BinaLogic

Микроскоп – это оптический прибор, с помощью которого можно получить обратное изображение изучаемого объекта и подробно рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т.е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм. Говоря о разрешающей способности микроскопа мы понимаем раздельное изображение двух близких расположенных друг к другу линий. Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии (с помощью систем визуализации и видеоокуляров) двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение. Различают полезное и бесполезное увеличения. Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения. Бесполезное - это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения. Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа (полезное!), увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур. В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе микроскопа относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).

 

 

• По строению оптической схемы:

- прямые (объективы, насадка и окуляры расположены над объектом);

- инвертированные (объект находится над оптической системой, формирующей изображение).

• По полю:

- плоского поля (двухмерное изображение);

- стереоскопические (объемное – трехмерное изображение).

• По способам освещения:

- проходящего света (изображение формируется светом, проходящим через объект);

- отраженного света (изображение формируется светом, отраженным от поверхности объекта).

• По методам исследования:

- светлого поля (на светлом фоне выделяется более темный объект);

- темного поля (на темном фоне выделяется светлый объект или его краевые структуры);

- фазового контраста (на светло-сером фоне наблюдается темно-серый рельефный объект);

- люминесценции (на темном фоне выделяются светящиеся объекты или части объекта);

- поляризованного света (наблюдается ярко окрашенное в различные цвета или оттенки изображение объекта).

 

• Биологические микроскопы для лабораторных биологических и медицинских исследований прозрачных объектов.

Доступны режимы светлого и темного поля, фазовый контраст, поляризованный и люминесцентный свет.

• Стереоскопические микроскопы в лабораториях и на различных производствах для получения увеличенных изображений объектов во время проведения рабочих операций. Возможна работа в отраженном и проходящем свете.

Доступны режимы светлого и темного поля.

• Металлографические микроскопы в научных и промышленных лабораториях для исследования непрозрачных объектов. Работа в отраженном свете.

Доступны режимы светлого и темного поля, фазовый контраст, поляризованный свет.

• Поляризационные микроскопы в научных и исследовательских лабораториях для специализированных исследований в поляризованном свете. Возможна работа в отраженном и проходящем свете.

Доступны режимы светлого и темного поля.

 

Объектив микроскопа – микрообъектив представляет собой сложную оптическую систему, образующую увеличенное изображение объекта, и является основной и наиболее ответственной частью микроскопа. Микрообъектив создает действительное перевернутое изображение, которое рассматривается через окуляр.

Объективы различаются по оптическим характеристикам и конструкции:

По степени исправления хроматической аберрации: - ахроматы, апохроматы и др.

С исправленной кривизной изображения: - планахроматы, планапохроматы.

По длине тубуса микроскопа - 160 мм для проходящего света, 190 мм для отраженного света, бесконечность - для проходящего и отраженного света;

По свойствам иммерсии: сухие системы (без иммерсии) и иммерсионные системы.
Объективы апохроматы отличаются от ахроматов степенью исправления хроматической аберрации. Благодаря более совершенному устранению дефектов изображения, связанных с хроматической аберрацией, качество изображения, получаемого при наблюдении цветных объектов (окрашенные срезы, микроорганизмы и т.п.), особенно при больших увеличениях, значительно выше при использовании апохроматов. Апохроматы, а также ахроматы большого увеличения применяются совместно с компенсационными окулярами. На оправе апохроматов обычно выгравировано АПО (APO). У ахроматов и апохроматов, особенно большого увеличения, остается неисправленной кривизна поля изображения.

---

1. Линзовые микрообъективы
2. Ахроматы
3. Ахростигматы и планахроматы
4. Ахрофлюары и планахрофлюары
5. Планапохроматы
6. Специального применения

---

При визуальном наблюдении окуляр служит для рассматривания увеличенного изображения предмета, даваемого объективом. В этом случае он выполняет роль лупы. Для нормального человеческого глаза изображение, образованное объективом, совмещается с переднефокальной плоскостью окуляра и тогда лучи выходят из окуляра параллельным пучком, давая изображение предмета на бесконечности. Соответствующей перефокусировкой всего микроскопа можно получить изображение за окуляром на расстоянии наилучшего зрения. Окуляры широко применяются в качестве проекционных систем при микрофотографии, передаче действительного изображения на экран или какой-либо другой приемник изучения.

---

 

Линзовые микрообъективы очень широко применяются для комплектации световых микроскопов различных областей назначения. Микрообъектив формирует конгруэнтное изображение исследуемого объекта . Оптические конструкции современных линзовых микрообъективов претерпели значительные изменения по отношению к классическим, предложенным еще Аббе в прошлом веке. В основном эти изменения обусловлены стремлением к повышению информативности объективов, улучшению их разрешающей способности и полезного увеличения.

Проектирование микрообъективов. Инженерами постоянно ведутся работы по оптимизации схемных решений микрообъективов на основе комплексного подхода с использованием модульного принципа построения оптических схем и механических конструкций из базовых элементов с заранее известными свойствами. Ведутся проекты различных по сложности оптических схем микрообъективов с унифицированными для оптики любого класса характеристиками.

 

Простейшие объективы к микроскопам – это ахроматы. Низкая стоимость этих объективов делает их привлекательными как для производителей, так и для большинства потребителей. Оптические системы обеспечивают высокий контраст и чёткость в пределах примерно 1/3 линейного поля, что в большинстве случаев микроскопических исследований бывает достаточно. При расчёте оптических схем таких объективов основное внимание уделяется простоте и высокой технологичности изготовления оптических деталей.

 

Оптические схемы таких объективов являются логическим продолжением схем, использованных при расчёте простейших микрообъективов, дополненных компонентами с заранее известными свойствами. В этом случае, как правило, после основной схемы добавляется длиннофокусный отрицательный мениск, обращённый вогнутостью к пространству изображений. Оптические системы обеспечивают высокий контраст и чёткость в пределах 2/3 линейного поля (для ахростигматов) и полного для план объективов. деталей.

В частных микроскопических приложениях требуются более светосильные, чем обычные, микрообъективы. При таких исследованиях на микроскопе иногда отступают от рекомендуемого для визуальной микроскопии критерия полезного увеличения; особую ценность представляют объективы малого увеличения, имеющие максимально возможную расчётную числовую апертуру. Иногда для удобства в работе требуется наличие в объективе материальной ирисовой апертурной диафрагмы.

В традиционном понимании коррекция аберраций проводится, исходя из условия визуального наблюдения, однако в планапохроматах исправление выполняется одинаково тщательно для всего рабочего спектрального диапазона. С точки зрения построения оптических схем и механических конструкций планапохроматы являются наиболее сложными, имеют большое количество компонентов. Следуя цели достижения наивысшего качества изображения инженеры – оптотехники пытаются исправить все известные аберрации, используя максимальное число коррекционных параметров.

Для некоторых видов микроскопических исследований требуются объективы, у которых расстояние между исследуемым объектом и фронтальной линзой объектива в 1.5-2 раза больше его фокусного расстояния. Такие объективы называют объективами с увеличенными рабочими расстояниями. Для микроскопических задач, связанных с фокусировкой лазерного излучения в спектральной области вне видимого диапазона, требуются микрообъективы, которые не только хорошо корригированы в отношении сферической аберрации, но и не имеют склеенных компонентов. Для некоторых видов петрографических исследований методом поляризации требуется полный комплект иммерсионных микрообъективов, в том числе, малых увеличений. Для исследования специфических объектов методом тёмного поля в отражённом свете требуются микрообъективы, позволяющие производить фокусировку осветительных пучков на объекте, минуя основную оптическую схему. Для этого используют так называемые темнопольные микрообъективы.