Главная » Библиотека » Статьи » Из чего состоит микроскоп проходящего света

Принципиальная схема построения микроскопа

Нам хорошо известны как минимум четыре увеличительных оптических прибора — положительные очки, лупа, бинокль и микроскоп.

С очками все понятно — одна положительная линза с определенными радиусами и из соответствующей марки стекла, расположенная на определенном расстоянии от зрачка глаза.

С лупой немного сложнее. Расстояния от глаза до лупы и от лупы до предмета — неопределенны (рис. 1.1). Увеличение меняется в зависимости от положения линзового элемента относительно фокуса.

1.1

Рис. 1.1. Лупа на очки.

Лупа имеет одноступенчатое увеличение при определенном расстоянии, которое рассчитывается по формуле:
Глупы = f' / 250,


где Глупы — линейное увеличение лупы; f' — фокусное расстояние лупы, мм; 250 — расстояние наилучшего видения, мм.

Увеличение лупы не бывает выше 20х, да и это увеличение является достаточно большим для нее. Основными достоинствами лупы при малом увеличении (чаще всего 2-Зх) являются ее большое поле и большое рабочее расстояние. Однако по мере повышения увеличения эти параметры уменьшаются.

Микроскоп — это оптический прибор, имеющий как минимум двухступенчатое увеличение. И одно из них принадлежит окуляру, который играет роль лупы. Только в отличие от бытовой лупы, окуляр имеет постоянное увеличение, его положение в микроскопе определено и жестко закреплено стандартом (высота окуляра).

Любой оптический микроскоп имеет базовые узлы, функциональное назначение которых не меняется от типа, класса прибора или страны производителя. Разница только в конструкторском и технологическом решениях, предложенных специалистами фирм-разработчиков, а также уровнем мирового научно-технического прогресса (рис. 1.2). И как бы микроскоп не назывался — световой микроскоп, видеомикроскоп, фотомикроскоп, цифровой микроскоп, лазерный сканирующий микроскоп, анализатор изображения — в его основе будет базовый световой микроскоп, принцип которого был разработан еще Левингуком, Ньютоном, Карл Цейссом, Эрнстом Аббе. 

1.2a 1.2b 1.2c

Рис. 1.2. Эволюция микроскопа: а) век XIX-й; б) ХХ-й век; в) XXI-й век 

Микроскоп можно представить как оптико-механо-электричес-кий прибор (рис. 1.3), объединяющий в себе три функциональные части: воспроизводящую, визуализирующую и осветительную. 

1.3

Рис. 1.3. Принципиальная схема микроскопа проходящего света

 Основные задачи оптической части микроскопа связаны с выполнением следующих функций:

функция воспроизводящей системы — воспроизвести (создать, сформировать) изображение объекта таким образом, чтобы оно как можно точнее передавало детали объекта с соответствующим разрешением, увеличением, контрастом и цветопередачей;

функция визуализирующей системы — передать изображение объекта, созданное воспроизводящей системой микроскопа, таким образом, чтобы оно с небольшим дополнительным увеличением (или без него) было видно достаточно резко на сетчатке глаза, фотопленке или пластинке, на экране телевизора или монитора компьютера;

функция осветительной системы — создать световой поток, позволяющий осветить объект таким образом, чтобы воспроизводящая система микроскопа предельно точно могла выполнить свою основную функцию. При этом совместная работа обоих систем должна обеспечивать визуализацию изображения с использованием физико-химических свойств объекта.


Нормальную работу микроскопа обеспечивает единая технология расчета, конструирования, изготовления и сборки оптико-механической конструкции всех частей, выполненная в строгом соответствии с требованиями геометрического (габаритного) и качественного (аберрационного) расчета оптической схемы микроскопа в целом и каждого элемента в отдельности (Первым отечественным микроскопом, у которого полностью от источника света до окуляра была рассчитана оптическая схема, стал исследовательский микроскоп МБИ-15. Расчет был выполнен в ГОИ им. Вавилова СИ. группой под руководством Д. т. н. А. П. Грамматина в 70-х годах XX века. Комплект планапохроматических объективов серии ОПА к нему был рассчитан д. т.н. Л.Н. Андреевым.).

Только в середине XIX века уровень развития математики, физики и химии позволил механику Карлу Цейсу и его единомышленникам наладить производство и серийный выпуск микроскопов. «Не интуиция, а строгий расчет», — вот девиз микроскопостроения, который не изменился с течением времени.
Каждый элемент и узел микроскопа решает определенную задачу, связанную с конечной целью удовлетворения требованиям пользователя. При этом немаловажным является соотношение «цена-качество», которое определяет в свою очередь класс прибора.


Опубликовано 29.06.2009Источник: Егорова О.В. С микроскопом на "Ты". - РепроЦЕНТР М, 2006

Вернуться к общему списку

Другие статьи рубрики "Из чего состоит микроскоп проходящего света"

 
Оптическая схема микроскопа реализует приведенные выше функции. Рассмотрим более подробно принципиальные оптические схемы биологического микроскопа — микроскопа проходящего света и микроскопа отраженного света с люминесцентным осветителем.
Осветительная система микроскопа проходящего света включает следующие элементы:

Существуют три группы микроскопов, в которых можно наблюдать различную степень сложности формирования электрической и электронной части.
Первая группа — это учебные и простейшие рабочие микроскопы, в которых осветительная часть состоит или только из осветительного зеркала, или она имеет отдельный осветитель аналогичный осветителям ОИ 19, ОИ 32 или ОИ 35.
Вторая группа представляет собой микроскопы с ручным управлением, имеющие встроенные осветительные системы со встроенным или вынесенным блоком питания мощных источников света (12В 100 Вт). В некоторых простых моделях микроскопов (например, Primostar) подключение источника света к сети происходит через адаптер, что упрощает ремонт электрической части.

Все механические части микроскопа должны обеспечивать точность перемещения и позиционирования подвижных узлов, а также точность центрировки и установки расстояний между оптическими элементами микроскопа.
Современный микроскоп проходящего света, как и его собрат XVII века, включает следующие составные механические части: штатив и механические узлы, которые обеспечивают крепление и передвижение оптических элементов.
На рис. 1.5. представлена конструкция современного микроскопа проходящего света, а на рис. 1.6. — принципиальная схема расположения элементов механической части микроскопа.

Оптические узлы и принадлежности обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения рассматриваемого объекта с достаточной степенью достоверности по форме и цвету, контрасту и разрешению элементов, необходимых при наблюдении, анализе и измерении, и соответствующих требованиям методик клинико-диагностической практики или медико-биологических исследований.
Все три основных функциональных системы микроскопа имеют в своем составе оптические элементы, которые составляют оптическую базу микроскопа. Это объектив (воспроизводящая часть), окуляр (визуализирующая часть) и конденсор (осветительная часть). Вспомогательными элементами при этом являются: а) коллектор (осветительная система); б) линзово-призменный или зеркально-призменный блок бинокулярной насадки, система Оптовар, оптический адаптер и фотопроектив (визуальная система).





Моча под микроскопом 2
и множество других фотографий

В нашем магазине появился:
Выбор профессионала