Прежде чем подробно изучать части, из которых состоит микроскоп, важно знать следующее: Что это за инструмент и почему он стал причиной научной революции?Микроскоп — это оптический прибор, предназначенный для получения изображений чрезвычайно малых объектов с большим увеличением, таких как клетки, микроорганизмы или внутренние тканевые структурыкоторые практически невидимы человеческому глазу. Благодаря возможности наблюдения за этими элементами и различения их мельчайших деталей, микроскоп стал незаменимым инструментом в научной практике.
Микроскоп должен уметь выполнять три основные задачи: увеличить изображение (увеличить размер), прорабатывать мельчайшие детали (различать очень близко расположенные точки как отдельные элементы) и спроецировать это изображение таким образом, чтобы человеческий глаз или камера могли его четко увидеть.Для достижения этой цели он сочетает в себе ряд механических и оптических элементов, работающих совместно. Понимание частей микроскопа и их функций имеет важное значение для его правильного использования и предотвращения ошибок при фокусировке, освещении или интерпретации образцов.
Немного истории
Изобретение микроскопа остается неясным. Однако, несмотря на упоминание голландского купца по имени Антон Ван Левенгук, известного как отец микробиологии Хотя ему приписывают открытие красных кровяных клеток и усовершенствование микроскопов, первое изобретение на самом деле принадлежит голландскому изготовителю линз Захариасу Янссену и его отцу Хансу Янссену. Это произошло около 1590 года.
Эти ранние проекты соответствовали очень примитивный составной микроскопОн представлял собой вытянутую трубку с линзами на концах. Это был составной микроскоп с трубкой приблизительно 45 см в длину и 5 см в диаметре, с выпуклой линзой на каждом конце. При наблюдении через эту систему получались увеличенные изображения, хотя и со множеством оптических аберраций и цветных ореолов из-за... хроматическая и сферическая аберрация.
Около 1673 года голландец Антони Ван Левенгук который был продавцом тканей и не имел формального научного образования.Его заинтересовали мельчайшие детали жизни, которые он замечал, рассматривая ткани с помощью увеличительных стекол, что привело его к созданию собственных простых однолинзовых микроскопов. Благодаря своему мастерству в полировке высококачественных линз, он добился удивительной для того времени степени увеличения, став таким образом настоящим экспертом. охотник за микробами.
Некоторые утверждают, что он создал больше, чем 500 увеличительные линзыБлагодаря этому они смогли увеличить первоначальный размер микроорганизмов до 500 раз. Ван Левенгуку приписывают открытия... бактерии, простейшие и, согласно некоторым публикациям, также спермаХотя его микроскопы были технически простыми (одна линза), они превосходили многие составные микроскопы своего времени по качеству изображения именно потому, что имели меньше проблем, связанных с оптическими аберрациями.
Между тем, другие ученые, такие как Роберт Гук Они разработали более совершенные составные микроскопы. Гук описал структуру пробки в одной из своих работ и ввёл этот термин. "клетка" Увидев небольшие полости, которые напомнили ему ячейки пчелиных сот. Со временем, благодаря усовершенствованиям в производстве линз и механике приборов, микроскопы приобрели разрешение, стабильность и простоту использования, в конечном итоге превратившись в мощный лабораторный инструмент, который мы знаем сегодня.
Последующие достижения в разработке состава стекла... Коррекция хроматической аберрации Внедрение антибликовых покрытий позволило производить гораздо более точные линзы и окуляры. Позже были использованы электрические источники света, системы точной фокусировки, бинокулярные окуляры, а в современную эпоху — и другие. цифровые и интеллектуальные микроскопы которые объединяют камеры, программное обеспечение для анализа изображений и автоматизацию таких задач, как микрофотография, корректировка экспозиции или серийная съемка изображений.
Классификация микроскопов
Существует широкий спектр микроскопов, что позволяет классифицировать их по нескольким ключевым критериям. Понимание этих классификаций полезно для выбор подходящего типа микроскопа в зависимости от его предполагаемого использования в лаборатории, школе или промышленности.
Базовая классификация производится по количеству линз, системе освещения, светопропусканию, количеству окуляров и конфигурации элементов.
- По количеству линз: Простые (одна линза, как увеличительное стекло) и составные (объединение объектива и окуляра для достижения увеличения в два этапа).
- По системе освещения: Оптический видимый свет (наиболее распространенный в обучении и лабораторных исследованиях), электронный (например, просвечивающий или сканирующий электронный микроскоп), ультрафиолетовый свет, поляризованный свет и флуоресценция.
- По светопропусканию: Проходящий свет (свет проходит сквозь образец, идеально подходит для тонких тканей) и отраженный или эпископический свет (свет отражается от поверхности образца, широко используется в материаловедении и электронике).
- По количеству окуляров: Монокуляр (один окуляр), бинокль (два окуляра для более комфортного наблюдения и видимого стереоскопического изображения) и тринокуляр (два окуляра для прямого наблюдения и третья трубка для камеры).
- По комплектации элементов: Цифровые (со встроенной камерой и часто подключением к компьютеру), стереоскопические или препаровальные (обеспечивают видимое трехмерное изображение и низкое увеличение, очень полезны для полевых исследований или препарирования).
Существуют также и другие типы специализированных микроскопов, например: темное поле (Улучшает контрастность слабо окрашенных образцов), конфокальный (создает изображения высокого разрешения и 3D-оптические разрезы) и фазовый контраст (идеально подходит для прозрачных, неокрашенных живых клеток).
Помимо различения типов, при выборе микроскопа также целесообразно учитывать такие параметры, как разрешение (способность разделить две очень близко расположенные точки), полезная мощность повышениякачество его линз и конденсора, а также доступный бюджетНекоторые модели обеспечивают более высокое разрешение при менее заметном увеличении, что может быть полезнее, чем чрезмерное увеличение без реальной детализации.
Части микроскопа
Для определения частей микроскопа мы говорим о двух основных наборах: механическая система y оптическая система.
Механическая система состоит из всех частей, которые обеспечивают поддержка, стабильность и движение к оптическим элементам. Оптическая система включает линзы и связанные с ними компоненты. формирование изображения, увеличение и освещениеСовместная работа обеих систем позволяет четко наблюдать за образцом, помещенным на предметный столик.
Во многих текстах также упоминаются три общие структурные части: голова или тело (где сосредоточена большая часть оптических элементов), Использование темпера с изогнутым основанием (поддержка и освещение) и рука (соединение между основанием и головкой). Хотя названия могут немного отличаться, функция по сути та же.
Механическая система микроскопа
Относительно Механическая системаКрепление, также называемое ригом, выпускается в различных формах и размерах. Существуют большие, средние и малые или портативные модели. Более крупные модели часто включают в себя все необходимые элементы для профессиональной работыа также позволяет обмениваться деталями и принадлежностями для проведения самых разнообразных наблюдений.
Несмотря на различия в размерах, большинство составных оптических микроскопов имеют схожие характеристики и компоненты, где структурные элементы отвечают за... следите за тем, чтобы образцы были выровнены, обеспечьте стабильность. Устройство позволяет выполнять точные движения для фокусировки.
-
Основание или ступня:
Обычно это самая тяжелая часть, предназначенная для обеспечения подачи... необходимы баланс и стабильность. Он необходим для проведения исследования. Он расположен в нижней части микроскопа и Остальные элементы крепятся сверху.Обычно он имеет Y-образную, подковообразную или прямоугольную форму, а внутри, в большинстве современных моделей, размещается... осветитель или источник света.
Включает в себя некоторые в нижней части. нескользящие резиновые бамперы Это предотвращает скольжение микроскопа по поверхности, на которой он стоит. Подставка также помогает поглощать небольшие вибрации, что улучшает резкость изображения при использовании большого увеличения.
-
рука:
Это промежуточная часть микроскопа, которая соединяет все его компоненты и составляет его основу. скелет микроскопаОн отвечает за соединение поверхности, на которой находится образец, с окуляром, через который его можно наблюдать. К штативу микроскопа крепятся различные линзы, как объектив, так и окуляр.
Во многих моделях кронштейн также включает в себя макрометрическая и микрометрическая система фокусировки Она также служит ручкой для безопасной транспортировки микроскопа. Поэтому при перемещении оборудования рекомендуется держать его за штатив одной рукой, а другой поддерживать основание, избегая ударов и смещения.
-
Стол:
Образец, подлежащий исследованию, помещается туда. Этап представляет собой плоская, жесткая поверхность, обычно металлическая, на которую помещается предметное стекло с образцом. Вертикальное положение этой поверхности в отношение к линзам объектива Регулировка осуществляется с помощью двух винтов, расположенных очень близко к основанию или на самом кронштейне.
На блюде есть центральное отверстие Через который освещается образец, поскольку луч света от лампочки или зеркала должен проходить сквозь него. Также существуют... к этому прикреплены два зажимаЭти зажимы называются прижимными пластинами и надежно удерживают предметное стекло.
В более совершенных микроскопах используется механическая плитаЭто включает в себя винты или ручки для контролируемого перемещения образца вдоль осей X и Y (горизонтальной и вертикальной). Это позволяет сканировать образец, не касаясь его пальцами, что обеспечивает плавные и точные движения во время наблюдения.
-
Пинцет:
Они прикреплены к пластине и позволяют удерживать образец в фиксированном положенииЕго функция заключается в предотвращении перемещения ползунка во время фокусировки или при перемещении предметного столика, что особенно важно при работе с большим увеличением или при проведении точных измерений.
-
Грубый винт:
Его функция заключается в регулировке вертикального положения образца относительно объектива. Этот большой винт воздействует на тубус или предметный столик, позволяя относительно большие смещения в вертикальном направлении. Он используется для получения первоначальной фокусировки, которая затем дополняется следующим винтом, называемым микрометрическим винтом.
Движение, которое оно создает, обычно похоже на движение чего-либо. молнияЭто достигается быстрым перемещением объективов ближе или дальше от образца. Поэтому при работе с объективами с большим увеличением необходимо соблюдать осторожность, чтобы линза не задевала предметное стекло.
-
Микрометрический винт:
Она обладает большей точностью, поэтому используется для достижения точная и тонкая фокусировка Образец. Его регулировку необходимо производить медленно для вертикального перемещения столика или трубки. Производимые им перемещения чрезвычайно малы (порядка тысячных долей миллиметра), что позволяет точно настроить фокус для достижения максимальной резкости.
Во многих микроскопах ручки грубой и точной регулировки объединены в одну. коаксиальная система (два концентрических колеса), облегчающие перемещение и экономящие место на инструментальном держателе.
-
Размешивать:
Это вращающаяся деталь, на которой крепятся линзы. Она также известна как объективная турель или носовая частьСтоит отметить, что каждая линза имеет свои специфические характеристики, то есть каждая обеспечивает разное увеличение. Револьвер позволяет выбрать наиболее подходящую линзу для конкретных потребностей исследования.
Револьвер обычно позволяет выбирать между три или четыре различные целиХотя некоторые продвинутые модели могут включать в себя больше функций. Обычно это система щелчков или фиксаторов, указывающая на правильное центрирование объектива по оптической оси. Это центрирование необходимо для получения резкого изображения и хорошо выровненного поля зрения.
-
Трубка:
Как следует из названия, это трубка, прикрепленная к руке. микроскоп Это обеспечивает соединение между окуляром и объективом. Это конструктивный элемент, необходимый для поддержания правильной работы. юстировка оптических элементовВ некоторых конструкциях трубка может быть разделена на несколько сегментов, особенно в тринокулярных микроскопах или микроскопах с наклоняемой головкой.
В бинокулярных микроскопах трубка разветвляется на две ветви для размещения двух окуляров и во многих случаях позволяет регулировать угол обзора. межзрачковое расстояниеадаптация к расстоянию между глазами пользователя для комфортного просмотра.
Помимо этих частей, некоторые микроскопы включают в себя Ограничитель кадра или фокусировки которая контролирует высоту подъема предметного столика, предотвращая контакт объектива со слайдом и потенциальное повреждение как образца, так и оптики.
Детали оптической системы
Мы уже объяснили элементы, составляющие механическую систему микроскопа. Теперь мы подробно изучим... части оптической системыЭта система отвечает за генерацию и обработку данных. достаточное освещение Это оправдано в соответствии с проводимым исследованием, а также для формирования и расширения образа выборки.
Оптические части микроскопа используются для Увидеть, увеличить и получить четкое изображение Образец, помещенный на предметное стекло. К ним относятся линзы, диафрагмы, призмы и источник света. Все они предназначены для того, чтобы максимально уменьшить такие проблемы, как искажения, размытие и цветовые аберрации.
-
Прожектор или источник света:
Это, безусловно, важный элемент, поскольку именно он генерирует свет, направленный на образец. В зависимости от типа микроскопа, световой луч, излучаемый лампой, направляется на зеркало, которое, в свою очередь... время направляет его на образецили же он поступает непосредственно в конденсатор, расположенный под пластиной.
Источником света обычно является галогенная или светодиодная лампа Встроенный в основание микроскопа, он работает от относительно низкого напряжения, чтобы избежать перегрева образца. Некоторые модели позволяют регулировать интенсивность света с помощью... потенциометр или реостатчто помогает регулировать контрастность и обеспечивать визуальный комфорт наблюдателя.
Положение фокуса будет зависеть от того, является ли это микроскоп или отраженный свет или проходящий светПри проходящем свете источник света находится под предметным столиком. При отраженном свете осветитель расположен сверху, и свет падает на поверхность образца сверху.
-
Конденсатор:
Он отвечает за концентрировать и фокусировать световые лучи Эти лучи, идущие от источника света к образцу, обычно расходятся, поэтому конденсор изменяет их направление, делая их параллельными или даже сходящимися, чтобы они равномерно освещали поле зрения.
Оно расположено непосредственно под плитой и обычно сопровождается механизм самофокусировки (Ручка фокусировки конденсора), которая позволяет поднимать или опускать его для регулировки направления света, падающего на образец, что особенно важно при работе с большими увеличениями (выше 400x).
В высококачественных микроскопах использование конденсатор АббеРазработан для обеспечения высокой числовой апертуры и очень контролируемого освещения, что помогает получать четкие и контрастные изображения даже с объективами с большим увеличением.
-
Диафрагма:
Эта деталь позволяет регулировать количество света, попадающего в образецРегулировка освещения открывает возможность изменения его параметров. контраст, с которым наблюдается образецДиафрагма расположена непосредственно под предметным столиком, рядом с конденсором, и ее оптимальная настройка зависит от типа исследуемого образца, а также от... прозрачность того же самого.
Это работает аналогично радужная оболочка человеческого глазаДиафрагма: когда она открыта, она пропускает больше света, а когда закрыта — уменьшает его. Правильная настройка диафрагмы помогает избежать слишком ярких или слишком темных изображений и позволяет выделить детали, которые могут остаться незамеченными при неправильном освещении.
-
Цель:
Этот элемент является набор линз, наиболее близких к образцуЭти линзы обеспечивают первую ступень увеличения. Объективы установлены на револьвере, что позволяет выбрать подходящий объектив для требуемого увеличения.
На их стороне написано следующее: увеличение (например, 4x, 10x, 40x, 100x) и числовое открытие Они признают, что это ключевой параметр для разрешения. По своей природе их фокусное расстояние очень мало, особенно у линз с большим увеличением, что требует приближения линзы к образцу на очень близкое расстояние для получения сфокусированного изображения.
Многие микроскопы имеют как минимум три объектива: один из малое увеличение или сканирование, Один промежуточный и один из высокий ростНекоторые из них оснащены иммерсионным объективом, который позволяет повысить разрешающую способность за счет увеличения показателя преломления между линзой и образцом.
-
Глазной:
После того как объектив обеспечивает первый этап увеличения, окуляр, являясь оптическим элементом, обеспечивает дальнейшее увеличение. второй этап увеличения изображенияТо есть, он также увеличивает изображение, которое ранее было увеличено объективом, хотя увеличение, обеспечиваемое окуляром, обычно меньше, чем увеличение объектива.
Тем не менее, именно благодаря этому элементу можно фактически наблюдать образецБольшинство стандартных окуляров обеспечивают 10-кратное увеличение, хотя в зависимости от вида работы также доступны окуляры с увеличением 5x, 15x или 20x. Именно здесь и начинается классификация микроскопов. монокуляры, бинокли и даже тринокуляры.
Понимая, что общее увеличение микроскопа Увеличение определяется комбинацией объектива и окуляра (значения которых умножаются на значения обоих элементов). Выбор правильной комбинации является ключом к балансу увеличения, поля зрения и яркости. Чрезмерное увеличение без достаточного разрешения дает лишь очень большое изображение, но без полезных деталей.
-
Оптическая призма:
Согласно некоторым медицинским текстам, некоторые микроскопы имеют внутреннюю конструкцию. призмы, способные корректировать направление светаЭтот элемент необходим в случае бинокулярных микроскопов, поскольку призма разделяет луч света, исходящий из объектива, так что его можно направить на два разных окуляра.
Помимо разделения луча, эти призмы могут правильная ориентация изображенияТаким образом, наблюдаемый объект отображается в правильной ориентации, а не перевернутым или отраженным, что облегчает интерпретацию образца. В тринокулярных микроскопах призмы также могут направлять часть света в третью трубку, к которой прикреплена камера для фотомикроскопии или видеосъемки в реальном времени.
Другие электрические и управляющие элементы
Многие современные модели включают в себя внутренний или внешний трансформатор который адаптирует электрический ток к потребностям лампы микроскопа, поскольку мощность лампочки обычно ниже, чем у бытовой сети. Некоторые трансформаторы имеют контроль интенсивности Это позволяет регулировать яркость, не касаясь диафрагмы, что обеспечивает более комфортное освещение для длительных наблюдений.
Исходя из всего вышесказанного, мы можем быть уверены в элементах, из которых состоит микроскоп, являющийся важнейшим инструментом для изучения микроорганизмов, влияющих на развитие человечества. биомедицинские исследованияпри анализе материалов и при исследовании enfermedades а также возможные способы лечения. Благодаря сочетанию стабильной механической конструкции с точной оптической системой и контролируемым освещением, этот прибор расширил границы того, что может увидеть человеческий глаз, и навсегда изменил наше понимание микроскопического мира.