Как выбрать микроскоп

Из чего состоит микроскоп? В чем разница между коллектором и конденсором? Что лучше: цифровой или механический микроскоп? В каких случаях можно обойтись грубой фокусировкой? Что такое метод «Светлого поля»?

На эти и другие вопросы отвечаем в нашей статье.

Микроскоп — сложная оптическая конструкция, которая состоит из большого числа различных деталей. Окуляр представляет собой систему линз в металлическом тубусе (цилиндре). Через окуляр человек рассматривает объект. Его нижняя линза необходима для фокусировки на объекте, верхняя — для наблюдения за ним. Окуляры различаются кратностью увеличения. Она пишется на корпусе и бывает «10х», «20х» и выше.

Объектив — одна из важнейших частей микроскопа, благодаря которой можно детально разглядеть то, что не видно невооруженным взглядом. Объектив имеет сложную конструкцию, в которой бывает до 14 линз. Кратность увеличения написана на самом объективе и бывает от «0.75х» до «120х».

Как правило, на одном микроскопе установлено несколько объективов с разной кратностью увеличения. Все они крепятся в гнезда револьвера, с помощью которого легко и быстро меняются между собой.

Предметный столик, который используют для расположения изучаемого предмета, бывает подвижным и неподвижным. Подвижность столика — «фишка для продвинутых микроскоперов» и пригодится только в тех случаях, когда нужно максимально увеличить изучаемый предмет.

Для улучшения качества наблюдения используется подсветка. Она реализовывается в виде:

• зеркала — самый простой и бюджетный вид. Зеркало отражает попадающий на него свет (естественный или искусственный) и направляет отраженные лучи на объект изучения;
• лампа накаливания — еще один экономичный вариант. Дает достаточное освещение, но при этом нагревается, из-за чего могут пересушиваться или даже погибать «живые» объекты наблюдения;
• светодиоды и галогеновые лампы — дают хорошее белое или желтое свечения и при этом не нагреваются. В большинстве моделей с таким источником можно регулировать яркость. В этом заключается его универсальность.

Подсветка бывает верхней — для непрозрачных или полупрозрачных объектов, и нижней — для прозрачных предметов.

Регулировать освещение помогают конденсор и коллектор. Конденсор состоит из нескольких линз и предназначен для увеличения концентрации света на исследуемом предмете. Коллектор находится между конденсором и предметным столиком и помогает регулировать интенсивность освещения.

Механическую часть микроскопа составляют: подставка, кронштейн и регулировочные винты.

Микроскопы можно разделить между собой по назначению. Детские и учебные подойдут, чтобы сделать первый шаг к науке. У них слабое увеличение, простое устройство и низкая цена. Правда, разглядеть всю красоту луковичной шелухи в них не получится.

Биологические, лабораторные и медицинские обладают большой кратностью увеличения. С их помощью проводятся более серьезные исследования. По устройству они сложнее, а по стоимости выше.

Микроскопы для прикладных работ предназначены для операций, требующих большой точности. Ими пользуются ювелиры, зоологи, ботаники, часовые мастера. С их помощью не рассмотришь клетку растения, но с легкостью переместишь мелкую детальку в нужное место.

Стереоскопические, или инструментальные микроскопы позволяют наблюдать не очень мелкие изображения в формате 3D.

Исходя из «начинки» можно выделить 2 типа микроскопов:

• оптический — полностью механические устройства. Качественные модели позволяют рассмотреть различные грибки и микроорганизмы;
• цифровой — имеют возможность подключения к компьютеру, куда можно сохранить цифровое изображение изучаемого объекта.

Окуляр и объектив — две самые важные части микроскопа, которые позволяют рассмотреть мир в мельчайших деталях. В свою очередь, каждая из этих частей имеет свои разновидности. Окуляр или окулярная насадка бывает трех видов:

• монокулярная — предназначена для наблюдения за объектом только одним глазом. Подойдет для непродолжительных любительских исследований;
• бинокулярная — имеет два окуляра для двух глаз. Подходит для длительных самостоятельных наблюдений;
• тринокулярная — имеет три окуляра, один из которых нужен для установки камеры и вывода изображения на экран. Это удобно для занятий в группе.

Некоторые модели микроскопов вместо окуляров оснащаются цифровым дисплеем. «Цифра» удобнее и функциональнее. С ней лучше проводить групповые занятия, в том числе онлайн. Еще существуют специальные измерительные окуляры. На них есть шкала для определения точного размера и сетка для расчета площади объекта.

Объективы делятся на иммерсионные и сухие (безиммерсионные). Их отличие заключается в том, что при применении иммерсионной микроскопии между объективом и изучаемым объектом вводится жидкость. Благодаря этому удается получить изображение более высокого качества и с высоким разрешением.

Чтобы понять, что перед вами устройство с иммерсионным объективом, изучите маркировку. На объективах с масляной иммерсией пишут МИ или Oil, на водных — ВИ или W, силиконовые обозначаются S.

По типу оптической коррекции окуляры делят на:

• ахроматические — позволяют частично устранить цветовые искажения;
• апохроматические — убирают цветовое искажение полностью;
• планахроматические — обеспечивают четкость и резкость изображения по всему полю зрения, поэтому используются для малых увеличений;
• полупланахроматические — в составе стекла содержат флюорит, что позволяет проводить исследования в УФ-диапазоне.

Интересно знать: Галилей всего за 24 часа смог улучшить микроскоп Янсона и из размытой картинки получить четкое изображение.

Фокусировка — это способ прицеливания (наведения) линзы. Она бывает:

• грубой — с помощью специального винта объектив приближается или отдаляется с шагом 0.2–2 мм. Такой фокусировки достаточно при увеличении до 400 крат;
• точной — настройка происходит с шагом 0.001–0.2 мм. Такая фокусировка позволит рассмотреть объект в мельчайших подробностях.

Для школьных и детских микроскопов допустимо наличие только грубой фокусировки, но для более подробных, серьезных исследований необходима точная фокусировка. Лучше всего выбирать модели с наличием двух видов фокусировок.

Тем, кто носит очки подойдут устройства с функцией корректировки диоптрий. Она позволяет регулировать изображение под зрение от −6 до +6. Это удобно, поскольку можно не использовать очки в процессе работы.

От разрешающей способности зависит, насколько четкую и резкую картинку вы получите. Лучше всего выбирать модели с разрешающей способностью не менее 0.2 мкм.

Основное предназначение микроскопа — увеличение изображения. От типа его регулировки зависит качественный уровень наблюдения. Регулировка увеличения бывает:

• ступенчатая — для нее в объективе устанавливается несколько линз с разным увеличением;
• плавная — обеспечивается Zoom-объективами, изменяя фокусное расстояние с помощью специального винта.

Удобство использования также зависит и от угла наклона окулярной насадки. Он может варьироваться от 0° до 360°. Также важно учитывать угол наклона окулярных тубусов. Его нужно подбирать индивидуально. Если выбрать устройство с неподходящим углом наклона, можно вместе с микроскопом приобрести проблемы с шеей. Лучше покупать модели, в которых наклон регулируется.

Все люди имеют разное расстояние между зрачками. Этот фактор тоже нужно учитывать, приобретая микроскоп с бинокулярной насадкой. У взрослых людей межзрачковое расстояние бывает от 54 до 74 мм, у детей оно меньше. Лучше всего выбирать модели с возможностью регулировки межзрачкового расстояния. В таких устройствах один из окулярных тубусов подвижен.

Чтобы микроскоп прослужил долго и качество изображения при этом не страдало, нужно выбирать модели, выполненные из качественных материалов. Корпус устройства может быть выполнен из пластика или металла. Первый вариант используется в недорогих моделях. Имеет слабую защиту от механических воздействий. Металлический корпус — дороже, но долговечнее и «сильнее».

Линзы также производятся из различных материалов:

• пластик — применяется в бюджетных моделях, не дает четкого изображения, портится;
• оптическое стекло — это специальное стекло, которое покрыто несколькими слоями просветляющего покрытия.

Существует несколько методик, с помощью которых проводятся микроскопические исследования веществ: метод светлого поля, темного поля, фазовый контакт, поляризованный свет.

Метод светлого поля основан на прохождении пучка света через объект и объектив. Для исследования прозрачных объектов, разные части структуры которых по-разному поглощают свет он проводится в проходящем свете, а для изучения непрозрачных объектов, разные части структуры которых по-разному отражают свет — в отраженном свете.

Метод темного поля нужен для изучения препаратов, которые не поглощают свет и являются невидимыми при использовании метода светлого поля. Проводится:

• в проходящем свете — лучи не попадают в объектив, а изображение создается с помощью света, который рассеивают мелкоструктурные части объекта наблюдений;
• в отраженном свете — осуществляется при помощи специальной лампы, которая расположена вокруг объектива. Картинка получается за счет лучей, которые препарат рассеивает. Те лучи, которые от него отразились в объектив не попадают.

Метод исследования в поляризованном свете используется для исследования предметов, которые имеют двойное лучепреломление. Чтобы его осуществить, нужно добавить поляризатор перед осветительным устройством и анализатор — после объектива.

Для изучения невидимых невооруженным взглядом препаратов используется фазово-контрастный метод, основанный на преобразовании невидимых фазовых изменений светового пучка, которые создают исследуемые объекты, в видимые для человека. В результате можно увидеть либо темное изображение на светлом фоне, либо светлое изображение на темном фоне. Для реализации этого метода нужны специальные элементы с фазовыми и световыми кольцами.

Итак, чтобы выбрать хороший микроскоп, нужно:

• 1. Знать, из чего состоит микроскоп. Наиболее важные его детали — окуляр и объектив: от них зависит увеличение и качество изображения. Также важно обратить внимание на подсветку. Лучше всего выбрать модель со светодиодной или галогеновой подсветкой и функцией регулировки яркости освещения.
• 2. Определиться с целью приобретения. Существуют микроскопы для тех, кто только начинает знакомиться с этим устройством: детские и учебные. Для тех, кто занимается более серьезными исследованиями понадобиться более серьезное устройство: биологический, медицинский или лабораторный микроскоп. Для часовых мастеров или ювелиров подойдут устройства для прикладных работ. Также стоит учесть тип: оптический дает возможность только изучать препарат, а с помощью цифрового можно вывести изображение на компьютер и сохранить в цифровом виде.
• 3. Уделить внимание окуляру и объективу. По отношению к окуляру важно решить, нужна вам монокулярная, бинокулярная или тринокулярная насадка. Бинокулярная удобнее монокулярной, а на тринокулярную дополнительно устанавливается камера. Объективы бывают иммерсионные и сухие. Иммерсионные имеют буквенную маркировку, в которой буква означает тип иммерсионной жидкости. Также объективы имеют разные типы оптической коррекции.
• 4. Обратить внимание на характеристики. Если у вас плохое зрение, берите модель с функцией корректировки диоптрий. Уточните наличие грубой и точной фокусировки: для увеличения до 400 крат достаточно грубой, для увеличения больше 400 крат необходима точная. Не забывайте о разрешающей способности: рекомендуется покупать устройство с минимальным разрешением в 0.2 мкм. Чтобы пользоваться микроскопом было удобно, обращайте внимание на систему регулировки увеличения, возможность изменять угол наклона окулярной насадки и окулярных тубусов, расстояние между зрачками.
• 5. Не забыть про материал корпуса и линз. Для долгой службы и качественной картинки лучше приобретать металлический микроскоп с линзами из оптического стекла.
• 6. Решить, какую методику исследований вы будете использовать. Существуют методы светлого и темного поля, поляризованного света и фазово-контрастный метод. Для некоторых исследований понадобится дополнительное оборудование.

Теперь вы знаете все, чтобы выбрать свой личный микроскоп. Покупайте — и изучайте окружающий мир в деталях!