Какие существуют виды микроскопов чем они отличаются

Как выбрать микроскоп

Содержание

Содержание

Микроскоп — важнейший прибор, без которого не обойтись при проведении научных исследований. Современная микроскопия богата на различные виды микроскопов, каждый из которых имеет свое предназначение, устройство и особенности работы. Данный гайд не только расскажет вам об основных элементах микроскопа, но и поможет определиться с выбором.

Окуляр

Окуляр представляет из себя систему, состоящую из нескольких линз (обычно 2–3), через которые исследователь будет рассматривать изучаемый объект. Линзы встраиваются в металлический корпус (тубус) и могут быть как фиксированного, так и фокусного увеличения. Самая нижняя линза предназначена для фокусировки на объекте, а верхняя — для наблюдения за ним. Все окуляры дают определенную кратность увеличения — 10x, 20x, 25x и т.д.

Объективы

Самая важная часть микроскопа, благодаря которой строится микроскопическое изображение изучаемого предмета с точной передачей мельчайших деталей, цвета, структуры. Другими словами, пользователь сможет рассмотреть лежащий перед ним объект в деталях, даже если он не виден человеческим глазом. Объектив имеет довольно сложное оптико-механическое устройство, включающее в себя несколько линз и других компонентов. Качество и количество линз зависит от тех задач, для которых создается прибор и может доходить до 14 штук. К таковым относятся сложные и дорогие планапохроматические объективы, применяемые чаще всего в биологии и медицине. Для изучения растений, веществ, тканей подойдут ахроматические объективы, в которых может быть всего 2–3 линзы.

Современные технологии позволяют создавать и выпускать множество типов объективов в зависимости от целевого назначения, устройства и принципа действия. Выделяют устройства с малыми (10х), средними (до 50х) и большими (более 50х) кратностями, а также сверхбольшие объективы кратностью свыше 100х. Микроскоп может быть оснащен одним объективом, но чаще всего имеет два или три с разной кратностью.

Общее увеличение микроскопа высчитывается путем сложения кратности окуляров и объективов. Например, если кратность окуляра составляет 10x, а объектива 90x, то общее увеличение будет иметь кратность 900x.

Подсветка

Это не менее важная часть микроскопа, позволяющая подсветить объект изучения. Чаще всего состоит из двух частей: коллектора и конденсора. Конденсор имеет несколько встроенных линз и предназначен для увеличения количества света, исходящего от осветителя. Коллектор же располагается между объектом изучения и конденсором и помогает регулировать интенсивность освещения.

Источником освещения в подсветке выступают галогенные лампы, светодиоды, зеркала или лампы накаливания. В конструкции микроскопа подсветка может иметь верхнее, нижнее расположение или же быть комбинированной (верхняя и нижняя). Верхняя располагается над предметным столиком и нужна для того, чтобы рассмотреть непрозрачные или полупрозрачные предметы. Нижняя же находится под столиком и нужна для изучения прозрачных объектов, на которые направляется пучок света. Подсветка нуждается в питании от сети, через USB или батареек.

Конденсор, верхняя подсветка, комбинированная подсветка (верхняя и нижняя):

Тип визуальной насадки

Есть монокулярные, бинокулярные и даже тринокулярные насадки. Монокулярная имеет один окуляр, бинокулярная два. Два окуляра будут более предпочтительнее чем один, однако они требуют некоторого навыка. В тринокулярной насадке, помимо двух окуляров, будет дополнительная трубка, на которую можно установить камеру и передавать изображение на монитор компьютера.

Минимальное и максимальное оптическое увеличение

Минимальное оптическое увеличение высчитывается путем сложения кратности окуляров и объективов. Например, если минимальная кратность и у окуляра, и у объектива составляет 10х, то минимальное оптическое увеличение будет составлять 100х. Это дает не совсем четкую картинку, но с широким полем зрения.

Максимальное оптическое увеличение высчитывается таким же образом, как и минимальное. Пример: окуляр кратностью 10х и объектив кратностью 90х, вместе дадут увеличение в 900х. Это позволяет максимально детально рассмотреть предмет изучения, однако если выбрано увеличение намного выше допустимого, для того или иного предмета, то это не выявит каких-либо дополнительных деталей, но может ухудшиться качество и четкость изображения. Соответственно поле зрения также будет намного уже. Например, зерна обычного песка можно рассмотреть при увеличении в 400х, поэтому более высокие значения будут избыточны. При высоких значениях увеличения (800х и более) можно изучать детальную структуру предметов, пыльцу, минералы и многое другое.

Цифровая камера и максимальное цифровое увеличение

Некоторые модели световых микроскопов оснащаются цифровой камерой для фото и видеосъемки. Камера может встраиваться в корпус микроскопа наравне с объективами, но чаще всего это прибор с тринокулярной насадкой, в котором третий окуляр предназначается для специального видеоокуляра. Стоит отметить, что видеоокуляр можно установить и на прибор с монокулярной насадкой. Есть и специальные цифровые микроскопы, в которых объектив как таковой отсутствует и его заменяет цифровая камера. Изображение передается сразу же на компьютер, причем разрешение камеры измеряется в мегапикселях и может быть от 0,3 до 5 Мп. Максимальное цифровое увеличение в данном случае будет относиться именно к возможностям камеры, хотя не стоит отметать и другие факторы: насколько качественен монитор для просмотра и т.д. Увеличение в цифровых моделях может составлять 300х, 1600х и т.д.

Фокусировка

Как правило, фокусировка в микроскопах бывает грубой и точной.

Револьверная головка

Устройство револьверного типа в которое встраиваются объективы. Там может находиться всего лишь один объектив, но чаще головки имеют два, три и четыре объектива. Пользователь при необходимости просто проворачивает головку, выбирая нужный ему объектив.

Межзрачковое расстояние

Расстояние между зрачками измеряемое в миллиметрах. Данная характеристика относится к микроскопам с бинокулярной насадкой. Чтобы создать стереокартинку или единое поле, в котором оба глаза будут видеть предмет изучения, нужно провести несложные настройки. Для этого первоначально необходимо настроить резкость окуляров, а затем свести изображение воедино, поворачивая тубусы, в которые встроены окуляры. Если все сделано правильно, то оба глаза должны видеть единое поле, без затемнения центра или краев изображения.

Советы по выбору

Любитель или профессионал

Для любительских, детских изысканий подойдет недорогое устройство с окулярами 10х или 20х и объективами до 40х. Оптимальными будут приборы с увеличением до 200х или 400х.

Для серьезных исследований нужен уже более мощный прибор с максимальным увеличением в несколько сотен (более 400х) или более 1000 крат. Также стоит обратить внимание на цифровые микроскопы, не требующие особых настроек, навыков работы. В них изображение передается сразу же на монитор.

Визуальная насадка — какая лучше?

Даже если вы приобретаете микроскоп для несложных опытов, любительских исследований или для ребенка, то лучше всего подойдет бинокулярная насадка, так как именно она дает хорошее стереоизображение. Если есть необходимость в получении фото или видео, то лучше взять прибор с тринокулярной насадкой.

Объективы — чем больше, тем лучше

Даже если вы не собираетесь становиться микробиологом, желательно приобрести прибор с двумя или тремя объективами, кратностью 4x, 10x и 40x. Самым оптимальным будет вариант прибора с наличием объектива в 40х. Фокусировку на объект следует проводить, начиная с малого по кратности объектива (например, с 4х).

Объективы — чем выше кратность, тем профессиональнее

Если предстоит выбрать микроскоп для профессиональных исследований, то нужно обращать внимание на приборы, дающие максимальное увеличение не менее 400х. Это нижняя необходимая для эффективной работы граница. Верхней же границы не установлено и можно выбирать прибор с увеличением в несколько тысяч крат, например, в 2000х. Для серьезных исследований обязательно наличие в револьверной головке 100-кратного объектива.

Подсветка — лучше комбинированная

Как уже известно, она может быть нижняя, верхняя и комбинированная. Лучше всего подойдет прибор именно с комбинированной подсветкой, так как с ее помощью возможно изучать как прозрачные объекты, так и непрозрачные (монеты, насекомых, минералы и т.п.). Также желательно приобрести прибор с галогеновой или со светодиодной подсветкой.

Фокусировка — грубо, но точно

Не забываем, что фокусировка бывает грубой и точной. Для любительских исследований вполне подойдет прибор только с грубой фокусировкой, хотя комбинированный вариант (и с грубой, и с точной) будет более предпочтительней. А вот для профессиональных исследований, тонкая фокусировка просто обязательна.

Штатив

Какие-либо особые требования к штативу не предъявляются, но стоит присмотреться к прибору, штатив которого выполнен из металла или же имеет металлические вставки.

Выводы

Современная промышленность предлагает массу вариантов для плодотворного изучения окружающего мира. Для новичков и школьников, для небольших любительских исследований, отлично подойдут микроскопы с максимальным увеличением до 400–640х. Если же планируются серьезные научные изыскания, то будет необходим прибор от 640х и выше, причем верхней границы, в принципе, не существует. Также стоит обращать внимание на комбинированную подсветку, бинокулярную насадку и возможность записи фото и видео.

Источник

Типы микроскопов

На рынке имеется несколько типов микроскопов, и выбор необходимого типа часто не прост, т.к. нужно точно знать для каких наблюдений он будет использоваться. Ниже мы рассмотрим имеющиеся на рынке предложения для любых научных или любительских задач.

Составной микроскоп – оптический прибор, увеличивающий изображения объектов и состоящий из нескольких объективов, строящих изображение или комбинации линз, расположенной возле объекта и проецирующей его изображение в окуляр. Составной микроскоп – наиболее часто используемый тип микроскопов.

Оптический микроскоп (также назвается световой микроскоп) – это тип составного микроскопа, в котором используется простая пара линз для увеличения изображения малых объектов. Как правило, для освещения объекта используется маленькое подвижное зеркальце, укрепленное под предметным столиком. Оптический микроскоп – самый старый и простой в использовании и производстве тип микроскопов. Этот тип микроскопов можно разделить на монокулярные микроскопы и бинокулярные микроскопы в зависимости от способа наблюдения..

Цифровой микроскоп оснащен электронной камерой (на основе ПЗС или КМОП-сенсора), которая подключена к жидкокристаллическому дисплею или персональному компьютеру. Как правило, отсутствуют окуляры для непосредственного наблюдения глазом. Тринокулярные микроскопы имеют возможность установить на них камеру и таким образом превращаются в «USB-микроскопы».

Флуоресцентный микроскоп (или эпифлуоресцентный микроскоп) – это специализированный тип светового микроскопа, в котором вместо эффектов отражения и поглощения света в препарате, для наблюдений используется явление флюоресценции или фосфоресценции.

Электронный микроскоп – один из самых сложных и важных типов микроскопов, имеющий возможность давать крайне высокие увеличения. В электронном микроскопе электроны используются для изображения самых маленьких деталей объекта. Электронные микроскопы гораздо мощнее оптических микроскопов.

Стереомикроскоп, также называемый препаровальным микроскопом, оснащен двумя объективами и двумя окулярами, что дает возможность человеку видеть препарат в трехмерном изображении.

Большинство световых микроскопов включают следующие части: окуляр, станину, осветитель, предметный столик, револьверный держатель объективов, объективы, конденсор.

Камера для микроскопа – это цифровое видеоустройство, смонтированное на световом микроскопе и подключаемое к дисплею по видеокабелю или USB-кабелю. Такие цифровые камеры особенно удобны с тринокулярными микроскопами.

Несколько слов для начинающих

В дополнение, для качественного и четкого изображения важно высокое разрешение оптики микроскопа. Это обеспечивается не только точностью изготовления линз, но и компенсацией дисперсии света, которая приводит к разложению белого света в радужный спектр. Применение ахроматических объективов лишь немного искажает цветопередачу.

И последнее, но не менее важное – абсолютно необходимой частью микроскопа является источник освещения. Простейший источник – зеркальце, направляющее свет на изучаемый объект. Более сложные конструкции имеют специальную лампу с определенным спектром и яркостью свечения.

Источник

Строение и виды микроскопов

Микроскоп это инструмент, который позволяет людям видеть те вещества и организмы, которые невозможно наблюдать невооруженным глазом. Микроскопы в своей базовой модели содержит одну или несколько линз, что облегчает увеличение изображений, удерживаемых в фокальной плоскости объектива.

Первый микроскоп был изобретен в 1590 году и представлял собой вид оптического устройства.

История

История микроскопа может быть прослежена с конца 16-го или начала 17-го века. До сих пор ведутся споры о том, кто же на самом деле изобрел этот инструмент. Согласно новой всемирной энциклопедии, считается что прибор был предоставлен производителями очков из Нидерландов: Хансу Липперши, Хансу и Захариасу Янсену.

Также Галилео Галилей в 1600-х годах изобрел устройство, внесшее свой вклад в область микроскопии. В его устройстве использовались линзы вогнутой и выпуклой формы.

Этот инструмент становился все более сложным с появлением науки и техники и теперь доступен в различных типах, которые используются для многих целей.

Наиболее распространенным среди них является самый старый и простейший тип микроскопа, называемый оптическим или световым микроскопом, который имеет три типа — простой, сложный свет и стерео.

Типы микроскопов

От самого первого до инструмента, доступного сегодня, есть большая разница в технологии. Сегодня существуют различные виды микроскопов, которые способны увеличить объект в значительной степени. Они различаются по увеличению, разрешению, способу освещения, типу объекта, формированию изображения, глубине резкости и т. д.

Составной

Вид микроскопа – составной, обыкновенно используется в учебных заведениях и входит в категорию чаще всего применяемых в биологии. Он имеет две линзы, а именно объектив и окулярную линзу и обеспечивает увеличение 1500-х. Объектив окуляра имеет увеличение 10-х или 15-х. Инструмент используется для наблюдения за бактериями, простейшими, различными клетками и т. д.
Некоторые используют естественный свет, в то время как другие имеют осветитель, прикрепленный к основанию, который действует как источник света.

Образец помещают на площадку и наблюдают через линзы, которые имеют различную силу увеличения.

Световой

Вид микроскопа – световой, также называют оптическим. Объектив окуляра 10-х или 16-х и обеспечивает увеличение до 1500-х. Применяют при изучении анатомии и физиологии мельчайших существ.

Препаровальный

Его еще называют стереомикроскопом. Его сила увеличения меньше, чем другие типы микроскопов, но он дает трехмерную картину. Из-за низкой увеличительной мощности они используются для наблюдения небольших объектов. Необходимы в хирургических операциях, вскрытии, криминалистике и т. д.

Цифровой

Тип микроскопа – цифровой, имеет цифровую камеру, которая крепится к монитору. Он имеет оптическую линзу, а также датчики и обеспечивает увеличение в 1000 раз. Используется для получения снимков объекта с высоким разрешением.

Электронный

Электронный имеет высокое разрешение чем другие типы микроскопов. Строение устройства сложное и имеет схему испускающую пучок электронов, которые сталкиваются с объектом. Это один из лучших видов, используемых для изучения клеток.

Они бывает двух типов: сканирующий электронный и просвечивающий. Некоторые работают в вакууме, что снижает вероятность столкновения электронов с другими молекулами воздуха.

Просвечивающий электронный

Обеспечивает достаточно высокий уровень увеличения используя электронный луч дающий 2-мерное изображение. Электроны ударяют в объект, который делает его видимым. Объект виден темным на светлом фоне.

Сканирующий электронный

Это разновидность типа электронного микроскопа. Он имеет ниже увеличение, чем просвечивающий электронный, но может получить трехмерное изображение.

Фазовый контрастный

Эти виды микроскопов работают с помощью специального светового конденсатора. Свет падает на объект с разной скоростью. В этом устройстве можно увидеть неокрашенные и живые микроорганизмы. Также можно наблюдать различные части клетки, такие как митохондрии,лизосомы, тела Гольджи, ядра и т. д.

Люминесцентный

Этот тип микроскопа работает с помощью ультрафиолетового света. Ультрафиолетовый свет освещает образец и возбуждает электроны объекта, которые можно увидеть в разных цветах. Для подсветки объекта используются флуоресцентные красители. Ультрафиолетовый свет увеличивает разрешение, что полезно для идентификации микроорганизмов.

Функция и строение инструмента

Микроскоп является важным инструментом в мире биологических наук. Это инструмент для научного образования и научных исследований. Без него человек никогда не сможет понять мир микроорганизмов.
Функция состоит в том, чтобы видеть вещи на разных уровнях или увеличениях (например, клетки, которые нельзя увидеть невооруженным глазом).

Чтобы лучше понять функцию и основную структуру рассмотрим строение устройства:

Окуляр

Именно через окуляр мы смотрим на образец, помещенный на подмостки микроскопа. Он содержит две или более линз. Наиболее распространенное увеличение для окуляра 10-х однако они также могут быть 2-x и 5-x. Глазная часть съемная и может быть заменена другой частью с другим увеличением.

Держатель окуляра

Просто соединяет окуляр с корпусом обычно с помощью установочного винта, чтобы пользователь мог легко менять окуляр для изменения увеличительной мощности.

Линза объектива

Основные линзы составного микроскопа и могут иметь увеличение 4-x, 5-x, 10-x, 20-x, 40-x, 50-x и 100-x. Значения увеличения обычно гравируются на стороне каждой линзы. Составная часть к которой крепятся эти линзы может поворачиваться вручную, чтобы получить объектив нужного увеличения для фокусировки на объекте.

Опора и наконечник

Опора соединяет линзовый аппарат с основанием. Наконечник соединяет объектив с корпусом. С помощью вращающейся носовой части можно прикрепить до пяти различных степеней увеличения при повороте в нужное положение и использовании с существующим окуляром.

Механизм фокусировки

Регулировочные ручки позволяют производить грубые или тонкие (сотые доли миллиметра) изменения фокусировки ступени или объектива. Есть две регулировочные ручки — ручка тонкой регулировки и ручка грубой регулировки, которые улучшают фокус линз. Ручка грубой регулировки помогает улучшить фокус на небольшом увеличении, в то время как ручка тонкой регулировки помогает регулировать фокус линз с более высоким увеличением.

Объект наблюдения

Инструмент имеет платформу на которой размещается подготовленный объект для просмотра. Объект обычно удерживается на месте подпружиненными металлическими зажимами. Более сложные мощные микроскопы имеют механические ступени, которые позволяют зрителю плавно перемещать платформу вдоль оси X (горизонтальный путь) и Y (вертикальный путь). Механическая ступень является обязательным условием для проведения высокомощных наблюдений.

Источник света

Самым простым является осветительное зеркало, которое отражает окружающий источник света для освещения объекта. Многие типы микроскопов имеют электрический источник света для более легкого и последовательного освещения. Как правило, электрические источники света являются либо вольфрамовыми, либо флуоресцентными, причем флуоресцентные предпочтительны, поскольку они работают при более низкой температуре. Большинство устройств освещают снизу, через объект, к объективу. С другой стороны, стереомикроскопы используют как верхнее, так и нижнее освещение.

Увеличение

Увеличение микроскопа полезно при изучении биологических структур, особенно на клеточном уровне. Увеличение масштаба для четкого наблюдения того, что мы не можем видеть невооруженным глазом, позволяет нам исследовать формы жизни, как растительные, так и животные, и понять их функции.

Увеличение на микроскопе означает величину или степень увеличения наблюдаемого объекта. Он измеряется кратными числами, такими как 2-x, 4-x и 10-x, что указывает на то, что объект увеличен в два раза, в четыре раза или в 10 раз соответственно. Увеличение должно быть тщательно отрегулировано пропорционально расстоянию.

Чем выше увеличение, тем ближе объектив должен быть расположен к наблюдаемому объекту. Большинство микроскопов позволяют регулировать расстояние между объективом и объектом, а также обеспечивают заранее заданные положения по умолчанию, которые помещают линзы с более высоким увеличением ближе к объекту.

Увеличение регулируется как на окулярах, так и на линзах большинства типов микроскопов. Наиболее распространенными линзовыми увеличениями для типичных лабораторных микроскопов являются 4-x, 10-x и 40-x, хотя существуют альтернативы с более меньшим или большим.

Почему микроскоп увеличивает изображение?

Самый простой ответ, почему микроскоп увеличивает изображение, заключается в том, что он построен таким образом, что прибор изменяет направление световых лучей определенным образом, чтобы увеличить изображение объекта.

Одна вещь, которую нужно знать об уровнях увеличения, заключается в том, что увеличение можно изменять как на окулярах, так и на линзе устройства. Использование увеличения позволяет исследователям и ученым изучать биологические структуры на их клеточном уровне.

Разрешающая способность

Разрешение микроскопа (разрешающая способность) определяется как расстояние между двумя объектами в точке, в которой они все еще кажутся двумя различными объектами. При плохом разрешении две точки смываются в одну, чем при просмотре под устройством с более высоким разрешением. Разрешающая способность может варьироваться от различных типов микроскопа и зависит от ряда условий.

Разрешение микроскопа — это способность четко определять две отдельные точки, или объекты, как единичные, различающиеся сущности. Если объекты расположены ближе друг к другу, чем это соответствует разрешению, они размываются вместе, что делает невозможным различение.
Некоторые ученые-микроскописты рекомендуют 0,2 мкм=200 Нм в качестве наилучшего разрешения для оптического вида микроскопа.

Влияние длины волны и интенсивности света

Разрешающая способность стандартного светового микроскопа зависит от длины волны света, освещающего объект: чем короче длина волны, тем выше разрешение. Таким образом, свет, стремящийся к синему концу спектра видимого света, даст более высокое разрешение изображения, чем свет, стремящийся к красному концу спектра.

Разрешение стандартного светового микроскопа также будет зависеть от количества или интенсивности света, достигающего изображения.

Источник