Для чего применяется иммерсионная микроскопия

Иммерсионное масло необходимо для некоторых оптических микроскопов

В световой микроскопии используются объективы двух типов: иммерсионные и «сухие». Для работы с объективами первого типа требуется жидкость.

Иммерсионное масло предназначено для оптических микроскопов с большим коэффициентом увеличения (около 100 крат). Дело в том, что при большом увеличении исследуемый объект должен быть очень хорошо освещен, чтобы можно было рассмотреть все его мельчайшие детали, но между покровным стеклом и линзой объектива остается слой воздуха — отличающейся по своим физическим параметрам от стекла среды. В воздухе свет частично рассеивается, а частично преломляется и отражается так, что выходит за границы изображения, и картинка получается темной, ее трудно рассмотреть подробно. Для того, чтобы нивелировать эти отрицательные явления, между покровным стеклом и линзой помещают жидкость с характеристиками преломления, близкими к характеристикам стекла.

Какие жидкости используются в качестве иммерсионных

В качестве иммерсионной жидкости используются различные высокопрозрачные маслянистые вещества с подходящим коэффициентом преломления, не влияющие на качество внешней линзы объектива. Использоваться могут как натуральные масла, например, кедровое масло, так и синтетические. Применяется жидкость, состоящая из глицерина и воды; минеральные масла с разными коэффициентами преломления, например, вазелиновое масло; йодистый метилен; монобромнафталин. Иногда используется просто вода или физиологический раствор.

Специальные масла и вода используются для работы со световыми микроскопами.

Водные растворы глицерина применяются, когда исследуемый объект способен поглощать УФ часть светового луча.

Синтетические иммерсионные масла бывают двух типов.

Иммерсионные жидкости следует эксплуатировать при температуре, близкой к +20 °С. Запрещается нагревать масла выше +25 °С, замораживать, использовать после того, как закончился срок годности.

При работе с обычными «сухими» объективами иммерсионные жидкости не применяются!

Какая иммерсионная жидкость лучше

При выборе иммерсионной жидкости следует ориентироваться на рекомендации производителя. Многие современные объективы выпускаются с расчетом применения определенной жидкости. Не стоит заменять одну жидкость на другую, с вроде бы аналогичными характеристиками. Такая замена может ухудшить «картинку», привести к появлению бликов, расфокусировке изображения, потере четкости, неравномерной освещенности изучаемого объекта.

Как действует иммерсионная жидкость

В воздухе лучи света преломляются под другим углом, чем в стекле и в жидкой среде. За счет одинакового преломления в среде жидкость-стекло удается «собрать» весь проходящий свет, не происходит рассеивание и отражения проходящих лучей света. Изображение получается более светлым, четким, глубоким и контрастным.

Как работают с иммерсионными объективами

Если используется масло:

Масло применяется для объективов, промаркированных буквами «МИ» или OIL, а также черной полосой.

Если используется вода, на изучаемый объект наносится фосфатный буферный раствор.

Вода применяется для объективов, промаркированных белой полосой и буквами «ВИ» или W.

После работы линзу объектива нужно сразу же, не допуская высыхания масла, тщательно вытереть ватным тампоном или фланелевой салфеткой, сухими или пропитанными растворителем. В качестве растворителя разрешается использовать этиловый или изопропиловый спирт, ортоксилол или другую жидкость, разрешенную к использованию для конкретного объектива.

Источник

Иммерсионная микроскопия

Иммерсионная микроскопия – это методика микроскопического исследования различных объектов, основанная на введении между объективом и предметным стеклом иммерсионных жидкостей.

Данный иммерсионный метод микроскопии применяется для того, чтобы свет проходил через рассматриваемый предмет, иммерсионную жидкость, при этом луч не преломлялся. Благодаря этому происходит получение изображения более высокого качества и разрешения.

У «сухих» объективов по сравнению с иммерсионными значительно больше «паразитных» отражений, чего нельзя сказать о последних. За счет этого специалист, работающий на иммерсионном микроскопе, получает значительно увеличенное качество изображения, к тому же с повышенной контрастностью.

Немаловажным моментом в иммерсионном микроскопе является та самая жидкость, благодаря которой и получается изображение такого качества. При прохождении светового луча через предметное стекло с препаратом, он сталкивается в последующим с иммерсионной средой, которой является иммерсионная жидкость. Именно за счет нее происходит уменьшение преломления данного светового луча, и именно поэтому в объектив попадает гораздо больше света, что дает такую яркую, четкую картинку у исследователя.

На иммерсионном объективе всегда есть соответствующая маркировка, которая говорит о том, какой тип иммерсии имеется в нем:

Начало применения иммерсионных микроскопов ознаменовалось такими масляными иммерсионными средами, как кедровое масло, глицерин, масло вазелиновое. Однако, с течением времени ученые выяснили тот факт, что их свойство значительно меняется, масло начинает менять консистенцию, загустевания, вплоть до того, что становиться твердой массой, меняется его цвет, а, следовательно, и коэффициент преломления при микроскопировании. Что уже дает негативный эффект при проведении микроскопического исследования объекта. Именно поэтому было принято решение использовать только лишь синтетические масла в качестве иммерсионных сред, которые не обладают такими негативными моментами как натуральные продукты.

К тому же в современных вариантах иммерсионных микроскопов используются объективы, на которые нанесено специальное покрытие, которое улучшает цветопередачу при иммерсионной микроскопии, а также имеет защитные свойства, которые защищают объектив от мелких царапин в процессе эксплуатации соответствующего оборудования.

Источник

Микроскопия с применением иммерсионных объективов Mitutoyo

Перспективной технологией является микроскопия с использованием твердой иммерсионной линзы, приспособлением для повышения апертуры микроскопа, изготовленное из материала с высоким коэффициентом преломления.

Впервые было введено для преодоления дифракционного предела воздушно-связанных объективов в оптических микроскопах. Благодаря высокому показателю преломления в среде между объективом и образцом, значительно увеличивается числовая апертура (NA), тем самым улучшая разрешение системы визуализации.

Такие линзы привлекли гораздо больше внимания в области оптического хранения данных, позволив существенно улучшить емкости памяти. Они также нашли применение в ближнепольной сканирующей микроскопии из-за высокой эффективности на оси изображения. Однако для работы в широком поле зрения иммерсионные линзы вводят аберрации в систему, что ухудшает качество изображения.

Исследование иммерсионных объективов проводилось с использованием высококачественных объективов Mitutoyo, крупнейшего производителя микрообъективов. Микрообъективы имеют непревзойденные параметры яркости и выпускаются в нескольких сериях.

Серия FS предназначена для работы в светлом, темном поле, пропускают УФ и световое излучение, ИК волны. В планапохроматических объективах скорректированы аберрации для четырех и более длин волн. Гарантируется превосходная цветопередача и яркость изображения.

Сравнительные характеристики твердотельных иммерсионных линз

На рис. 1 показаны две конфигурации широко используемых твердотельных линз: а) полусферическая твердотельная иммерсионная линза (НSIL) и б) апланатическая твердотельная иммерсионная линза (ASIL). У первой линзы лучи из центра основания будут попадать на сферическую поверхность нормально и выходить без преломления. Длина волны внутри нее уменьшается в n раз, а показатель преломления, соответственно, увеличивает числовую апертуру объектива в n раз.

Рисунок 1. Конфигурации (а) полусферической и (б) апланатической SIL

Апланатическая иммерсионная линза на Рис. 1(б) представляет собой усеченную сферу толщиной, равной:

где r – радиус линзы. Лучи из центра основания будут преломляться на сферической поверхности, и расходящийся луч образует виртуальное изображение на расстоянии r × (1 + n) от вершины. По сравнению с первой линзой на поверхности сферы наблюдается некоторый изгиб луча, и числовая апертура в пространстве объекта увеличивается в n 2 раз, а не в n.

В обеих конфигурациях точки расположения источника и изображения (Q и Q’) удовлетворяют апланатическому условию, когда нет никакой дополнительной сферической аберрации в оптической системе. Однако, если линзы используются в системе визуализации широкого поля, аберрации неизбежно возникнут для смещенных от центра точек объекта, и это может быть легко продемонстрировано точечными диаграммами на рис. 2.

Рисунок 2. Внеосевые точечные диаграммы изображения источника в полусферической линзе (А) и апаланатической (Б). В обоих случаях диск Эйри имеет радиус 1.3 мкм. Измерения получены для поля, радиус которого составляет 0.1 мм. Числовая апертура объектива 0.3

Даже на самых гладких плоскостях точечные диаграммы показывают значительный разброс, указывающий на наличие аберраций; (2) наилучшими плоскостями изображения являются плоскости, на 3 и 13 мкм отстоящие от плоскостей изображения для двух линз. Эти плоскости показывают настоящую кривизну поля.

Аберрации вводятся в систему, если точка объекта смещена от центра и если толщина линзы имеет отклонения (±∆H), от H₀ [указанного в уравнении (1)]. В этой статье используется компьютерная модель для изучения характеристик изображения, полученного с использованием апланатической иммерсионной линзы при различных ∆x и ∆H; также исследуется влияние радиуса ASIL на качество изображения.

На рис.3 предполагается, что линза имеет толщину H₀ ± ∆H. Точечный объект помещается в точку s на расстояние ∆x от оптической оси. Точечный объект испускает световой конус, перпендикулярный основанию линзы. Рассмотрим луч, который разворачивает угол Ө к оптической оси, при достижении сферической поверхности он преломляется и пересекает воображаемый экран q₁ в точке g. При моделировании мы не учитываем эффекты поляризации, так как эти эффекты не являются значимыми из-за малости углов. Затем луч обратно распространяется по прямой линии ко второму воображаемому экрану q₂. Таким образом, при взгляде справа луч будет казаться исходящим из точки М.

Рисунок 3. Cхема, используемая в компьютерной модели

Следуя тем же рассуждениям, все лучи внутри конуса света в точке s распространяются до экрана q₂. Если точка q₂ экрана совпала бы с параксиальной плоскостью изображения, то все лучи пересекли бы экран в точке m, если бы не было аберраций. Однако в целом это не так. Распределение изображения точки объекта получается путем суперпозиции всех плоских волн с учетом длин оптических путей лучей и мест их пересечения q₂. Чтобы получить наилучшее положение изображения для этой конкретной исходной точки, осевое положение экрана q₂ изменяется до тех пор, пока пик распределения изображения не достигнет максимума.

Функция распределения точек интенсивности и точечная диаграмма

На компьютере смоделированы четыре случая расположения апланатической иммерсионной линзы и точечного объекта, расположенного на оси и вне ее, а апланатические линзы с идеальной и неидеальной толщиной, результаты представлены на рис. 4. Для каждого случая в отдельности показана функция рассеяния точки (ФРТ) по лучшей плоскости изображения диаграммы точки и два профиля линии. Последние извлекаются из ФСР вдоль направления x и y, причем оба проходят через вершину ФСР. ∆x = 0, ∆H = 0 (первая строка на рис. 4): случай идеальной твердотельной линзы и точки объекта, расположенной на оси. Как и ожидалось, распределение имеет круговую симметрию, а FWHM составляет 1,09 мкм, что согласуется со значением, рассчитанным с использованием скалярной теории дифракции.

Рисунок 4. Результаты моделирования (слева направо): ФСР, точечная диаграмма и линейные профили ФСР в направлениях x (сплошная кривая) и y (пунктирная кривая)

∆x = 0, ∆H = 10 мкм (второй ряд на рис. 4): случай, когда объект находится на оси, но линза на 10 мкм толще номинального значения. Как и ожидалось, ФСР по-прежнему симметрична, но ее ширина намного больше, чем в первом случае. Действительно, на уровне FWHM ФСР увеличилась на 30%. Точечная диаграмма также увеличена, что означает, что она больше не является идеальным геометрическим изображением. Боковые лепестки ФСР также увеличились в размерах. Все это говорит о наличии в системе сферической аберрации.

∆x = 132 мкм (в компьютерной модели используется нормализованная единица измерения, которая равна 16NA_img, 132 мкм соответствует 1000 нормализованным единицам), ∆h = 0 (третья строка на рис. 4): случай, когда твердотельная линза идеальна, но объект смещен от центра на 132 мкм. Эта ширина поля (264 мкм) соответствует приблизительно 700 точкам разрешения на плоскости объекта в одном измерении. ФСР теперь деформирована и больше не симметрична в направлении x, вдоль которого была смещена точка объекта. Два линейных профиля не идентичны, и FWHM из них примерно на 10% шире, чем в первом случае.

Приведенное выше моделирование показывает, что апланатическая иммерсионная линза свободна от аберраций только тогда, когда ∆x = 0 и ∆H = 0. Если эти условия не выполняются, введенные аберрации ухудшают ФСР, тем самым влияя на разрешение системы. Из этих двух параметров ∆H, по-видимому, оказывает гораздо большее влияние на систему, чем ∆x. Отсутствие комы и астигматизма является показателем относительно хорошей внеосевой визуализации системы. Поле, содержащее 700 точек разрешения, достаточно для многих применений, но контроль толщины оптического компонента с точностью до нескольких микрометров потребует большей точности.

На рис. 2 показано, что кривизна поля является основной аберрацией, влияющей на качество изображения в апланатической твердотельной иммерсионной линзе.

Зависимость между размером поля и расстоянием расфокусировки была рассчитана с помощью компьютерного моделирования при различных толщинах линзы и представлена на Рис. 5.

Рисунок 5. Зависимость между радиусом поля (горизонтальным) и расстоянием расфокусировки с помощью компьютерной модели при различной толщине апланатической линзы

Влияние радиуса апланатической линзы на кривизну поля

Теоретически, на осевые изображения диаметр линзы не влияет до тех пор, пока толщина равна идеальному значению H₀. Диаметр, однако, влияет на качество изображения вне оси, поскольку внеосевые аберрации тесно связаны с радиусом оптических элементов. Кривизна поля, например, будет меняться вместе с диаметром линзы. При фиксированном радиусе поля ∆x = 100 мкм расстояния расфокусировки в зависимости от радиуса линзы для трех толщин были рассчитаны с помощью программы трассировки лучей и показаны на рис. 6. Вертикальная ось задает расстояние расфокусировки относительно точки изображения на оси. Видно, что расстояние расфокусировки обратно пропорционально диаметру линзы. Это означает, что для снижения кривизны поля, следует использовать линзу с большим радиусом,.

Рисунок 6. Cмоделированный результат трассировки лучей, диаметр ASIL (горизонтальный) против расфокусировки (вертикальный) при радиусе поля 10 мкм с толщиной ASIL, равной H₀ (сплошная кривая), на 5 мкм меньше (пунктирно–пунктирная кривая) и на 5 мкм больше (пунктирная кривая)

Из результатов, показанных на рис. 5 и 6, можно сделать вывод, что для относительно качественного широкополосного изображения лучше использовать линзу с большим диаметром.

В статье рассмотрена система визуализации поля зрения с использованием апланатической твердотельной иммерсионной линзы, и установка показана на рис. 7. Система состоит из объектива Mitutoyo, в котором компенсированы хроматические и волновые аберрации. Рабочее расстояние объектива 20 мм. Ширина поля 1.2 мм.

Показатель преломления линзы принят n₆₃₃ = 1,8449. Радиус 2,5 мм. Выбор радиуса линзы обусловлен доступными в лаборатории образцами. Пучок от HeNe-лазера попадает на вращающийся диффузор, создавая движущийся спекл-узор для освещения образца. Луч расширяется до заполнения всей апертуры объектива, чтобы полностью использовать числовую апертуру.

Рисунок 7. Экспериментальная установка, состоящая из объектива Mitutoyo 0.42 NA и линзы с радиусом 2.5 мм, n = 1.845 (пунктирный квадрат)

На практике существуют и другие факторы, ограничивающие эффективное функционирование системы. В нашей экспериментальной установке это механический держатель для линзы ASIL, который частично блокирует свет, проходящий через элемент.

Был проведен ряд экспериментов, демонстрирующих улучшение разрешающей способности и аберрационных характеристик системы. На рис. 8 показаны два изображения, полученные с использованием (а) только объектива Mitutoyo и (б) объектива с иммерсионной линзой. Объект представляет собой решетку с периодом, равным 1 мкм. Согласно критериям Рэлея, разрешение составляет 0,92 мкм для объектива с 0,42NA при длине волны 0,6328 мкм. Объект с периодом 1 мкм разрешим, поскольку взаимодействие ПЗС-матрицы, вместе с быстро движущейся спекл-картиной гарантирует снижение спекл-шума до достаточно низкого уровня и не влияет на качество изображения.

В следующем опыте сравнивается использование объектива, оснащенного апланатической линзой, и двух коммерческих объективов для микроскопов производства Zeiss и Olympus. Используемый образец представляет собой прямоугольную решетку с периодом, равным 2 мкм. Полученные изображения показаны на рис. 9., справа показаны профили интенсивности, извлеченные из изображений.

Рисунок 9. Широкопольные изображения от трех объективов (слева) и нормированные интенсивности (справа). Сверху вниз: объектив Zeiss, ASIL объектив и объектив Olympus соответственно. Объект представляет собой решетку с периодом 2 мкм

В правой колонке показаны профили интенсивности, извлеченные из изображений. Хорошо видно, что изображение с самым высоким разрешением получается с помощью объектива Zeiss, в то время как объектив Olympus дает изображение с наименьшим разрешением.

Моделирование на рис. 5 показывает величину кривизны поля, возникающей в результате использования апланатической иммерсионной линзы. Используемый объектив Mitutoyo имеет плоское поле выше 1,6 мкм при диаметре поля 1,2 мм. Это значение значительно меньше, чем кривизна поля, введенная линзой, и поэтому будет оказывать минимальное влияние на измерение.

Образец, используемый для измерения, представляет собой ту же решетку, что и на рис. 9.

Рисунок 10. (а) Экспериментальное и (б) моделируемое отношение пространственных частот (третья гармоника к основной частоте)

На 10 (а) и 10 (б) видно, что исследуемая линза немного отклоняется от идеальной толщины. Наилучшие места фокусировки вдоль оптической оси для различных точек поля выделены из рис. 10 и нанесены на рис. 11 (пунктирная кривая).

Рисунок 11. Экспериментальные результаты (пунктирная кривая) описывают зависимость между размером поля (по горизонтали) и расстоянием расфокусировки (по вертикали). Остальные кривые – это компьютерные симуляции из рис. 5

Изображение в иммерсионной твердотельной линзе исследовано как с использованием компьютерного моделирования, так и экспериментально. Установлено, что среди внеосевых аберраций кривизна поля является основной, влияющей на качество изображения апланатической твердотельной иммерсионной линзы. Смоделированы величины кривизны поля при различных толщинах линзы. Результаты показывают, что менее изогнутая плоскость изображения и, следовательно, относительно однородное качество изображения можно ожидать, если использовать ASIL с толщиной немного меньшей, чем идеальная, хотя это немного снизит резкость осевых изображений. Моделирование также показывает, что больший диаметр ASIL приводит к меньшей кривизне поля и, таким образом, дает изображения лучшего качества.

© Applied Opt. Vol. 46, No. 20, 2007

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Mitutoyo на территории РФ

Источник

Методы световой микроскопии

Световая, или оптическая, микроскопия — это один из основных методов исследования частиц, неразличимых человеческим глазом. Данный метод имеет широкое распространение в медицине, фармакологии, биологии, металлографии, криминалистике и других сферах.

Увеличение изображения в световом микроскопе обеспечивается системой собирательных линз, расположенных в окуляре и объективе.

Метод световой микроскопии

Предельная разрешающая способность человеческого глаза составляет около 0,1 мм. Это понятие отражает минимальное расстояние, на котором 2 соседние точки определяются как отдельные объекты. Микрочастицы, клеточные структуры и дефекты поверхности имеют размер менее 100 мкм, поэтому для их исследования требуется специальное оборудование.

Историческая справка

Первые оптические микроскопы были изобретены в XVI-XVII вв. Первым, кто заметил увеличительный эффект комбинации из нескольких линз, был венецианский врач Джироламо Фракасторо. В 1609 г. Галилео Галилей представил собственный вариант прибора с 2 стеклами: выпуклым и вогнутым. Первое устройство называлось оккиолино (occhiolino).

Практическое применение микроскопа началось с конца XVII в., когда Антони Ван Левенгук использовал собственное оптическое устройство для исследования биологических структур. Его микроскоп содержал всего одно мощное стекло, что уменьшало количество дефектов картинки.

Приборы Левенгука позволяли увеличить изображение в 275 раз и рассмотреть строение бактерий, дрожжей, эритроцитов, одноклеточных микроорганизмов и насекомых.

Популяризации микроскопии способствовала и книга английского исследователя Роберта Гука, которая вышла в 1664 г. В ней ученый ввел термин «клетка» и опубликовал гравюры некоторых микрообъектов.

В течение следующих столетий конструкция оптического микроскопа непрерывно совершенствовалась. Несмотря на то, что в первой половине XX в. были изобретены электронные приборы, которые позволяли рассмотреть нанообъекты, световой метод не теряет своей популярности. В 2006 г. группа немецких ученых разработала оптическое устройство под названием наноскоп, которое обладает разрешающей способностью 10 нм.

Подробно о принципе действия

Принцип работы оптического микроскопа основывается на прохождении прямого или отраженного луча света через систему линз.

Объектив прибора содержит до 14 стекол. При прохождении светового пучка через эту часть устройства изображение увеличивается до 100 раз, а при прохождении окуляра — в 20-24 раза. Выпуклые и вогнутые стекла позволяют сфокусировать картинку на сетчатке или приспособлениях для документирования информации.

Видимое излучение, которое создает осветительная система прибора, ограничивают несколькими диафрагмами. Это повышает четкость изображения.

Увеличивающие линзы имеют 2 дефекта. Сферическая аберрация мешает фокусировать сразу все поле исследования, а хроническая приводит к появлению яркой каймы по контуру изображения. Чтобы компенсировать дефекты, окуляр и объектив оснащаются корригирующими стеклами.

Где применяется

Методы световой микроскопии применяют в следующих областях науки и промышленности:

В целом об устройстве светового микроскопа

Оптический микроскоп состоит из следующих элементов:

Некоторые модели прибора оборудованы дополнительными объективами, системами записи и передачи информации.

Виды световых микроскопов с описанием

Особенности конструкции зависят от предназначения микроскопа. Для увеличения четкости изображения используют методы флуоресценции, люминесценции, инверсии и др.

Биологическое оборудование

Биологические приборы позволяют исследовать прозрачные или полупрозрачные объекты. Принцип их работы основан на изучении светлого поля в потоке проходящего света. Такие микроскопы применяют в лабораторной диагностике, ботанике, цитологии, микроэлектронике, археологии и пищевой промышленности.

Для повышения разрешающей способности используют иммерсионные оптические системы. В этом случае между образцом и первым стеклом вводится жидкость с высоким коэффициентом преломления (минеральное масло, раствор глицерина, дистиллированная вода и др.).

Криминалистическое оборудование

Главная особенность криминалистического микроскопа — это возможность сравнения 2 объектов. Такое исследование помогает найти сходство между компонентами взрывных устройств, гильзами, пулями, волосами, волокнами и другими уликами.

Приборы для криминалистики оснащают фото- и видеокамерами, а также программным обеспечением.

Это позволяет снизить вероятность ошибок, построить модели объектов и сравнить с данными из электронных источников.

Флуоресцентные микроскопы

Флуоресцентные, или люминесцентные, микроскопы позволяют исследовать объекты, которые испускают световой поток после облучения ультрафиолетом. Они оборудованы коротковолновым источником освещения, светофильтрами и интерференционной пластинкой.

Флуоресцентные микроскопы активно применяют в лабораторной диагностике, в частности, при изучении клеток крови и антигенов. Для анализа предметов, которые не излучают свет, используют люминесцентные красители и порошки.

Поляризационные микроскопы

Поляризационный прибор является наиболее сложным из всех представленных видов микроскопов. Его используют для исследования анизотропных материалов, полимеров, некоторых клеток и микробиологических объектов.

Источник света со специальными фильтрами формирует поляризованный поток, который облучает образец.

Оптическая система интерпретирует двойное лучепреломление среды и позволяет изучить ее структуру.

Инвертированные с перевернутым положением объектива

В инвертированном микроскопе объектив располагается не над образцом, а под предметным столиком. Такие приборы применяют в биологии, медицине, промышленности, металлографии, криминалистике и других сферах.

Перевернутое положение оптической системы позволяет изучать более крупные образцы и работать со специальной посудой.

Микроскопы для металлографии

Металлографические микроскопы предназначены для исследования поверхности непрозрачных объектов. Изображение получают путем преломления отраженного светового луча.

Предметом изучения являются микродефекты поверхности и зерна сплавов. Помимо металлургии и промышленности, такие устройства применяют в геологии и археологии. Для обеспечения четкости используют специальные системы линз и зеркал.

Стереомикроскопы (дают объемное изображение)

Стереомикроскопы оснащены 2 объективами, что позволяет получать объемное изображение исследуемого образца. По сравнению с устройствами плоского поля они дают более резкую, четкую и контрастную картинку.

Такие приборы используют в точном машиностроении, ювелирном деле и других областях промышленности.

Моновидеомикроскопы с возможностью получения видео

Видеомикроскопы предназначены для динамического наблюдения за образцом и фиксации изображения. Для повышения эффективности работы их оснащают специальными линзами, светофильтрами и адаптерами.

Разновидности методов световой микроскопии

Выбор метода оптической микроскопии определяется особенностями объектов и целью исследования.

Светлое поле в потоке проходящего света

Данный метод основан на принципе прохождения потока света через образец. Предмет частично поглощает и рассеивает попадающие на него лучи, что позволяет сформировать изображение.

Светлопольную микроскопию применяют для изучения окрашенных тканей животных и растений, тонких шлифов и др. Для прохождения светового пучка препарат должен быть прозрачным.

Косое освещение

Данный метод является разновидностью микроскопии светлого поля. Чтобы выявить рельеф и сделать изображение более контрастным, поток направляют под большим углом к образцу.

Светлое поле в отраженном свете

Светопольная микроскопия в отраженном свете позволяет исследовать поверхности непрозрачных предметов (сплавов, покрытий, руд и др.). Свет падает на образец сверху, а основная оптическая система исполняет роль объектива и конденсора.

Изображение формируется за счет того, что элементы поверхности по-разному отражают и рассеивают попадающие лучи. Травление дает возможность изучить не только дефекты, но и микроструктуру и фазовый состав образца.

Темное поле

Метод темного поля предназначен для изучения прозрачных образцов, которые не абсорбируют свет. Специальный конденсор направляет лучи так, что они формируют полый конус, в центре которого находится объектив. Таким образом, большая часть лучей не попадает в оптическую систему.

Изображение представляет собой темное поле с небольшими светлыми включениями, которые формируются за счет рассеяния света частицами препарата.

Ультрамикроскопия

Метод ультрамикроскопии является разновидностью темнопольного. Для исследования образцов используют сильные источники света, а лучи направляют перпендикулярно предметному столу. Эффект рассеяния волн позволяет обнаружить частицы менее 10 нм.

Фазовое контрастирование

Метод фазового контраста позволяет изучать прозрачные и неокрашенные образцы. При малом различии в коэффициенте преломления изображение нельзя получить ни на светлопольном, ни на темнопольном микроскопе, поскольку разница в поглощении и рассеянии света будет минимальной.

Однако при прохождении через образец волна приобретает фазовый рельеф, который фиксируется специальным объективом. В изображении он отображается как различие в яркости элементов.

Аноптральный контраст

Данная методика является подвидом фазовой микроскопии. На иммерсионную линзу наносят кольцо из сажи, которое пропускает 10% лучей и совпадает с контуром кольцевой диафрагмы конденсора. При отсутствии образца амплитуда световых волн уменьшается на 90%.

Проходя через среды разной плотности, лучи дифрагируют, в результате чего их амплитуда остается неизменной.

За счет этого поле исследования получается темным, а частицы образца — светлыми.

Поляризационный метод

Анализ анизотропных материалов проводят в свете, пропущенном через специальную фильтрующую пластинку. При прохождении через образец плоскость поляризации лучей меняется.

По разнице между начальными и конечными характеристиками волн определяют количество оптических осей, их ориентацию и др.

Интерференционная микроскопия

Интерференционный метод основан на параллельном прохождении 2 лучей через предметный столик и мимо него. В окуляре микроскопа когерентные волны соединяются и интерферируют между собой.

При прохождении через образец первый луч запаздывает по фазе, что влияет на результирующую амплитуду и яркость изображения.

Люминесценция или флуоресценция

Принцип люминесцентной микроскопии основан на том, что некоторые образцы испускают видимый свет после облучения ультрафиолетом. Перед исследованием препараты обрабатывают флуоресцирующими антисыворотками, порошками или маркерами.

Волны ультрафиолетового спектра применяют для повышения разрешающей способности микроскопа. Для изучения препаратов, которые не испускают видимый свет после воздействия УФ-лучей, используют фотокамеры и кварцевые линзы.

Источник

• Популярная книга Круть доступна для чтения прямо сейчас на нашем сайте boochi.ru. Скачать книгу в формате FB2, TXT, PDF, EPUB бесплатно без регистрации. →