Оптический микроскоп – это оптическая система, которая используется для изучения структуры микроскопических объектов, которые попросту не видны человеческому глазу.
Оптические световые микроскопы в настоящее время являются весьма востребованной аппаратурой, которая широко применяется в различных отраслях науки и техники.
Оптическая микроскопия – это совокупность различных методов для изучения микроскопических объектов, которая основывается на применении для их визуализации и анализа оптических микроскопов различной конструкции
Возможности современных оптических микроскопов
Возможности современного научного микроскопа определяет широкое поле его применения в науке и технике. Так в геологии для того, чтобы рассмотреть образец минерала, его требуется отполировать до тех пор, пока толщина не станет примерно 50 микрометров, тогда он может подлежать исследованию, расположив его между двух предметных стекол, при помощи применения оптического микроскопа. Поляризованный свет может нередко использоваться для повышения контраста изображения объекта.
Металлы также относятся к непрозрачным объектам, поэтому при их исследовании обязательно используется отраженный свет при их микроскопировании.
Медицина также не стала исключением в виду постоянной работы с данным видом лабораторного оборудования. При помощи проходящего света изучаются различные биологические среды, биологические ткани.
Система визуализации для микроскопа используе несколько техник исследуемых объектов. Так, например, живые, нативные клетки изучаются при помощи оптического микроскопа с применением разнообразных методов контрастирования, а вот неживые объекты могут подлежать окрашиванию, по результатам которого специалисты могут судить о ой или иной патологии исследуемого объекта.
Как отраженный свет, так и проходящий используется для исследования полимеров. Стеклообразные полимерные объекты имеют высокую прозрачность, и именно это не дает получить при микроскопировании высокую контрастность. А вот полимеры кристаллические как раз прекрасно подлежат микроскопированию при помощи проходящего света.
Композиты с полимерной матрицей также изучаются при использовании отраженного света, однако, низкомодульная матрица и высокомодульный наполнитель становится преградой для формирования образца. Весьма доступна в настоящее время растровая микроскопия. Она же имеет недостаток в виде малой чувствительности к степени анизотропии объекта.
Полупроводники и керамические объекты могут исследоваться при помощи отраженного света, однако, довольно просто подготовить тонкую пластинку из них для использования микроскопа проходящего света.
Материалы, характеризующиеся слабым отражением, однако, сильным светопоглащением являются слабоконтрастными, что ухудшает качество получаемого изображения.
Формирование изображения в световом оптическом микроскопе
Важным моментом является сам принцип работы оптического микроскопа. Изображение формируется с помощью системы линз, у которых такой показатель, как коэффициент преломления выше, нежели у воздуха. Световой луч, который проходит на границе двух фаз, преломляется, его направление определяется тем самым показателем преломления.
Если используется двояковыпуклая линза, то пучок света, который проходит через переднюю ее поверхность, фокусируется на определенном расстоянии, и именно оно имеет название фокусного расстояния, своеобразная характеристика линзы. Если же линза является вогнутой, то луч света попросту расходиться, что называется отрицательным фокусным расстоянием.
Оптический микроскоп: принцип работы и особенности конструкции оптического микроскопа
Оптический микроскоп имеет такие составляющие: штатив микроскопа, который также включает в себя предметный столик, осветительная система данного прибора, а также система, предназначенная для построения изображения исследуемого объекта.
Источник света
Осветительная система микроскопа должна быть устроена так, чтобы удовлетворять совершенно два разносторонних требования: первое – это то, что осветительная система должна обеспечить полное и равномерное освещения всех частей изучаемого поля и объекта, а второе – это световой поток должен быть сфокусирован на определенной точке изучаемого объекта, чтобы были прекрасные условия не только для рассмотрения и визуализации объекта и но и для произведения фотоснимков.
Также обязательным требованием к осветительной системе микроскопа является подача довольно яркого света. В более дешевых моделях такой техники роль такого источника играет нагреваемая углеродная нить. Более дорогие варианты такого оборудования оснащены ксеноновыми трубками.
Для того, чтобы обеспечить необходимую яркость освещения исследуемого объекта используется так называемый конденсор – важный элемент осветительной системы микроскопа. Для достижения данной цели изображение источника располагают довольно близко к задней фокальной плоскости, тем самым добиваются освещения образца параллельными пучками. Апертурная диафрагма, в свою очередь, обеспечивает ограниченное освещение, которое поступает от осветителя непосредственно на изучаемый объект.
Если закрыть эту диафрагму, то можно добиться повышения уровня контрастности. Контрастность увеличивается, но, одновременно, снижается яркость освещения объекта.
Полевая диафрагма располагается в плоскости изображения объектива. Она предназначена для того, чтобы снизить световое отражение.
Выбор размера диафрагмы зависит напрямую от размеров того объекта, который будет подлежать изучению.
В настоящее время конструкции микроскопов весьма мобильны и вариабельны, что позволяет изменить положение осветительной части прибора и с легкостью его превратить в микроскоп проходящего света, что позволит изучать тонкие объекты в различный сферах деятельности, как в медицине, биологии, так и в промышленности, металлургии и других.
Предметный столик
Ко всем элементам микроскопа предъявляются те либо иные требования. Что касается штатива и предметного столика микроскопа, то он должен быть весьма устойчив. Должна адекватно обеспечиваться стабильность положения изучаемого образца. Однако, важна стабильность положения не только относительно горизонтально оси, но и вертикальной. Именно стабильность образца для исследований обеспечивает штатив и расположенный на нем предметный столик.
Юстировка приборов для микроскопических исследований проводиться относительно всех координат, которых всего насчитывается три. При этом механическая свобода должна быть сведена к минимуму.
Оптическая схема микроскопа включает объектив и окуляр
Объектив является наиболее важной частью системы многократного увеличения объектов. В настоящее время есть огромный выбор самых различных оптических систем, которые могут удовлетворить самые различные требования: от минимальных нужд, которые требуются для школьного микроскопа, заканчивая научно-исследовательскими моделями.
Одними из наиболее важных характеристик объективов является, естественно, его увеличение, а также числовая апертура. Соответствующие оптические характеристики микроскопа всегда находятся на объективе. В современных объективах линзы являются ахроматизированными.
Каждая разновидности объективов для микроскопов выполнена в соответствии с поставленными к ним требованиями.
Для изучения гистологической структуры тканей производится тончайший срез, который как-то должен быть защищен от влияния на него внешних воздействий. Именно для этого на стекло, на которое помещен образец, накладывается так называемое покровное стекло, имеющее минимальную толщину. Объективы, которые предназначены для изучения гистологических препаратов, сконструированы так, чтобы учесть тот самый коэффициент преломления и толщину стекла, покрывающего объект.
Что такое окуляр?
Окуляр также является важной частью оптической системы микроскопа, при помощи которой происходит непосредственный контакт глаза исследователя и увеличивающей аппаратуры. Именно окуляр позволяет глазу человека визуализировать то изображение, которое формируется объективом аппарата. Однако, окуляр в современном мире технологий может быть без проблем заменен некоторыми цифровыми элементами, такими, как, например, фото- либо видеокамера.
Построение изображения в микроскопе
В некоторых случаях одной возможности увеличения самого объектива оказывается недостаточно для визуализации мелких нюансов исследуемых объектов. Это не является неразрешимой проблемой, так как есть несколько способов, которые позволяют получить большие цифры увеличения объекта.
- Использование дополнительных окуляров с увеличением, а также при помощи размещения специальных дополнительных линз, помещенных между объективом и окуляров.
- Можно производить фокусировку изображения на специальную фотопленку, после чего выполняется своеобразное фотоувеличение для изучения объекта.
- Третьим вариантом, который позволяет увеличивать изображение, является сканирование исследуемого объекта с последующей трансляцией его на экран монитора.
Камера для оптического микроскопа
В настоящее время уже довольно широко используются ССД-камеры, которые позволяют создавать цифровое изображения исследуемого материала, что просто уже исключает необходимость в применении каких- либо дополнительных линзах.
