Назначение
Общее назначение микроскопа.
В наше время встречается 4 основных варианта назначения:
детские,
учебные,
лабораторные и
специализированные микроскопы. При этом разные варианты вполне могут сочетаться в одной модели — к примеру, наиболее простые и недорогие учебные микроскопы вполне могут позиционироваться также как детские, а лабораторные могут иметь особую специализацию. А вот подробное описание разных вариантов назначения:
— Детский. Наиболее простые и недорогие микроскопы, предназначенные прежде всего для детей, которые делают свои первые шаги в естественных науках (а также для других нетребовательных пользователей, которым не нужен особо продвинутый функционал). Соответственно, в подобных устройствах отсутствуют специальные функции вроде блокировки фокуса, освещения по Келлеру, видеовыходов (для цифровых и оптико-цифровых моделей), тринокуляра с возможностью подключения камеры, и т. п. Кроме того, корпус может выполняться в ярких цветах, а в качестве материала корпуса обычно используется пластик. Тем не менее, многие детские микроскопы оснащаются револьверными головками для быстрой перенастройки кратности, а общая кратность увеличения вполне может превышать 600х «из коробки» и 1000х в топовой комплектации.
— Учебный. Микроскопы, хорошо подходящие для применения в учебных целях; иногда такое назначение даже
...прямо указывается производителем. Конкретный функционал подобных моделей достаточно разнообразен, тип также может быть разными (как биологическим, так и стереоскопическим). В целом же устройства этой специализации занимают промежуточное положение между простыми и недорогими детскими микроскопами и продвинутым лабораторным оборудованием. При этом существует немало моделей, имеющих комбинированное назначение — «детский/учебный» или «учебный/лабораторный». Первая разновидность проста и недорога, в образовательных целях она подойдет в основном для школы; второй вариант, в свою очередь, может пригодиться даже на университетском факультете естественных наук.
— Лабораторный. Наиболее продвинутая разновидность современных микроскопов, рассчитанная на полноценные лабораторные исследования и другие серьезные задачи. Соответственно, подобные модели стоят недешево, однако дают качественное изображение и в целом имеют наиболее обширный функционал (хотя конкретный набор возможностей, разумеется, может быть разным). Среди возможностей, встречающихся в лабораторных микроскопах — подвижный столик, установка светофильтров, 2 типа освещения (нижнее и верхнее), освещение по Келлеру, пригодность для специальных методов микроскопии (флуоресцентная, фазоконтрастная) и т.п.
— Специализированный. Микроскопы специфической конструкции и назначения, так или иначе отличающиеся от более традиционных моделей. Эти отличия могут быть разными; соответственно, различается и конкретная специализация. Так, в последнее время довольно значительную популярность получили портативные модели для смартфонов: при помощи специальной прищепки такой прибор крепится прямо на напротив основной камеры, и роль окуляра выполняет экран гаджета. Другая популярная разновидность — компактные цифровые микроскопы без собственных экранов, подключаемые к ПК или ноутбукам по USB, а то и по к смартфонам по Wi-Fi (в том числе и через Интернет). Также сюда входит профессиональное оборудование с достаточно узкой специализацией: стереоскопы со специальными креплениями для зубного протезирования, для пайки микросхем и т. п.; микроскопы для металлургических исследований; устройства на штативе с выносной штангой, предназначенные для осмотра отдельных участков на обширных предметах; сравнительные микроскопы для баллистических и трассологических исследований в криминалистике; и др.Принцип работы
—
Оптический. Традиционные микроскопы, работа которых основана на использовании линз и других оптических элементов. Позволяют обеспечить высокое качество изображения и хорошую кратность увеличения, при этом не зависят от электричества (разве что для системы подсветки могут понадобиться батарейки). В микроскопах этого типа используются традиционные окуляры, однако есть отдельные модели, допускающие подключение внешней камеры и вывод изображения на дисплей компьютера. Также отметим, что это единственный принцип, применяемый в стереоскопических моделях (см. «Тип»)
—
Цифровой. Микроскопы этого типа фактически представляют собой цифровые камеры, дополненные мощной увеличивающей оптикой. Изображение с такой камеры нужно выводить на экран; некоторые модели оснащены собственными дисплеями, другие экранов не имеют, и их нужно подключать к компьютеру/ноутбуку. Преимуществом первой разновидности является независимость от внешнего оборудования, достоинства второго варианта — компактность и сравнительно невысокая стоимость. В то же время стоит отметить, что по степени увеличения большинство цифровых микроскопов уступает оптическим, а для стереоскопического изображения этот принцип не подходит.
—
Оптико-цифровой. Микроскопы, сочетающие в себе особенности оптических и цифровых моделей (см. соответствующие пункты). От «чисто цифровых» приборов та
...кие модели отличаются более продвинутой оптикой, с револьверной головкой и высокой кратностью увеличения; от оптических — встроенной камерой и использованием экрана в роли окуляра (традиционные окуляры в оптико-цифровых моделях не применяются).Кратность увеличения
Диапазон кратностей увеличения, обеспечиваемый прибором — от минимальной до максимальной.
Кратность микроскопа высчитывается по формуле «кратность окуляра умножить на кратность объектива». Например, 20х объектив с
10х окуляром дадут кратность 10*20 = 200х. Современные микроскопы могут оснащаться револьверными головками на несколько объективов, зум-объективами (см. ниже) и сменными окулярами — так что в большинстве моделей кратность можно регулировать. Это позволяет подстраивать устройство под разные ситуации: когда нужно рассмотреть мелкие детали, используется высокая степень увеличения, а вот для расширения поля зрения кратность нужно уменьшать.
Подробные рекомендации по оптимальным кратностям для разных задач можно найти в специальных источниках. Здесь же отметим, что многие производители идут на хитрость и указывают максимальное значение кратности по степени увеличения, достигаемой с дополнительной линзой Барлоу. Такая линза действительно может дать серьёзный прирост кратности, однако не факт, что изображение при этом получится качественным; подробнее см. «Комплектация».
Объектив
—
Зум-объектив. Объектив с переменной кратностью увеличения. Такая оптика позволяет плавно изменять общую кратность микроскопа в определённых пределах, не меняя объектива/окуляра и даже не отрываясь от наблюдений. С другой стороны, зум-объективы сложнее и дороже оптики с постоянной кратностью. Поэтому применяются они в основном в стереоскопических микроскопах (см. «Тип»): при ремонте, сборке и других задачах, для которых применяются такие приборы, возможность плавной подстройки кратности бывает крайне полезной.
— Кратность увеличения. Кратность увеличения, обеспечиваемая объективом. Этот параметр, наряду с кратностью окуляра, влияет на общую степень увеличения прибора (см. выше). Напомним, что немало современных микроскопов имеют револьверные головки с несколькими объективами, что позволяет подстраивать увеличение и ширину поля зрения под ту или иную ситуацию; для таких моделей в данном пункте указывается кратность всех установленных объективов, например, «4х, 10х, 40х». Также стоит сказать, что информация о кратности может содержать также дополнительную маркировку, сообщающую об особенностях объектива. Так, буква s в скобках — например, «40x(s)» — означает, что объектив дополнен пружинным механизмом, за счет чего снижается вероятность раздавить препарат при приближении вплотную. Так называемые иммерсионные объективы, которые «смотрят» на препарат через специальную жидкость, маркируются по типу используемой жидкости — «Oil» (наприм
...ер, «10x Oil») или «МИ» для специального масла, «W» или «ВИ» для дистиллированной воды и «Glyc» или «ГИ» для глицерина (последний применяется в основном во флуоресцентной микроскопии). А индекс PH (иногда с цифрой) означает фазовый объектив, предназначенный для соответствующего метода исследования; при этом цифра на объективе должна соответствовать обозначению на другой детали — фазовом конденсоре.
— Ахромат. Одна из разновидностей цветовой коррекции, применяемой в объективах. Необходимость цветовой коррекции обусловлена тем, что свет разных цветов по-разному преломляется линзами, и без дополнительных мер изображение в микроскопе расплывалось бы радужными разводами. Ахроматика — одна из простейших разновидностей цветовой коррекции, в такой оптике скорректированы цветовые искажения по жёлтому и зелёному цвету. Объективы-ахроматы отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью. Правда, качество изображения в них далеко от идеала: чёткое изображение такой объектив даёт только в центре картинки, ширина зоны резкости составляет около трети от общей ширины поля зрения, а по краям изображения могут появляться красно-синие разводы. Впрочем, этого вполне достаточно для общего ознакомления, начального обучения, а нередко — и для более серьёзных задач.
— Планахромат. Улучшенная и доработанная разновидность ахроматических объективов (см. выше). В планахроматах предусматривается дополнительная коррекция кривизны поля, благодаря чему область чётко видимого изображения в таких объективах составляет не менее 2/3 от общей ширины поля зрения, а нередко — и более. Именно такие объективы рекомендуются для серьёзной учёбы и профессионального применения.
— Посадочный диаметр. Размер резьбы, используемой для установки объектива. Больший посадочный диаметр, как правило, означает большую ширину объектива, а значит — более высокую светосилу и лучшее качество изображения. С другой стороны, крупный размер сказывается на габаритах, весе и стоимости оптики. В современных микроскопах в основном встречаются диаметры от 20 до 35 мм. Зная размер резьбы, можно приобретать сменные или запасные объективы для устройства.Окуляр
—
Монокуляр. Окуляр с одной линзой, в который можно смотреть только одним глазом. По очевидным причинам используется только в биологических микроскопах (см. «Тип»). Преимуществами монокуляров являются прежде всего меньшие размеры и стоимость, чем у других разновидностей; кроме того, они не требуют подстройки по межзрачковому расстоянию. С другой стороны, постоянно смотреть в окуляр одним глазом утомительно, поэтому данный вариант слабо подходит для ситуаций, когда в микроскоп приходится заглядывать часто и подолгу.
—
Бинокуляр. Сдвоенный окуляр, в который можно смотреть сразу обоими глазами. Отметим, что такая оптика применяется не только в стереомикроскопах, изначально предназначенных для рассматривания предмета через два объектива (см. «Тип»), но и в биологических микроскопах с одним объективом. Дело в том, что смотреть в оптический прибор двумя глазами значительно удобнее, чем одним, глаза при этом меньше нагружаются и усталость наступает не так быстро. Поэтому для серьёзных задач, связанных с частым использованием микроскопа, оптимальным вариантом являются бинокуляры (или тринокуляры, см. ниже). Обходится такая оптика дороже монокулярной, однако это компенсируется удобством использования.
—
Тринокуляр. Разновидность бинокуляра (см. соответствующий пункт), дополненная третьим оптическим каналом для специальной камеры-видеоокуляра. Такая камера, как пр
...авило, подключается к ПК или ноутбуку; установив её в гнездо для третьего окуляра, можно осуществлять фото- и видеосъёмку, а также выводить изображение в реальном времени на экран компьютера. Одновременно с этим можно смотреть в микроскоп и обычным способом. Устройства с тринокулярами весьма функциональны и универсальны, однако сложны и стоят недёшево.
— LCD-экран. Наличие у микроскопа LCD-экрана, заменяющего традиционный окуляр. К такому прибору не нужно всякий раз наклоняться для просмотра изображения, что бывает очень удобно, если наблюдения нужно совмещать с ведением записей и другими подобными занятиями. Микроскопы подобной конструкции обычно имеют функцию фото- и видеосъёмки, а также различные встроенные инструменты — например, масштабную сетку для оценки размеров видимых объектов, выводящуюся прямо на экран. Кроме того, изображение на экране может видеть не только непосредственный пользователь, но и все, кто находится рядом; такие возможности бывают незаменимы во время учебных занятий, консультаций, презентаций и т. п. С другой стороны, подобные микроскопы получаются громоздкими и дорогими.
— Кратность увеличения. Кратность увеличения, обеспечиваемая окуляром. Этот параметр, наряду с кратностью объектива, влияет на общую кратность увеличения прибора (см. выше). Классическим вариантом для окуляров в микроскопах считается 10х, однако встречаются и более высокие значения. В комплект поставки может входить несколько окуляров, разной кратности — для изменения общей степени увеличения. Встречается обозначение кратности с буквенным индексом, например, WF10x. Это означает, что окуляр имеет расширенное поле зрения (WF — широкое, EWF — экстра-широкое, UWF — сверхширокое).
— Наклон. Угол наклона окуляра указывается относительно горизонтали — и только в тех моделях, где окуляр не является вертикальным и не имеет регулировки по углу наклона (о том и другом см. ниже). Наиболее популярный вариант в подобных моделях — 45°, когда окуляр расположен, по сути, ровно посредине между строго вертикальным и строго горизонтальным положением. Такой наклон достаточно удобен в разных ситуациях — и если пользователь сидит за столом, и если он стоя наклоняется к стоящему на столе микроскопу. Не такой популярный, но все же весьма распространенный вариант — 30°, предполагающий более близкое к горизонтали положение окуляров; такая конструкция оптимально подходит для работы сидя, но вот наклоняться к подобному прибору уже не очень удобно. И наоборот, угол в 60° отлично подходит для работы стоя, но и только; поэтому данный вариант можно встретить очень редко, буквально в единичных моделях.
— Регулируемый наклон. Возможность изменять угол наклона окуляра позволяет подстраивать прибор под конкретные ситуации. Так, для работы сидя за столом лучше подходит небольшой наклон (близкий к горизонтали), а если нужно постоянно наклоняться к микроскопу — угол лучше увеличить, подняв окуляр ближе к вертикали. В то же время регулируемый наклон усложняет конструкцию прибора и увеличивает ее стоимость, притом что на практике реальная потребность в подобном функционале возникает не так часто. Также стоит сказать, что для упрощения конструкции в некоторых моделях наклонным делается весь установленный на основании прибор — включая объектив и предметный столик. Однако такие устройства имеют другой недостаток: наклон предметного столика прямо связан с наклоном окуляра, и если нужно разместить препарат строго горизонтально — то оптику неизбежно придется установить вертикально, без других вариантов. Поэтому регулируемый наклон (во всех вариантах) в наше время встречается достаточно редко.
— Без наклона. Еще более редкий и специфический вариант: окуляр и вся оптическая система в таких моделях расположены строго вертикально. В подобный микроскоп не очень удобно смотреть, даже стоя над рабочим столом, а для сидячего положения такие модели и вовсе практически непригодны. С другой стороны, у этой конструкции есть и свои преимущества. Прежде всего она получается более простой и надежной, чем в аналогах с наклонным окуляром — благодаря отсутствию дополнительных зеркал и призм; а предметный столик в таких устройствах всегда расположен строго горизонтально, что бывает немаловажно при работе с некоторыми препаратами.
— Посадочный диаметр. Номинальный диаметр окуляра, используемого в микроскопе, а также диаметр отверстия в тубусе, предназначенного для установки окуляра. В современных микроскопах используется несколько стандартных диаметров, в частности, 23 и 27 мм. На практике данный параметр необходим прежде всего в том случае, если планируется приобретать запасные или сменные окуляры к микроскопу, либо если «в хозяйстве» уже имеется окуляр, и нужно оценить его совместимость с данной моделью.
— Диоптрическая коррекция. Диапазон диоптрической коррекции, предусмотренный в окуляре. Такая коррекция применяется для того, чтобы близорукий или дальнозоркий человек мог смотреть в микроскоп без очков или контактных линз. В большинстве моделей с данной функцией диапазон коррекции составляет порядка 5 диоптрий в обе стороны; это позволяет использовать микроскоп при невысокой и средней степени близорукости/дальнозоркости.Поворотная головка окуляра
Данная особенность означает, что окуляр, которым оснащен микроскоп, способен поворачиваться вокруг вертикальной оси — проще говоря, направо и налево. Как правило, диапазон поворота составляет полные 360°, но для полной гарантии этот момент лучше уточнить отдельно.
Поворотная головка окуляра не влияет на основные характеристики и возможности, однако обеспечивает дополнительное удобство для пользователя: окуляр можно разворачивать в оптимальное положение в зависимости от ситуации. Это может быть полезно, к примеру, когда два сидящих рядом студента или лаборанта используют на двоих один микроскоп с препаратом — по необходимости каждый может поворачивать окуляр к себе, не двигая с места весь прибор. Обратная сторона этого преимущества — некоторое усложнение конструкции и увеличение ее цены.
Нижняя подсветка
Нижняя подсветка представляет собой систему освещения, свет от которой направлен снизу вверх.
В обычных (не инвертированных) микроскопах такая подсветка направлена в сторону объектива через отверстие в предметном столике. Именно подобное освещение используется для классической микроскопии светлого поля с использованием сквозного освещения; в свете этого нижнее расположение подсветки является традиционным для биологических микроскопов и предусматривается в большинстве подобных моделей. А вот наличие этой функции в «стереоскопах» не характерно, хотя тоже встречается.
В свою очередь, в инвертированных микроскопах верхняя и нижняя подсветка фактически «меняются местами». Соответственно, в таких моделях данная функция предназначается для рассматривая препаратов (в основном непрозрачных) в отраженном свете, а поток света направлен от объектива на препарат.
Функции и возможности
—
Регулировка межзрачкового расстояния. Возможность изменять расстояние между окулярами в бинокулярном или тринокулярном микроскопе (см. «Окуляр»). Для нормальной видимости необходимо, чтобы расстояние между линзами окуляров соответствовало расстоянию между зрачками пользователя. У разных людей это расстояние различается, соответственно, для комфортного использования может потребоваться данная настройка.
—
Регулировка яркости. Возможность изменять яркость подсветки — для подстройки освещения под особенности ситуации. К примеру, для исследования тонкого прозрачного препарата в светлом поле высокая яркость будет излишней, а вот при просвечивании плотного тёмного объекта без неё не обойтись.
—
Освещение по Келлеру. Наличие в микроскопе освещения по системе Келлера. Такое освещение применяется исключительно в биологических моделях (см. «Тип») , оно является признаком прибора профессионального уровня. Система Келлера усложняет и удорожает конструкцию, кроме того, для неё может потребоваться специфическая настройка, однако при правильной настройке качество освещения получается очень высоким, а изображение — максимально достоверным. Отметим, что в микроскопах встречается т. н. «упрощённая система Келлера», когда настройки выставляются на заводе и не поддаются изменению; однако в данном случае имеется в виду именно полноценное
..., регулируемое освещение по Келлеру.
— Запись фото / видео. Возможность фото- и видеосъёмки изображения, видимого в микроскоп. Особенности реализации данной функции в разных микроскопах могут быть разными. К примеру, одни модели нужно подключать к компьютеру, другие могут записывать материалы напрямую на карту памяти или другой носитель. Также сами камеры, осуществляющие съёмку, могут быть как встроенными, так и съёмными (см. «Комплектация»/соответствующие пункты).Интерфейсы подключения
Способы передачи данных на другие устройства, предусмотренные в конструкции микроскопа.
Данный параметр актуален прежде всего для цифровых и оптико-цифровых моделей, а также для отдельных оптических приборов, оснащенных камерами. Все описанные микроскопы могут оснащаться выходами
AV и
HDMI, универсальными портами
USB,
картридерами для съемных носителей, а также беспроводными модулями
Wi-Fi. Вот подробное описание каждого интерфейса:
— AV-выход. Аналоговый выход для передачи видеосигнала. Применяется прежде всего для прямой трансляции изображения с камеры микроскопа, а в некоторых моделях — еще и для просмотра отснятых материалов, сохраненных в памяти. Такие выходы не поддерживают HD-разрешений и в целом по общему качеству «картинки» уступают HDMI (при тех же характеристиках камеры). С другой стороны, конкретно для микроскопов эти моменты не так часто являются критичными; аналоговые разъемы все еще довольно популярны и в обычной видеотехнике, и в специальном оборудовании; а реализация этого интерфейса обходится недорого. Поэтому AV-выходы можно встретить даже в достаточно продвинутых моделях.
— HDMI. Цифровой выход для передачи видеосигнала. Аналогично AV, может использоваться как для трансляции в реальном времени, так и для применения микроскопа в роли видеоплеера при просмотр
...е сохраненных материалов (если такая возможность в данной модели вообще предусмотрена). При этом такие выходы являются более продвинутыми, чем аналоговые AV: через HDMI можно передавать изображение HD-качества (в том числе Full HD и выше), а сигнал весьма устойчив к помехам. Также напомним, что данный интерфейс чрезвычайно распространен в современной видеотехнике — в частности, наличие хотя бы одного входа HDMI является практически обязательным для телевизоров и мониторов с поддержкой HD-стандартов. С другой стороны, реализация HDMI обходится заметно дороже, да и применять его имеет смысл с достаточно продвинутыми камерами, которые сами по себе заметно влияют на цену микроскопов. Поэтому подобные выходы можно встретить в основном в довольно дорогих и продвинутых приборах.
— USB. Универсальный разъем, допускающий разные варианты применения; конкретный набор этих вариантов напрямую связан с функционалом микроскопа. Из характерных примеров использования USB можно назвать такие: копирование отснятых фото и видео на компьютер или ноутбук; трансляция изображения в реальном времени; дистанционное управление через ПК/лэптоп (например, перемещением препаратоводителя); зарядка встроенного аккумулятора и др. Конкретный тип USB-разъема в микроскопе может быть разным, однако в комплекте, как правило, поставляется соответствующий кабель для подключения к стандартному полноразмерному порту.
— Картридер. Устройство для работы с картами памяти — обычно SD, а в миниатюрных карманных моделях — microSD. На такие карты обычно записываются материалы, отснятые камерой. В целом данная функция заметно облегчает копирование информации на другие устройства, также имеющие картридеры — прежде всего ноутбуки и ПК; а миниатюрные карты microSD поддерживаются еще и смартфонами, планшетами и другими портативными гаджетами. В любом случае снять карту с микроскопа и установить в другое устройство нередко бывает проще и быстрее, чем возиться с проводным подключением или связью по Wi-Fi.
— Wi-Fi. Беспроводной модуль, который в данном случае применяется в основном для связи с внешним устройством — таким, как смартфон, ноутбук или ПК. Подключение по Wi-Fi позволяет как минимум транслировать изображение с камеры и копировать отснятые ею фото, а нередко — еще и управлять другими функциями и настройками (яркость освещения, движение препаратоводителя и т. п.). При этом отсутствие проводов дает дополнительную свободу перемещений и общее удобство. Однако стоит иметь в виду, что конкретный формат связи может быть разным, его стоит уточнять отдельно. Так, одни модели поддерживают только прямое подключение на относительно небольшой дистанции (на практике — до пары десятков метров, а то и менее). Другие способны соединяться с внешним устройством через Интернет, и тут уже расстояние не играет роли — был бы доступ ко Всемирной сети. Третьи допускают оба формата работы. Отметим также, что отдельные приборы с такой функцией и вовсе не имеют собственных экранов и рассчитаны на применение с внешними гаджетами; такая конструкция позволяет сделать микроскоп максимально компактным и удобным в переноске.