4.4.2 Классификация микроскопов

Классификация микроскопов может производиться на основании различных параметров, например: назначение, способ освещения, строение оптическое системы и так далее. Самая общая классификация всех микроскопов - в зависимости от величины разрешения микрочастиц, которые можно рассмотреть в данный конкретный микроскоп.

Все микроскопы можно разделить на

• оптические (световые),

• электронные и

• сканирующие зондовые микроскопы.

Наиболее популярными являются оптические микроскопы, которые широко представлены в магазинах оптики. Данные микроскопы позволяют решать основные исследовательские задачи. Другие виды микроскопов относятся уже к специализированным, и используются в основном в лабораториях

4.4.3 Оптические микроскопы

Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов — объектива и окуляра. Они закреплены в подвижном тубусе, расположенном на металлическом основании, на котором имеется предметный столик.

 Увеличение оптического микроскопа без дополнительных линз между объективом и окуляром равно произведению их увеличений

54

Рисунок 119. Оптическая схема микроскопа

Объективы

Объектив микроскопа - микрообъектив представляет собой сложную оптическую систему, образующую увеличенное изображение объекта, и является основной и наиболее ответственной частью микроскопа.

Рисунок 120 Объективы.

Микрообъектив создает действительное перевернутое изображение, которое рассматривается через окуляр

Иммерсия в микроскопии — это введение между объективом микроскопа и рассматриваемым в нём предметом жидкости для усиления яркости и расширения пределов увеличения изображения.

Окуляры

Окуляр — обращённая к глазу часть микроскопа, предназначаемая для рассматривания с некоторым увеличением оптического изображения, даваемого объективом микроскопа.

В современном микроскопе практически всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро- и микро- винты для настройки резкости, система управления положением конденсора.

В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы.

Рисунок 121 Блок схема и общая схема микроскопа (A — окуляр; B — объектив; C — объект; D — конденсор; E — предметный столик; F — зеркало).

Все микроскопы имеют три основных параметра:

• Увеличение.

Увеличение оптического микроскопа определяется по формуле {54}может доходить до 2000х (средне увеличение 400-1000х). Увеличение электронного микроскопа в сотни раз больше.

• Разрешающая способность.

Разрешающая способность - это способность микроскопа разделять изображения двух близких друг к другу точек. Другими слова, данная характеристика отвечает за четкость деталей изображения.  Высчитывается разрешающая способность микроскопа по формуле: 

55

где λ- длина световой волны, A - числовая апертура.

Например, предельно достижимая разрешающая способность оптического микроскопа:(максимально возможное значение синуса угла: A = n*sinα = 1*1)

• Апертура. Конечно, самое главное свойство микроскопа – давать увел ченное изображение, и потому такой параметр как увеличение, наверное, является определяющим.

Но все не так просто. Очень важный параметр это «апертура». чем больше апертура, тем сильнее линзы преломляют световые лучи и тем большее количество этих самых лучей проходит через объектив. У самого хорошего, но простого стеклянного объектива («сухого», как говорят специалисты) апертура может достигать значения 0,95, но это – в идеале, при достижении этим параметром числа 0,65 объектив уже будет отнесен к категории высокоапертурных. Но действительно высокие значения апертуры могут иметь только иммерсионные объективы, которые, в отличие от «сухих», содержат так называемую иммерсионную жидкость, резко улучшающую оптические параметры (апертура может доходить до значения 1,40), но такой объектив, а значит, и микроскоп, будет существенно дороже. 

Система освещения

Так как большинство объектов, исследуемых с помощью микроскопа, не являются самосветящимися, для работы с ними требуются дополнительные источники света. Осветительная система микроскопа должна обеспечивать получение контрастных и равномерно освещенных изображений.

В первых микроскопах исследователи вынуждены были пользоваться естественными источниками света. Для улучшения освещённости стали использовать зеркало, а затем — и вогнутое зеркало, с помощью которого на препарат направляли лучи солнца или лампы. В современных микроскопах освещение регулируют с помощью конденсора.

Итак, освещение в оптическом микроскопе может быть:

1. Естественный свет - это неопределенность условий наблюдения

При системе освещения естественным светом наблюдается обычно неопределенная и недостаточная яркость, особенно при работе с объективами больших увеличений, однако обеспечивается достаточно высокая равномерность

2. Искусственное освещение – это постоянство условий наблюдения

а) Потолочная лампа накаливания или дневного освещения

б) Настольная лампа накаливания

в) Специальный настольный осветитель для микроскопа

г) Встроенная в основание осветительная система с источником света (галогенная лампа, ксеноновая или ртутная лампы, лазер)

Наиболее распространенной осветительной системой в микроскопах является система Кёлера. В этой схеме источник света проецируется коллектором в плоскость апертурной диафрагмы конденсора. Конденсор проецирует апертурную диафрагму в плоскость входного зрачка микроскопа. Изменяя диаметр апертурной диафрагмы, можно изменять апертуру осветителя, а следовательно, и освещенность входного зрачка. Предметная плоскость располагается между конденсором и объективом микроскопа в ходе лучей. Поскольку входной зрачок микроскопа обычно располагается на бесконечности, предмет освещается параллельными пучками лучей.

Рисунок 122. Осветительная система Кёлера

При такой схеме каждая точка источника света действует одинаково на все точки поля зрения, что обеспечивает равномерную освещенность изображения. Кроме того, все лучи, попадающие в микроскоп, участвуют в образовании изображения.

Конденсор - короткофокусная линза или система линз, используемая в оптическом приборе для освещения рассматриваемого или проецируемого предмета. Конденсор собирает и направляет на предмет лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его отсутствие проходят мимо предмета; в результате такого «сгущения» светового потока резко возрастает освещённость предмета.

Предметный столик выполняет роль поверхности, на которой размещают микроскопический препарат. В разных конструкциях микроскопов столик может обеспечить координатное движение препарата в поле зрения объектива, по вертикали и горизонтали, или поворот препарата на заданный угол.