рыбий глаз», «Игрушечная камера», «Миниатюра», «Сверхъяркий», «Плакат».

 

Эффект «Игрушечная камера»

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 400, F3.3, 1/60 с, 4.3 мм экв.

 

Эффект «Миниатюра»

Canon PowerShot SX730 HS Установки: ISO 80, F4.5, 1/500 с, 14.1 мм экв.

 

 

 

Choosing Eyepieces. Guide on Choosing Right Eyepieces

Very often, beginner amateur astronomers underestimate the importance of the eyepiece, considering that the main thing in the telescope is the diameter of the objective. Nevertheless, the correct choosing of the eyepiece will allow you to use the maximum capabilities of the telescope with a variety of types of observations. In this article I will talk about what eyepieces are, how they differ and which one is better to buy an eyepiece.

 The basic parameters of the eyepieces:
1. focal length
2. barrel diameter (1.25 … 3 inches)
3. field of view (from 38 to 120 degrees)
4. removal of pupil
5. eye cup type
6. optical design
7. coating
8. brand (manufacturer)

Through the eyepiece we consider the image that forms the lens of the telescope in the focal plane. To make it easier to understand, imagine two magnifying glasses, a large one as a lens, and a small one as an eyepiece.

Many newbies who have just bought a telescope immediately put the maximum magnification on it and then are surprised that nothing is visible except darkness. The fact is that some celestial objects must be observed with a large increase (planets, moon, double stars), and others with a minimum or medium (galaxies, nebulae, clusters). Remember – the higher the magnification of the telescope, the lower the brightness of the image and the worse the contrast. Putting an excess increase in the observation of the planets, you will not see anything but a blurry dull spot.

 

View of Saturn through a telescope at various magnifications. As you can see, not always a big increase is the most detailed.

1. Focal length

One of the most important parameters of the eyepiece is its focal length. Usually it is indicated in the name and marking of the eyepiece (for example, Explore Scientific 11 mm 82 degrees). Here the logic is simple: less focal length of the eyepiece – more magnification of the telescope. The magnification of the telescope can be calculated by dividing the focal length of the telescope by the focal length of the eyepiece. So, if the focus of the telescope is 1000mm, and the eyepiece is 10mm, then the magnification is 100x. The focal length of the eyepieces can vary from 56 to 2 mm.

The maximum magnification of a telescope depends on its diameter of its lens and is approximately equal to 1.5 * D … 2 * D., where D is the objective diameter in mm. So, for a 150mm telescope with high-quality optics, the limiting magnification is about 300x.

There is also a minimal telescope magnification, which can be calculated by the formula D\7, where D is the objective diameter in mm. For example, a 150mm telescope has a minimum magnification of 21x. Using a smaller magnification (for example, 20x) is impractical, since the light beam from the eyepiece will have a larger diameter than the pupil of the observer, and the light will pass by the eye. However, the use of exit pupils of more than 7 mm is allowed if it is necessary to obtain a larger visible field of view. The brightness of the image will be the same as with lowest magnification, but the central part of the lens will actually work.
The size of this output beam (the so-called exit pupil) can be calculated by dividing the diameter of the telescope by magnification. For example, the exit pupil of a 300mm telescope with an increase of 100x is 3 millimeters.

Focal plane, exit pupil and eye relief


Different magnifications are used to observe various celestial objects:

Magnification Name Exit pupil (mm) Objects
D/5…D/7 lowest 5-7 search eyepiece, large nebulae
D\3 умеренное 3 Messier catalog objects
D\2 average 2 bright galaxies, nebulae
0. 7*D permeable 1.4 small galaxies, planetary nebulae, clusters
1*D big 1 Moon, Sun, planetary satellites
1.4*D resolution 0.7 details on the surface of the moon, planets, the sun
2*D extreme 0.5 double stars, moon

As a rule, for observing practically all types of space objects, two or three eyepieces with different focal lengths and a good Barlow lens are sufficient.

In turn, eyepieces are both with a fixed focal length (the so-called “fixes”), and with variable (the so-called zoom-eyepieces). In Zoom eyepieces, the range of change of the focal length usually does not exceed three times (8-24 mm, 7-21 mm, 3-6 mm, 2-4 mm.)

2. Barrel diameter

On the telescope itself there is a special device where the eyepiece is inserted. This device is called a focuser. The barrel diameter of the eyepiece is usually indicated in inches (″). Among amateur telescopes eyepieces with diameters of 1.25″, 2″, less often 0.965″, and even less often – 3 are the most common. Accordingly, with 1.25″ focuser, you can use 1.25″ eyepieces, with 2″ focuser – both 2″ eyepieces and 1.25″ (through a special adapter). Under the 3 ″ eyepiece focusers are not so much – except that the famous Explore Scientific 30mm 100 degrees. The focus of 0.965″ is usually equipped with simple telescopes with an aperture of up to 50mm.

2″-eyepieces allow you to see a larger field of view at the same focal length. For example, a 30 mm 1.25″ eyepiece has a maximum field of view 1.6 times smaller than the 30 mm eyepiece with a 2″ size.

 

Rack focusers for a refractor (on the left 1.25 ”, on the right 2”), for a reflector of the Newton system (in
center, 2 ”).

Eyepieces with different barrel diameter: ES 11 \ 82 1.25 ″, 24 \ 68 1.25 ″, 30 \ 82 2 ″.

3. Field of view.

In addition, the field of view of the telescope also depends on the eyepiece. There are several types of field of view.

1) the field of view of the eyepiece is the angular size of the image visible through the eyepiece (angular size of the diaphragm).
The field of view is usually declared by the manufacturer, but in some cases the numbers may differ from the real value. The field of view of different eyepieces can vary from 38 to 120 degrees. The most common eyepieces, the Pössl system eyepieces, have a field of view of about 50 degrees. However, not always the stated field of view can correspond to the real one.

Eyepieces with a field of view from 66 to 82 degrees are also called wide-angle, from 82 to 120 degrees – super-wide-angle. The field of view is indicated either in the specifications or directly in the name of the eyepiece (for example, Explore Scientififc 24 mm 68 degrees).

 

View of the Orion Nebula in the eyepieces with the same focal length, but a different field of view.

2) the true field of view is the angular size of the portion of the sky visible through the eyepiece used with any telescope and with a corresponding magnification.
To calculate the true field of view of the telescope, it is necessary to divide the field of view of the eyepiece by magnification.
For example, the field of view of the eyepiece is 40 degrees, the magnification of the telescope with this eyepiece is 40 times. We get the true field of view 40 \ 40 = 1 degree (2 angular diameter of the moon).

An approximate view of the moon through a telescope with a magnification of 40x and an eyepiece with a field of view of 40 degrees.

 

With variable focal length eyepieces (zoom eyepieces), the field of view also changes. As a rule, at the maximum focal distance the field of view is minimal (about 40 degrees), and at the minimum focal length it is maximum (50-66 degrees). When changing the focal length of the eyepiece, you can see how the field of view of the eyepiece itself changes.

4. Eye relief

Another important parameter that newbies rarely pay attention to. The removal of the pupil is the distance from the last lens to the eye, at which the entire field of view of the eyepiece is visible. If the removal of the pupil is small (less than 10 mm) – the observations become uncomfortable, it is necessary to press the eye too tightly to the eyepiece, the eyelashes stain the lens, the eye lens sweats up, and in the cold you can also overcool the eye. The most comfortable removal of the pupil – 15-18 mm. Especially important is the large removal of the pupil for people who make observations with glasses (for example, for the correction of astigmatism).

A typical mistake for beginners is to cuddle too close to the eye lens, even if the pupil is more than 15 mm away. In this part of the field of view “falls.” Try to find a comfortable eye position and do not move it when observing from the axis.

As a rule, in the plössl \ kelner \ erfle system eyepieces, the pupil can be calculated using the forum 0.7*F, where F is the focal length of the eyepiece. We get that in the eyepiece 20 mm of one of these schemes, the pupil’s takeaway is about 14 mm, and in the eyepiece 4 mm – only 2. 8 mm.

There are short-focus eyepieces with increased pupil relief (so-called Long Eye Relief). In essence, they are a combination of a long-focus eyepiece and a negative front component (something like a Barlow lens). By the way, the simble non telecentric Barlow lens also slightly increases the removal of the pupil.

 

5. The type of the eyecup.

Most of eyepieces are equipped with a special light-shielding device – the eyecup. The eyecup can be either soft (made of rubber or rubber) or hard rubber / plastic. In addition to the light shielding function, the eyecup also centers the eye so that it does not have to catch the exit pupil. Some eyepieces are not equipped with an eyecup – if you wish, you can make it yourself (for example, from soft thermal insulation for plumbing pipes).

Eyepieces with a standard rubber eyecup.

Eyepiece with a hard twisting eyecup

Homemade eyecup from the insulation for pipes

6. Optical scheme.

For 400 years since the invention of the telescope, eyepieces have undergone significant changes. In the twentieth century with the advent of electronic computers, new methods for calculating eyepieces appeared. In addition, the glass melting technology also did not stand still. Currently, more than a few dozen different schemes are known.

Initially, a single collecting lens (Kepler eyepiece) or a single scattering lens (Galilean eyepiece) was used as the eyepiece. Now these eyepiece circuits are practically not used, except in toy telescopes and binoculars. The two-lens eyepieces of the Huygens and Ramdssen systems proved to be more perfect. They are still used in low-cost binoculars and microscopes. The marking usually indicates the letter “H” or “R”, respectively (h30, R10).

Almost every budget telescope is equipped with a three-lens eyepiece of the Kellner system. The eyepiece consists of a single lens and achromatic glue. The main advantage of this eyepiece is the low price. The oculars of the Kellner system work well with non-powerful telescopes. Kelners are marked with the letter “K” (for example, K20).

The next step is the Plossl eyepiece. The optical scheme of the eyepiece consists of 4 lenses – two glues facing each other with positive lenses. Therefore, it is also called symmetric. Marking – “PL” (PL 12.5).

Cheap wide-angle eyepieces are mainly represented by Erfle scheme. This is a five-lens eyepiece with a field of view from 60 to 90 degrees. The advantages include low cost and low F\D ratio. By cons – poor image quality across the field when using fast telescopes (f\5). Eyepiece system Erfle better to use on telescopes with low aperture. A good option to “try” wide-angle eyepieces at a low price. Personally, I myself started with such eyepieces, then switched to higher quality wide-angles. Marking – SWA, SWAN, UW, sometimes UWA.

 

7. Coating

To reduce lens flare, increase light transmission and improve image contrast, eyepiece lenses are covered with a thin film (“coating”). The simplest and cheapest eyepieces can be without any coating at all, which is not good. As a rule, the darker the glare from the eyepiece, the better the coating. The color of coating can be very different – blue, purple, green, orange, red (“ruby”). In good eyepieces glare from the lenses calm green or lilac color.

8. Brand (manufacturer).

The main brands of eyepieces:
Sky-watcher
Celestron
Meade
Baader Planetium
Long perng
Orion
Levenhuk
William Optics
Explore Scientific
Nagler

Levenhuk, Orion, William Optics, Meade are not manufacturers. They only buy a batch of eyepieces from other manufacturers (Synta \ Sky-Watcher, Long Perng, UO) and sell under their label. Often the same eyepiece can be in different packages under different brands – for example, William Optics UWAN 28 mm 82 degrees and Levenhuk Ra UWA 28 mm 82 degrees, or Celestron X-Cel LX \ Meade HD. So be careful!

The range of prices for eyepieces can be quite large – from 3-4 to 1200 dollars. It all depends on the characteristics and brand.

General tips and advice on choosing an eyepiece.

First, you should not immediately after the purchase of the telescope throw out the telescope’s complect eyepieces and run after the new expensive ones. Complete Kelners / plossl with focal lengths of 25, 10, 6.3 mm are quite good. Observe first with complete eyepieces – they are more than enough to familiarize yourself with the sky. Barlow complete lenses useless – they only degrade image quality. Good Barlow’s lens I advise you to purchase separately.
If you even decided to take a separate eyepiece, determine the focal length, field of view and price. If things are bad with the budget – take the usual plossl, but with a focal length of 10-7.5 mm. To observe the planets, use them in conjunction with a good Barlow lens.

There is a general rule: the higher the focal ratio of the telescope, the higher the requirements for the quality of the eyepiece, namely, the degree of correction of the own aberrations (distortions) of the eyepiece. For example, on the Newton’s high-aperture telescope (f \ 5), eyepieces with the same focal length, but with different optical schemes, will be shown with the same magnification, but different image quality. At the same time, on an slow telescope (for example, Maksutov-Cassegrain) and a simple, better eyepiece will show approximately the same.

If you want a wide-angle eyepiece, then the rule is this – for incompatible (f \ 7 … f \ 15) telescopes you can take inexpensive wide-angle eyepieces (such as Deepsky WA, SWA or UW – field of view 60-80 degrees). If a high-aperture telescope (f \ 4-f \ 5) – better-quality wide-angles are desirable (Explore Scientific 68-82 degrees, Televue Nagler, Televue Panoptic), and a telescope of the Newton system is also a coma corrector (GSO, Televue).

 

 

Поделиться ссылкой/Share a link

Magnus Invi инвертированный микроскоп: характеристики, комплектация, аксессуары


Magnus Invi – инвертированные микроскопы с фазовой и плоской оптикой, скорректированной на бесконечность. Оптика имеет большое рабочее расстояние, поле зрения (FOV) составляет 22 мм с окулярами 10х, предварительно отцентрированный кольцевой зазор для фазового контраста. Микроскоп полностью совместим с исследовательскими камерами Magnus.

Характеристики инвертационного микроскопа Invi

Оптическая система: Оптика с фокусировкой на бесконечность с единообразной центровкой, взаимозаменяемыми и парфокальными линзами, с противогрибковой обработкой.

Смотровая головка: Тринокулярная (наклон 30 градусов), IPD 48-75 мм.

Окуляры: Вынесенная точка фокусировки, сверхширокое окулярное поле EW10х22 мм.

Носовой упор: Пятерной носовой упор.

Объективы: Ахроматические объективы с фокусировкой на бесконечность, противогрибковое покрытие 4х: NA 0,10/W.D. 18 мм РН 10х: NA 0,25/W.D. 10 мм PH 20x:NA 0,4 WD 5,1 мм 40х (с пружинной оттяжкой) NA 0,65/W.D. 2,6 мм.

Подвижный столик: Плоская ступень 160х250 мм, стеклянная пластина, вспомогательная ступень 70 x 180 мм.

Конденсорная линза: ELWD конденсатор NA 0,3, LWD 72 мм, (без конденсатора 150 мм).

Фокусировка: Коаксиальная грубая и тонкая фокусировка с корректировкой фокусного расстояния и рукоятей тонкой настройки Коаксиальный шаг: 37, мм за поворот 0,2 мм за оборот.

Фильтр: Синий, зеленый и матовое стекло, 45 мм диаметром.

Подсветка: Галогеновая лампа 6 В 30 Вт.

Источник питания: 100В -240 в, AC 50/60 Гц.

Упаковка из пенопласта. В комплект поставки входит руководство по эксплуатации, противопылевой чехол, шнур питания, одна запасная лампочка, запасной предохранитель, запасной голубой фильтр и иммерсионное масло (10 мл).

Оптика микроскопа Invi

Микроскоп оснащен объективами, скорректированными на бесконечность, с плоской или фазовой оптикой и увеличением 4х, 40х или 10х, 20х.

Комплектация микроскопа Invi

МодельНасадкаОбъективыОкулярСтоликКонденсорПодсветка
Invi Бинокуляр 30˚, тип «Sidentopf» 4х, 40х LWD плоский, 10х, 20х LWD фазовый W. F 10x (FOV 22) С твердым покрытием N.A 0.3 ELWD Галогенная лампа 6 В, 30 Вт

Дополнительные аксессуары к микроскопу Invi

  • Фазоконтрастный объектив 40х. Большое рабочее расстояние, плоский сфокусированный на бесконечность фазоконтрастный объектив 0x/0,6 (W.D 2,6мм — Стеклянная крышка 1,2 мм).
  • Монтируемый подвижный столик с контролем положения по осям X-Y, ход 120Х78 мм.
  • Держатель Терасаки, диаметр 38 мм, Держатель для чашек Петри, диаметр 54 мм, Держатель скользящего стекла.

Планахроматический микроскоп с 40-кратной коррекцией бесконечности Рабочее расстояние объектива 0,66 мм

Объектив (линза) — это первый набор оптических систем, которые отображают наблюдаемый объект, а также является наиболее важным компонентом формирования изображения в микроскопе.
В зависимости от приложения объектив обычно подразделяется на следующие категории:

Биологический объектив
Металлургический объектив
Фазоконтрастный объектив
Поляризационный объектив
Объектив темного / светлого поля
Стереообъектив
Объектив монокулярного видеомикроскопа
Объектив с бесконечной коррекцией на большое рабочее расстояние Объектив
NIR Объектив
Объектив NUV
Объектив УФ
Объектив телецентрического объектива

Некоторые объективы устанавливаются непосредственно на корпус микроскопа, некоторые отдельно от корпуса и устанавливаются при необходимости.
Объективы микроскопов разных типов, как правило, не взаимозаменяемы. Однако, если они одного типа и имеют одинаковые или похожие параметры, объективы разных моделей и производителей взаимозаменяемы при условии, что следует обращать внимание на изменение увеличения, рабочего расстояния, поля зрения и качества изображения.

Обычно на внешнем корпусе объектива имеются знаки следующих параметров:
Увеличение объектива: например 10X, 40X
Числовая апертура (Н.A.): например, /1.30
Среда для погружения объектива: масло представляет собой масло, W представляет воду, а Glyc представляет собой глицерин.
Длина механической трубки и толщина стекла крышки объектива: эти два параметра обычно записываются вместе и разделяются символом /. Конечное механическое обычно составляет 160, 195 и т. Д., А бесконечное обозначается буквой «∞»; Толщина покровного стекла объектива (толщина / мм) выражается после /, например /0,17; для образца, в котором не используется покровное стекло объектива, оно обозначается 0, например, «/ 0»; для тех, которые не используют покровное стекло объектива или толщина покровного стекла объектива меньше 0. 17 он представлен как «/ -».
Цель фазового контраста: обозначается PH, например Ph3, цифра после PH представляет соответствующую кольцевую диафрагму.
Поляризационная цель: обозначена POL.
План Объектив: представлен PLAN или PL
Ахроматический: обычно ахроматический объектив не требует идентификации
Апохроматический: представлен APO
Большое рабочее расстояние: представлен L
Существуют также объективы, уникальные по увеличению и среднему, а также их различие обозначается цветным кругом.
Для объективов, не имеющих маркировки, необходимо обращаться к корпусу микроскопа для решения или обращаться к руководству по продукту.

Обычно объектив имеет очень тонкую установочную резьбу. Когда возникает необходимость установить объектив / рамку объектива, будьте осторожны при ее установке. Выровняйте положение установки насадки, держите ее полностью «ровной». Когда он заблокирован, удалите его и переустановите. Не применяйте силу.

Примечание: хотя у разных производителей некоторые объективы могут использоваться универсально, они все равно могут вызывать ошибку увеличения и ухудшение качества изображения.

Оптические системы микроскопов | Биологические флуоресцентные микроскопы KEYENCE

Основы микроскопов

Оптические системы для микроскопов

В оптических микроскопах для визуализации используется комбинация линз объектива и окуляра (окуляров). Увеличение при наблюдении является произведением увеличения каждой из линз. Обычно это значение составляет от 10x до 1000x, а некоторые модели даже достигают увеличения до 2000x.

Объектив

Линза объектива состоит из нескольких линз для увеличения объекта и проецирования большего изображения.В зависимости от разницы фокусного расстояния доступны линзы с разным увеличением, например, 4x, 10x, 40x и 50x. Помимо увеличения, индексы, показывающие характеристики линзы объектива, включают числовую апертуру и рабочее расстояние.
Свет, проходящий через линзу, вызывает цветовую аберрацию (растекание цвета), которая имеет другой показатель преломления в зависимости от длины волны. Для предотвращения этого были разработаны следующие линзы:

— Ахроматическая линза
Линзы, обеспечивающие одинаковые показатели преломления двух длин волн (цветов) света.Этот тип линз получил широкое распространение, отчасти из-за доступной цены.
— Полуапохроматическая линза (флюоритовая линза)
Линзы, предназначенные для обеспечения одинаковых показателей преломления трех длин волн (цветов) света. Этот тип линзы используется для наблюдения флуоресценции, поскольку обеспечивается коэффициент пропускания для ультрафиолетового света с длиной волны около 340 нм.
— Апохроматическая линза
Линзы, обеспечивающие такие же показатели преломления трех длин волн (цветов) света, как у полуапохроматических линз.Этот тип линз имеет большую числовую апертуру и лучшее разрешение и поэтому часто используется для исследований, требующих детального наблюдения. Эта высокая производительность означает, что цена также выше.
— План линзы
Линза, в которой исправлена ​​аберрация кривизны поля, так что фокусируется не только центр линзы, но и периферия. Если у перечисленных выше линз исправлены аберрации кривизны поля, они соответственно называются планахроматическими линзами, план-флюоритовыми линзами и планапохроматическими линзами.В большинстве случаев на линзах нанесена маркировка «ПЛАН».
— Иммерсионная линза
Увеличивает числовую апертуру за счет заполнения жидкостью между линзой объектива и образцом для достижения высокого разрешения. Иммерсионная линза, в которой используется масло, называется иммерсионной линзой, а линза, в которой используется вода, называется иммерсионной линзой. Первый помечен сбоку «HI» или «OIL», а второй — «W» или «WATER».

Линза окуляра (окуляр)

Линза, устанавливаемая на стороне наблюдателя.Изображение, увеличенное линзой объектива, дополнительно увеличивается линзой окуляра для наблюдения. Окулярная линза состоит из одной-трех линз, а также снабжена механизмом, называемым ограничителем поля, который удаляет ненужный отраженный свет и аберрации.
Доступны различные типы в зависимости от обеспечиваемого увеличения, например 7x и 15x. Помимо увеличения, характеристики объектива представлены числом поля, которое показывает диапазон поля зрения.
В отличие от линз объектива, чем больше увеличение линзы окуляра, тем меньше длина.
Следующие линзы доступны в зависимости от конструкции полевого упора или области применения:

— Линза Гюйгенса
Состоит из двух плосковыпуклых линз. Этот тип линз используется для малого увеличения и отличается упором поля, расположенным в тубусе линзы.
— Линза Рамсдена
Этот тип линз отличается упором поля, расположенным вне тубуса объектива.
— Линза периплана
Корректирует хроматическую аберрацию увеличения и другие свойства, чтобы обеспечить четкое наблюдение даже на периферии поля зрения.
— Линза компенсации
Окулярная линза, компенсирующая аберрацию, вызванную линзой объектива.
— Широкопольный объектив
Обеспечивает широкий угол обзора и в основном используется для наблюдения за живыми организмами и минералами.
— Суперполевой объектив
Поддерживает еще более широкое поле зрения и в основном используется со стереоскопическими микроскопами.

Линза конденсора

Линза для установки под сценой. Этот объектив может регулировать количество света для равномерного освещения объектов. Это полезно для наблюдения при большом увеличении. Существуют различные типы конденсаторных линз, от обычных «конденсаторов Аббе» до «ахроматических конденсаторов», которые корректируют цветовые аберрации.

— Конденсатор Аббе
Простая конденсорная линза, которая часто используется в микроскопах, установленных в учебных заведениях.
— Ахроматический конденсатор
Конденсорная линза, корректирующая цветовые аберрации. Ахроматические апланатические конденсаторные линзы доступны в качестве усовершенствованного типа, который может корректировать кривизну поля.
— Универсальный конденсатор
Поддерживает широкий диапазон наблюдений, таких как темное поле, фазовый контраст, дифференциальный интерференционный контраст и наблюдение в поляризованном свете.

Об увеличении

Общее увеличение при наблюдении представляет собой произведение увеличений объектива и окулярных линз.Например, линза объектива 20x и линза окуляра 10x дают общее увеличение 200x.
Увеличение 1x относится к состоянию, когда объект рассматривается глазом с расстояния 250 мм. 250 мм считается расстоянием, которое лучше всего видно человеческому глазу. Это называется расстоянием отчетливого зрения. Увеличение окулярной линзы получается путем деления расстояния отчетливого зрения на фокусное расстояние линзы.

Базовая микроскопия

ГИСТОЛОГИЯ — BIOL 0509

LAB ВВЕДЕНИЕ II

БАЗОВАЯ МИКРОСКОПИЯ

АРТЕФАКТОВ:

При исследовании слайдов срезов тканей светом и электроном микроскопы, следует помнить, что некоторые из наблюдаемых структур могут не быть реальными, то есть они могут быть артефактами. Артефакты — это результат изменений в структура тканей или добавление «новых структур», которые обычно результат фиксации, обезвоживания, заливки, секционирования, окрашивания, и / или методы монтажа секций. Типы артефактов, которые обычно встречающиеся, перечислены ниже.

ОБЗОР ОСНОВНЫХ ИСКУССТВ.

1. Набухание компонентов ткани
2. Усадка компонентов ткани

Артефакты типов 1 и 2 являются результатом плохой фиксации и / или обезвоживания. техники, т.е. осмолярность фиксатора может быть неправильной, pH тоже может быть неправильным использовалось короткое время фиксации и / или обезвоживание ткани было слишком быстрым. Набухание и усадка иногда могут привести к разрыву плодных оболочек. Такого рода повреждения особенно очевидны на ультраструктурном уровне.

3. морщины на участке
4. разрывы на участке
5. пузырьки воздуха
6. пыль

Артефакты типов 3, 4, 5 и 6 обычно являются результатом плохого разделения техника или плохая техника при монтаже секций. В некоторых случаях плохой фиксация и / или внедрение могут быть причиной разрывов или морщин на участках изменяя фиксированную консистенцию ткани таким образом, чтобы ткань нельзя было разрезать без разрывов и складок.

7. осадок пятен

Этот вид артефактов может быть результатом использования старых красителей, нефильтрованные растворы красителей, ошибки, допущенные при приготовлении красителя, или плохая техника окрашивания.

СВЕТОВОЙ МИКРОСКОП:

Мы рассмотрели использование ваших световых микроскопов во время лабораторных и ваших лабораторный раздаточный материал содержит инструкции, описывающие, как настроить ваш микроскоп для просмотра, при котором устанавливается «правильное освещение по Колеру».В настраивая «правильное освещение Колера», вы настраиваете Освещение микроскопа таким образом, чтобы 1) весь свет проходил через центры линзы и 2) световой луч установлен на наименьший полезный диаметр, таким образом устранение отражений света от внутренних компонентов микроскопа.

Конечный результат ваших корректировок на «правильного Колера». подсветка »заключается в том, что вы можете просматривать срезы тканей на самом высоком возможное разрешение, на которое способен ваш микроскоп. Это означает, что вы сможет увидеть максимальное количество структур в ткани, которые могут быть увиденным в микроскоп.

Объектив и линзы окуляра отвечают за увеличение изображения просматриваемый образец.

Общее увеличение = Увеличение объектива X Увеличение окуляра

So для объектива 10X и окуляра 10X,

Общее увеличение = 10 X 10 = 100X (это означает, что просматриваемое изображение будет в 100 раз больше своего фактического размера).

Для объектива 40X и окуляра 10X,

Общее увеличение = 10 X 40 = 400 X

Увеличение не имеет большого значения, если разрешающая способность не велика.

Разрешение — это мера способности различать 2 точки как две точки. То есть при просмотре чего-либо в микроскоп насколько близко вместе можно разместить две точки
так, чтобы можно было видеть некоторое пространство между ними?

**

* *

Нельзя сказать больше о разрешении, не упомянув несколько слов о числовом апертура (нет данных или нет данных). Значение числовой апертуры измеряет степень свет, который проходит через образец, распространяется и собирается объектив.Свет, проходящий через образец, содержит информация о том, как выглядит образец, то есть о его структуре.

Если рассматривать конус света, исходящий от образца, и входит в линзу объектива, числовая апертура может быть определена как,


NA = n. sin m (. — умножение символ)

n = показатель преломления вещества между образцом и объективом линза (обычно воздух, n = 1,0; кварц, n = 1,5; стекло, n = около 1.5; вода, n = 1,3)

м = 1/2 апертурного угла (также называемый полуугол). Угол раскрытия — это угол, описываемый конусом света, который попадает в линзу объектива после прохождения через образец. Этот угол будет зависят от кривизны линзы, а также от того, насколько близко линза объектива к образцу, когда он находится в фокусе.

Итак, для объектива с углом апертуры 120 ° с воздухом между образец и линза объектива,

NA = 1. грех 60o = грех 60o = 0.87

Если между линзой объектива и объективом используется масло с показателем преломления 1,5. образец,

NA = 1,5. sin 60 o = 1,5 (0,87) = 1,31

Числовая апертура важна, потому что она позволяет нам вычислить разрешающая способность цели. Помните, вот кем мы были на самом деле Интересует определиться изначально.

R = 0,61. (л / нет данных)

R = разрешение объектива
l = длина волны света (среднее значение для белого света ~ 550 нм).

NA = числовая апертура

Так, по воздушной обстановке,

R = 0,61. 550 нм / 0,87 = 386 нм = 0,000000386 м = 0,386 мм

Для масляной иммерсии,

R = 0,61. 550 нм / 1,31 = 256 нм = 0,000000256 м = 0,26 мм

Таким образом, видно, что более высокое разрешение возможно, если вещество, лежащее между образцом и линзой объектива имеет показатель преломления, близкий к возможно, до самой линзы без превышения преломляющей способности линзы индекс.

Важно понимать, что линзы окуляра и объектива отвечают за окончательное увеличение на сложном микроскопе, ТОЛЬКО объектив отвечает за разрешение.


Обсуждение выше должно продемонстрировать важность разрешения. К используя подходящие линзы, я могу создавать очень большие увеличения, например 5000X со световым микроскопом. Однако увеличение ничего не говорит нам о разрешающая способность. Если разрешение объектива 0.3 мм, как бы я ни увеличивал образец изображение, разрешение останется прежним. На 5000X я все еще смогу для разрешения точек на расстоянии не менее 0,3 мм друг от друга. Точки, расположенные ближе друг к другу, могут быть видны, но они будут наложены и размыты, выглядя как одна нечеткая точка. Так что ничего не получилось увеличенное увеличение. Количество видимой информации доступно на 5000X то же самое, что и при меньшем увеличении 1500X.

Используя математические уравнения, приведенные выше, и значения максимального числовая апертура, достижимая с помощью линз светового микроскопа, может быть показал, что максимальное полезное увеличение на световом микроскопе находится между 1000X и 1500X. Возможно большее увеличение, но разрешение не будет улучшать.

Помимо числовой апертуры и неправильного светового пути есть еще 3 основные дефекты линз, которые могут повлиять на качество изображения в компаунде микроскоп и приведет к снижению разрешения.

Вот такие,

A. Хроматическая аберрация — вызванная сферической линзой, длины волн света фокусируются на разных уровнях. Таким образом, вы получаете несколько изображения накладываются друг на друга.Этот дефект исправлен в ахроматические объективы.

Б. Сферическая аберрация — оптическое качество изображения ухудшилось из-за центр линзы имеет несколько другие качества, чем края. Обе сферические и хроматические аберрации исправляются в апохроматических объективах.

C. Кривизна поля — изображение находится в фокусе по центру, но не в фокусироваться периферически или наоборот. Этот дефект исправлен в плоском цели.

Тип объектива, увеличения, числовой апертуры и даже самый лучший Толщина покровного стекла для слайдов указана сбоку цель.

Существует ряд специальных типов световой микроскопии, которые могут улучшить некоторые особенности исследуемого образца. Некоторые из них перечислены ниже.

1. Фазово-контрастная микроскопия — использует разницу фаз в световой луч, вызванный разными показателями преломления компонентов внутри под вопросом.

Рассмотрим воздух, n = 1.0; вода, n = 1,3; стекло, n = 1,5. Свет путешествует быстрее всего через воздух и медленнее через стекло. Таким образом, если световой луч встречает (на одновременно) три разных пространства одинаковой толщины, заполненных воздухом, вода и стекло, луч выйдет первым из заполненного воздухом пространства и последним из застекленного пространства.Выходящие световые лучи считаются выходящими из фазы друг с другом.

В фазово-контрастном микроскопе конденсор и объективы специально сделано для обнаружения разности фаз света, проходящего через разные компоненты в образце ткани. Конструкция конденсатора и линзы объектива таковы, что эти разности фаз видны увеличение контраста между световыми волнами разной фазы. Как результат, компоненты клеток, которые обычно имеют низкую контрастность (прозрачные или почти прозрачные), имеют более высокий контраст и, таким образом, становятся видимыми.

2. Поляризационная микроскопия. Поляризационный фильтр (называемый поляризатором) размещен под конденсатором и позволяет только легким вибрациям в одной плоскости добраться до конденсатора. Второй поляризационный фильтр (называемый анализатором) помещается между объективом и окуляром. Если эти два фильтра ориентированы так, что их оси светопропускания перпендикулярны, свет не будет проходить через анализатор к окуляру. Так что ничего не будет видно. Одно использование поляризации световая микроскопия связана с тем фактом, что определенные кристаллы, обнаруженные в или связанные с некоторыми клетками, могут изгибать световые волны из-за их преломления индекс.Если некоторые световые волны, прошедшие через поляризатор, изгибаются в разные плоскости при прохождении через кристаллические части образца, то некоторые из этих световых волн смогут проходить через анализатор, даже если он ориентирован под углом 90 градусов к поляризатору. Это свойство кристаллов, изгибающих поляризованные световые волны, называется двойным лучепреломлением. это важно для идентификации определенных кристаллических структур в или связанных с клетки.


3. Интерференционная микроскопия или интерференционная микроскопия Немарского.- это еще один метод, используемый для наблюдения структур с различным показателем преломления, но аналогичная оптическая плотность. Это не то же самое, что фазово-контрастная микроскопия. Для интерференционной микроскопии Немарского требуются 2 разных световых луча, которые рекомбинированы после прохождения через образец. Различия по фазе между два луча визуализируются как глубина. В результате получается изображение с глубиной (вроде как 3-D). Этот тип микроскопии особенно полезен для просмотра живых клеток.

ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ

Функция этого прибора зависит от того, что электрон Луч имеет много свойств, которые похожи на световой луч.

Фактически, пучок электронов можно рассматривать как 1. ) пучок электронов. частицы или 2.) как волна (т.е. как световая волна). Как оказалось, оба свойства необходимы для работы электронного микроскопа. Факт что эффективная длина волны электронного луча намного меньше, чем самая короткая волна видимого света делает возможным очень высокое разрешение с этим прибором (т.е. 5-20 А)

Напомним, что R = 0,61. (л / нет данных)

Это означает, что возможно очень большое полезное увеличение, поскольку очень маленькое расстояния между двумя точками могут быть разрешены.Максимальное увеличение обычно используется с электронным микроскопом — 200,000X. Однако более высокая полезная возможны увеличения.

Достаточно сказать, что для целей этого курса мы можем рассматривать электронный микроскоп относительно простыми словами. Электронный пучок производится индуцирование высокого напряжения между катодом (-) и анодом (+). Электромагниты используются для направления этого луча, а также в качестве магнитных линз которые отвечают за увеличение изображения образца. Поскольку электронный луч проходит через образец, электроны либо не подвержены влиянию, либо рассеиваются или поглощаются тканями образца и различными пятнами (обычно тяжелые металлы), нанесенные на ткани. Незатронутые электроны и многие из рассеянных электронов проходят через образец и затем фокусируются магнитными линзами на флуоресцентном смотровом экране. Номер электронов, попадающих в различные части этого экрана, определяют, насколько ярко эти части флюоресцируют и, таким образом, формируют изображение образца на экране, которое может быть осмотренным лицом, использующим прицел.Кроме того, сфокусированные электроны может использоваться для экспонирования фотопленки, с которой можно снимать черно-белые фотографии. быть напечатанным. Полученные фотографии на самом деле более полезны для интерпретации изображения с электронного микроскопа, потому что они постоянные и более контрастные чем флуоресцентное изображение.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Основы микроскопии

Введение

Самым важным компонентом формирования изображения в оптическом микроскопе является объектив, сложный многолинзовый узел, который фокусирует световые волны, исходящие от образца, и формирует промежуточное изображение, которое затем увеличивается с помощью окуляров. Объективы отвечают за формирование первичного изображения и играют центральную роль в установлении качества изображений, которые способен выдавать микроскоп. Кроме того, увеличение конкретного образца и разрешение, при котором мелкие детали образца также сильно зависят от объективов микроскопа. Объектив — самый сложный для проектирования и сборки компонент оптического микроскопа. Это первый элемент, с которым сталкивается свет, когда он проходит от образца к плоскости изображения.Объекты получили свое название из-за того, что по близости они являются ближайшим компонентом к изображаемому объекту или образцу.

Основные производители микроскопов предлагают широкий выбор объективов с превосходными оптическими характеристиками в широком спектре условий освещения и различной степени коррекции первичных оптических аберраций. Объектив, показанный на рисунке 1, представляет собой мульти-иммерсионный план-апохромат с 20-кратным увеличением, который содержит 9 оптических элементов, скрепленных вместе в две группы дублетов линз, группу тройных подвижных линз и две отдельные внутренние одноэлементные линзы. Объектив также имеет полусферическую переднюю линзу и мениск-вторую линзу, которые работают синхронно, помогая улавливать световые лучи при высокой числовой апертуре с минимальной сферической аберрацией. Многие объективы с большим увеличением оснащены подпружиненным выдвигающимся носовым наконечником, который защищает передние линзы и образец от повреждений при столкновении. Внутренние элементы линз тщательно ориентированы и плотно упакованы в трубчатый латунный корпус, который заключен в декоративную оправу объектива.Конкретные параметры объектива, такие как числовая апертура, увеличение, длина оптической трубки, степень коррекции аберрации и другие важные характеристики отпечатаны или выгравированы на внешней части ствола. Объектив, показанный на рисунке 1, предназначен для работы с использованием воды, глицерина или специального масла на углеводородной основе в качестве среды визуализации.

За последние 100 лет строительные технологии и материалы, используемые для изготовления объективов, значительно улучшились. Состоящие из множества внутренних стеклянных линз, современные объективы достигли высокого уровня качества и производительности, учитывая степень коррекции аберраций и плоскостность поля. В настоящее время объективы разрабатываются с помощью систем автоматизированного проектирования ( CAD ), в которых используются усовершенствованные составы стекла с редкими элементами однородного состава и качества, характеризующиеся высокоспецифичными показателями преломления. Эти передовые методы позволили производителям изготавливать объективы с очень низкой дисперсией и корректировкой большинства распространенных оптических артефактов, таких как кома, астигматизм, геометрические искажения, кривизна поля, сферическая и хроматическая аберрация.Разрешение определяется целью

Существует три важных конструктивных характеристики объектива, которые определяют предел разрешающей способности микроскопа: длина волны света, используемого для освещения образца, угловая апертура светового конуса, захваченного объективом, и показатель преломления в пространстве объекта. между передней линзой объектива и образцом. Разрешение оптического микроскопа с дифракционным ограничением можно описать как минимальное видимое расстояние между двумя близко расположенными точками образца:

Разрешение = λ / 2n (sin (θ)) (1)

, где Разрешение — это минимальное расстояние между двумя точечными объектами, которые четко разрешены, λ — длина волны освещения, n — показатель преломления среды изображения, а θ равно половине объектива угловая апертура.Учитывая это, очевидно, что разрешение прямо пропорционально длине волны освещения. Человеческий глаз реагирует на диапазон длин волн от 400 до 700 нанометров, который представляет спектр видимого света, который используется для большинства наблюдений под микроскопом. Разрешение также зависит от показателя преломления среды формирования изображения и угловой апертуры объектива. Объективы предназначены для изображения образцов либо через воздух, либо через среду с более высоким показателем преломления между передней линзой и образцом. Поле зрения часто сильно ограничено, и передняя линза объектива расположена близко к образцу, с которым она должна находиться в оптическом контакте. Прирост разрешения примерно в 1,5 раза достигается при замене иммерсионного масла вместо воздуха в качестве среды формирования изображения.

Наконец, последним, но, возможно, наиболее важным фактором при определении разрешения объектива является угловая апертура, которая имеет практический верхний предел около 72 градусов (при значении синуса 0.95). В сочетании с показателем преломления произведение:

п (грех (θ)) (2)

известен как числовая апертура ( NA ) и обеспечивает важный индикатор разрешения для любого конкретного объектива. Помимо увеличения, числовая апертура обычно является наиболее важным критерием при выборе объектива микроскопа. Значения варьируются от 0,025 для объективов с очень малым увеличением (от 1x до 4x) до 1,6 для высокопроизводительных объективов, в которых используются специальные иммерсионные масла. По мере увеличения числовой апертуры для серии объективов с одинаковым увеличением происходит большая светосила и разрешение. В наилучших условиях только что разрешенные детали должны быть увеличены в достаточной степени, чтобы их можно было удобно рассматривать, но не до такой степени, что пустое увеличение мешает наблюдению мелких деталей образца. Микроскоп должен тщательно выбирать числовую апертуру объектива в соответствии с увеличением, полученным на конечном изображении.Увеличение выше этого значения не даст дополнительной полезной информации (или более высокого разрешения деталей изображения) и приведет к ухудшению качества изображения. Превышение предела полезного увеличения приводит к тому, что изображение страдает от пустого увеличения , где увеличение увеличения просто приведет к тому, что изображение станет более увеличенным без соответствующего увеличения разрешения.

Подобно тому, как яркость освещения в микроскопе направлена ​​квадратом рабочей числовой апертуры конденсора, яркость изображения, создаваемого объективом, определяется квадратом его числовой апертуры. Кроме того, увеличение объектива также играет роль в определении яркости изображения, которая обратно пропорциональна квадрату бокового увеличения. Квадрат числовой апертуры / отношения увеличения выражает светосилу объектива при использовании с проходящим освещением. Объективы с высокой числовой апертурой собирают больше света и дают более яркое, более скорректированное изображение с высоким разрешением, поскольку они также часто лучше корректируются для аберрации.В случаях, когда уровень освещенности является ограничивающим фактором (яркость изображения быстро уменьшается по мере увеличения увеличения), выберите объектив с наибольшей числовой апертурой и наименьшим коэффициентом увеличения, способный обеспечить достаточное разрешение.

Когда объектив собран, сферическая аберрация корректируется путем выбора наилучшего набора прокладок, подходящих для полусферической и менисковой линз (нижние крепления линз). Объектив парфокализуется за счет перемещения всей группы линз вверх или вниз внутри гильзы с помощью стопорных гаек, так что фокус не будет потерян, когда объективы, размещенные на множественной револьверной головке, меняются местами. Факторы объективной коррекции

Чаще всего в лабораторных микроскопах используются ахроматические объективы. Такие объективы корректируются на осевые хроматические аберрации в синей и красной длинах волн, которые составляют около 486 и 656 нанометров соответственно. Оба сведены в одну общую точку. Ахроматические объективы также исправлены на сферическую аберрацию зеленого цвета (546 нанометров; см. Таблицу 1). Ограниченная коррекция ахроматических объективов может привести к изображениям с пурпурным ореолом, если фокус выбран в зеленой области спектра.Отсутствие поправки на плоскостность поля (или кривизну поля) представляет собой дополнительную проблему. Планахроматы обеспечивают коррекцию плоского поля для ахроматных объективов (рисунок 2). Еще более высокий уровень коррекции и стоимости обнаруживается в объективах, называемых флюоритами или полуапохроматами (проиллюстрированных центральным объективом на Рисунке 2), названных в честь минерала флюорита, который первоначально использовался в их конструкции.

Объективы

Fluorite изготавливаются из усовершенствованных составов стекла, содержащих такие материалы, как плавиковый шпат или новые синтетические заменители, которые позволяют значительно улучшить коррекцию оптических аберраций.Подобно ахроматам, флюоритовые объективы также корректируются хроматически на красный и синий свет, однако флюориты также корректируются сферически на два или три цвета вместо одного цвета, как и ахроматы. По сравнению с ахроматами, флюоритовые объективы имеют более высокую числовую апертуру, что позволяет получать более яркие изображения. Флюоритовые объективы также имеют лучшую разрешающую способность, чем ахроматы, и обеспечивают более высокую степень контраста, что делает их более подходящими для цветной микрофотографии в белом свете.

Объектив третьего типа, апохроматический, обладает наивысшим уровнем коррекции (рис. 2). Апохроматические объективы с меньшим увеличением (5x, 10x и 20x) имеют большее рабочее расстояние, чем апохроматные объективы с более высоким увеличением (40x и 100x). Апохроматы почти устраняют хроматическую аберрацию, обычно хроматически корректируются по трем цветам (красный, зеленый и синий) и корректируются сферически по двум или трем длинам волн (см. Таблицу 1). Апохроматические объективы — лучший выбор для цветной микрофотографии в белом свете.Из-за высокого уровня коррекции апохроматные объективы обычно имеют для данного увеличения более высокую числовую апертуру, чем ахроматы или флюориты. Многие из новых высокоэффективных флюоритовых и апохроматных объективов имеют хроматическую коррекцию для четырех (темно-синий, синий, зеленый и красный) или более цветов и четырех цветов сферически.

Микроскоп для коррекции оптической аберрации

Объектив
Спецификация
Сферическая
Аберрация
Хроматический
Аберрация
Поле
Кривизна
Ахромат 1 Цвет 2 цвета
Планахромат 1 Цвет 2 цвета Есть
Флюорит 2-3 цвета 2-3 цвета
Флюорит Plan 3-4 цвета 2-4 цвета Есть
Plan Apochromat 3-4 цвета 4-5 цветов Есть
Таблица 1

Объективы всех трех типов имеют ярко выраженную кривизну поля, поэтому они проецируют изогнутые изображения, а не плоские.Такой артефакт усиливается при увеличении. Чтобы преодолеть это неотъемлемое условие, разработчики оптики создали объективы с коррекцией плоского поля, которые позволяют получать изображения с общим фокусом во всем поле обзора. Объективы с коррекцией плоского поля и низким уровнем искажений называются планахроматами, планфлюоритами или планапохроматами, в зависимости от степени остаточной аберрации. Эта коррекция, хотя и дорогая, чрезвычайно важна для цифровой визуализации и обычной микрофотографии.

В течение многих лет искривление поля не исправлялось как наиболее серьезная оптическая аберрация, возникающая во флюоритовых (полуапохроматических) и апохроматных объективах, которую допускали как неизбежный артефакт. Внедрение коррекции плоского поля (плана) в объективы улучшило их использование для микрофотографии и видеомикроскопии, и сегодня эти коррекции являются стандартными как для обычных, так и для высокопроизводительных объективов. На рисунке 3 показано, как поправка на кривизну поля (для простого ахромата) добавляет к объективу значительное количество линзовых элементов.Значительное увеличение количества линз для коррекции плана также происходит с флюоритовыми и апохроматными объективами, что часто приводит к чрезвычайно плотной посадке линз (см. Рисунок 1) во внутренней втулке объектива.

Старые объективы обычно имеют меньшую числовую апертуру и подвержены хроматической разнице увеличения — аберрации, требующей коррекции с помощью специально разработанных компенсирующих окуляров или окуляров. Этот тип коррекции был распространен во время популярности микроскопов с фиксированной длиной трубки, но в современных объективах и микроскопах с коррекцией на бесконечность нет необходимости. В последнее время коррекция хроматической разницы в увеличении либо встроена в сами объективы современных микроскопов (Olympus и Nikon), либо корректируется в линзе тубуса (Leica и Zeiss). Промежуточное изображение в системе с коррекцией на бесконечность появляется за линзой трубки на оптическом пути на эталонном фокусном расстоянии. Фокусное расстояние линзы трубки варьируется от 160 до 250 миллиметров в зависимости от конструктивных ограничений, налагаемых производителем. Разделив эталонное фокусное расстояние на фокусное расстояние линзы объектива, можно рассчитать увеличение объектива с коррекцией на бесконечность.Характеристики покровного стекла

Во многих биологических и петрографических приложениях при установке образца стеклянное покровное стекло используется как для защиты целостности образца, так и для обеспечения прозрачного окна для наблюдения. Покровное стекло сближает световые конусы, исходящие из каждой точки образца. Но он также вносит хроматические и сферические аберрации, которые необходимо скорректировать объективом. Показатель преломления, дисперсия и толщина покровного стекла определяют степень схождения световых лучей.Дополнительную озабоченность вызывает водный растворитель или избыток монтажной среды, который находится между образцом и покровным стеклом во влажных или толстых препаратах, которые вносят свой вклад в вариации показателя преломления и толщины покровного стекла.

Среда формирования изображения между передней линзой объектива и покровным стеклом образца является еще одним важным элементом в отношении коррекции сферической аберрации и комы при проектировании элементов линз для объективов. Объективы с меньшим увеличением предназначены для использования только с воздухом в качестве среды формирования изображения между передней линзой объектива и покровным стеклом.Максимальная теоретическая числовая апертура, которую можно получить с воздухом, составляет 1,0, однако на практике практически невозможно создать сухой объектив с числовой апертурой выше 0,95. Влияние изменения толщины покровного стекла незначительно для сухих объективов с числовой апертурой менее 0,4, но такое отклонение становится значительным при числовой апертуре, превышающей 0,65, где колебания величиной всего 0,01 мм могут привести к сферической аберрации.

Возможна корректировка вариаций толщины покровного стекла.Несколько высокоэффективных апохроматных сухих объективов оснащены корректирующими манжетами, которые позволяют регулировать вращающееся кольцо, в результате чего две группы линзовых элементов объектива перемещаются ближе друг к другу или дальше друг от друга (см. Рисунок 4). Различные специализированные фазоконтрастные объективы, разработанные для наблюдения культур тканей с помощью инвертированного микроскопа, имеют еще более широкий диапазон компенсации — от 0 до 2 миллиметров. Таким образом, образцы можно просматривать через дно большинства сосудов для культивирования, которые в этом диапазоне размеров часто имеют резкие колебания толщины.

Покровное стекло номер является стандартным, его толщина составляет 0,17 мм. К сожалению, не все 1½ покровные стекла изготавливаются в соответствии с этим стандартом (они варьируются от 0,16 до 0,19 миллиметра), и у многих образцов есть среда между ними и покровным стеклом. Регулируя длину механической трубки микроскопа или используя специальные корректирующие кольца, можно обеспечить компенсацию толщины покровного стекла. Числовую апертуру объектива можно радикально увеличить, если использовать объектив с иммерсионной средой, такой как масло, глицерин или вода.Типичные иммерсионные масла имеют показатель преломления 1,51 и профиль дисперсии, аналогичный профилю покровного стекла. Иммерсионная среда с показателем преломления, аналогичным показателю преломления покровного стекла, практически исключает ухудшение изображения из-за изменений толщины покровного стекла, в результате чего лучи с большим углом наклона больше не преломляются и легче захватываются объективом. Лучи света, проходящие через образец, попадают в однородную среду между покровным стеклом и иммерсионным маслом и преломляются не при входе в линзу, а только при выходе из ее верхней поверхности.Следовательно, если образец помещается в апланатической точке первой линзы объектива, изображение этой части системы линз полностью избавляется от сферической аберрации.

Обычная конструкция практичного масляного иммерсионного объектива включает в себя полусферическую переднюю линзу, за которой следуют линза с положительным мениском и группа дуплетов. Апланатические рефракции возникают на первых двух элементах линзы в типичном апохроматическом масляном иммерсионном объективе. Линзы объектива с масляной иммерсией также могут корректировать хроматические дефекты, вносимые первыми двумя элементами линзы, при этом вызывая минимальную сферическую аберрацию.Использование масляного иммерсионного объектива без масла между покровным стеклом и первой линзой приведет к дефектным изображениям из-за рефракции, которые не могут быть исправлены последующими компонентами линзы внутри объектива.

Производители микроскопов производят объективы с ограниченными допусками по показателю преломления и дисперсии. Это означает, что они требуют согласования значений в жидкости, помещенной между покровным стеклом и передней линзой объектива. Рекомендуется использовать только масло, предназначенное объективным производителем, и не смешивать иммерсионные масла между производителями. Объективные характеристики

Если вы посмотрите на ствол объектива, вы обнаружите, что на нем есть большое количество деталей. На каждом объекте начертано увеличение; длина трубки, на которую был рассчитан объектив, чтобы получать наилучшие изображения; и толщину покровного стекла, защищающего образец, которая, как предполагал разработчик, имеет постоянное значение, с поправкой на сферическую аберрацию. На объектив будет нанесена гравировка OIL или OEL или HI , если объектив предназначен для работы с иммерсионным маслом.В противном случае объектив предназначен для использования всухую. На объективах также всегда выгравировано их числовое значение апертуры. Если объектив не показывает более высокую коррекцию, это, скорее всего, ахроматический объектив (более скорректированные объективы имеют такие надписи, как апохромат или апо, план, FL, флюор и т. Д.).

В течение нескольких лет большинство производителей соответствовали международным стандартам парфокального расстояния при разработке линз для биологических применений. В результате большинство объективов имело парфокальное расстояние 45.0 миллиметров и считались взаимозаменяемыми. Поскольку производство трубок с коррекцией на бесконечность стало обычным явлением, был создан новый набор критериев проектирования для коррекции аберраций в объективе и линзах трубки. Наряду с требованием большей гибкости для удовлетворения требований увеличения рабочих расстояний за счет более высоких числовых апертур и размеров поля взаимозаменяемость между линзами объектива от разных производителей теперь более ограничена.

В ситуациях, когда образец предназначен для визуализации без покровного стекла, рабочее расстояние измеряется на реальной поверхности образца.В серии согласованных объективов рабочее расстояние обычно уменьшается по мере увеличения увеличения и числовой апертуры. Объективы, предназначенные для просмотра образцов с воздухом в качестве среды формирования изображения, должны иметь сравнительно большие рабочие расстояния при условии выполнения требований к числовой апертуре. В качестве альтернативы иммерсионные объективы должны иметь меньшие рабочие расстояния, чтобы иммерсионная жидкость между передней линзой и образцом оставалась на месте. Многие объективы, разработанные с одинаковыми рабочими расстояниями, имеют подпружиненный стопор отвода, который позволяет снимать переднюю линзу в сборе, вставляя ее в корпус объектива и поворачивая для фиксации на месте.Антибликовые покрытия

Одним из наиболее значительных улучшений в конструкции объектива за последние годы является усовершенствование технологии антиотражающего покрытия, которое помогает уменьшить ненужные отражения, возникающие при прохождении света через систему линз. Каждая граница раздела воздух-стекло без покрытия способна отражать от четырех до пяти процентов падающего светового луча по нормали к поверхности, что дает значение пропускания 95–96 процентов при нормальном падении. Если нанести просветляющее покрытие толщиной в четверть длины волны с соответствующим показателем преломления, оно может увеличить это значение на три-четыре процента. Многослойные покрытия, которые обеспечивают значения пропускания, превышающие 99,9% в видимом спектральном диапазоне, заменили однослойные покрытия линз, которые когда-то использовались для уменьшения бликов и улучшения пропускания.

Резкое улучшение контрастности и пропускания видимых длин волн является результатом того, что большинство производителей микроскопов в настоящее время производят свои собственные запатентованные составы, наряду с одновременной деструктивной интерференцией на гармонически связанных частотах, лежащих за пределами полосы пропускания.Микроскоп должен знать, что эти специализированные покрытия могут быть легко повреждены в результате неправильного обращения. Хорошее правило, которое следует использовать для различения покрытий, состоит в том, что многослойные просветляющие покрытия имеют слегка зеленоватый оттенок, в отличие от пурпурного оттенка однослойных покрытий. Кроме того, поверхностный слой антиотражающих покрытий, используемых на внутренних линзах, часто намного мягче, чем соответствующие покрытия. Следует соблюдать особую осторожность при очистке оптических поверхностей, покрытых тонкими пленками, особенно если микроскоп был разобран и внутренние элементы объектива подлежат проверке.

Расстояние от центра линзы до точки, в которой параллельные лучи фокусируются на оптической оси, определяется как фокусное расстояние системы линз. Воображаемая плоскость, перпендикулярная главной точке фокуса, называется фокальной плоскостью системы линз. Есть две основные точки фокусировки, одна спереди и одна сзади, для света, попадающего с каждой стороны каждой линзы. Обычно фокальная плоскость объектива, расположенная ближе к передней линзе, называется передней фокальной плоскостью, а фокальная плоскость, расположенная за объективом, называется задней фокальной плоскостью.Конкретное положение задней фокальной плоскости зависит от конструкции объектива, но обычно она находится где-то внутри оправы объектива для объективов с большим увеличением. Объективы с меньшим увеличением часто имеют заднюю фокальную плоскость, которая расположена снаружи, в области резьбы или внутри револьвера микроскопа.

Задняя апертура или выходной зрачок объектива ограничивают световые лучи, проходящие через объектив. Диаметр этой апертуры варьируется от 12 миллиметров для объективов с малым увеличением до примерно 5 миллиметров для апохроматических объективов максимальной мощности.Тщательный учет размера апертуры абсолютно необходим для применений эпи-освещения, которые полагаются на то, что объектив действует как система формирования изображения и как конденсатор, где выходной зрачок также становится входным зрачком. Изображение источника света должно полностью заполнять заднюю апертуру объектива, чтобы обеспечить равномерное освещение по всему полю обзора. Если изображение источника света меньше диафрагмы, в поле обзора будет наблюдаться виньетирование из-за неравномерного освещения. И наоборот, если изображение источника света больше задней апертуры, весь свет не попадет в объектив, и интенсивность освещения уменьшится.

Большинство производимых сегодня объективов микроскопов предлагают чрезвычайно низкие степени аберраций и других недостатков, при условии, что соответствующий объектив выбран и используется должным образом. Тем не менее, микроскопист должен осознавать тот факт, что объективы не созданы идеально с каждой точки зрения, а предназначены для удовлетворения определенного набора требований в зависимости от предполагаемого использования, ограничений по физическим размерам и диапазона цен. Следовательно, объективы изготавливаются со степенями коррекции, которые различаются для хроматической и сферической аберрации, размера поля и плоскостности, длины волны пропускания, отсутствия флуоресценции, двойного лучепреломления и дополнительных факторов, влияющих на фоновый шум.Кроме того, они предназначены для использования в определенных ограниченных условиях, таких как конкретная длина трубки и линзы трубки, тип и толщина иммерсионной среды и покровных стекол, диапазоны длин волн, размеры поля, типы окуляров и специальные конденсаторы.

Базовая микроскопия — FAQ

Заказы будут обработаны завтра 2-19-21 из-за погодных предупреждений

  • Дома
  • Базовая микроскопия — FAQ
В чем разница между стерео и составным микроскопом?
Стереомикроскопы, также называемые микроскопами с малым увеличением, диссекционными микроскопами или инспекционными микроскопами, предназначены для просмотра «больших» объектов, которые видны невооруженным глазом при малом увеличении (до 50x). Стереомикроскоп обеспечивает прямое и неперевернутое трехмерное изображение образца.

Составной микроскоп, также известный как микроскопы с большим увеличением или биологические микроскопы, используется для просмотра микропрепаратов, которые не видны невооруженным глазом при большом увеличении (40x-1000x). Составной микроскоп обеспечивает перевернутое двухмерное (плоское) изображение образца.


Что такое микроскопы с большим и малым увеличением?
См. Предыдущий ответ.

Что мне покупать: монокулярный или бинокулярный микроскоп?
Возраст и бюджет являются ключевыми факторами. Монокулярные микроскопы дешевле и лучше подходят для детей младшего возраста, у которых глаза недостаточно далеко друг от друга (межзрачковое расстояние), чтобы иметь возможность использовать бинокулярный микроскоп. Бинокулярные микроскопы обеспечивают бесконечно лучший просмотр, поэтому мы рекомендуем бинокулярные микроскопы, как только ваш ребенок станет достаточно большим или если позволяет бюджет.

Что такое зум-микроскоп?
Масштабирующий микроскоп — это стереомикроскоп с непрерывно регулируемым увеличением в диапазоне.Подобно зуму на зеркальной камере.

Что мне нужно, чтобы прикрепить камеру к микроскопу?
Вам понадобится комплект CamAdapter для микроскопа (CAS39) и ступенчатое кольцо, специально предназначенное для вашей камеры.

Почему вам нужно начинать с 4-кратного увеличения на микроскопе?
Объектив с 4-кратным увеличением имеет наименьшее оптическое увеличение и, следовательно, наибольшее поле зрения. В результате легче найти образец на предметном стекле, чем если бы вы начали с более мощным объективом.

Как рассчитать увеличение микроскопа?
Чтобы рассчитать степень увеличения микроскопа, просто умножьте увеличение линзы окуляра и увеличение линзы объектива. Для типичного составного микроскопа с 10-кратным окулярным объективом и объективом с 4-кратным, 10-кратным, 40-кратным и 100-кратным увеличением ваш микроскоп будет иметь 40-кратное, 100-кратное, 400-кратное и 1000-кратное увеличение в зависимости от того, какой объектив вы используете.

Тот же принцип применяется к стереомикроскопам: 10-кратный окуляр в сочетании с 4-кратным объективом дает 40-кратное увеличение.Некоторые стереомикроскопы оснащены объективом с постоянным увеличением с увеличением 0,75–7,5. Общее увеличение будет от 7,5 до 75 раз в сочетании с 10-кратным окуляром. Общее увеличение будет от 18,75X до 187,5X в сочетании с окулярной линзой 25X.


Как делать снимки через микроскоп?
Сделать фотографию через микроскоп можно тремя способами. Во-первых, вы можете прикрепить камеру микроскопа к окулярному или тринокулярному порту.Во-вторых, вы можете купить цифровой микроскоп со встроенной цифровой камерой микроскопа. В-третьих, вы можете присоединить зеркальную или компактную камеру через переходник и ступенчатое кольцо.

Стоит ли покупать составной микроскоп с тремя или четырьмя объективами?
Классы 1-8 обычно покупают монокулярный составной микроскоп с 3 линзами объектива: 4x, 10x, 40x для максимального общего увеличения 400x. Более продвинутые студенты купят четыре объектива, включая 100-кратный масляный объектив.Это требует более сложного обращения с иммерсионным маслом.

Что такое диоптрийная регулировка?
Регулировка диоптрий позволяет компенсировать разницу между левым и правым глазом. При правильной диоптрийной настройке оба глаза будут фокусироваться на одинаковом фокусном расстоянии.

Что такое поле зрения (FOV)?
Поле зрения — это диаметр светового круга, который вы видите, глядя в микроскоп.По мере увеличения увеличения поле зрения уменьшается, и наоборот.

Что подразумевается под глубиной резкости?
Это расстояние по вертикали в образце, обычно в микронах, измеренное сверху и снизу от точной плоскости фокуса, которая по-прежнему дает приемлемое изображение. Чем выше N.A., тем мельче это расстояние.

Что такое дневной синий фильтр?
Для чего это используется (или неправильно)? Фильтр «дневной синий» предназначен только для наблюдения.Он создает приятный бледно-голубой-серый фон для поля зрения. Он НЕ предназначен для микрофотографии с цветной пленкой дневного света. Для такой пленки требуется фильтр преобразования синего цвета, такой как фильтр Olympus LBD или Kodak 80A. Преобразовательный фильтр повышает цветовую температуру источника света, имитируя свет с цветовой температурой дневного света (5500 градусов Кельвина), необходимой для цветной пленки со сбалансированным дневным светом.

Сбор света: важность числовой апертуры в микроскопии | Learn & Share

Чтобы полностью понять NA, полезно иметь представление о рефракции. В оптике и микроскопии преломление — это изменение направления световых волн, проходящих через образец и исходящих от него, которое происходит из-за изменения среды, через которую проходит свет, будь то воздух, стекло, вода или масло. Преломление описывается формулой, известной как «закон Снеллиуса». Виллеброрд Снеллиус (1580-1626) был голландским математиком и астрономом. Помимо определения нового метода вычисления радиуса Земли, ему также приписывают математическое описание рефракции. Однако он не был первым, кто сделал это, и точнее сказать, что он «заново открыл» дифракцию, как это было описано много веков назад персидским математиком и физиком по имени Ибн Сахл.В своей рукописи 984 года он описал, как изогнутые линзы и зеркала искривляли и фокусировали свет.

Закон Снеллиуса гласит, что отношение углов падающего и преломленного света эквивалентно обратной величине отношения показателей преломления, через которые проходит свет.

Проще говоря, когда свет перемещается от одной среды к другой, он меняет скорость — например, при переходе от воздуха к воде свет замедляется. Кроме того, изменение скорости приводит к изменению направления света, который входит в среду под углом, отличным от 90 °.Следует отметить, что частота света не меняется, но длина волны будет определяться природой среды.

Теоретически максимальная угловая апертура светового конуса, собираемого передней линзой объектива, составляет 180 °, что дает значение α, равное 90 °. Поскольку синус 90 равен единице, это будет означать, что теоретическая числовая апертура объектива, способного улавливать 180 ° результирующего света от образца в среде воздуха, также будет равна единице. Очевидно, что показатель преломления является ограничивающим фактором в достижении максимальной числовой апертуры объектива.Следовательно, объективы с высокой числовой апертурой — это те, в которых вместо воздуха используется иммерсионная среда, такая как масло или вода. На самом деле числовая апертура, равная единице при наличии воздуха между образцом и передней линзой объектива, недостижима, и поэтому наивысшая числовая апертура «сухой линзы» (то есть не иммерсионного объектива) приближается к 0,95. Это связано с тем, что большинство линз не могут собирать 180 ° света от образца, а самый широкий угол составляет примерно 144 °. Синус 144 ° равен 0,95, а показатель преломления воздуха равен 1.0 теоретический максимум NA близок к 0,95.

Объектив с большим увеличением и низкой числовой апертурой, следовательно, будет иметь низкое разрешение. Многие компании, занимающиеся микроскопией, предлагают объективы с максимально возможным значением NA. Итак, если вы собираетесь покупать новые линзы для своего микроскопа, вам всегда следует подумать о покупке тех объективов, которые предлагают наибольшую числовую апертуру в пределах вашего бюджета.

% PDF-1.6 % 136 0 объект > endobj xref 136 72 0000000016 00000 н. 0000002214 00000 н. 0000002401 00000 п. 0000002463 00000 н. 0000002665 00000 н. 0000002917 00000 н. 0000124294 00000 н. 0000124366 00000 н. 0000124446 00000 н. 0000124558 00000 н. 0000124657 00000 н. 0000124711 00000 н. 0000124797 00000 н. 0000124918 00000 п. 0000124972 00000 н. 0000125120 00000 н. 0000125213 00000 н. 0000125267 00000 н. 0000125375 00000 п. 0000125515 00000 н. 0000125592 00000 н. 0000125646 00000 н. 0000125728 00000 н. 0000125873 00000 н. 0000125974 00000 н. 0000126028 00000 н. 0000126117 00000 н. 0000126254 00000 н. 0000126331 00000 н. 0000126384 00000 н. 0000126468 00000 н. 0000126521 00000 н. 0000126616 00000 н. 0000126669 00000 н. 0000126761 00000 н. 0000126814 00000 н. 0000126904 00000 н. 0000126957 00000 н. 0000127010 00000 н. 0000127064 00000 н. 0000127164 00000 н. 0000127218 00000 н. 0000127320 00000 н. 0000127374 00000 н. 0000127487 00000 н. 0000127541 00000 н. 0000127595 00000 н. 0000127649 00000 н. 0000127703 00000 н. 0000127757 00000 н. 0000127877 00000 н. 0000127931 00000 н. 0000128044 00000 н. 0000128098 00000 н. 0000128152 00000 н. 0000128206 00000 н. 0000128345 00000 н. 0000128399 00000 н. 0000128501 00000 н. 0000128555 00000 н. 0000128676 00000 н.

Станьте первым комментатором

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *