Что такое бинокулярный микроскоп

Особенности бинокулярных микроскопов

Лабораторное оборудование представлено в большом разнообразии, оно предназначено для выполнения разных задач и клинических исследований. К нему относится центрифуга, микроскопы, весы, дистилляторы воды, термостаты и пр. Микроскопы используются в учебных и медицинских целях для изучения различных мелких предметов с многократным увеличением.

Устройство бинокулярных микроскопов

Отличительной особенностью бинокулярного микроскопа (с двумя окулярами) является возможность изучения объекта сразу обоими глазами. Такие стереоскопические модели позволяют получить трехмерное изображение.

В основе устройства два окуляра и один объектив. В отличие от монокулярного прибора работа с бинокулярным более комфортная, и обеспечивается снижение нагрузки на глаза пользователя.

Эффект стереокартинки достигается за счет прохождения независимых лучей в каждый окуляр, но через один объектив. В результате удается рассмотреть исследуемый предмет под определенным углом.

Применение и особенности выбора

Стереомикроскопы предназначены для изучения объектов и оценки их размеров, форм, очертаний и др. Исследуемый предмет помещают на предметный столик с подсветкой, которая может быть нижней или верхней.

Подробнее о микроскопах с двумя окулярами расскажет опытный менеджер интернет-магазина, в котором представлено сертифицированное лабораторное оборудование от известных производителей.

Такие оптические приборы широко применяются в медицине для изучения мелких предметов и проведения хирургических операций. Современные модели имеют возможность подключения цифровой камеры, что позволяет вывести изображение на экран компьютера.

При выборе стереомикроскопа рекомендуется обращать внимание на такие главные параметры:

Эти характеристики помогут правильно подобрать подходящую модель для учебных или профессиональных целей. Например, учебные используются в ВУЗах для проведения самостоятельных и лабораторных работ.

Преимущества применения бинокулярных микроскопов

Одним из главных преимуществ применения стереомикроскопа являются комфортные и удобные условия для исследования образца двумя глазами. Это позволяет увидеть четкую и контрастную картинку в трехмерной плоскости.

Учитывая целевое назначение оптического оборудования, можно настраивать его под индивидуальные потребности пользователя благодаря модернизации. В нем можно легко заменить объективы, окуляры и подсветку.

Некоторые виды работ сегодня невозможно провести без бинокулярного микроскопа под увеличением и увеличенным рабочим расстоянием. Особым спросом пользуются сравнительные приборы, которые позволяют одновременно рассматривать и сравнивать два разных образца.

ИА «СаратовБизнесКонсалтинг»
Мнение авторов публикаций необязательно отражает позицию редакции.
Использование материалов сайта возможно с разрешения редакции.

Замечания и предложения направляйте по адресу
Copyright © 1999 — 2021 ООО «СаратовБизнесКонсалтинг»

Источник

Как выбрать бинокулярный и тринокулярный стереомикроскоп

Современные бинокулярные микроскопы получили широкое применение во многих сферах деятельности, таких как: микроэлектроника, контроль изделий, ювелирная промышленность, медицинские и технические лабораторные исследования. При этом производители микроскопов постоянно совершенствуют и увеличивают их разнообразие.

В этой статье мы поговорим о том, как подобрать микроскоп, на какие конструктивные особенности и комплектацию стоит обратить внимание.

Компоненты микроскопа

Микроскоп состоит из таких основных элементов как: штатив, окуляры, объектив, предметный столик и система освещения. Характеристики всех этих компонентов влияют на функционал прибора.

Огромным плюсом является возможность их модернизации, посредством замены элементов входящих в микроскоп. Даже приобретя не очень дорогой микроскоп можно, практически до бесконечности его совершенствовать. Обновляя окуляры и объектив – можно в разы поднять кратность увеличения. Меняя предметный столик и систему освещения – усилить светосилу, цветопередачу, метод исследования.

Окуляры

В первую очередь, на что обращают внимание в конструкции микроскопа, это число его окуляров. В основном их изготавливают с одним (монокулярный), двумя (бинокулярный) или тремя окулярами (тринокулярный).

Виды микроскопов: а) монокулярный, б) бинокулярный, в) тринокулярный

Бинокулярное восприятие изображения меньше нагружает зрение пользователя. Поэтому микроскопы с двумя окулярами быстро вытеснили монокулярные оттуда, где требуется длительная зрительная работа.

Во всех конструкциях микроскопах, напрямую или через адаптер, можно установить цифровую камеру, однако только в тринокулярных специально для этих целей сконструирован третий окуляр. Он не мешает пользователю при работе с препаратами и не требует дополнительных адаптеров.

Большое разнообразие окуляров компании Суперайс позволяет подобрать его с требуемыми только вам характеристиками.

Окуляры различаются кратностью увеличения и шириной зрительного поля. На них может быть нанесена измерительная сетка, для облегчения определения размеров исследуемых объектов. Выделяют панкратические или зум-окуляры, которые плавно меняют увеличение. Что также позволяет выполнить диоптрийную корректировку.

Объективы

Второй элемент, позволяющий увеличить кратность микроскопа – объектив. Он может быть с плавной регулировкой фокусного расстояния (панкратический) и без регулировки.

Виды объективов: а) нерегулируемый, б) регулируемый

Также на такие объективы могут устанавливаться насадки с увеличением от 0,3 до 2 крат.

Нерегулируемые объективы позволяют достигать более высоких кратностей увеличения, а за счет малого размера линз и более сложной конструкции. Часто в них реализуются компенсация оптических аберраций.

Подсветка

Современные микроскопы могут выпускаться в различном исполнении подсветки, что оказывает значительное влияние на их стоимость. Существуют приборы: без подсветки (ее придется докупать отдельно или использовать естественное освещение), с верхней подсветкой, с нижней и комбинированной подсветкой (верхняя, нижняя).

Виды подсветок: а) нижняя, б) верхняя боковая, в) верхняя кольцевая.

Выбор подсветки на прямую влияет на способ исследования. Прозрачные препараты лучше исследовать методом светлого поля в проходящем свете. Такие объекты по-разному поглощают свет на каждом участке. Это могут быть тонкие срезы тканей растения или животного и подобные объекты. Для такого метода исследования подойдет нижняя подсветка.

Для плотных или непрозрачных препаратов такой метод исследования не подойдет. Здесь применим только метод исследования светлого поля в отраженном свете. Для таких объектов подходит только верхняя подсветка.

Ряд микроскопов, в качестве источника света применяют галогеновые лампы. Это недорогое решение, однако, их желтый свет может некорректно осуществлять цветопередачу. Поэтому всё чаще, современные приборы, комплектуются светодиодной подсветкой. Их белый свет обеспечивает отличную цветопередачу, а высокая световая яркость намного превосходит яркость галогеновых ламп.

Зачастую встроенная верхняя подсветка размещается сбоку от объектива и обеспечивает освещение объекта под определенным углом. На некоторых исследуемых объектах, с большими неровностями поверхности (минералы, печатные платы), это может создавать большие тени, что затрудняет проведение исследования. В таких случаях для обеспечения равномерного освещения отлично подойдут кольцевые подсветки, устанавливающиеся на объектив.

Штатив

Отдельно стоит отметить штатив микроскопа. Он объединяет предметный стол и устройство, удерживающее оптическую головку. В зависимости от конструкции удерживающего устройства микроскоп будет обладать той или иной степенью свободы перемещения. В классическом исполнении головка установлена на вертикальном стержне, перемещается по нему вверх-вниз. Но существуют конструкции штативов обеспечивающие более высокую подвижность.

Также в предметный стол могут встраиваться как нижняя, так верхняя подсветки, что позволяет значительно расширить функционал оборудования.

Виды штативов: а) с тремя степенями свободы, б) с двумя степенями свободы и двумя верхними подсветками, в) с одной степенью свободы и с верхней нижней подсветками.

Расстояние от линзы до исследуемого объекта

От его величины напрямую зависит то, с какого размером объектом, можно работать на микроскопе.

Составные микроскопы с револьверной системой смены объективов, имеют малые рабочие расстояния – от 25 до 45 мм. Поэтому они, в первую очередь предназначены для работы с малыми объектами.

Стереоскопические микроскопы с оптической головкой имеют более высокие рабочие расстояния – от 50 до 115 мм. А при смене штатива это расстояние можно увеличить еще больше. Такие стереомикроскопы позволяют работать с крупными объектами: археологическими, горными образцами, ювелирными изделиями, печатными платами.

Оптическая система

Главным различием микроскопов, является тип их оптической системы.

Современные бинокулярные микроскопы имеют одну из двух оптических систем – Грену или Аббе.

Виды оптических систем микроскопов: а) оптическая система Грену, б) оптическая система Аббе.

Для того чтобы достичь стереоскопического или объемного восприятия объекта нужно чтобы каждый глаз видел его изображение полученное под разными углами.

Первым, самым простым ответом стало использование двух независимых монокуляров, размещенных под небольшим углом, относительно друг друга. Такая конструкция получила название – оптическая система Грену.

Микроскопы с двумя независимыми оптическими каналами имеют более высокую глубину фокуса, резкости, а также минимальные оптические искажения (аберрации).

Для удешевления оптической системы и устранения трапецеидального искажения, в 1957 году, был изобретён микроскоп системы Аббе.

В нем изображение собирается одной большой линзой объектива, а затем делится на два окуляра.

За счет такой системы удалось получить для обоих глаз практически не искаженное изображение. Однако это привело к практически полной потере стереоэффекта и возникновению большого количества аберраций.

Виды оптических аберраций: а) сферическая, б) ахроматическая, в) кома.

Для каждого окуляра изображение берется не из центра линзы объектива, где искажения минимальны, а с ее краев. Отсюда и возникают аберрации в получаемом изображении.

Для снижения аберраций конструкция усложняется, вводятся дополнительные линзы, фильтры, что увеличивает размер самого прибора и его удорожанию.

Тринокулярные микроскопы

Теперь, максимально устранив искажения в объективах, можно подключать фотокамеры для фиксации получаемых нами изображений. Для того чтобы могли одновременно работать и человек и фотокамера добавили третий объектив, присоединив его к одному из окуляров через систему зеркал.

Система отбора изображения для камеры в микроскопах с оптическими системами: а) Грену, б) Аббе.

Естественно, наличие трех окуляров удорожает оборудования. Однако их расширенный функционал предоставляет большую свободу действиям. Чаще всего тринокулярные микроскопы не изготавливают с большой кратностью увеличения, так как ее может скомпенсировать цифровая камера. Разрешение и зум цифровой камеры будут определяющими в микроскопах подобного типа.

Рекомендации по выбору

Для большинства работ, в том числе «домашних» нужд, можно рекомендовать бинокулярные стереомикроскопы Dagong до 25 тысяч. Микроскопы с более узким диапазоном увеличения, имеют существенно меньшую стоимость.

Микроскопы производства Dagong: а) ST-3024R-2L, б) ST8050-B1.

Так Dagong серий ST-3024R-2L и ST6024-B1 имеют диапазон увеличения от 20 до 40 крат. А серий SZ6745-B1 и ST8050-B1 – от 7 до 45 крат. При этом их цена последних в 1,5 – 2 раза выше первых.

Если вам не нужны малые увеличения, то на этом можно сэкономить хорошую сумму.

Микроскоп Crystallite SZM45 ZOOM (180X)

Если микроскоп нужен для дефектоскопии материалов, контроля печатных плат или исследования геологических образцов, то мы можем рекомендовать Crystallite SZM45 ZOOM (180X), на оптической системе Грену. Он даст реальное, качественное стереоскопическое изображение с минимальными искажениями, отличной глубиной фокуса и резкостью.

Однако для раскрытия полного функционала всё же не достает возможности подключения цифровой камеры. Можно конечно использовать адаптер или насадку на объектив, для ее подключения. Однако, для большего комфорта работы и быстрой фотофиксации результатов исследований лучшим выбором станут тринокулярные микроскопы.

Они станут незаменимыми приборами при биологической, технической или криминалистикой экспертизе. Любые открытия или исследования можно задокументировать как в виде фото, так и видео. А возможность подключения монитора через VGA или HDMI выходы позволить демонстрировать всё, что видит в микроскопе оператор.

Если Вам нужны такие возможности, то имейте в виду линейку тринокулярных микроскопов Crystallite и Saike Digital.

Так, например тринокулярные микроскопы Crystallite ST-7045 могут комплектоваться камерой с разрешением от 2 Мп до 38 Мп, а также иметь VGA, HDMI, USB выходы, или даже 10-дюймовым дисплеем.

Микроскопы производства Crystallite ST-7045: а) с камерой 20 Мп, HDMI и USB выходами; б) с камерой 2 Мп и 10-дюймовым дисплеем.

Наша компания одна из ведущих поставщиков на рынке оптического, измерительного и паяльного оборудования. Микроскопы от Суперайс используются как в лабораториях крупных компаний, так и в заведениях среднего и высшего обучения.

И даже частные клиенты смогут подобрать себе, что-то из предлагаемых нами микроскопов.

Источник

Бинокулярные микроскопы

Особенность бинокулярного микроскопа

Бинокулярный микроскоп или, как еще его называют, стереомикроскоп – это лабораторное оборудование, которое используется для увеличения исследуемого объекта, однако, имеет одну отличительную особенность – это возможность наблюдать изображение на предметном стекле двумя глазами. В современных бинокулярах удается изучать предмет в виде объемной картинки в стереорежиме. За счет наличия двух окуляров и одного объектива исследуемый объект получается в виде стереоизображения (трехмерное изображение).

Микроскоп бинокулярный Olympus SZ 51

Микроскоп бинокулярный Olympus SZX 7

Микроскоп бинокулярный Olympus SZX 10

Микроскоп бинокулярный: назначение

Ранее бинокулярными микроскопами называли то оборудование, на котором можно было исследовать плоское изображение, как и на обычном микроскопе с одним окуляром, однако двумя глазами. Это обеспечивало более комфортные условия работы исследователей, чем на монокулярном оборудовании. Это достигается путем применения такой конструкции, как бинокулярная насадка, это устройство, которое позволяло видеть одну и ту же картинку двумя глазами, полученную при помощи одного объектива.

В настоящее время это понятие несколько видоизменилось, расширилось и приобрело несколько другое понятие. Сейчас бинокулярный микроскоп позволяет рассматривать увеличенное изображение в стереорежиме, то есть стереоизображение, которое характеризуется объемной картинкой.

Особо известной разновидностью современных бинокулярных микроскопов является стереомикроскоп сравнения, который используется в криминалистике.

Микроскоп бинокулярный: устройство

Современные бинокулярные микроскопы имеют некоторые особенности своего устройства. Он представляет собой оборудование, в котором человек рассматривает предмет через две совершенно независимые друг от друга оптические системы. Зачастую используются два независимых окуляра, однако, один объектив. Однако в каждый окуляр попадают независимые лучи, проходящие через один объектив, и изображение в каждом окуляре получается под определенным углом. Это и создает эффект стереоизображения, которое воспринимается человеческим глазом, как трехмерное, а не плоское.

Бинокулярный микроскоп: описание применения оборудования

Бинокулярный микроскоп, для чего он нужен? Дело в том, что способность человеческих глаз достаточно ограничена в плане рассмотрения малых объектов. Если их размер менее, чем 150 мкм, то это, увы, неуловимо человеческому глазу. Именно для этого и созданы микроскопы. Что касается бинокулярного оборудования для увеличения, то именно с его помощью исследователь может оценить размеры, форм, очертания объекта, то есть, получить стереоскопическую картину исследуемого материала. Это касается бактерий, животных и растительных клеток, кристаллов и других мелких объектов, которые могут подлежать исследованию.

Как пользоваться цифровым микроскопом настольным? К нам часто поступают такого рода вопросы, поэтому вкратце остановимся на нем. Итак, на предметное стекло размещают предмет исследования, который располагают на предметном столике под источником освещения. Зафиксировав предметное стекло, требуется настроить освещение: если это предмет прозрачный (материал исследования), то применяют нижнее освещение, а если непрозрачный, тогда верхне боковое освещение. В редких случаях приходится прибегать к использованию обоих источников света. Исследование начинают с объектива невысокой частоты, а затем используют более мощные объективы.

Наиболее широкое применение такие стереомикроскопы приобрели:

Современные бинокулярные микроскопы также имеют дополнительный цифровой модуль, например, видеокамеру либо цифровой фотоаппарат, позволяющий делать зарегистрировать полученное изображение в виде фотографий либо видеофайлов.

Купить микроскоп бинокулярный

Купить бинокулярный микроскоп недорого в нашей стране можно, при этом увеличительная его способность не будет превышать 40 х, а исследование будет осуществляться только в светлом поле. Бинокулярный микроскоп купить можно и лучшего качества: с большим увеличением и способностью осуществлять наблюдение не только в светлом, но и в темном поле или с помощью метода флуоресценции.

Как выбрать микроскоп?

Купить микроскоп бинокулярный в нашей стране не сложно, ведь выбор и разновидности их сейчас настолько велики и доступны, что покупатель часто сомневается с выбором. Но этого недостаточно, чтобы результат был достойным, поэтому к выбору его важно правильно подойти. Остановимся на основных моментах, на которые стоит обращать внимание при покупке его: как долго и часто Вы предпочитаете работать (если это будет длительная и постоянная работа, то именно такой вариант будет отличным решением проблемы). Выбирая увеличение также важно знать, для каких целей он используется, какие исследования будут проводиться и что Вы ожидаете. Обо всех моментах и нюансах мы готовы рассказать всем, кого этот вопрос интересует.

На что стоит обращать внимание при покупке?

Планируя купить такое оборудование важно знать:

Все эти моменты дают возможность выбрать оборудование для исследования, науки, работы или для школьника.

Выбирая для медицинской или иной лаборатории микроскоп бинокулярный, регистрационное удостоверение должно прилагаться к каждому устройству. На это стоит обращать внимание при покупке такого оборудования, а также отдавать предпочтение только проверенным магазинам и фирмам-производителям такой техники.

Высматривая бинокуляр и решая, какой именно и на что стоит обращать внимание, то тогда Вам в наш интернет магазин, и мы предоставим необходимую для Вас информацию.

Источник

Чем отличается монокулярный микроскоп от бинокулярного?

Родители, желая приобрести своим маленьким ученым хорошую наблюдательную технику, зачастую имеют в виду единственное простейшее отличие микроскопа монокулярного об бинокулярного: «рассматривать одним или двумя глазами».

Постепенно, на практике, приходит понимание что отличаются они кардинально. В первую очередь – в сфере применения. Они созданы для совершенно разных целей, одни относятся к классу учебных, другие – лабораторные или инструментальные, т.е. эксплуатируются профессионалами для выполнения узкоспециализированных задач в научной, медицинской или производственной деятельности.

Чем отличается микроскоп монокулярный от бинокулярного можно понять из конструктивных особенностей:

* Весом и габаритами. «Моно» – компактные, легко размещаются на обычном письменном столе, не занимают много рабочего места;
* Монокулярные лучше соответствуют общеобразовательному процессу, часто на них можно «попробовать» сразу два способа исследований – в светлом поле в проходящем и отраженном свете.
* В бинокуляры изучение препаратов происходит двумя глазами. Это создает стереоэффект при рассматривании объемных, не микроскопических тел.

Если бинокулярный прибор не сконструирован специально для детей, то межзрачковое расстояние между окулярными трубками будет сложно адаптировать для детских глазок – в итоге смотреть он будет все равно в один из окуляров, а второй останется незадействованным.

Для «бино» характерна более сложная схема освещения и модульное строение, есть возможность апгрейда — добавлять поляризационные фильтры, люминесцентную насадку, устройство фазового контраста, темнопольный конденсор.

Если есть намерение начать изучение микромира, и нет профессиональной подготовки, если рассчитываете привлечь к увлекательному занятию свое чадо дошкольного или школьного возраста, то выбирайте монокулярный микроскоп. С ним можно увеличивать любые ботанические и физиологические микропрепараты – клетки растений, субстраты, насекомых, одноклеточные организмы (инфузории, амебы).

Бинокулярные микроскопы обладают лучшей оптикой, съемными широкопольными объективами, комфортным обзором и подходят тем, кто будет использовать их на работе – например, анализ крови и обнаружение определенных бактерий. Как правило, увеличение у них больше, оно находится в пределах 40- 2000 крат.

Тринокулярная головка для подключения камеры. Оба типа поддерживают функцию фотографирования микрообъектов. Для этого нужен дополнительный аксессуар — цифровая камера (видеоокуляр). В некоторых бинокулярных микроскопах реализована встроенная в головку система визуализации – «тринокуляр». Связь с компьютером осуществляется с помощью программного обеспечения и кабеля USB. Картинка выводится в режиме реального времени.

Источник

Поговорим о микроскопах

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.

Источник