→

Dizajn mikroskopa direktno ovisi o njegovoj namjeni. Kao što ste vjerovatno već pretpostavili, postoje različiti mikroskopi, a optički mikroskop će se značajno razlikovati od elektronskog ili rendgenskog mikroskopa. Ovaj članak će detaljno ispitati strukturu optički svetlosni mikroskop, koji je trenutno najpopularniji izbor amatera i profesionalaca i kojim se mogu riješiti mnogi istraživački problemi.

Optički mikroskopi također imaju svoju klasifikaciju i mogu se razlikovati po svojoj strukturi. Međutim, postoji osnovni set dijelova koji idu u bilo koji optički mikroskop. Pogledajmo svaki od ovih detalja.

Mikroskop se može podijeliti na optičke i mehaničke dijelove. Optika mikroskopa uključuje objektive, okulare i sistem osvjetljenja. Mehanički dio mikroskopa čine tronožac, cijev, pozornica, nosači za kondenzator i svjetlosne filtere, mehanizmi za podešavanje postolja i držač cijevi.

Počnimo, možda, sa optički dio .

• Okular. Onaj dio optičkog sistema koji je direktno povezan sa očima posmatrača. U najjednostavnijem slučaju, sočivo se sastoji od jednog sočiva. Ponekad, radi veće udobnosti, ili, kako kažu, "ergonomije", sočivo se može opremiti, na primjer, "očnikom" od gume ili meke plastike. Stereoskopski (binokularni) mikroskopi imaju dva okulara.
• Objektiv. Možda najvažniji dio mikroskopa, koji daje glavno povećanje. Glavni parametar je otvor blende, što je detaljno opisano u odjeljku “Osnovni parametri mikroskopa”. Objektivi se dijele na “suhe” i “imersione”, akromatske i apohromatske, a čak iu jeftinim jednostavnim mikroskopima predstavljaju prilično složen sistem sočiva. Neki mikroskopi imaju standardizirane elemente za montažu sočiva, što omogućava konfiguraciju uređaja u skladu sa zadacima i budžetom potrošača.
• Iluminator. Vrlo često se koristi obično ogledalo koje omogućava usmjeravanje dnevne svjetlosti na uzorak koji se proučava. Trenutno se često koriste posebne halogene žarulje, koje imaju spektar blizak prirodnom bijelom svjetlu i ne uzrokuju velika izobličenja boje.
• Dijafragma. Uglavnom se u mikroskopima koriste takozvane “iris” dijafragme, nazvane tako jer sadrže latice slične laticama cvijeta irisa. Pomicanjem ili širenjem latica možete glatko podesiti jačinu svjetlosnog toka koji ulazi u uzorak koji se proučava.
• Kolekcionar. Koristeći kolektor koji se nalazi u blizini izvora svjetlosti, stvara se svjetlosni tok koji ispunjava otvor kondenzatora.
• Kondenzator. Ovaj element, koji je konvergentno sočivo, formira svjetlosni konus usmjeren prema objektu. Intenzitet osvjetljenja se reguliše dijafragmom. Najčešće, mikroskopi koriste standardni Abbe kondenzator s dvije leće.

Vrijedi napomenuti da optički mikroskop može koristiti jednu od dvije glavne metode osvjetljenja: osvjetljenje propuštenog i reflektovanog svjetla. U prvom slučaju, svjetlosni tok prolazi kroz objekt, što rezultira formiranjem slike. U drugom, svjetlost se odbija od površine objekta.

Što se tiče optičkog sistema u cjelini, u zavisnosti od njegove strukture, uobičajeno je razlikovati direktne mikroskope (leće, nastavak, okulari se nalaze iznad objekta), invertne mikroskope (cijeli optički sistem se nalazi ispod objekta), stereoskopske mikroskope (binokularni mikroskopi, koji se u suštini sastoje od dva mikroskopa koja se nalaze pod uglom jedan prema drugom i formiraju trodimenzionalnu sliku).

Sada idemo na mehanički dio mikroskopa .

• Tube. Cijev je cijev koja sadrži okular. Cijev mora biti dovoljno čvrsta i ne smije se deformirati, što će pogoršati optička svojstva, stoga je samo u najjeftinijim modelima cijev izrađena od plastike; češće se koriste aluminij, nehrđajući čelik ili specijalne legure. Da bi se uklonio odsjaj, unutrašnjost cijevi je obično premazana crnom bojom koja upija svjetlost.
• Baza. Obično je prilično masivan, napravljen od metalnog liva, kako bi se osigurala stabilnost mikroskopa tokom rada. Na ovoj bazi su pričvršćeni držač cijevi, cijev, držač kondenzatora, dugmad za fokusiranje, rotirajući uređaj i nastavak sa okularima.
• Turret za brzu promenu sočiva. Po pravilu, jeftini modeli sa samo jednim objektivom nemaju ovaj element. Prisutnost kupole omogućava vam da brzo prilagodite uvećanje promjenom sočiva jednostavnim okretanjem.
• Tabela predmeta, na koji se postavljaju ispitni uzorci. To su ili tanki preseci na staklenim predmetima za mikroskope sa "prolaznom svjetlošću", ili volumetrijski objekti za mikroskope "reflektovane svjetlosti".
• Pričvršćivači, kojim se slajdovi fiksiraju na pozornici.
• Vijak za podešavanje grubog fokusa. Omogućava postizanje najjasnije slike promjenom udaljenosti od sočiva do uzorka koji se ispituje.
• Vijak za fini fokus. Ista stvar, samo sa manjim korakom i manjim "vodenjem" navoja za najpreciznije podešavanje.

Mikroskopi- to su uređaji dizajnirani za dobijanje uvećanih slika malih objekata kao i njihovih fotografija (mikrografija). Mikroskop mora učiniti tri stvari: pokazati uvećanu sliku uzorka, izdvojiti detalje na slici i vizualizirati ih kako bi ih ljudsko oko ili kamera uočili. Ova grupa instrumenata uključuje ne samo složene instrumente sa više sočiva sa objektivima i kondenzatorima, već i vrlo jednostavne pojedinačne uređaje koje je lako držati u ruci, kao što je lupa. U ovom članku ćemo pogledati strukturu mikroskopa i njegove glavne dijelove.

Dizajn i glavni dijelovi optičkog mikroskopa

Funkcionalno, mikroskopski uređaj je podijeljen na 3 dijela:

Sistem osvetljenja

Sistem rasvjete je neophodan za generiranje svjetlosnog fluksa koji se dovodi do objekta na način da naredni dijelovi mikroskopa obavljaju svoje funkcije što je preciznije moguće za konstruiranje slike. Svetlosni sistem mikroskopa direktnog svetla nalazi se ispod objekta u direktnim mikroskopima (na primer, laboratorijskim, polarizacionim itd.), a iznad objekta u invertovanim.

Sistem za osvetljenje mikroskopa uključuje izvor svetlosti (halogenu lampu ili LED i električno napajanje) i optičko-mehanički sistem (kolektor, kondenzator, polje i podesivi otvor blende/iris dijafragme).

Optika mikroskopa

Dizajniran za reprodukcijukonstruisanje uzorka u ravni slike sa kvalitetom slike i uvećanjem potrebnim za istraživanje (tj. konstruisanjem slike koja bi precizno i ​​sa svim detaljima reproducirala objekat sa rezolucijom, uvećanjem, kontrastom i prikazom boja koji odgovaraju optici mikroskopa).

Optika pruža prvu fazu uvećanja i nalazi se iza objekta do ravni mikroskopa.

Optika mikroskopa uključuje sočivo i srednje optičke module (kompenzatori, srednji moduli uvećanja, analizatori).

Moderni mikroskopi su zasnovani na optičkim sistemima sočiva korigovanih za beskonačnost (Olympus UIS2). Za rad u ovom optičkom sistemu koriste se cijevi koje hvataju paralelne snopove svjetlosti koje izlaze iz sočiva i "sakupljaju" ih u ravni slike mikroskopa.

Vizualizacijski dio

Dizajniran za dobijanje stvarne slike objekta na mrežnjači oka, fotografskom filmu ili na ekranu kompjutera uz dodatno uvećanje (druga faza uvećanja).

Vizualizacijski dio u obliku cijevi sa okularima nalazi se između ravni slike sočiva i očiju posmatrača ili digitalnog fotoaparata za mikroskopiju.

Cijevi za mikroskope su monokularne, binokularne ili trinokularne. Trinokularna cijev vam omogućava da povežete kameru za mikroskopiju i snimite fotografije i video zapise ispitivanog uzorka najboljeg kvaliteta.

Priključci za projekcije se takođe proizvode za mikroskope, uključujući i nastavke za diskusiju za dva ili više posmatrača; Aparati za crtanje;

Anatomija uspravnog mikroskopa

Izgled glavnih elemenata optičkog mikroskopa Olympus BH2

Svjetlosni snop iz halogene sijalice reflektuje se i sakuplja kolektorskim sočivom kako bi se usmjerio duž optičke staze. Pošto se lampa zagreva tokom rada, na optički put se ugrađuje termalni filter za odsecanje toplotnog zračenja koje ide do leka. Halogena lampa mijenja svoj spektar ovisno o naponu koji se na nju primjenjuje, što utječe na prikaz boja slike, stoga se filter za balansiranje boja nužno koristi u optičkoj stazi za stabilizaciju temperature boje i osiguravanje bijele pozadine.

Ogledalo usmjerava svjetlost iz iluminatora na dijafragmu polja, koja reguliše prečnik svetlosnog snopa koji se dovodi do leka.

Kondenzator prikuplja primljeno svjetlo i usmjerava ga na preparat koji se postavlja na binu. Leća mikroskopa se fokusira pomoću finih i grubih dugmadi za fokusiranje na uzorku i prenosi rezultujuću sliku do prizme cijevi.

Na mikroskop je ugrađena trinokularna cijev koja ima razdjelnik snopa za okulare i kameru. Korisnik može pregledati uzorak kroz okulare i također izvršiti mjerenja pomoću predmetnog mikrometra.

Koristeći poseban adapter, kamera se instalira na trinokularna cijev za stvaranje mikrofotografije. Filmske kamere su bile montirane na mikroskop od početka dvadesetog veka do pronalaska digitalnih kamera.

Naravno, ni danas ne stoji tehnologija koja se lako ugrađuje na mikroskop i ima još veću funkcionalnost od svojih filmskih prethodnika.

Sa dizajnerske i tehnološke tačke gledišta, mikroskop se sastoji od sljedećih dijelova:

• Mehanički dio;
• Optički dio;

1. Mehanički dio mikroskopa

Struktura mikroskopa uključuje okvir (ili tronožac), koji je glavna strukturna i mehanička jedinica mikroskopa. Okvir uključuje sljedeće glavne blokove: postolje, mehanizam za fokusiranje, kućište lampe (ili LED), držač kondenzatora, stepen predmeta, nosni dio sočiva, klizače za ugradnju filtera i analizatora.

U zavisnosti od modela mikroskopa, razlikuju se sledeći sistemi osvetljenja:

• Upaljač sa ogledalom;

Za igračke i dječje mikroskope još uvijek možete pronaći iluminator sa ogledalom, ali je upotreba takvog mikroskopa vrlo ograničena.

Budžetski mikroskopi (CKX31, CKX41, CX23), koji se koriste u biologiji i medicini, koriste pojednostavljeno osvjetljenje. Princip kritičnog osvjetljenja je da se ravnomjerno jak izvor svjetlosti nalazi direktno iza dijafragme polja i pomoću kondenzatora se slika na ravni objekta. Veličina otvora polja je odabrana tako da je njegova slika precizno ograničena vidnim poljem okulara (pri malom uvećanju sočiva. Zbog činjenice da kritično osvjetljenje ne omogućava direktan put zraka kroz cijelu optičku putanju, rezolucija kod kritičnog osvjetljenja je niža nego kod osvjetljenja po Köllerovoj metodi.

U mikroskopima laboratorijske klase i više koristi se sistem rasvjete po Köller metodi. Princip Köllerovog osvjetljenja je uspostavljanje direktne putanje zraka duž cijele optičke ose mikroskopa. Ovo daje maksimalnu rezoluciju i detaljnost lijeka. Uz ovaj sistem rasvjete opravdano je povezati kamere za mikroskopiju kako bi se dobile mikrofotografije visokog kvaliteta.

Čisto mehanička komponenta mikroskopa je stepen dizajniran za montažu ili fiksiranje objekta promatranja u određenom položaju. Tablice mogu biti fiksne, koordinirane i rotirajuće (centrirane i necentrirane). Istraživački mikroskopi također koriste motorizirane stupnjeve, koji vam omogućavaju automatizaciju procesa snimanja i praćenje uzorka u određenim koordinatama u intervalima.

2. Optički dio

Optički elementi i pribor pružaju glavnu funkciju mikroskopa - stvaranje uvećane slike objekta s dovoljnim stupnjem pouzdanosti oblika, omjera veličina sastavnih elemenata i prikaza boja. Osim toga, optika mora osigurati kvalitet slike koji zadovoljava ciljeve studije i zahtjeve metoda analize.
Glavni optički elementi mikroskopa su sledeći optički elementi: dijafragma polja, kondenzator, filteri, sočiva, kompenzatori, okulari, adapteri za kameru.

Objektivi mikroskopi su optički sistemi dizajnirani da konstruišu mikroskopsku sliku u ravni slike sa odgovarajućim uvećanjem, rezolucijom i preciznošću reprodukcije oblika i boje predmeta proučavanja. Objektivi su jedan od ključnih dijelova mikroskopa. Imaju složen optičko-mehanički dizajn, koji uključuje nekoliko pojedinačnih sočiva i komponente zalijepljene zajedno od 2 ili 3 sočiva.
Broj sočiva određen je nizom zadataka koje objektiv rješava. Što je sočivo veće kvalitete slike, to je njegov optički dizajn složeniji. Ukupan broj sočiva u složenom objektivu može biti do 14 (na primjer, ovo se može odnositi na apokromatski objektiv UPLSAPO100XO plana sa povećanjem od 100x i NA 1,40).

Objektiv se sastoji od prednjeg i stražnjeg dijela. Prednje sočivo okrenuto je prema uzorku i glavno je u izgradnji slike odgovarajućeg kvaliteta, određuje radnu udaljenost i numerički otvor sočiva. Sljedeći dio, u kombinaciji sa prednjim dijelom, daje potrebno uvećanje, žižnu daljinu i kvalitet slike, a također određuje parfokalnu visinu sočiva i dužinu cijevi mikroskopa.

Kondenzator.
Optički sistem kondenzatora je dizajniran da poveća količinu svjetlosti koja ulazi u mikroskop. Kondenzator se nalazi između objekta (bine) i iluminatora (izvora svjetlosti).
U edukativnim i jednostavnim mikroskopima kondenzator se ne može ukloniti i nepomičan. U drugim slučajevima, kondenzator je uklonjivi modul prilagođen za određeni zadatak. Prilikom podešavanja osvjetljenja (podešavanje mikroskopa), kondenzator se pomiče duž i okomito na optičku os.
Kondenzator uvijek sadrži iris dijafragmu sa otvorom blende, što utiče na kontrast i rezoluciju slike.

Za rad se koriste posebni kondenzatori prilagođeni za fazni kontrast, tamno polje, DIC i metode polarizacijskog kontrasta.

Okulari

Općenito, okulari se sastoje od dvije grupe sočiva: očne leće - najbliže oku promatrača - i poljske leće - najbliže ravnini u kojoj sočivo gradi sliku predmetnog objekta.

Okulari su klasifikovani prema istim grupama karakteristika kao i sočiva:

1. okulari sa kompenzacijskim (K - kompenzacija hromatske razlike u uvećanju sočiva preko 0,8%) i nekompenzatornim djelovanjem;
2. okulari običnih i ravnih polja;
3. širokokutni okulari (s brojem okulara - proizvod povećanja okulara i njegovog linearnog polja - više od 180); ultraširokougaoni (sa okularnim brojem većim od 225);
4. okulari sa proširenom zjenicom za rad sa ili bez naočala;
5. Okulari za promatranje, projekcijski okulari, foto okulari, gamali;
6. okulari sa unutrašnjim nišanjem (pomoću pokretnog elementa unutar okulara, prilagođava se oštroj slici konca ili ravni slike mikroskopa; kao i glatka, pankratična promjena povećanja okulara) i bez njega.

Olympus mikroskopi koriste okulare širokog polja sa brojem polja od 20 mm do 26,5 mm za upotrebu sa ili bez naočala. Okulari imaju elektrostatičku zaštitu i podešavanje dioptrije za udoban rad.

3. Električni dio mikroskopa

Moderni mikroskopi, umjesto ogledala, koriste različite izvore svjetlosti napajane iz električne mreže. To mogu biti ili obične halogene lampe ili ksenonske i živine sijalice za fluorescentne (luminescentna mikroskopija). LED rasvjeta također postaje sve popularnija. Imaju neke prednosti u odnosu na konvencionalne lampe, kao što je dug radni vek (osvetljivač mikroskopa Olympus BX46 U-LHEDC ima radni vek od 20.000 sati), niža potrošnja energije itd. Za napajanje izvora osvetljenja koriste se različita napajanja, jedinice za paljenje i drugi uređaji koji pretvaraju struju iz električne mreže u onu prikladnu za napajanje određenog izvora rasvjete.

Šta god da kažete, mikroskop je jedno od najvažnijih alata naučnika, jedno od njihovih glavnih oružja u razumevanju sveta oko nas. Kako se pojavio prvi mikroskop, kakva je povijest mikroskopa od srednjeg vijeka do danas, kakva je struktura mikroskopa i pravila za rad s njim, odgovore na sva ova pitanja naći ćete u našem članku. Pa počnimo.

Istorija nastanka mikroskopa

Iako su prva povećala, na osnovu kojih svjetlosni mikroskop zapravo funkcionira, arheolozi pronašli tijekom iskopavanja starog Babilona, ​​ipak su se prvi mikroskopi pojavili u srednjem vijeku. Zanimljivo je da među istoričarima nema saglasnosti o tome ko je prvi izumeo mikroskop. Kandidati za ovu vrijednu ulogu su poznati naučnici i pronalazači kao što su Galileo Galilei, Christiaan Huygens, Robert Hooke i Antoni van Leeuwenhoek.

Vrijedi spomenuti i italijanskog ljekara G. Fracostora, koji je davne 1538. godine prvi predložio kombinovanje više sočiva za postizanje većeg efekta uvećanja. To još nije bilo stvaranje mikroskopa, ali je postalo preteča njegove pojave.

A 1590. godine izvjesni Hans Yasen, holandski proizvođač naočara, rekao je da je njegov sin, Zachary Yasen, izumio prvi mikroskop; za ljude srednjeg vijeka takav izum je bio sličan malom čudu. Međutim, brojni istoričari sumnjaju da je Zachary Yasen pravi izumitelj mikroskopa. Činjenica je da u njegovoj biografiji ima mnogo tamnih tačaka, uključujući i mrlje na njegovoj reputaciji, pa su savremenici optuživali Zachariasa za krivotvorenje i krađu tuđe intelektualne svojine. Bilo kako bilo, mi, nažalost, ne možemo sa sigurnošću saznati da li je Zakhary Yasen bio izumitelj mikroskopa ili ne.

Ali reputacija Galilea Galileija u tom pogledu je besprijekorna. Ovog čovjeka, prije svega, poznajemo kao velikog astronoma, naučnika kojeg Katolička crkva proganja zbog vjerovanja da se Zemlja vrti okolo, a ne obrnuto. Među Galilejevim važnim izumima je i prvi teleskop, uz pomoć kojeg je naučnik prodro svojim pogledom u kosmičke sfere. Ali njegova sfera interesovanja nije bila ograničena samo na zvijezde i planete, jer je mikroskop u suštini isti teleskop, ali samo obrnuto. A ako uz pomoć povećala možete promatrati udaljene planete, zašto onda ne biste okrenuli njihovu moć u drugom smjeru - da proučavate ono što nam je „pod nosom“. “Zašto ne”, vjerojatno je pomislio Galileo i tako je 1609. već predstavio široj javnosti u Accademia dei Licei svoj prvi složeni mikroskop, koji se sastojao od konveksnog i konkavnog povećala.

Antički mikroskopi.

Kasnije, 10 godina kasnije, holandski pronalazač Cornelius Drebbel poboljšao je Galileov mikroskop dodavanjem još jednog konveksnog sočiva. Ali pravu revoluciju u razvoju mikroskopa napravio je Christiaan Huygens, holandski fizičar, mehaničar i astronom. Tako je bio prvi koji je stvorio mikroskop sa sistemom okulara sa dva sočiva koji je bio ahromatski podešen. Vrijedi napomenuti da se Huygens okulari i danas koriste.

No, poznati engleski pronalazač i naučnik Robert Hooke zauvijek je ušao u povijest nauke, ne samo kao tvorac vlastitog originalnog mikroskopa, već i kao osoba koja je uz njegovu pomoć došla do velikog naučnog otkrića. On je bio taj koji je prvi ugledao organsku ćeliju kroz mikroskop i predložio da se svi živi organizmi sastoje od ćelija, ovih najmanjih jedinica žive materije. Robert Hooke je objavio rezultate svojih zapažanja u svom fundamentalnom djelu, Micrographia.

Objavljena 1665. od strane Kraljevskog društva iz Londona, ova knjiga je odmah postala naučni bestseler tog vremena i napravila pravu senzaciju u naučnoj zajednici. Naravno, sadržavao je gravure s prikazom buve, vaški, muve i biljne ćelije uvećane pod mikroskopom. U suštini, ovaj rad je bio nevjerovatan opis mogućnosti mikroskopa.

Zanimljiva činjenica: Robert Hooke je uzeo termin "ćelija" jer su ga biljne ćelije omeđene zidovima podsjećale na monaške ćelije.

Ovako je izgledao mikroskop Roberta Hookea, slika iz Micrographia.

A posljednji izvanredni naučnik koji je doprinio razvoju mikroskopa bio je Holanđanin Antonia van Leeuwenhoek. Inspiriran radom Roberta Hookea, Micrographia, Leeuwenhoek je kreirao vlastiti mikroskop. Leeuwenhoekov mikroskop, iako je imao samo jedno sočivo, bio je izuzetno jak, pa je nivo detalja i uvećanja njegovog mikroskopa bio najbolji u to vrijeme. Promatrajući živu prirodu kroz mikroskop, Leeuwenhoek je napravio mnoga od najvažnijih znanstvenih otkrića u biologiji: bio je prvi koji je vidio crvena krvna zrnca, opisao bakterije, kvasac, skicirao spermu i strukturu očiju insekata, otkrio cilijate i opisao mnoge njihove forme. Leeuwenhoekov rad dao je ogroman poticaj razvoju biologije i pomogao da se privuče pažnja biologa na mikroskop, čineći ga sastavnim dijelom bioloških istraživanja, čak i danas. Ovo je opšta istorija otkrića mikroskopa.

Vrste mikroskopa

Nadalje, s razvojem nauke i tehnologije počeli su se pojavljivati ​​sve napredniji svjetlosni mikroskopi; prvi svjetlosni mikroskop koji radi na bazi povećala zamijenjen je elektronskim mikroskopom, a zatim laserskim mikroskopom, rendgenskim mikroskopom, što je dalo mnogo bolji efekat uvećanja i detalja. Kako ovi mikroskopi rade? Više o tome kasnije.

Elektronski mikroskop

Istorija razvoja elektronskog mikroskopa počela je 1931. godine, kada je izvesni R. Rudenberg dobio patent za prvi transmisioni elektronski mikroskop. Zatim, 40-ih godina prošlog stoljeća, pojavljuju se skenirajući elektronski mikroskopi, koji su svoje tehničko savršenstvo dostigli već 60-ih godina prošlog stoljeća. Oni su formirali sliku objekta uzastopnim pomeranjem elektronske sonde malog preseka preko objekta.

Kako radi elektronski mikroskop? Njegov rad se zasniva na usmjerenom snopu elektrona, ubrzanih u električnom polju i prikazivanju slike na posebnim magnetnim sočivima; ovaj snop elektrona je mnogo kraći od valne dužine vidljive svjetlosti. Sve to omogućava povećanje snage elektronskog mikroskopa i njegove rezolucije za 1000-10.000 puta u odnosu na tradicionalni svjetlosni mikroskop. Ovo je glavna prednost elektronskog mikroskopa.

Ovako izgleda savremeni elektronski mikroskop.

Laserski mikroskop

Laserski mikroskop je poboljšana verzija elektronskog mikroskopa; njegov rad se zasniva na laserskom snopu, koji omogućava naučniku da posmatra živo tkivo na još većoj dubini.

Rentgenski mikroskop

Rentgenski mikroskopi se koriste za proučavanje vrlo malih objekata s dimenzijama uporedivim s veličinom rendgenskog vala. Njihov rad se zasniva na elektromagnetnom zračenju sa talasnom dužinom od 0,01 do 1 nanometar.

Mikroskopski uređaj

Dizajn mikroskopa ovisi o njegovoj vrsti; naravno, elektronski mikroskop će se po svom dizajnu razlikovati od svjetlosnog optičkog mikroskopa ili od rendgenskog mikroskopa. U našem članku ćemo pogledati strukturu konvencionalnog modernog optičkog mikroskopa, koji je najpopularniji i među amaterima i profesionalcima, jer se mogu koristiti za rješavanje mnogih jednostavnih istraživačkih problema.

Dakle, prije svega, mikroskop se može podijeliti na optičke i mehaničke dijelove. Optički dio uključuje:

• Okular je dio mikroskopa koji je direktno povezan sa očima posmatrača. U samim prvim mikroskopima sastojao se od jednog sočiva; dizajn okulara u modernim mikroskopima je, naravno, nešto složeniji.
• Sočivo je praktično najvažniji dio mikroskopa, jer upravo sočivo daje glavno povećanje.
• Iluminator – odgovoran za protok svjetlosti na objekt koji se proučava.
• Otvor blende – reguliše jačinu svetlosnog toka koji ulazi u objekat koji se proučava.

Mehanički dio mikroskopa sastoji se od važnih dijelova kao što su:

• Cijev, to je cijev u kojoj se nalazi okular. Cijev mora biti izdržljiva i ne deformirana, inače će optička svojstva mikroskopa patiti.
• Baza osigurava stabilnost mikroskopa tokom rada. Na njemu je pričvršćena cijev, držač kondenzatora, gumbi za fokusiranje i drugi dijelovi mikroskopa.
• Okretna glava - koristi se za brzo mijenjanje sočiva, nije dostupna u jeftinim modelima mikroskopa.
• Stol sa objektima je mjesto na kojem se postavljaju ispitivani predmet ili objekti.

A ovdje slika prikazuje detaljniju strukturu mikroskopa.

Pravila za rad sa mikroskopom

• Potrebno je raditi sa mikroskopom dok sedite;
• Prije upotrebe, mikroskop se mora provjeriti i obrisati od prašine mekom krpom;
• Postavite mikroskop ispred sebe malo lijevo;
• Vrijedi započeti rad s malim povećanjem;
• Postavite osvjetljenje u vidno polje mikroskopa pomoću električnog svjetla ili ogledala. Gledajući u okular jednim okom i pomoću ogledala sa konkavnom stranom, usmjerite svjetlost iz prozora u sočivo, a zatim osvijetlite vidno polje što je više moguće i ravnomjernije. Ako je mikroskop opremljen iluminatorom, spojite mikroskop na izvor napajanja, uključite lampu i postavite potrebnu svjetlinu;
• Postavite mikrouzorak na pozornicu tako da predmet koji se proučava bude ispod sočiva. Gledajući sa strane, spuštajte sočivo pomoću makro zavrtnja sve dok razmak između donjeg sočiva sočiva i mikrouzorka ne postane 4-5 mm;
• Ručnim pomicanjem uzorka pronađite željenu lokaciju i postavite je u središte vidnog polja mikroskopa;
• Da biste proučavali objekat pri velikom povećanju, prvo morate postaviti odabrano područje u centar vidnog polja mikroskopa pri malom uvećanju. Zatim promijenite sočivo na 40x, okrećući revolver tako da zauzme radni položaj. Koristeći mikrometarski šraf, napravite dobru sliku objekta. Na kutiji mikrometarskog mehanizma nalaze se dvije linije, a na zavrtnju mikrometra nalazi se tačka koja uvijek mora biti između linija. Ako pređe njihove granice, mora se vratiti u normalan položaj. Ako se ovo pravilo ne poštuje, mikrometarski vijak može prestati raditi;
• Po završetku rada sa velikim uvećanjem, podesite malo uvećanje, podignite sočivo, uklonite uzorak sa radnog stola, obrišite sve delove mikroskopa čistom salvetom, pokrijte plastičnom kesom i stavite u ormarić.

Cilj: upoznati se sa građom mikroskopa, pravilima rada s njim, tehnikom izrade jednostavnih preparata i pravilima za bilježenje rezultata posmatranja.

Materijali i oprema: mikroskop, predmetna i pokrivna stakla, kapaljke sa vodom i laktofenolom, iglice za seciranje, spore mahovine, polen sljeza, peteljke listova begonije, listovi tradescantia.

Struktura mikroskopa

Mikroskop je optičko-mehanički uređaj koji vam omogućava da dobijete visoko uvećanu sliku predmetnog objekta, čije su dimenzije izvan rezolucije golim okom. Osoba sa normalnim vidom razlikuje dvije tačke kao dvije ili dvije linije kao dvije, a ne jednu, samo ako je razmak između njih najmanje 100 mikrona. Dakle, moć razlučivanja oka je niska. Kada se radi s mikroskopom, udaljenost između dvije točke ili linije, na kojoj se ne čini da se spajaju, smanjuje se na desetine mikrometra. Drugim riječima, rezolucija svjetlosnih mikroskopa je 300-400 puta veća od rezolucije golim okom i jednaka je 0,2-0,3 mikrona.

Korisno uvećanje modernih optičkih mikroskopa dostiže 1400 puta, otkrivajući i najsitnije detalje strukture predmeta koji se proučava.

Mikroskop pravi razliku između optičkih i mehaničkih sistema.

Optički sistem se sastoji od tri dela: aparata za osvetljenje, sočiva i okulara (slika 1).

Između sočiva i okulara nalazi se cijev. Svi ovi dijelovi su strogo centrirani i montirani u tronožac, koji je mehanički sistem mikroskopa. Stativ se sastoji od masivne baze, pozornice, držača luka ili cijevi i mehanizama za uvlačenje koji pomiču pozornicu u vertikalnom smjeru.

Rice. 1. Lagani monokularni uređaj (A)

i binokularni (B) mikroskop:

1 – okulari; 2 – nastavak za dvogled; 3 – vijak za pričvršćivanje mlaznice; 4 – rotirajući uređaj; 5 – sočiva; 6 – graničnik zavrtnja (graničnik pomeranja stepena predmeta pri fokusiranju; 7 – sto za objekte; 8 – ručka za pomeranje stepena predmeta u dva međusobno okomita pravca; 9 – ručka za grubo fokusiranje; 10 – ručka za fino fokusiranje; 11 – uramljeni kolektor ; 12 – osnova mikroskopa; 13 – kondenzator; 14 – zavrtanj za pričvršćivanje kondenzatora; 15 – drajver za pripremu

Rasvjetni aparat je predstavljen kondenzatorom sa iris dijafragmom i iluminatorom sa halogenom žarnom niti. Kondenzator se nalazi u prstenu ispod stepena mikroskopa. Sastoji se od dva ili tri sočiva umetnuta u cilindrični okvir. Kondenzator služi za najbolje osvjetljenje lijeka koji se proučava. Prednje sočivo kondenzatora treba postaviti u nivou mikroskopa ili malo ispod njega.

Na dnu kondenzatora nalazi se irisna dijafragma. To je sistem brojnih tankih ploča ("latica"), pokretno postavljenih u okrugli okvir. Pomoću prstena za podešavanje možete promijeniti veličinu otvora blende, koji uvijek zadržava središnji položaj. Time se reguliše prečnik svetlosnog snopa koji dolazi od lampe do kondenzatora. Ispod dijafragme se nalazi prsten u koji je umetnut svjetlosni filter, obično napravljen od mat stakla.

Iluminator ugrađen u bazu mikroskopa uključuje uokvireni kolektor koji se uvija u rupu na bazi i držač halogene lampe od 6V, 20W. Iluminator se uključuje pomoću prekidača koji se nalazi na stražnjoj površini baze mikroskopa. Okretanjem točkića za podešavanje užarenosti lampe, koji se nalazi na bočnoj površini baze mikroskopa levo od posmatrača, možete promeniti osvetljenost lampe.

Prolazeći kroz kondenzator i prelamajući se u njegovim sočivima, zraci koji dolaze iz izvora svjetlosti osvjetljavaju uzorak koji leži na stolu mikroskopa, prolaze kroz njega i zatim ulaze u sočivo u obliku divergentnog snopa.

Djelomično pokrivajući donje kondenzatorsko sočivo, dijafragma blokira bočne zrake, što rezultira oštrijom slikom objekta.

Objektiv je najvažniji dio optičkog sistema. Sastoji se od nekoliko sočiva postavljenih u metalnu navlaku. Objektivi sa velikim uvećanjem uključuju 8-10 sočiva ili više. Objektiv proizvodi sliku objekta s obrnutim rasporedom dijelova. Pritom otkriva („razrješava“) strukture koje su nedostupne golim okom, s većim ili manjim detaljima ovisno o kvaliteti sočiva. Slika se konstruiše sočivom u ravni dijafragme okulara koja se nalazi u gornjem delu cevi mikroskopa (cevi). Optička svojstva sočiva zavise od njegovog dizajna i kvaliteta sočiva. Najjača sočiva pružaju uvećanje od 120x. Na laboratorijskim časovima obično rade sa sočivima koja uvećavaju 4x, 20x i 40x.

Pri radu sa mikroskopom od velike je važnosti radna udaljenost sočiva, odnosno udaljenost od donjeg (prednjeg) sočiva do predmeta (do gornje površine stakalca). Za 40x sočiva ova udaljenost je 0,6 mm. Stoga je preporučljivo koristiti pokrovne stakalce čija je debljina manja od radnog razmaka. Normalna debljina pokrovnog staka je 0,17–0,18 mm.

Okular je mnogo jednostavniji od sočiva. Neki okulari se sastoje od samo dva sočiva i dijafragme postavljene u cilindrični okvir. Gornje (okularno) sočivo služi za posmatranje, donje („kolektivno“) ima pomoćnu ulogu, fokusirajući sliku koju konstruiše sočivo. Otvor okulara određuje granice vidnog polja.

Na donjem kraju držača cijevi nalazi se okretni uređaj - rotirajući disk s navojem za uvrtanje sočiva. Navoji zavrtnja na nastavcima kupole i sočiva su standardizovani, tako da su sočiva pogodna za mikroskope različitih modela. Držač cijevi je čvrsto spojen na stativ.

Mikroskop je dizajniran tako da se uzorak nalazi između glavnog fokusa sočiva i njegove dvostruke žižne daljine. U cijevi mikroskopa, u ravni dijafragme okulara, smještenoj između glavnog fokusa i optičkog centra gornjeg sočiva okulara, sočivo gradi stvarnu uvećanu inverznu sliku objekta. Ponašajući se kao lupa, gornje sočivo ili sistem sočiva okulara stvara virtuelnu uspravnu uvećanu sliku. Dakle, slika dobijena mikroskopom ispada dvostruko uvećana i obrnuta u odnosu na predmet koji se proučava (slika 2). Ukupno povećanje mikroskopa sa normalnom dužinom cijevi (160 mm) jednako je uvećanju objektiva pomnoženom s povećanjem okulara.

Kvadratni stepen ima rupu u sredini u koju se uklapa vrh kondenzatora. Stol predmeta zajedno sa preparatom može se pomicati naprijed i nazad. Moderni mikroskopi su također opremljeni stakalcem, pomoću kojeg se staklo može pomicati naprijed-nazad po pozornici. Da biste to učinili, koristite dva zavrtnja koja se nalaze na osi s desne strane

Rice. 2. Putanje zraka u mikroskopu:

AB – predmet; O 1 – sočivo mikroskopa, koje daje uvećanu inverznu i realnu sliku objekta A 1 B 1. Slika objekta leži u fokalnoj ravni F 2 okulara O 2 mikroskopa, kroz koju se posmatra kao kroz lupu. U fokalnoj ravni F 3 sočiva oka O 3 dobija se prava slika objekta A 2 B 2. Moguć je i raspored O 1 i O 2, kada se A 1 B 1 nalazi između F 2 i O 2

ispod stola sa uzorcima. Pomoću gornjeg zavrtnja pomiče se scena, a pomoću donjeg pomiče se uzorak.

Kretanje preparata sa predmetom za fokusiranje vrši se pomeranjem stepena predmeta koji je pokretno povezan sa držačem cevi. Koristeći mehanizme za uvlačenje, može se pomicati okomito (gore i dolje) za fokusiranje. U većini modernih mikroskopa ovi mehanizmi (šrafovi) su pričvršćeni na dnu držača cijevi.

Grubo fokusiranje se vrši pomoću zavrtnja za makrometar (reket). Fino fokusiranje se postiže mikrometarskim zavrtnjem. Postoje podjele na mikrometarskom bubnju. Pomicanje jedne podjele odgovara podizanju ili spuštanju cijevi za 2 mikrona. Sa punim okretanjem vijka, cijev se pomiče za 100 mikrona.

Makrometarski, a posebno mikrometarski mehanizmi za dovod su proizvedeni vrlo precizno i ​​zahtijevaju pažljivo rukovanje. Vijci treba da se rotiraju glatko, bez trzaja ili upotrebe sile.

Povezane informacije.

Materijali i oprema. Mikroskopi: MBR-1, BIOLAM, MIKMED-1, MBS-1; set trajnih mikroslajdova

Mikroskop je optički uređaj koji vam omogućava da dobijete inverznu sliku objekta koji se proučava i ispita male detalje njegove strukture, čije dimenzije leže izvan rezolucije oka.

Šta je rezolucija?

Zamislite da golim okom osoba može razlikovati dvije vrlo bliske linije ili tačke samo ako je razmak između njih najmanje 0,10 mm (100 mikrona). Ako je ova udaljenost manja, tada će se dvije linije ili tačke spojiti u jednu. Dakle, rezolucija ljudskog oka je 100 mikrona. Dakle, što je veća rezolucija sočiva, to se više detalja o strukturi posmatranog objekta može otkriti. Za sočivo (x8) rezolucija je 1,68 mikrona, za sočivo (x40) - 0,52 mikrona.

Najbolji svjetlosni mikroskop poboljšava sposobnost ljudskog oka za oko 500 puta, odnosno njegova rezoluciona moć je oko 0,2 µm ili 200 nm.

Rezolucija i uvećanje nisu ista stvar. Ako koristite svjetlosni mikroskop da snimite dvije linije koje se nalaze na udaljenosti manjoj od 0,2 mikrona, tada će se, bez obzira na to kako uvećate sliku, linije spojiti u jednu. Možete dobiti veliko uvećanje, ali ne i poboljšati njegovu rezoluciju.

Razlikovati korisno I beskorisno povećanje. Pod korisnim podrazumijevamo takvo povećanje posmatranog objekta da je moguće otkriti nove detalje njegove strukture. Beskorisno je povećanje u kojem je povećanjem objekta stotinama ili više puta nemoguće otkriti nove strukturne detalje. Na primjer, ako se slika dobivena mikroskopom (korisno!) višestruko uvećava projekcijom na ekran, tada se neće otkriti novi, finiji detalji strukture, već će se u skladu s tim povećati samo veličina postojećih struktura.

Obično se koristi u nastavnim laboratorijama svjetlosni mikroskopi, u kojem se mikroslajdovi pregledavaju uz korištenje prirodnog ili umjetnog svjetla. Najčešće svjetlosni biološki mikroskopi: BIOLAM, MIKMED, MBR (biološki radni mikroskop), MBI (biološki istraživački mikroskop) i MBS (biološki stereoskopski mikroskop). Oni pružaju uvećanje u rasponu od 56 do 1350 puta. Stereomikroskop(MBS) pruža istinski trodimenzionalnu percepciju mikro-objekta i povećava od 3,5 do 88 puta.

Postoje dva sistema u mikroskopu: optički I mehanički(Sl. 1). TO optički sistem uključuju sočiva, okulare i rasvjetni uređaj (kondenzator s dijafragmom i svjetlosnim filterom, ogledalo ili električno svjetlo).

Slika 1. Izgled mikroskopa Biomed 1 i Biomed 2

Objektiv - jedan od najvažnijih delova mikroskopa, budući da određuje korisno uvećanje objekta. Objektiv se sastoji od metalnog cilindra sa ugrađenim sočivima, čiji broj može varirati. Uvećanje sočiva je označeno brojevima na njemu. U obrazovne svrhe obično se koriste x8 i x40 objektivi. Kvaliteta sočiva je određena njegovom rezolucijom.

Objektiv zahtijeva vrlo pažljivo rukovanje, posebno za sočiva sa velikim uvećanjem, jer imaju radnu distancu, tj. udaljenost od pokrivnog stakla do prednjeg sočiva mjeri se u desetinkama milimetra. Na primjer, radna udaljenost za sočivo (x40) je 0,6 mm.

Okular mnogo jednostavnije od sočiva. Sastoji se od 2-3 sočiva postavljena u metalni cilindar. Između sočiva postoji konstantan otvor blende koji definiše granice vidnog polja. Donje sočivo fokusira sliku objekta koji je sočivo konstruisalo u ravni dijafragme, a gornje služi direktno za posmatranje. Na njima je povećanje okulara označeno brojevima: x7, x10, x15. Okulari ne otkrivaju nove strukturne detalje, a u tom smislu i njihovo povećanje beskorisno. Dakle, okular, poput povećala, daje direktnu, virtuelnu, uvećanu sliku posmatranog objekta, koju konstruiše sočivo.

Za utvrđivanje opšte mikroskopsko uvećanje treba povećati uvećanje sočivo za uvećanje okulara. Na primjer, ako okular daje 10x uvećanje, a objektiv 20x, onda je ukupno povećanje 10x20 = 200x.

Rasvjetni uređaj sastoji se od ogledala ili električnog iluminatora, kondenzatora sa iris dijafragmom i svjetlosnog filtera koji se nalazi ispod pozornice objekta. Namijenjeni su za osvjetljavanje objekta snopom svjetlosti.

Ogledalo služi za usmjeravanje svjetlosti kroz kondenzator i otvor pozornice na predmet. Ima dvije površine: ravnu i konkavnu. U laboratorijama za difuzno svjetlo koristi se konkavno ogledalo.

Električna rasvjeta ugrađuje se ispod kondenzatora u utičnicu postolja.

Kondenzator sastoji se od 2-3 sočiva umetnuta u metalni cilindar. Kada se podiže ili spušta pomoću posebnog zavrtnja, svjetlost koja pada iz ogledala na predmet se kondenzira, odnosno raspršuje.

Iris dijafragma koji se nalazi između ogledala i kondenzatora. Služi za promenu prečnika svetlosnog toka koji ogledalo usmerava kroz kondenzator do predmeta, u skladu sa prečnikom prednjeg sočiva sočiva i sastoji se od tankih metalnih ploča. Koristeći polugu, možete ih spojiti, potpuno prekrivajući donje kondenzatorsko sočivo, ili ih razdvojiti, povećavajući protok svjetlosti.

Prsten sa mat staklom ili svjetlosni filter smanjuje osvetljenost objekta. Nalazi se ispod dijafragme i kreće se u horizontalnoj ravni.

Mehanički sistem Mikroskop se sastoji od postolja, kutije s mikrometarskim mehanizmom i mikrometarskim vijkom, cijevi, držača cijevi, zavrtnja za grubo nišanje, nosača kondenzatora, vijka za kretanje kondenzatora, revolvera i uzorka.

Stani- Ovo je osnova mikroskopa.

Kutija sa mikrometarskim mehanizmom, izgrađen na principu međusobnog djelovanja zupčanika, fiksno je pričvršćen za postolje. Mikrometarski vijak služi za lagano pomicanje držača cijevi, a time i sočiva na udaljenosti mjerene u mikrometrima. Puni okret mikrometarskog vijka pomiče držač cijevi za 100 mikrona, a okret za jednu podjelu spušta ili podiže držač cijevi za 2 mikrona. Da bi se izbjeglo oštećenje mehanizma mikrometra, dopušteno je okretati vijak mikrometra u jednom smjeru ne više od pola okreta.

Tube ili cijev- cilindar u koji se odozgo ubacuju okulari. Cev je pokretno povezana sa glavom držača cevi, pričvršćena je vijkom za zaključavanje u određenom položaju. Otpuštanjem zavrtnja za zaključavanje, cijev se može ukloniti.

Revolver dizajniran za brzo mijenjanje sočiva koja se ušrafljuju u njegove utičnice. Centrirani položaj sočiva osigurava zasun smješten unutar revolvera.

Vijak za grubo nišanjenje koristi se za značajno pomeranje držača cevi, a samim tim i sočiva kako bi se objekat fokusirao pri malom uvećanju.

Tabela predmeta namijenjeno stavljanju lijeka na njega. Na sredini stola nalazi se okrugla rupa u koju se uklapa prednja leća kondenzatora. Na stolu se nalaze dva opružna terminala - stezaljke koje pričvršćuju lijek.

Nosač kondenzatora pokretno povezan sa kutijom mikrometarskog mehanizma. Može se podići ili spustiti pomoću zavrtnja koji rotira zupčanik koji se uklapa u žljebove češljastog reza.