Метод исследования
Методы исследования, применимые в данной модели микроскопа.
— Светлого поля. Наиболее известный и широко применяемый метод световой микроскопии. Рассматриваемый объект при таких исследованиях помещается на светлый фон, на котором он выглядит более темным. Отметим, что для исследования могут использоваться разные способы освещения: прямой сквозной, косой, отраженный. Первый вариант (когда свет от лампы или зеркала под предметным столиком просвечивает образец насквозь) оптимально подходит для исследования прозрачных образцов, ключевые детали которых темнее общего фона; характерные примеры — тонкие срезы животных и растительных тканей. Косой свет схож по специфике применения, при этом он дает серый фон и уступает прямому по эффективности подсветки, однако обеспечивает более рельефное изображение. Что касается отраженного света, то он в данном случае незаменим при рассматривании непрозрачных предметов: образцов руд и других материалов, полупроводниковых пластин и т. п. В любом случае светлопольная микроскопия хорошо выявляет прежде всего детали, которые заметно отличаются по светопропусканию или показателю преломления от окружающего фона (при сквозном освещении), либо дают заметные отсветы/тени (при отраженном).
— Темного поля. Своего рода противоположность светлопольному исследованию: рассматриваемый предмет или отдельные его элементы получаются более светлыми, чем окружающий фон. Однако это не просто «негатив» изображения, а именно отдельный метод со своим...и особенностями. Подсветка при темнопольной микроскопии обычно сквозная, а осуществляется она специфическим образом: середина луча света перекрывается блендой, а световой «цилиндр», проходя через линзу-конденсор, превращается в «песочные часы». При этом в самом узком месте таких «часов» находится препарат, а в сторону объектива световой конус расширяется так, что не попадает в оптику. Таким образом, пользователь видит в микроскоп только свет, рассеянный препаратом, и темный фон вокруг. Подобный способ исследования, помимо прочего позволяет выявлять «плавные» детали, которые не выделяются резко на окружающем фоне и не видны при светлопольном исследовании. Среди вариантов применения темнопольной микроскопии — работа с неокрашенными биологическими препаратами (клетки, образцы тканей, микроорганизмы), а также исследование некоторых прозрачных материалов на мелкие дефекты поверхности.
— Фазового контраста. Метод, применяемый для исследования прозрачных и бесцветных предметов с неоднородной структурой, применяемый тогда, когда эту неоднородность нельзя выявить более традиционной светлопольной микроскопией. Идея данного метода состоит в том, что при прохождении через структуры с разными показателями преломления свет получает разные изменения по фазе. Эти изменения не видны в обычную оптику, однако их вполне можно сделать видимыми при помощи специального оборудования — а именно конденсора и объектива особой конструкции. Соответственно, такое оборудование обязательно входит в комплект поставки микроскопа.
— Флуоресцентный. Этот метод предусматривает подсветку наблюдаемых объектов ультрафиолетом (поэтому также известен как ультрафиолетовая микроскопия). Под действием такого освещения которого эти объекты или их отдельные элементы начинаю светиться в видимом диапазоне, а фон остается темным. При необходимости в препарат вводятся окрашивающие вещества, улучшающие светимость (характерный пример — биологические объекты, большинство из которых сами по себе флуоресцируют довольно слабо). В окуляр микроскопа изображение попадает через фильтр, который отсеивает УФ-лучи, но свободно пропускает свечение препарата.
Одна из главных особенностей флуоресцентной микроскопии — высокое разрешение: она позволяет четко видеть даже очень мелкие предметы, которые недоступны взгляду в обычном видимом диапазоне. Фактически данный метод по разрешению находится между оптической и электронной микроскопией; при этом, в отличие от электронных и атомных микроскопов, приборы с поддержкой УФ-методики позволяют рассматривать даже «начинку» живых клеток и микроорганизмов. А некоторые специальные варианты этой методики позволяют добиться уже не микро-, а наноскопических увеличений. Второй популярный способ применения флуоресцентных исследований — выявление частиц, элементов, вкраплений и т. п., которые не видны под обычным светом, но хорошо выделяются в ультрафиолете. Характерный пример — поверхность многих металлов и сплавов.
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.
Светофильтры
Наличие
светофильтров в комплекте поставки микроскопа.
Светофильтры устанавливаются в систему освещения; они могут быть сменными или встроенными (обычно на револьверном диске). В любом случае такие приспособления изменяют характеристики света, подстраивая его под особенности ситуации. Виды и назначение светофильтров могут быть разными, равно как их ассортимент в комплекте; вот некоторые из наиболее распространенных вариантов:
— Синий цветной. Полезен в тех случаях, когда для подсветки используется свет от лампы накаливания или «галогенки». Такой фильтр выравнивает цветовую температуру (баланс белого), делая оттенки цветов более холодными и обеспечивая естественную цветопередачу; это особенно важно для микрофотографии, так как для получения качественных снимков правильно выставленный баланс белого критически необходим.
— Желтый цветной. Своего рода противоположность синему: снижает цветовую температуру, придавая изображению более теплый оттенок. Иногда это также бывает полезно для регулировки баланса белого, однако у желтых фильтров есть еще одна важная область применения: они хорошо подходят для выявления дефектов на металлических поверхностях.
— Зеленый цветной. Ахроматные и планахроматные объективы, устанавливаемые в большинство современных микроскопов, лучше всего устраняют аберрации в зеленой части спектра. С учетом этого и применяются подобные фильтры: изображение, окрашенное в зеленый оттенок,
...имеет меньше всего видимых искажений. Кроме того, большинство объективов для фазово-контрастной микроскопии также наиболее эффективны в зеленой части спектра (хотя возможны и исключения).
— Матовый (диффузор). Фильтры белой окраски, которые не изменяют оттенок света, однако обеспечивают его дополнительное рассеивание. Это бывает полезно, в частности, при работе с объективами невысокой кратности.
— Нейтральный. Фильтры в различных оттенках серого цвета. Используются для того, чтобы снизить интенсивность освещения, не изменяя при этом других его характеристик. Подобные приспособления могут особенно пригодиться при фотосъемке — а именно если камера не имеет достаточно короткой выдержки. Отметим, что аналогичного эффекта можно добиться при помощи диафрагмы микроскопа, однако при съемке это не всегда оптимальный вариант. Так, сужение диафрагмы уменьшает поле зрения и увеличивает глубину резкости (последнее тоже не всегда желательно), тогда как светофильтры не влияют на эти параметры; к тому же в некоторых ситуациях даже самая узкая диафрагма может оказаться недостаточно «темной».
— Светофильтры для окрашенных препаратов. Улучшают видимость деталей, окрашенных в тот или иной цвет. Такие приспособления особенно популярны при исследованиях биологических препаратов: именно они чаще всего обрабатываются красителями, и они же наиболее подвержены выцветанию красителей, что затрудняет просмотр в обычном освещении. Отметим, что светофильтры этого типа, в отличие от описанных выше цветных, не окрашивают все изображение в определенный цвет, а только приглушают все остальные цвета, кроме своего «родного».
— Флуоресцентный. Фильтры, применяемые во флуоресцентной микроскопии. Делятся на два вида — возбуждающие (выделяют из общего спектра подсветки УФ-излучение для освещения препарата) и замыкающие (защищают глаза пользователя от ультрафиолета и в то же время пропускают флуоресцентное свечение препарата).