Что такое окуляр в микроскопе определение. Устройство и основные части оптического микроскопа. Механические параметры объектива

В отличие от лупы, микроскоп имеет, как минимум, две ступени увеличения. Функциональные и конструктивно-технологические части микроскопа предназначены для обеспечения работы микроскопа и получения устойчивого, максимально точного, увеличенного изображения объекта. Здесь мы рассмотрим устройство микроскопа и постараемся описать основные части микроскопа.

Функционально устройство микроскопа делится на 3 части:

1. Осветительная часть

Осветительная часть конструкции микроскопа включает источник света (лампа и электрический блок питания) и оптико-механическую систему (коллектор, конденсор, полевая и апертурная регулируемые/ирисовые диафрагмы).

2. Воспроизводящая часть

Предназначена для воспроизведения объекта в плоскости изображения с требуемым для исследования качеством изображения и увеличения (т. е. для построения такого изображения, которое как можно точнее и во всех деталях воспроизводило бы объект с соответствующим оптике микроскопа разрешением, увеличением, контрастом и цветопередачей).
Воспроизводящая часть обеспечивает первую ступень увеличения и расположена после объекта до плоскости изображения микроскопа.
Воспроизводящая часть включает объектив и промежуточную оптическую систему.

Современные микроскопы последнего поколения базируются на оптических системах объективов, скорректированных на бесконечность. Это требует дополнительно применения так называемых тубусных систем, которые параллельные пучки света, выходящие из объектива, «собирают» в плоскости изображения микроскопа.

3. Визуализирующая часть

Предназначена для получения реального изображения объекта на сетчатке глаза, фотоплёнке или пластинке, на экране телевизионимеющей фокусное расстояние микроска 160 ммного или компьютерного монитора с дополнительным увеличением (вторая ступень увеличения).
Визуализирующая часть расположена между плоскостью изображения объектива и глазами наблюдателя (цифровой камерой).
Визуализирующая часть включает монокулярную, бинокулярную или тринокулярную визуальную насадку с наблюдательной системной (окулярами, которые работают как лупа).
Кроме того, к этой части относятся системы дополнительного увеличения (системы оптовара/смены увеличения); проекционные насадки, в том числе дискуссионные для двух и более наблюдателей; рисовальные аппараты; системы анализа и документирования изображения с соответствующими адаптерами для цифровых камер.

Схема расположения основных элементов оптического микроскопа

С конструктивно-технологической точки зрения, микроскоп состоит из следующих частей:

• механической;
• оптической;
• электрической.

1. Механическая часть микроскопа

Устройство микроскопа включается в себя штатив, который является основным конструктивно-механическим блоком микроскопа. Штатив включает в себя следующие основные блоки: основание и тубусодержатель .

Основание представляет собой блок, на котором крепится весь микроскоп и является одной из основных частей микроскопа. В простых микроскопах на основание устанавливают осветительные зеркала или накладные осветители. В более сложных моделях осветительная система встроена в основание без или с блоком питания.

Разновидности оснований микроскопа:

1. основание с осветительным зеркалом;
2. так называемое «критическое» или упрощенное освещение;
3. освещение по Келеру.

1. узел смены объективов, имеющий следующие варианты исполнения — револьверное устройство, резьбовое устройство для ввинчивания объектива, «салазки» для безрезьбового крепления объективов с помощью специальных направляющих;
2. фокусировочный механизм грубой и точной настройки микроскопа на резкость — механизм фокусировочного перемещения объективов или столиков;
3. узел крепления сменных предметных столиков;
4. узел крепления фокусировочного и центрировочного перемещения конденсора;
5. узел крепления сменных насадок (визуальных, фотографических, телевизионных, различных передающих устройств).

В микроскопах могут использоваться стойки для крепления узлов (например, фокусировочный механизм в стереомикроскопах или крепление осветителя в некоторых моделях инвертированных микроскопов).

Чисто механическим узлом микроскопа является предметный столик , предназначенный для крепления или фиксации в определенном положении объекта наблюдения. Столики бывают неподвижные, координатные и вращающиеся (центрируемые и нецентрируемые).

2. Оптика микроскопа (оптическая часть)

Оптические узлы и принадлежности обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения объекта с достаточной степенью достоверности по форме, соотношению размеров составляющих элементов и цвету. Кроме этого, оптика должна обеспечивать такое качество изображения, которое отвечает целям исследования и требованиям методик проводимого анализа.
Основными оптическими элементами микроскопа являются оптические элементы, образующие осветительную (в том числе, конденсор), наблюдательную (окуляры) и воспроизводящую (в том числе объективы) системы микроскопа.

Объективы микроскопа

— представляют собой оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения в плоскости изображения с соответствующим увеличением, разрешением элементов, точностью воспроизведения по форме и цвету объекта исследования. Объективы являются одними из основных частей микроскопа. Они имеют сложную оптико-механическую конструкцию, которая включает несколько одиночных линз и компонентов, склеенных из 2-х или 3-х линз.
Количество линз обусловлено кругом решаемых объективом задач. Чем выше качество изображения, которое дает объектив, тем сложнее его оптическая схема. Общее число линз в сложном объективе может доходить до 14 (например, это может относиться к планапохроматическому объективу с увеличением 100х и числовой апертурой 1,40).

Объектив состоит из фронтальной и последующей частей. Фронтальная линза (или система линз) обращена к препарату и является основной при построении изображения соответствующего качества, определяет рабочее расстояние и числовую апертуру объектива. Последующая часть в сочетании с фронтальной обеспечивает требуемое увеличение, фокусное расстояние и качество изображения, а также определяет высоту объектива и длину тубуса микроскопа.

Классификация объективов

Классификация объективов значительно сложнее классификации микроскопов. Объективы разделяются по принципу расчетного качества изображения, параметрическим и конструктивно-технологическим признакам, а также по методам исследования и контрастирования.

По принципу расчетного качества изображения объективы могут быть:

• ахроматическими;
• апохроматическими;
• объективами плоского поля (план).

Ахроматические объективы .

Ахроматические объективы рассчитаны для применения в спектральном диапазоне 486-656 нм. Исправление любой аберрации (ахроматизация) выполнено для двух длин волн. В этих объективах устранены сферическая аберрация, хроматическая аберрация положения, кома, астигматизм и частично — сферохроматическая аберрация. Изображение объекта имеет несколько синевато-красноватый оттенок.

Апохроматические объективы .

Апохроматические объективы имеют расширенную спектральную область, и ахроматизация выполняется для трех длин волн. При этом, кроме хроматизма положения, сферической аберрации, комы и астигматизма, достаточно хорошо исправляются также вторичный спектр и сферохроматическая аберрация, благодаря введению в схему линз из кристаллов и специальных стекол. По сравнению с ахроматами, эти объективы обычно имеют повышенные числовые апертуры, дают четкое изображение и точно передают цвет объекта.

Полуапохроматы или микрофлюары .

Современные объективы, обладающие промежуточным качеством изображения.

Планобъективы .

В планобъективах исправлена кривизна изображения по полю, что обеспечивает резкое изображение объекта по всему полю наблюдения. Планобъективы обычно применяются при фотографировании, причем наиболее эффективно применение планапохроматов.

Потребность в подобного типа объективах возрастает, однако они достаточно дороги из-за оптической схемы, реализующей плоское поле изображения, и применяемых оптических сред. Поэтому рутинные и рабочие микроскопы комплектуются так называемыми экономичными объективами. К ним относятся объективы с улучшенным качеством изображения по полю: ахростигматы (LEICA), СР-ахроматы и ахропланы (CARL ZEISS), стигмахроматы (ЛОМО).

По параметрическим признакам объективы делятся следующим образом:

1. объективы с конечной длиной тубуса (например, 160 мм) и объективы, скорректированные на длину тубуса «бесконечность» (например, с дополнительной тубусной системой, имеющей фокусное расстояние микроскопа 160 мм);
2. объективы малых (до 10х); средних (до 50х) и больших (более 50х) увеличений, а также объективы со сверхбольшим увеличением (свыше 100х);
3. объективы малых (до 0,25), средних (до 0,65) и больших (более 0,65) числовых апертур, а также объективы с увеличенными (по сравнению с обычными) числовыми апертурами (например, объективы апохроматической коррекции, а также специальные объективы для люминесцентных микроскопов);
4. объективы с увеличенными (по сравнению с обычными) рабочими расстояниями, а также с большими и сверхбольшими рабочими расстояниями (объективы для работы в инвертированных микроскопах). Рабочее расстояние — это свободное расстояние между объектом (плоскостью покровного стекла) и нижним краем оправы (линзы, если она выступает) фронтального компонента объектива;
5. объективы, обеспечивающие наблюдение в пределах нормального линейного поля (до 18 мм); широкопольные объективы (до 22,5 мм); сверхширокопольные объективы (более 22,5 мм);
6. объективы стандартные (45 мм, 33 мм) и нестандартные по высоте.

Высота — расстояние от опорной плоскости объектива (плоскости соприкосновения ввинченного объектива с револьверным устройством) до плоскости предмета при сфокусированном микроскопе, является постоянной величиной и обеспечивает парфокальность комплекта аналогичных по высоте объективов разного увеличения, установленных в револьверном устройстве. Иными словами, если с помощью объектива одного увеличения получить резкое изображение объекта, то при переходе к последующим увеличениям изображение объекта остается резким в пределах глубины резкости объектива.

По конструктивно-технологическим признакам существует следующее разделение:

1. объективы, имеющие пружинящую оправу (начиная с числовой апертуры 0,50), и без нее;
2. объективы, имеющие ирисовую диафрагму внутри для изменения числовой апертуры (например, в объективах с увеличенной числовой апертурой, в объективах проходящего света для реализации метода темного поля, в поляризационных объективах отраженного света);
3. объективы с корректирующей (управляющей) оправой, которая обеспечивает движение оптических элементов внутри объектива (например, для корректировки качества изображения объектива при работе с различной толщиной покровного стекла или с различными иммерсионными жидкостями; а также для изменения увеличения при плавной — панкратической — смене увеличения) и без нее.

По обеспечению методов исследования и контрастирования объективы можно разделить следующим образом:

1. объективы, работающие с покровным и без покровного стекла;
2. объективы проходящего и отраженного света (безрефлексные); люминесцентные объективы (с минимумом собственной люминесценции); поляризационные объективы (без натяжения стекла в оптических элементах, т. е. не вносящие собственную деполяризацию); фазовые объективы (имеющие фазовый элемент — полупрозрачное кольцо внутри объектива); объективы ДИК (DIC), работающие по методу дифференциально-интерференционного контраста (поляризационные с призменным элементом); эпиобъективы (объективы отраженного света, предназначенные для обеспечения методов светлого и темного поля, имеют в конструкции специально рассчитанные осветительные эпи-зеркала);
3. иммерсионные и безыммерсионные объективы.

Иммерсия (от лат. immersio — погружение ) — жидкость, заполняющая пространство между объектом наблюдения и специальным иммерсионным объективом (конденсором и предметным стеклом). В основном применяются три типа иммерсионных жидкостей: масляная иммерсия (МИ/Oil), водная иммерсия (ВИ/W) и глицериновая иммерсия (ГИ/Glyc), причем последняя в основном применяется в ультрафиолетовой микроскопии.
Иммерсия применяется в тех случаях, когда требуется повысить разрешающую способность микроскопа или её применения требует технологический процесс микроскопирования. При этом происходит:

1. повышение видимости за счет увеличения разности показателя преломления среды и объекта;
2. увеличение глубины просматриваемого слоя, который зависит от показателя преломления среды.

Кроме того, иммерсионная жидкость может уменьшать количество рассеянного света за счет исчезновения бликов от объекта. При этом устраняются неизбежные потери света при его попадании в объектив.

Иммерсионные объективы. Качество изображения, параметры и оптическая конструкция иммерсионных объективов рассчитываются и выбираются с учетом толщины слоя иммерсии, которая рассматривается как дополнительная линза с соответствующим показателем преломления. Иммерсионная жидкость, расположенная между объектом и фронтальным компонентом объектива, увеличивает угол, под которым рассматривается объект (апертурный угол). Числовая апертура безыммерсионного (сухого) объектива не превышает 1,0 (разрешающая способность порядка 0,3 мкм для основной длины волны); иммерсионного — доходит до 1,40 в зависимости от показателя преломления иммерсии и технологических возможностей изготовления фронтальной линзы (разрешающая способность такого объектива порядка 0,12 мкм).
Иммерсионные объективы больших увеличений имеют короткое фокусное расстояние — 1,5-2,5 мм при свободном рабочем расстоянии 0,1-0,3 мм (расстояние от плоскости препарата до оправы фронтальной линзы объектива).

Маркировка объективов.

Данные о каждом объективе маркируются на его корпусе с указанием следующих параметров:

1. увеличение («х»-крат, раз): 8х, 40х, 90х;
2. числовая апертура: 0,20; 0,65, пример: 40/0,65 или 40х/0,65;
3. дополнительная буквенная маркировка, если объектив используется при различных методах исследования и контрастирования: фазовый — Ф (Рп2 — цифра соответствует маркировке на специальном конденсоре или вкладыше), поляризационный — П (Pol), люминесцентный — Л (L), фазово-люминесцентный — ФЛ (PhL), ЭПИ (Epi, HD) — эпиобъектив для работы в отраженном свете по методу темного поля, дифференциально-интерференционный контраст — ДИК (DIC), пример: 40х/0,65 Ф или Ph2 40x/0,65;
4. маркировка типа оптической коррекции: апохромат — АПО (АРО), планахромат — ПЛАН (PL, Plan), планапохромат — ПЛАН-АПО (Plan-Аро), улучшенный ахромат, полуплан — СХ — стигмахромат (Achrostigmat, CP-achromat, Achroplan), микрофлюар (полуплан-полуапохромат) — СФ или М-ФЛЮАР (MICROFLUAR, NEOFLUAR, NPL, FLUOTAR).

Окуляры

Оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя. В общем виде окуляры состоят из двух групп линз: глазной — ближайшей к глазу наблюдателя — и полевой — ближайшей к плоскости, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта.

Окуляры классифицируются по тем же группам признаков, что и объективы:

1. окуляры компенсационного (К — компенсируют хроматическую разность увеличения объективов свыше 0,8%) и безкомпенсационного действия;
2. окуляры обычные и плоского поля;
3. окуляры широкоугольные (с окулярным числом — произведение увеличения окуляра на его линейное поле — более 180); сверхширокоугольные (с окулярным числом более 225);
4. окуляры с вынесенным зрачком для работы в очках и без;
5. окуляры для наблюдения, проекционные, фотоокуляры, гамалы;
6. окуляры с внутренней наводкой (с помощью подвижного элемента внутри окуляра происходит настройка на резкое изображение сетки или плоскость изображения микроскопа; а также плавное, панкратическое изменение увеличения окуляра) и без нее.

Осветительная система

Осветительная система является важной частью конструкции микроскопа и представляет собой систему линз, диафрагм и зеркал (последние применяются при необходимости), обеспечивающую равномерное освещение объекта и полное заполнение апертуры объектива.
Осветительная система микроскопа проходящего света состоит из двух частей — коллектора и конденсора.

Коллектор.
При встроенной осветительной системе проходящего света коллекторная часть расположена вблизи источника света в основании микроскопа и предназначена для увеличения размера светящегося тела. Для обеспечения настройки коллектор может быть выполнен подвижным и перемещаться вдоль оптической оси. Вблизи коллектора располагается полевая диафрагма микроскопа.

Конденсор.
Оптическая система конденсора предназначена для увеличения количества света, поступающего в микроскоп. Конденсор располагается между объектом (предметным столиком) и осветителем (источником света).
Чаще всего в учебных и простых микроскопах конденсор может быть выполнен несъемным и неподвижным. В остальных случаях конденсор является съемной частью и при настройке освещения имеет фокусировочное перемещение вдоль оптической оси и центрировочное перемещение, перпендикулярное оптической оси.
При конденсоре всегда находится осветительная апертурная ирисовая диафрагма.

Конденсор является одним из основных элементов, обеспечивающих работу микроскопа по различным методам освещения и контрастирования:

• косое освещение (диафрагмирование от края к центру и смещение осветительной апертурной диафрагмы относительно оптической оси микроскопа);
• темное поле (максимальное диафрагмирование от центра к краю осветительной апертуры);
• фазовый контраст (кольцевое освещение объекта, при этом изображение светового кольца вписывается в фазовое кольцо объектива).

Классификация конденсоров близка по группам признаков к объективам:

1. конденсоры по качеству изображения и типу оптической коррекции делятся на неахроматические, ахроматические, апланатические и ахроматические-апланатические;
2. конденсоры малой числовой апертуры (до 0,30), средней числовой апертуры (до 0,75), большой числовой апертуры (свыше 0,75);
3. конденсоры с обычным, большим и сверхбольшим рабочим расстоянием;
4. обычные и специальные конденсоры для различных методов исследования и контрастирования;
5. конструкция конденсора — единая, с откидным элементом (фронтальным компонентом или линзой большого поля), со свинчивающимся фронтальным элементом.

Конденсор Аббе — не исправленный по качеству изображения конденсор, состоящий из 2-х неахроматических линз: одной — двояковыпуклой, другой — плосковыпуклой, обращенной к объекту наблюдения (плоская сторона этой линзы направлена вверх). Апертура конденсора, А= 1,20. Имеет ирисовую диафрагму.

Апланатический конденсор — конденсор, состоящий из трех линз, расположенных следующим образом: верхняя линза — плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следуют вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Исправлен в отношении сферической аберрации и комы. Апертура конденсора, А = 1.40. Имеет ирисовую диафрагму.

Ахроматический конденсор — конденсор, полностью исправленный в отношении хроматической и сферической аберрации.

Конденсор темного поля — конденсор, предназначенный для получения эффекта темного поля. Может быть специальным или переделан из обычного светлопольного конденсора путем установки в плоскости ирисовой диафрагмы конденсора непрозрачного диска определенного размера.

Маркировка конденсора.
На фронтальной части конденсора наносится маркировка числовой апертуры (осветительной).

Объективы рассматриваются исходя из их характеристик и задач, которые будет выполнять микроскоп.

Наиболее важные характеристики объектива:

1. Кривизна, или плоскостность поля зрения (часть поля зрения, которая находится в фокусе);
2. Цветокоррекция;
3. Увеличение и разрешающая способность.

Кривизна изображения

Поясним термин «кривизна изображения». Представьте себе шар диаметром несколько миль. Посмотрите на него с точки зрения настройки окуляров/ объективов. Если после того, как верх шара вошёл в фокус, мы продолжаем приближаться к его поверхности, то всё большая и большая его часть оказывается в фокусе. Этого выглядит так, будто поле зрения расширяется из центра.

Когда примерно 2/3 поля зрения оказывается в фокусе, центр начинает размываться, поскольку фокус переходит к периферии. Вот этот эффект и называется кривизной изображения.

Основные параметры микрообъективов устанавливаются стандартами фирм-производителей (UIS2, ICS, ICO, ISO, DIN, JIN, EC, ГОСТ).

DIN (Deutsche Industrial Normen). Этот исторически первый стандарт определяет длину тубуса, равную 160 мм, высоту объектива 45 мм (расстояние от плоскости предмета до опорного торца объектива), стандартные диаметры окуляров, резьбу объективов, кодировку объективов в виде цветной полоски вокруг объектива (красной для увеличения 4х, жёлтой — 10х, белой — 100х и т. д.).

Стандарт JIN отличается длиной тубуса 170 мм.

Тубус — это расстояние от верхней линзы окуляра до плоскости зрачка микрообъектива (примерно совпадающей с последней линзой объектива). Объективы на тубус 160 мм (или 170 мм) включают в себя стандартные ахроматические объективы, при использовании которых в фокусе оказывается около 2/3 поля зрения; полупланобъективы — 80 % поля зрения в фокусе, а так же планобъективы — 100 % поля зрения в фокусе.

Нужно внимательно изучать документацию производителя. Китайские производители используют термин „flat field" для обозначения полуплоского, a „plan" — полностью плоского поля. Еще используют для этого же соответственно термины „achromatic" и „plan", „microplan" обозначает полуплоское поле, у других — совершенно плоское.

Объективы-ахроматы не могут быть использованы для получения микрофотографий, так как будут давать низкую детализацию и искажение изображений.

Стандарты DIN, JIN в всязи с технологическим прогрессом уходят в прошлое и заменяются новыми, более современными и улучшенными.

У мировых производителей, таких как всегда указывается класс и коррекция объектива, которая не вводит в заблуждение пользователя. Olympus производит оптику стандарта UIS2.

UIS2- Данный стандарт оптики определяет длину тубуса, скорректированную на бесконечность, при этом изображение, даваемое объективом, возникает в бесконечности, а окуляр приводит это изображение в определённую плоскость.

Объективы UIS2 имеют планахроматическую коррекцию, что дает абсолютную уверенность в качестве изображения.

Цветокоррекция и цветопередача

По цветокоррекции (исправлению хроматической аберрации положения) объективы разделяются на ахроматические, полуапохроматические (флюоритовые) и апохроматические.

Представим ситуацию: Вы-бактериолог и перед Вами мазок, окрашенный по Грамму. Вы нашли нужное поле зрения и начинаете подстраивать фокус, при этом бактерии, окрашенные синим стают красными и наоборот. Разумеется, это ухудшает точность исследования и дальнейшую постановку диагноза.

У ахроматических объективов UIS2 исправлена световая аберрация положения для двух длин волн—красных и синих лучей, то есть фокус для этих лучей сводится в одну точку. Зелёные лучи имеют более короткий фокус и не создают аберрацию. По этой причине контуры в изображении объекта вырисовуются четко и цветопередача не нарушается.

Увеличение и разрешающая способность

Желудок человека,окраска Гематоксилин-эозин

В гистологии самые используемые красители — гематоксилин и эозин (Н&Е), которые имеют соответственно красный и синий цвет. Скрининг препаратов проводится на объективе 10-20х и желательно видеть общую картину среза, для перехода на нужную область. Простой ахроматический объектив даст более низкое качество изображения, как Вы видели в таблице.

Вывод- для задач гистологии необходимы только планахроматические объективы (PLN,PLCN).

Флюоритовые объективы UIS2 (UPLFLN,LUCPLFLN) используют флюоритовое стекло, которое сводит все области спектра ближе к одному фокусу. По исправлению хроматической аберрации положения эти объективы занимают промежуточную позицию между ахроматами и апохроматами.Эти объективы имеют лучшее разрешение по оси Z и прекрасно передают флуоресцентный сигнал при методах FISH и научных задачах.

Апохроматические объективы UIS2 (PLAPON,UPLSAPO) полностью выравнивают фокус трех основных цветов и сводят все остальные области спектра практически к одинаковому фокусу.Эти объективы используются в исследовательских системах и конфокальных микроскопах.

Чем выше качество объектива, тем выше его цена, достигаемое увеличение и необходимость критической фокусировки из-за снижения глубины резкости. Всегда подбирайте объектив, который соответствует Вашим задачам.

Небольшая справка по оптическим терминам:

Аберрация

Оптический дефект, обусловленный линзой. Невозможность линзы сфокусировать лучи в одной точке

Хроматческая

Присутствует в системе линз, когда лучи составляющих цветов белого света фокусируются не одновременно, что приводит к нежелательным цветным интерференционным полосам на изображении.

Сферическая

Когда лучи одного цвета, проходящие близко к краю линзы, не фокусируются в той же точке, что и лучи, проходящие ближе к центру линзы. Изображение получается нерезким и не может быть сфокусировано с помощью грубого или мягкого винта.

Одна из самых главных частей микроскопа, как и телескопа, это объектив. К подбору и покупке объективов к микроскопу нужно подходить очень тщательно. От этого зависит качество изображения, даваемое микроскопом, и насколько мелкие детали вы сможете увидеть в него. На рынке можно встретить большое количество объективов для микроскопов разных производителей. По характеру оптической коррекции аберраций объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы. Встречаются специализированные объективы, но мы их рассматривать не будем, т.к. они нужны для специальных исследований и для домашнего пользования очень дорогие.

По виду иммерсии они делятся на безыммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной иммерсией. Иммерсия это когда между покровным стеклом и объективом находится иммерсионная жидкость и объектив в нее погружен. Это изменяет коэффициент преломления среды между объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива. Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, использование других масел не допускается. В водной иммерсии используется дистиллированная вода.

Маркируются по иммерсии объективы микроскопом следующим образом.

МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия.

ВИ, W и белое кольцо на объективе – водная иммерсия.

Цветовая идентификация принята в России, на зарубежных объективах может какое угодно быть кольцо по цвету.

Если на объективе микроскопа нет обозначений иммерсии, то это сухой объектив.

Давайте подробно рассмотрим каждый вид объектива.

Ахроматы. Объективы ахроматы имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н. компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива обычно не указан код оптической коррекции.

На объективах фирмы OptiTech встречается маркировка (S ) - это объектив ахромат с пружинным механизмом, который защищает препаратотраздавливания объективоммикроскопа.

Апохроматы - это объективы, у которых полностью исправлена хроматическая аберрация, но хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения не исправлены. На оправе объектива указана маркировка АПО, APO .

Планахроматы – это объективы у которых исправлена кривизна поля, хроматическая аберрация и хроматическая разность увеличения. Очень полезный объектив, для малых увеличений, дающий резкое изображение по всему полю. Маркируется кодом ПЛАН, PL , Plan.

Планапохромат – это объектив с полной хроматической коррекцией, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo.

На западе выпускают т.н. семипланаты (Semi-Plan). У этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами, и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля. Эти объективы маркируются кодом SP.

Рассмотрим подробно маркировку объективов к микроскопам.

На оправе объектива указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х. Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение объектива умножить на увеличение окуляра.

После значения увеличения объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая апертура (обозначается символом NA при расчетах). Числовая апертура показывает, какое максимально полезное увеличение можно добиться с этим объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально полезное увеличение микроскопа с данным объективом рассчитывается так числовая апертура умножается на 1000. Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.65 имеет полезное увеличение 650х. Значительно большее увеличение смысла ставить нет, т.к. это не прибавит деталей, а только ухудшит контрастность и яркость изображения. Также можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно поделить длинно волны в мкм при которой наблюдаем на удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка 0,12мкм.

Под увеличением и числовой апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и другие параметры. Например, длина тубуса микроскопа, с которым объектив может работать со штатным увеличением. Например, обычная длина тубуса 160мм. Также указывается толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать объектив, обычно это 0,17 мм.

Рассмотрим на примерах маркировку объективов микроскопов.

Как же все-таки выбрать объектив для микроскопа. Если вы хотите наблюдать насекомых или другие более-менее крупные объекты, то нужно стремиться купить объектив с небольшим увеличением, например 4х. Но самое главное чтобы объектив был с кодом коррекции ПЛАН, PL или Plan . Эти объективы дадут резкое изображение по всему полю зрения. Если вы хотите делать снимки через микроскоп, то желательно купить объектив не только с коррекцией поля, но и с полной коррекцией хроматической аберрацией и хроматической разностью увеличений. Но эти объективы очень дороги. Для наблюдения бактерий нужно стремится купить иммерсионный объектив с максимально возможной числовой апертурой. Это позволит применять большие увеличения.

Виталий Шведун

Страницы по теме:

Окуляр [okularis - глазной ] обращенная к глазу часть оптического прибора, предназначен для дополнительного увеличения изображения, созданного объективом, и построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя.

В общем виде окуляры состоят из двух групп линз: глазной , ближайшей к глазу наблюдателя, и полевой , ближайшей к плоскости изображения, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта.

Окуляры обычно доисправляют изображение, созданное объективом.

Окуляр Гюйгенса простейший окуляр, состоящий, как минимум, из двух линз.

Термин, применявшийся первоначально для окуляра, состоящего из двух плосковыпуклых линз (коллективной линзы и глазной линзы с диафрагмой в промежутке), установленных так, что их выпуклые поверхности обращены к объективу. Оптическая схема окуляра рассчитывается таким образом, что в них практически отсутствует хроматическая разность увеличения (ХРУ). Такие окуляры применяются с объективами, в которых также отсутствует ХРУ.

В настоящее время термин применяется к любому окуляру с диафрагмой внутри.

Компенсационный окуляр - окуляр, который совместно с объективом исправляет хроматическую разность увеличения (ХРУ). Величина ХРУ в компенсационных окулярах колеблется, так же как и у объективов, от 0,5% до 2%, но противоположенного знака. Применяется совместно с ахроматическими и планапохроматическими объективами.

Окуляр Кельнера состоит из простой линзы и склеенной из двух линз глазной. Угловое поле увеличено до 50°.

Симметричный окуляр состоит из двух одинаковых компонентов, расположенных симметрично друг относительно друга. Окуляр имеет большой вынос зрачка, что позволяет на его основе получать окуляры для работы с очками. Угловое поле окуляров не превышает 40° - 42°.

Ортоскопический окуляр - состоит из плосковыпуклой глазной линзы и трехсклеенного компонента. Угловое поле до 40°.

Окуляр Эрфле состоит из трех компонентов. Обеспечивает большой вынос зрачка. Имеет большое расстояние до сетки, и данная схема обычно используется, когда требуется перемещение окуляра. Угловое поле увеличено до 60°.

Широкоугольный окуляр это высококачественный окуляр сложной оптической конструкции. Нередко в них применяются линзы с асферическими поверхностями. Угловое поле может быть 80°-100°.

Новые современные окуляры являются широкоугольными с линейным полем 18- 20 мм и сверхширокоугольными с полем 25-30 мм.

При работе с планобъективами используются план-окуляры , в которых исправлены кривизна поверхности изображения, астигматизм и кома, что обеспечивает резкое изображение по всему полю наблюдения.

Для проецирования изображения применяются фотоокуляры и гомали (отрицательные системы, исправляющие некоторые оптические дефекты полученного объективом изображения). Гомали не пригодны для визуального наблюдения.

Видно, что классификация окуляров не столь разнообразна как у объективов и больше касается качественных сторон. На окуляре (рис. 40) указывается тип окуляра и кратность увеличения (например, окуляр Гюйгенса – «7х», компенсационный окуляр – «К7х» или «комп7х»).

В последних моделях зарубежных микроскопов диоптрийная наводка на плоскость изображения с целью коррекции недостатков зрения производится не на окулярной трубке бинокуляра, а с помощью самого окуляра.

Если технология работы на микроскопе требует проводить точные измерения, окуляры подобных микроскопов конструктивно выполняются таким образом, что внутри их размещаются окулярные сетки . Эти оптические детали устанавливаются в плоскость полевой диафрагмы. Сетка может быть выполнена в виде шкалы окулярного микрометра, сетки с различными размерами квадратов, кругов правильной формы или логарифмической сетки, на стекло могут быть нанесены фигуры стандартной формы (для сравнения). Сетка предназначена для измерения линейных размеров, вычисления площади объекта, для количественного подсчета и т.д.

Осветительная система – это система линз, диафрагм и зеркал (при необходимости), обеспечивающая равномерное освещение объекта и полное заполнение апертуры объектива. В состав осветительной системы как правило входят: источник света (естественный или искусственный); коллектор - оптическая система, которая проецирует нить лампы в плоскость апертурной диафрагмы конденсора; конденсор - оптическая система, которая проецирует полевую диафрагму коллектора в плоскость предмета, обеспечивая требуемую числовую апертуру осветительного пучка.

Существуют различные способы освещения препарата при микроскопии. Классический способ освещения препарата в микроскопе был предложен Келером в 1893г. и используется до настоящего времени, как основной прием для получения качественного изображения

Источник света, будь то солнце, лампа накаливания, галогенная лампа или ртутная и ксеноновая лампы, выполняет основную функцию: освещение объекта микроскопического исследования таким образом, чтобы точность его воспроизведения оптическими элементами микроскопа в изображении по форме, разрешению и цвету была максимальной. Равномерность освещенности и яркость в поле зрения микроскопа (в плоскости изображения) определяется равномерностью освещения объекта в плоскости предмета и равномерностью и полнотой заполнения плоскости выходного зрачка микрообъектива изображением нити лампы.

В качестве источника света в современных осветителях микроскопов обычно используют низковольтные лампы накаливания с толстой нитью . Широкое применение получили лампы накаливания с иодным циклом (кварцево-галогенные лампы). Сила света источника должна быть велика, а площадь, занимаемая нитью накала, - мала, чтобы источник света по типу приближался к точечному . Помимо лампы, в конструкцию осветителя входит коллекторная линза , позволяющая получить при соответствующей фокусировке параллельный пучок лучей, а также ирисовая полевая диафрагма , от раскрытия которой зависит освещенное поле на препарате.

Для выравнивания света обычно применяются светофильтры . Светофильтры, используемые в световой микроскопии биологических объектов, условно можно разделить на две группы: ослабляющие световой поток без изменения спектрального состава света (нейтральные светофильтры, матовое стекло, скрещенные поляризационные фильтры) и светофильтры, выделяющие определенную область спектра. Нейтральные светофильтры и матовые стекла используются после настройки света по Келеру, если яркость источника света слишком велика. Светофильтры, выделяющие определенную область спектра, могут быть использованы для усиления или ослабления контраста некоторых деталей в окрашенных препаратах. Для увеличения контраста необходимо использовать светофильтры дополнительные по цвету к цвету окраски. Для ослабления контраста - светофильтры аналогичные цвету окраски

Конденсор [condensare – сгущать ] - оптическая система, предназначенная для концентрации светового потока, сформированного в коллекторе осветителя, и равномерного освещения объекта (рис. 41, 42). В микроскопах проходящего света конденсор расположен между объектом (предметным столиком) и источником света (коллектор, зеркало). В микроскопах отраженного света роль конденсора выполняет объектив.

Конденсоры различаются по типу оптической коррекции , числовой апертуре , рабочему расстоянию и назначению (для реализации различных методов контрастирования ).

Конденсор Аббе - осветительная система линз, разработанная Аббе. Не исправленный по качеству изображения конденсор состоит из двух неахроматических линз: одной, двояковыпуклой, другой плосковыпуклой, обращенной к объекту наблюдения (плоская сторона этой линзы направлена вверх). Апертура конденсора А=1,20. Имеет ирисовую (регулируемую) диафрагму.

Апланатический конденсор состоит из трех линз, расположенных следующим образом: верхняя линза плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следует вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Исправлен в отношении сферической аберрации и комы. Апертура конденсора А = 1,40. Имеет ирисовую диафрагму.

Ахроматический конденсор полностью исправлен в отношении хроматической и сферической аберраций.

Ахроматический-аплапатический конденсор исправлен как в отношении хроматической аберрации, так и в отношении сферической аберрации и комы.

Существует разница между конденсорами прямых и инвертированных микроскопов проходящего света. Связано это, естественно, со спецификой работы с микроскопом. Для прямых микроскопов функция конденсора сводится к освещению объекта, расположенного на предметном стекле определенной толщины (1,1 мм) в соответствии с принятыми принципами освещения. Объект является только предметом освещения и наблюдения. Расстояние от фронтальной линзы конденсора до предметного стекла может составлять от 0,5 до 1,2мм с накинутой фронтальной линзой. При откинутой фронтальной линзе это расстояние может увеличиться на порядок. Числовая апертура конденсора находится в пределах от 0,3 (без фронтальной части) до 1,4 при работе с иммерсией

В инвертированном микроскопе конденсор должен выполнять более широкую функцию: обеспечивать освещение объекта в соответствии с принятыми принципами освещения и работу пользователя с объектом в пространстве между фронтальной частью конденсора и предметным стеклом. Это возможно при сверхбольшом рабочем расстоянии конденсора. Расстояние от предмета до фронтального компонента может находиться в пределах от 50 мм до 200 мм при числовой апертуре от 0,3 до 0,55 (максимально возможная апертура при расстоянии около 5 мм - 0,70).

Конденсор косого освещения предназначен для получения эффекта косого освещения. Имеет апертурную ирисовую диафрагму, которая может фиксированно смещаться в горизонтальной плоскости.

Фазово-контрастный конденсор – для получения эффекта фазового контраста. Имеет в плоскости апертурной диафрагмы световое кольцо, которое при проекции соответствует по размеру фазовому кольцу, расположенному в выходном зрачке объектива.

Конструктивно конденсор может быть выполнен: с откидной или со свинчиваемой фронтальной линзой (для увеличения числовой апертуры) или откидной линзой большого поля.

Одним из важнейших факторов, определяющих качество изображения в микроскопе, является правильная настройка освещения. Существуют различные способы освещения препарата при микроскопии. Классический способ освещения препарата в микроскопе был предложен Келером в 1893г. (рис. 43) и используется до настоящего времени, как основной прием для получения качественного изображения

Принцип освещения заключается в том, что изображение нити лампы осветителя проецируется на апертурную диафрагму конденсора, а полевая диафрагма осветителя проецируется в плоскость препарата.

Практически настройку освещения по Келеру осуществляют следующим образом:

1) устанавливают осветитель против зеркала микроскопа;

2) включают лампу осветителя и направляют свет на плоское (!) зеркало микроскопа;

3) помещают препарат на предметный столик микроскопа;

4) закрывают зеркало микроскопа листком белой бумаги и фокусируют на нем изображение нити лампы, передвигая патрон лампы в осветителе;

5) убирают лист бумаги с зеркала;

6) закрывают апертурную диафрагму конденсора;

7) перемещая зеркало и слегка передвигая патрон лампы, фокусируют изображение нити на апертурной диафрагме. Расстояние осветителя от микроскопа должно быть таким, чтобы изображение нити лампы было равно диаметру апертурной диафрагмы конденсора (наблюдать апертурную диафрагму можно с помощью плоского зеркала, помещенного с правой стороны основания микроскопа).

8) открывают апертурную диафрагму конденсора, уменьшают отверстие полевой диафрагмы осветителя и значительно уменьшают накал лампы;

9) при малом увеличении (10х), глядя в окуляр, получают резкое изображение препарата;

10) опуская и поднимая конденсор, добиваются получения резкого изображения краев полевой диафрагмы в плоскости препарата (вокруг них может быть видна цветная каемка)

11) слегка поворачивая зеркало, переводят изображение полевой диафрагмы, которое имеет вид светлого пятна, в центр поля зрения.

12) раскрывают полевую диафрагму осветителя до краев поля зрения, увеличивают накал нити лампы;

13) уменьшают раскрытие апертурной диафрагмы конденсора, чтобы она закрывала поле зрения на 1/3 при наблюдении через тубус с удаленным окуляром;

14) при смене объектива необходимо проверить настройку света.

После окончания настройки света по Келеру ни в коем случае нельзя изменять положение конденсора, раскрытие полевой и апертурной диафрагмы . Освещенность препарата можно регулировать только нейтральными светофильтрами или изменением накала лампы с помощью реостата. Для равномерного освещения всего поля зрения при работе с объективами малого увеличения (до 10х) необходимо снять верхнюю линзу конденсора.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1681 | Нарушение авторских прав

Elena 1491

Перед приобретением микроскопа, первый вопрос, который возникает, какой объектив лучше всего подобрать? Ведь от правильности выбора зависит какое будет увеличение, качество получаемого изображения, дополнительные возможности работы с микроскопом.

Простой микроскоп обычно имеет один-два объектива. В более сложных и функциональных моделях предусматривается наличие уже трех или четырех. Они крепятся в револьверной головке и устроены так, что посредством нехитрых манипуляций можно быстро изменить степень увеличения до необходимой в данный момент.

Объективы для микроскопа бывают двух видов: иммерсионные и безыммерсионные. Первые обладают более высокой кратностью увеличения по сравнению со вторыми и находят более частое практическое применение.

Иммерсия представляет собой нанесение между объективом и наблюдаемым объектом жидкости для создания более четкого и яркого изображения. Самой распространенной является водная иммерсия, при которой используется обычная дистиллированная вода (устройство имеет обозначение индексом ВИ, знак W и белое кольцо на объективе). Также в качестве иммерсионной жидкости может использоваться масляная основа (кедровое или синтетическое масло). Объективы с этим видом иммерсии имеют марку МИ, знак Oil и черное кольцо.

Объективы без маркировки означают, что они являются безыммерсионными, то есть сухими.

		SunnyToy	10 490 Р
		SunnyToy	20 990 Р
		Pleer.ru	10 853 Р
		Pleer.ru	6 098 Р
	Еще предложения

Оптическая коррекция объективов также бывает нескольких видов и по ней объективы подразделяются на:

Самые простые – ахроматические объективы - не исправляют хроматическую разность и кривизну поля, что делает изображение слегка размытым по краям (Объективы данного вида не маркируются).

Планахроматические объективы полностью корректируют кривизну поля, хроматическую разность и аберрацию. Однако объективы с планахроматом применяются лишь для малого увеличения, поскольку изображение, ввиду сильной коррекции, становится резким. Лучше всего подобный объектив подходит для рассмотрения небольших объектов под микроскопом. (На объективах данного вида можно найти символы: Plan, PL, ПЛАН).

Апохроматические объективы могут скорректировать только хроматическую аберрацию, то есть отклонения показателей преломления от длины волны излучения (маркируется объектив символами АРО, АПО).

Планапохроматические объективы полностью исправляют хроматическую аберрацию и разность увеличения. Подходят для ведения фотосъемки через микроскоп. (Маркировка: ПЛАН-АПО, Plan-APO).

Семипланатные сочетают в себе свойства ахроматических и планахроматических объективов, то есть исправляют погрешности в определенных пределах. К тому же, у них значительно более меньший радиус кривизны поля, нежели у других видов объективов (Маркируются как SP).

Рассказать друзьям