Mikroskop. Princípom činnosti mikroskopu je konštrukcia obrazu. Mikroskop a mikroskopické metódy výskumu

Mikroskop(z gréčtiny. mikros- malý a skopeo-pozri)- optický prístroj získať zväčšený obraz malých predmetov a ich detailov, neviditeľných voľným okom.

Prvý známy mikroskop bol vytvorený v roku 1590 v Holandsku dedičnými optikmi Zachariáš a Hans Jansenami ktorý namontoval dve konvexné šošovky do jednej trubice. Neskôr Descartes vo svojej knihe „Dioptria“ (1637) opísal zložitejší mikroskop, zložený z dvoch šošoviek – plankonkávnej (okulár) a bikonvexnej (objektív). Ďalšie zlepšenie optiky povolené Anthony van Leeuwenhoek v roku 1674 vyrobiť šošovky s dostatočným zväčšením na vykonávanie jednoduchých vedecké pozorovania a po prvýkrát v roku 1683 opísať mikroorganizmy.

Moderný mikroskop (obrázok 1) pozostáva z troch hlavných častí: optickej, osvetľovacej a mechanickej.

Hlavné detaily optická časť mikroskop sú dva systémy zväčšovacích šošoviek: okulár smerujúci k oku výskumníka a šošovka smerujúca k preparátu. Okuláre Majú dve šošovky, z ktorých horná sa nazýva hlavná a spodná kolektívna. Na ráme okulárov uveďte, čo produkujú zvýšiť(×5,×7,×10,×15). Počet okulárov v mikroskope môže byť rôzny, a preto rozlišovať monokulárne a ďalekohľad mikroskopy (určené na pozorovanie objektu jedným alebo dvoma očami), ako aj trinokulárne , ktorý umožňuje pripojenie k mikroskopovým dokumentačným systémom (foto a videokamery).

Objektívy Ide o sústavu šošoviek uzavretých v kovovom ráme, z ktorého predná (predná) šošovka vytvára zväčšenie a za ňou ležiace korekčné šošovky eliminujú nedokonalosti optického obrazu. Na ráme šošoviek čísla označujú aj to, čo vyrábajú. zvýšiť (×8,×10,×40,×100). Väčšina modelov určených pre mikrobiologický výskum je vybavená niekoľkými šošovkami s rôznym zväčšením a otočným mechanizmom určeným pre rýchlu výmenu - vežička , často nazývaný " vežička ».

osvetľovacia časť je navrhnutý tak, aby vytváral svetelný tok, ktorý umožňuje osvetliť objekt tak, aby optická časť mikroskopu plnila svoje funkcie s maximálnou presnosťou. Osvetľovacia časť v priamom prechádzajúcom svetelnom mikroskope je umiestnená za objektom pod šošovkou a obsahuje Zdroj svetla (lampa a elektrický zdroj) a opto- mechanický systém (kondenzátor, clona a nastaviteľná clona). Kondenzátor pozostáva zo systému šošoviek, ktoré sú navrhnuté tak, aby zbierali lúče prichádzajúce zo svetelného zdroja v jednom bode - zameranie , ktorý musí byť v rovine uvažovaného objektu. Vo svojom poradí d bránica umiestnený pod kondenzátorom a určený na reguláciu (zvýšenie alebo zníženie) toku lúčov prechádzajúcich zo svetelného zdroja.

Mechanický Mikroskop obsahuje časti, ktoré kombinujú optickú a osvetľovaciu časť popísanú vyššie, ako aj umožňujúce umiestniť a premiestniť skúmaný preparát. Mechanická časť teda pozostáva z dôvodov mikroskop a držiak , na vrchu ktorých sú pripevnené trubica - dutá trubica určená na umiestnenie šošovky, ako aj vyššie uvedenej veže. Nižšie je objektová tabuľka na ktoré sú umiestnené podložné sklíčka s testovacími vzorkami. Pódium je možné pomocou príslušného zariadenia posúvať v horizontálnej rovine, ako aj nahor a nadol, čo umožňuje nastaviť ostrosť obrazu pomocou hrubý (makrometrický) a presné (mikrometrické) skrutky.

Zvýšiť, ktorá dáva mikroskopu je určená súčinom zväčšenia objektívu a zväčšenia okuláru. Okrem mikroskopie vo svetelnom poli sa v špeciálnych metódach výskumu široko používajú: tmavé pole, fázový kontrast, luminiscenčná (fluorescenčná) a elektrónová mikroskopia.

Primárny(vlastný) fluorescencia sa vyskytuje bez špeciálnej liečby liekmi a je vlastná množstvu biologicky aktívnych látok, ako sú aromatické aminokyseliny, porfyríny, chlorofyl, vitamíny A, B2, B1, niektoré antibiotiká (tetracyklín) a chemoterapeutické látky (akrihin, rivanol). Sekundárne (indukovaný) fluorescencia vzniká ako výsledok spracovania mikroskopických predmetov fluorescenčnými farbivami – fluorochrómmi. Niektoré z týchto farbív sú v bunkách distribuované difúzne, zatiaľ čo iné sa selektívne viažu na určité bunkové štruktúry alebo dokonca na určité chemikálie.

Pre tento typ mikroskopie, špeciálne fluorescenčné (fluorescenčné) mikroskopy , ktoré sa líšia od bežného svetelného mikroskopu prítomnosťou výkonného Zdroj svetla (Ultra-vysokotlaková ortuťovo-kremenná lampa alebo halogénová kremenná žiarovka), ktorá vyžaruje prevažne v dlhovlnnej ultrafialovej alebo krátkovlnnej (modrofialovej) oblasti viditeľného spektra.

Tento zdroj sa používa na vybudenie fluorescencie pred prechodom vyžarovaného svetla cez špeciálny vzrušujúce (modro-fialová) svetelný filter a odrazené rušenie delenie lúčov tanier , ktoré takmer úplne odrežú žiarenie s dlhšími vlnovými dĺžkami a prepustia len tú časť spektra, ktorá excituje fluorescenciu. Zároveň v moderné modely Vo fluorescenčných mikroskopoch sa excitačné žiarenie dostáva do preparátu cez objektív (!) zamykanie (žltá) svetelný filter , ktorý oddeľuje krátkovlnné vzrušujúce žiarenie a prenáša luminiscenčné svetlo z preparátu do oka pozorovateľa.

Vďaka použitiu takéhoto systému svetelných filtrov je intenzita luminiscencie pozorovaného objektu zvyčajne nízka, a preto by sa mala luminiscenčná mikroskopia vykonávať v špeciálnych zatemnené miestnosti .

Dôležitou požiadavkou pri vykonávaní tohto typu mikroskopie je aj použitie o nefluorescenčné ponorenie a obmedzujúce médiá . Najmä na potlačenie vnútornej fluorescencie cédrového alebo iného imerzného oleja sa k nemu pridávajú malé množstvá nitrobenzénu (od 2 do 10 kvapiek na 1 g). Tlmivý roztok glycerolu, ako aj nefluorescenčné polyméry (polystyrén, polyvinylalkohol) sa môžu použiť ako záverečné médiá pre prípravky. Inak sa pri kondukčnej luminiscenčnej mikroskopii používajú klasické sklíčka a krycie sklíčka, ktoré prepúšťajú žiarenie v časti použitého spektra a nemajú vlastnú luminiscenciu.

Preto sú dôležité výhody fluorescenčnej mikroskopie:

1) farebný obrázok;

2) vysoký stupeň kontrastu samostatne svietiacich predmetov na čiernom pozadí;

3) možnosť štúdia bunkových štruktúr, ktoré selektívne absorbujú rôzne fluorochrómy, ktoré sú špecifickými cytochemickými indikátormi;

4) možnosť stanovenia funkčných a morfologických zmien v bunkách v dynamike ich vývoja;

5) možnosť špecifického farbenia mikroorganizmov (pomocou imunofluorescencie).

elektrónová mikroskopia

Boli položené teoretické základy využitia elektrónov na pozorovanie mikroskopických objektov W. Hamilton , ktorý vytvoril analógiu medzi prechodom svetelných lúčov v opticky nehomogénnom prostredí a trajektóriami častíc v silových poliach, a tiež de Broglie , ktorí predložili hypotézu, že elektrón má korpuskulárne aj vlnové vlastnosti.

Zároveň je vzhľadom na extrémne krátku vlnovú dĺžku elektrónov, ktorá klesá priamo úmerne s aplikovaným urýchľovacím napätím, teoreticky vypočítaný limit rozlíšenia , ktorá charakterizuje schopnosť zariadenia zobraziť oddelene malé, čo najbližšie detaily objektu, pre elektrónový mikroskop je 2-3 Å ( angstrom , kde 1Å=10 -10 m), čo je niekoľko tisíckrát viac ako u optického mikroskopu. Prvý obraz objektu vytvoreného elektrónovými lúčmi bol získaný v roku 1931. nemeckí vedci M. Knolem a E. Ruska .

V konštrukciách moderných elektrónových mikroskopov je zdrojom elektrónov kov (zvyčajne volfrám), z ktorého po zahriatí na 2500 ºС v dôsledku termionická emisia sú emitované elektróny. Pomocou elektrických a magnetických polí vznikajúce tok elektrónov môžete zrýchliť a spomaliť, ako aj vychýliť akýmkoľvek smerom a zaostriť. Teda úloha šošoviek v elektrónový mikroskop hrá súpravu vhodne vypočítaných magnetických, elektrostatických a kombinovaných zariadení, tzv. elektronické šošovky" .

Nevyhnutná podmienka pre pohyb elektrónov vo forme lúča na veľká vzdialenosť je tiež výtvor na ich ceste vákuum , keďže v tomto prípade stredná voľná dráha elektrónov medzi zrážkami s molekulami plynu výrazne prekročí vzdialenosť, na ktorú sa musia pohybovať. Na tieto účely stačí v pracovnej komore udržiavať podtlak približne 10 -4 Pa.

Podľa povahy štúdia objektov sa elektrónové mikroskopy delia na priesvitné, reflexné, emisné, rastrové, tieňové a zrkadlovo , medzi ktorými sú najčastejšie používané prvé dva.

Optický dizajn transmisný (transmisný) elektrónový mikroskop je úplne ekvivalentná zodpovedajúcej konštrukcii optického mikroskopu, v ktorej je svetelný lúč nahradený elektrónovým lúčom a systémy sklenených šošoviek sú nahradené systémami elektronických šošoviek. Transmisný elektrónový mikroskop teda pozostáva z nasledujúcich hlavných komponentov: osvetľovací systém, objektová kamera, zaostrovací systém a jednotka na registráciu konečnej snímky pozostáva z kamery a fluorescenčnej obrazovky.

Všetky tieto uzly sú navzájom spojené a tvoria takzvaný „stĺpec mikroskopu“, v ktorom je udržiavané vákuum. Ďalšou dôležitou požiadavkou na skúmaný objekt je jeho hrúbka menšia ako 0,1 µm. Konečný obraz objektu sa vytvorí po príslušnom zaostrení elektrónového lúča, ktorý ním prechádza fotografický film alebo fluorescenčná obrazovka , potiahnutý špeciálnou látkou - fosforom (podobne ako obrazovka v TV kineskopoch) a premení elektronický obraz na viditeľný.

V tomto prípade je tvorba obrazu v transmisnom elektrónovom mikroskope spojená najmä s rôznym stupňom rozptylu elektrónov rôznymi časťami skúmanej vzorky a v menšej miere s rozdielom v absorpcii elektrónov týmito časťami. . Kontrast je tiež zvýšený použitím " elektronické farbivá "(oxid osmičelý, urán atď.), selektívne sa viažuce na niektoré časti objektu. Usporiadané Podobným spôsobom Moderné transmisné elektrónové mikroskopy poskytujú maximálne užitočné zväčšenie až 400 000 krát, čo zodpovedá rozhodnutie pri 5,0 Á. Jemná štruktúra bakteriálnych buniek odhalená pomocou transmisnej elektrónovej mikroskopie sa nazýva tzv ultraštruktúra .

AT reflexný (skenovací) elektrónový mikroskop Obraz vytvárajú elektróny odrazené (rozptýlené) od povrchovej vrstvy predmetu, keď je ožiarený pod malým uhlom (približne niekoľko stupňov) k povrchu. V súlade s tým je vytvorenie obrazu spôsobené rozdielom v rozptyle elektrónov v rôznych bodoch objektu v závislosti od jeho povrchového mikroreliéfu a samotný výsledok takejto mikroskopie sa javí ako štruktúra povrchu pozorovaného objektu. Kontrast možno zvýšiť nastriekaním kovových častíc na povrch objektu. Dosahované rozlíšenie mikroskopov tohto typu je asi 100 Å.

optický mikroskop - zariadenie na získavanie zväčšených obrazov predmetov (alebo detailov ich štruktúry), neviditeľné voľným okom. (z inej gréčtiny. μικρός „malé“ a σκοπέω "Skúmam") - optické zariadenie na získanie zväčšených obrazov predmetov (alebo detailov ich štruktúry) neviditeľných voľným okom. Zdroj: Wikipedia.

Oblasti použitia mikroskopov

Optické mikroskopy sa líšia typmi a modifikáciami pre rôzne aplikácie.

Mikroskopické metódy v modernom svete používané takmer vo všetkých oblastiach ľudská aktivita: "zoznam oblastí použitia"

V posledných desaťročiach sa na mikroskopické štúdie široko používa špeciálny optický softvér. Používaním počítačové programy dosahuje sa nepretržité pozorovanie výskumných objektov, čo je dôležité najmä pre štúdium biologických objektov.

Vďaka moderným algoritmom používaným v optickom softvéri sa výrazne znižujú mzdové náklady

Princípy zariadenia

Hlavné komponenty mikroskopu sú:

Systém optického mikroskopu obsahuje množstvo komponentov, z ktorých hlavnou je šošovka.

Optika mikroskopu pozostáva z dvoch prvkov - okuláru a objektívu, ktoré sú upevnené v pohyblivom tubuse, umiestnenom na kovovom podstavci so stolíkom na predmety. Zväčšenie mikroskopu bez prídavných šošoviek medzi okulárom a objektívom sa rovná súčinu ich zväčšení

V súčasnosti má mikroskop takmer vždy osvetľovací systém a mikro a makro skrutky na nastavenie ostrosti.

V závislosti od účelu môžu byť k výskumnému mikroskopu pripojené ďalšie systémy a zariadenia, ako napr

objektívy so zvýšeným rozlíšením 40, clona 0,65, korekcia hrúbky krycieho sklíčka 0,17 mm a nekonečná dĺžka tubusu

Objektívy optického mikroskopu sú jednou z hlavných častí a sú komplexným mechanizmom na zväčšovanie obrazu skúmaného predmetu. Obraz predmetu zväčšený optickou šošovkou sa pozerá cez okulár, ktorý zase môže vytvárať zväčšenie. Ak šošovka mikroskopu nejakým spôsobom skresľuje obraz, potom toto skreslenie zosilní okulár. Objektív mikroskopu je zložitý optický systém, ktorý zväčšuje obraz objektu. Je to najzodpovednejšia a hlavná časť výskumného zariadenia. Cez okulár môžete sledovať obraz vytvorený objektívom.

Ciele výskumu a iných mikroskopov, vrátane stereoskopických, sú väčšinou vzájomne zameniteľné a jednotné. Zameniteľnosť ovplyvňujú predovšetkým parametre uchytenia objektívu.

Objektmi mikroskopického výskumu môžu byť akékoľvek organické a neorganické predmety, živé a neživé tkanivá, celé biologické organizmy alebo ich jednotlivé časti.

Mikroskop má ako osvetľovacie zariadenie optický systém halogénová lampa alebo LED systém. Výhodou LED je extrémne dlhá prevádzková doba v porovnaní s bežnými halogénovými žiarovkami (100 alebo viackrát dlhšia ako tento indikátor); nízka spotreba energie (tvorí 1/3 až 1/10 spotreby energie bežnej žiarovky); spektrálna „čistota“ atď.

Kondenzátory

Kondenzátory optického mikroskopu sú hlavným prvkom systému a z väčšej časti sú samostatnou, častejšie odnímateľnou jednotkou. Kondenzátory sú namontované priamo vedľa stolíka objektu a osvetľujú objekt. Neoddeliteľnou súčasťou kondenzora je apertúrna irisová clona.

Membrána je navrhnutá tak, aby obmedzila množstvo svetla len na tú časť prípravku, v ktorej sa študuje tento momentčas. To je užitočné najmä pri práci s veľkým zväčšením, keď je potrebné osvetliť len malú oblasť vzorky.

Otvorená clona zväčšuje šírku svetelného lúča. Toto nastavenie sa používa pri práci s nízkym zväčšením (väčšie zorné pole)

Zatvorením clony sa zužuje lúč svetla

Mikroskopický stolík

Neoddeliteľnou súčasťou dizajnu, ktorý mikroskop má, je objektová tabuľka, čo je povrch, na ktorý je liek umiestnený na výskum. Predmetové stoly sú rozdelené na pohyblivé a pevné. Stoly s pevnými predmetmi sa montujú na najjednoduchšie a najlacnejšie zariadenia používané na vyučovanie detí v školách.

Aj tie najjednoduchšie stolíky mikroskopu umožňujú pohyb v dvoch súradnicové roviny a zložitejšie poskytujú pohyb pozdĺž troch osí a rotáciu pod určitým uhlom.

Použiteľné šošovky a ich hlavné charakteristiky

Ako už bolo spomenuté, optické mikroskopy, ktorých šošovky sú jednou z najdôležitejších častí. Ide o vysoko komplexný optický dizajn, ktorý integruje prednú šošovku a kombináciu vnútorných šošoviek. V závislosti od úrovne pridelených úloh môže mať objektív až štrnásť rôznych šošoviek.

Hlavné údaje sú zvyčajne uvedené na tele optickej šošovky.

Mikroskop môže mať nasledujúce ciele:

• Achromáty (achromatické);
• Planpochromatické
• Planachromatické
• Planfluoráty

achromatickéšošovky korigujú aberáciu červeného a fialového spektra. Znižujú aj sférickú aberáciu, sférochromatickú aberáciu.

Planachromatickéšošovky takmer úplne eliminujú sférickú aberáciu. Na rozdiel od achromatických šošoviek, apochromatické takmer neskresľujú prirodzenú farbu objektu.

Hlavná výhoda planpochromatické optických šošoviek je schopnosť pomocou nich získať ostrý a neskreslený obraz v celom poli. Okrem toho niektoré úpravy šošoviek s plochým poľom korigujú chromatické aberácie.

Stupeň zväčšenia obrazu skúmaného objektu je jedným z hlavných parametrov optických šošoviek. Podľa stupňa zväčšenia sa šošovky delia na:

• malé zväčšenie - až 10x;
• stredné zväčšenie - od 10x do 50x;
• veľké zväčšenie - od 50x do 100x;

Ďalšie dôležitá charakteristika objektívy je ich číselná apertúra, ktorá ukazuje rozlišovaciu schopnosť optickej sústavy mikroskopu a je určená hodnotou minimálnej vzdialenosti, pri ktorej dokáže šošovka rozlíšiť dva susedné body.

Objektívy sú klasifikované podľa veľkosti otvoru.

• šošovky s malou clonou - do 0,25;
• s priemernou clonou - do 0,65;
• s veľkou clonou - viac ako 0,65.

Mikroskopy Nikon

značkové mikroskopy Nikon zastávať najvyššiu hodnosť. Ide o moderné mikroskopy, do ktorých konštruktéri integrovali najnovšie a najinovatívnejšie technické riešenia a možnosti svetovej vedy a techniky.

Podľa oblasti použitia firemných mikroskopov Nikon sú rozdelené do nasledujúcich skupín:

• biologický mikroskop;
• stereomikroskopy.

Biomedicínske alebo biologické mikroskopy Nikon sa používajú na moderný biologický a lekársky výskum živých organizmov a predmetov, ako aj na automatizované a viacúčelové laboratórne analýzy.

Medzi biomedicínske Nikon rozlišujú sa tieto modelové rady:

• Mikroskop Nikon Eclipse E;
• Mikroskop Nikon Eclipse Ci;
• Mikroskop Nikon Ni;
• Mikroskop Nikon Ti.

Stereomikroskopy Nikon umožňujú operátorovi pozorovať trojrozmerný predmet štúdia s možnosťou získania úplne prirodzeného obrazu.

Medzi stereomikroskopmi Nikon vynikajú tieto série modelov:

• Mikroskop Nikon SMZ1270/1270i;
• Mikroskop Nikon SMZ800N;
• Mikroskop Nikon SMZ25/SMZ18;
• Mikroskop Nikon SMZ745/745T;
• Nikon SMZ 660;
• Nikon SMZ 445/460.

Obrazová dokumentácia.

Integrácia moderných mikroskopov Nikon s digitálnymi fotoaparátmi vám umožňuje nepretržite sledovať uvažované objekty so súčasným snímaním a zaznamenávaním ich obrázkov. Digitálne fotoaparáty sú v súčasnosti široko používané na pozorovanie živých organizmov, ako aj v iných odvetviach vedy a techniky.

Nikon vyrába nasledujúce digitálne fotoaparáty:

Nikon DS-Fi2 Nikon DS-Qi1 Nikon DS-Vi1 Nikon DS-Fi1c Nikon DS-Ri1

• digitálny fotoaparát NikonDS-Fi2;
• digitálny fotoaparát NikonDS-Qi1;
• digitálny fotoaparát NikonDS-Vi1;
• digitálny fotoaparát NikonDS-Fi1c;
• digitálny fotoaparát NikonD.S.- RI1 .

Katalóg mikroskopov

Klasifikácia podľa princípu zobrazovania

V laboratórnych mikroskopoch pozorovateľ nie vždy vidí odrazené alebo prechádzajúce svetlo, ako keby sa pozeral voľným okom. Lúč svetla môže podliehať zmene tvaru aj vlnovej dĺžky alebo iných vlastností. V tomto ohľade existuje niekoľko typov laboratórnych mikroskopov podľa princípu zobrazovania:

• metóda svetlého poľa. Pre obyčajný človek toto je najpohodlnejšia forma vnímania objektu: svetlé pozadie a tmavý obraz. Používa sa v mikroskopoch s prechádzajúcim svetlom, takže pozorovateľ získa rovnaký obraz, ale zväčšený. Zmeny môžu byť spôsobené len použitím farebných sklenených filtrov, ktoré sú nasadené na objektív. Menej používané sú interferenčné filtre, ktoré prepúšťajú len určitú vlnovú dĺžku.
• Metóda tmavého poľa. V týchto mikroskopoch je opak pravdou: tmavé pozadie a ďalšie svetlý obraz alebo jasne lesklý obrys skúmaného objektu. To sa dosahuje rôznymi spôsobmi v závislosti od typu mikroskopu. V prechádzajúcom svetle je dopadajúce svetlo blokované, kým nedopadne na objekt. V zariadeniach s odrazeným svetlom prechádza lúč cez prstencovú clonu s nepriehľadným kotúčom, ktorý je väčší ako výstupná pupila šošovky.
• Metóda fázového kontrastu. Tieto mikroskopy, niekedy označované ako fázové mikroskopy, umožňujú získať obrázky s jasne definovanými vonkajšími a vnútornými hranicami. Táto metóda je vhodná na štúdium buniek a tkanív.
• Luminiscenčné mikroskopy. Princíp ich činnosti je založený na vlastnostiach určitých látok vybudiť svoje vlastné žiarenie pôsobením ultrafialových alebo modrofialových lúčov. Na objekt je nasmerovaný vhodný zdroj jasného svetla a nové lúče z neho sú „odrezané“ zložitým systémom svetelných filtrov, kým sa nezíska len určitá vlnová dĺžka žiarenia.
• Ponorné mikroskopy. Tieto zariadenia sa používajú na komplexný biomedicínsky výskum, kde je potrebné získať kontrastný obraz objektu na pozadí podobného odtieňa. Priame prechádzajúce svetlo je blokované v dvoch fázach: časť pred objektom, druhá časť - za objektom s útlmom.
• Mikroskopy interferencie (alebo diferenciálnej interferencie) kontrastu. Dovoliť prijímať obyčajné pozadie objemový obrázok rovnakej farby. Na oddelenie obrázka od pozadia sa používa orámovanie inej farby.
• Ultrafialové a infračervené mikroskopy. V nich dochádza k osvetleniu a tvorbe obrazu na vlnových dĺžkach neviditeľných pre ľudské oko. V súlade s tým sú pre pohodlie pozorovaní takéto mikroskopy pripojené k počítaču, ktorý prevádza obraz.

Moderné laboratórne mikroskopy nie sú vždy postavené podľa jedného princípu. Pre laboratórium je ekonomicky nerentabilné nakupovať desiatky modelov prístrojov na rôzne pozorovania, preto sa teraz mikroskopy vyrábajú v modulárnej konštrukcii tak, aby tvorili rôzne cesty zobrazovanie. Mnohé z nich môžu byť navyše pripojené k počítaču na zaznamenávanie a spracovanie informácií.

Klasifikácia podľa metódy osvetlenia

Na získanie kvalitné výsledky Pozorovania sa musia robiť pri dobrom svetle. Prirodzené svetlo využívajú iba hračkárske alebo školské mikroskopy a pre laboratórne prístroje sú potrebné ďalšie svetelné zdroje. V závislosti od ich typu a umiestnenia v systéme mikroskopu sa rozlišujú tieto možnosti dizajnu:

• Mikroskopy s prestupom svetla. Štandardný spôsob stavby mikroskopu, ktorý sa používal pri úplne prvých modeloch a dnes sa často vyskytuje. Princíp ich fungovania súvisí s tým, že svetlo z vonkajšieho zdroja prechádza objektom a v tomto čase ho človek pozoruje cez binokulárnu dýzu. Podľa tohto princípu je možné postaviť mikroskopy všetkých typov, vrátane stereoskopických. S ich pomocou môžete študovať priehľadné a priesvitné objekty.
• mikroskopy s odrazeným svetlom. Tu pozorovateľ nevidí predmet skúmania priamo, ale pozerá sa na obraz, ktorý sa od neho odráža. Podľa tohto princípu je možné vyrábať mikroskopy s plochým poľom (obrátené alebo priame), ako aj stereoskopické mikroskopy. Pomocou odrazeného svetla je dobré skúmať nepriehľadné predmety s rôznej miere odrazivosť, ako aj priesvitné vzorky.

Laboratórne mikroskopy s odrazeným svetlom sú tiež rozdelené do dvoch hlavných kategórií:

• „Pôvodné“ mikroskopy s odrazeným svetlom, v ktorých svetlo prechádza optickým systémom mikroskopu, odráža sa od objektu a potom opäť prechádza optikou. V prvom prípade sa šošovka stáva súčasťou osvetľovacieho systému, v druhom - hlavným prvkom, ktorý zvyšuje svetlo odrazené od objektu a prenáša ho na pozorovateľa.
• V druhej verzii dizajnu svetlo dopadá na objekt priamo a nie cez optický systém mikroskopu. K zväčšeniu dochádza v dôsledku prechodu odrazeného svetla cez šošovku. Stereoskopické mikroskopy sú zvyčajne postavené podľa tohto princípu.

Existujú aj luminiscenčné zariadenia s plochým poľom, v ktorých je osvetľovač odrazeného svetla. V nich nie je uvažovaný obraz vytvorený lúčom svetla, ktorý prešiel optikou, odrazil sa od objektu a opäť prešiel šošovkou. Inými slovami, použije sa rovnaký lúč svetla, ale jeho dĺžka po odraze od objektu a opätovnom prechode optikou bude iná. Často sa stáva, že v jednom mikroskope sú kombinované rôzne osvetľovacie systémy. Deje sa tak, aby bolo zariadenie univerzálne na štúdium všetkých druhov predmetov.

Cieľ: zoznámiť sa so stavbou mikroskopu, pravidlami práce s ním, technikou zhotovovania jednoduchých prípravkov, pravidlami spracovania výsledkov pozorovaní.

Materiály a vybavenie: mikroskop, sklíčka a krycie sklíčka, kvapkadlá s vodou a laktofenolom, pitevné ihličie, spóry machu palica, peľ slezu, stopky listov begónie, listy tradescantia.

Štruktúra mikroskopu

Mikroskop je opticko-mechanické zariadenie, ktoré vám umožňuje získať značne zväčšený obraz predmetného predmetu, ktorého rozmery presahujú rozlíšenie voľného oka. Osoba s normálnym zrakom rozlišuje dva body ako dve alebo dve čiary ako dve, a nie jednu, iba ak je medzi nimi vzdialenosť aspoň 100 mikrónov. Rozlišovacia schopnosť oka je teda nízka. Pri práci s mikroskopom sa vzdialenosť medzi dvoma bodmi alebo čiarami, pri ktorých sa zdá, že nesplývajú, zmenší na desatiny mikrometra. Inými slovami, rozlíšenie svetelných mikroskopov je 300-400-krát vyššie ako rozlíšenie voľného oka a rovná sa 0,2-0,3 mikrónu.

Užitočné zväčšenie moderných optických mikroskopov dosahuje 1400-násobok, pričom odhaľuje najmenšie detaily štruktúry skúmaného objektu.

V mikroskope sa rozlišujú optické a mechanické systémy.

Optická sústava sa skladá z troch častí: iluminátor, objektív a okulár (obr. 1).

Medzi objektívom a okulárom je umiestnená trubica. Všetky tieto časti sú prísne vycentrované a osadené v statíve, ktorý je mechanickým systémom mikroskopu. Statív pozostáva z masívnej základne, stola na predmety, oblúka alebo držiaka trubice a podávacích mechanizmov, ktoré posúvajú stolík na predmety vo vertikálnom smere.

Ryža. 1. Svetelný monokulárny prístroj (A)

a binokulárny (B) mikroskop:

1 - okuláre; 2 - binokulárny nástavec; 3 – upevňovacia skrutka trysky; 4 - otočné zariadenie; 5 - šošovky; 6 - skrutkový doraz (obmedzovač pohybu stola objektu pri zaostrovaní; 7 - stolík objektu; 8 - rukoväť na posúvanie stola objektu v dvoch vzájomne kolmých smeroch; 9 - rukoväť hrubého zaostrovania; 10 - rukoväť jemného zaostrovania; 11 - zberač v rám; 12 - základňa mikroskopu; 13 - kondenzor; 14 - upevňovacia skrutka kondenzora; 15 - základný prípravok

Osvetľovaciu aparatúru predstavuje kondenzátor s irisovou clonou a iluminátor s halogénovou žiarovkou. Kondenzátor je umiestnený v prstenci pod stolíkom mikroskopu. Skladá sa z dvoch alebo troch šošoviek vložených do valcového rámu. Kondenzátor slúži na najlepšie osvetlenie skúmaného lieku. Predná šošovka kondenzora by mala byť inštalovaná na úrovni stolíka mikroskopu alebo mierne pod ním.

V spodnej časti kondenzátora je irisová clona. Ide o systém početných tenkých plátov („okvetných lístkov“), pohyblivo upevnených v okrúhlom ráme. Pomocou nastavovacieho krúžku môžete meniť veľkosť otvoru membrány, ktorá vždy zachováva stredovú polohu. Tým sa reguluje priemer lúča svetla prichádzajúceho z lampy do kondenzátora. Pod membránou je upevnený krúžok, do ktorého je vložený svetelný filter, zvyčajne vyrobený z matného skla.

Osvetľovač zabudovaný do podstavca mikroskopu obsahuje kolektor v ráme, ktorý sa naskrutkuje do otvoru v podstavci, a držiak na 6V, 20W halogénovú žiarovku. Iluminátor sa zapína pomocou spínača umiestneného na zadnej strane základne mikroskopu. Otáčaním voliča nastavenia žhavenia lampy, ktorý sa nachádza na bočnom povrchu základne mikroskopu naľavo od pozorovateľa, je možné meniť jas žhavenia lampy.

Po prechode cez kondenzor a lomu v jeho šošovkách osvetľujú lúče pochádzajúce zo svetelného zdroja preparát ležiaci na stolíku mikroskopu, prechádzajú ním a potom vstupujú do šošovky vo forme divergentného lúča.

Čiastočným zakrytím spodnej šošovky kondenzora membrána blokuje bočné lúče, čo má za následok viac ostrý obraz objekt.

Objektív je najdôležitejšou súčasťou optického systému. Skladá sa z niekoľkých šošoviek zasadených do kovovej objímky. Šošovky s vysokým zväčšením zahŕňajú 8–10 šošoviek alebo viac. Objektív poskytuje obraz objektu s opačným usporiadaním častí. Pri tom odhalí ("rozrieši") štruktúry, ktoré sú voľným okom nedostupné, s väčším či menším detailom, v závislosti od kvality šošovky. Obraz je budovaný šošovkou v rovine otvoru okuláru, umiestnenej v hornej časti tubusu (tubusu) mikroskopu. Optické vlastnosti šošovky závisia od jej konštrukcie a kvality šošoviek. Najvýkonnejšie šošovky poskytujú 120-násobné zväčšenie. Na laboratórne triedy zvyčajne pracujú so šošovkami, ktoré zväčšujú 4, 20, 40-krát.

Veľký význam pri práci s mikroskopom má pracovnú vzdialenosť objektívu, teda vzdialenosť od spodnej (prednej) šošovky objektívu k objektu (k hornej ploche sklíčka). Pre šošovky so 40-násobným zväčšením je táto vzdialenosť 0,6 mm. Preto je žiaduce použiť krycie sklíčka, ktoré sú tenšie ako pracovná vzdialenosť. Normálna hrúbka krycieho sklíčka je 0,17–0,18 mm.

Okulár je oveľa jednoduchší ako šošovka. Niektoré okuláre pozostávajú len z dvoch šošoviek a clony vloženej do valcového rámu. Horná (očná) šošovka slúži na pozorovanie, spodná ("kolektívna") hrá pomocnú úlohu, zaostruje obraz vybudovaný šošovkou. Apertúra okuláru vymedzuje hranice zorného poľa.

Na spodnom konci držiaka trubice je upevnené otočné zariadenie - otočný disk so štrbinami, ktoré majú závity na skrutkovanie šošoviek. Závit skrutiek objímok revolverovej hlavy a objektívov je štandardizovaný, takže objektívy sú vhodné pre mikroskopy rôzne modely. Držiak trubice je pevne spojený so statívom.

Mikroskop je konštruovaný tak, že preparácia je umiestnená medzi hlavným ohniskom objektívu a jeho dvojitým ohnisková vzdialenosť. V tubuse mikroskopu, v rovine clony okuláru, umiestnenej medzi hlavným ohniskom a optickým stredom hornej šošovky okulára, objektív vytvára skutočný zväčšený inverzný obraz objektu. Horná šošovka alebo systém šošoviek okuláru, ktorý pôsobí ako lupa, vytvára virtuálny vzpriamený zväčšený obraz. Obraz, ktorý sa získa pomocou mikroskopu, sa teda ukáže byť dvakrát zväčšený a inverzný vzhľadom na skúmaný objekt (obr. 2). Celkové zväčšenie mikroskopu s normálnou (160 mm) dĺžkou tubusu sa rovná zväčšeniu objektívu vynásobenému zväčšením okuláru.

Štvorcový stolík má v strede otvor, do ktorého zapadá horná časť kondenzátora. Tabuľka predmetov spolu s prípravkom sa dá posúvať tam a späť. Moderné mikroskopy sú vybavené aj vodidlom preparácie, pomocou ktorého je možné preparáciu posúvať na pódiu dopredu a dozadu. Na tento účel sú na osi vpravo umiestnené dve skrutky.

Ryža. 2. Dráha lúčov v mikroskope:

AB - predmet; O 1 je šošovka mikroskopu, ktorá poskytuje zväčšený inverzný a reálny obraz objektu A 1 B 1 . Obraz predmetu leží v ohniskovej rovine F 2 okuláru mikroskopu O 2, cez ktorý sa naň pozeráme ako cez lupu. V ohniskovej rovine F 3 očnej šošovky O 3 sa získa skutočný obraz objektu A 2 B 2 . Takéto usporiadanie O1 a O2 je tiež možné, keď A1B1 sa nachádza medzi F2 a O2

pod tabuľkou predmetov. Horná skrutka slúži na posúvanie stola na predmety a spodná skrutka slúži na posúvanie preparátu.

Pohyb liečiva s predmetom na ostrenie sa uskutočňuje pohybom stola na predmety, ktorý je pohyblivo spojený s držiakom skúmavky. Pomocou posuvných mechanizmov sa dá vertikálne posúvať (hore - dole) a zaostrovať. Vo väčšine moderných mikroskopov sú tieto mechanizmy (skrutky) upevnené na základni držiaka trubice.

Hrubé zaostrenie sa vykonáva pomocou makrometrickej skrutky (kremalery). Jemné zaostrenie sa vykonáva pomocou mikrometrovej skrutky. Delenia sa nanášajú na bubon mikrometrovej skrutky. Pohyb o jeden dielik zodpovedá zdvihnutiu alebo zníženiu potrubia o 2 µm. Pri úplnom otočení skrutky sa potrubie posunie o 100 µm.

Mechanizmy pre makrometrické a najmä mikrometrické posuvy sú vyrobené veľmi presne a vyžadujú si starostlivé zaobchádzanie. Otáčanie skrutiek by malo byť hladké, bez trhania a sily.

Existujú rôzne modely vzdelávacích a výskumných svetelných mikroskopov. Takéto mikroskopy umožňujú určiť tvar buniek mikroorganizmov, ich veľkosť, pohyblivosť, stupeň morfologickej heterogenity, ako aj schopnosť mikroorganizmov rozlišovať sfarbenie.

Úspešnosť pozorovania objektu a spoľahlivosť získaných výsledkov závisí od dobrej znalosti optického systému mikroskopu.

Zvážte zariadenie a vzhľad biologického mikroskopu, model XSP-136 (učebný nástroj Ningbo Co., LTD), jeho fungovanie základné časti. Mikroskop má mechanické a optické časti (obrázok 3.1).

Obrázok 3.1 - Zariadenie a vzhľad mikroskopu

Mechanický biologický mikroskop obsahuje statív s predmetovým stolíkom; binokulárna hlava; gombík hrubého nastavenia pre ostrosť; gombík jemného nastavenia ostrosti; rukoväte na posúvanie javiska objektu doprava / doľava, dopredu / dozadu; revolverové zariadenie.

Optická časť Mikroskop obsahuje osvetľovacie zariadenie, kondenzor, objektívy a okuláre.

Popis a činnosť komponentov mikroskopu

Objektívy. Objektívy (achromatický typ) dodávané s mikroskopom sú určené pre mechanickú dĺžku tubusu mikroskopu 160 mm, lineárne zorné pole v obrazovej rovine 18 mm a hrúbku krycieho sklíčka 0,17 mm. Telo každej šošovky je označené lineárnym zväčšením, napríklad 4x; 10x; 40x; 100x a podľa toho je indikovaná numerická apertúra 0,10; 0,25; 0,65; 1.25, ako aj farebné kódovanie.

Binokulárny nástavec. Binokulárny nástavec poskytuje vizuálne pozorovanie obrazu objektu; namontovaný na objímke statívu a zaistený skrutkou.

Nastavenie vzdialenosti medzi osami okulárov podľa základne oka pozorovateľa sa vykonáva otáčaním puzdier s tubusmi okulárov v rozsahu od 55 do 75 mm.

Okuláre. Mikroskop je dodávaný s dvoma širokouhlými okulármi so zväčšením 10x.

Otočné zariadenie. Štvorzásuvkové otočné zariadenie zabezpečuje inštaláciu šošoviek v pracovnej polohe. Výmena šošoviek sa vykonáva otočením vlnitého prstenca otočného zariadenia do pevnej polohy.

Kondenzátor. Súprava mikroskopu obsahuje Abbe kondenzor pre jasné pole s irisovou clonou a filtrom, numerická apertúra A=1,25. Kondenzátor je namontovaný v držiaku pod stolíkom mikroskopu a zaistený skrutkou. Kondenzátor svetlého poľa má irisovú apertúru a sklopný rám na inštaláciu svetelného filtra.

Osvetľovacie zariadenie. Na získanie rovnomerne osvetleného obrazu predmetov v mikroskope slúži osvetľovacie LED zariadenie. Iluminátor sa zapína pomocou spínača umiestneného na zadnej strane základne mikroskopu. Otáčaním kolieska nastavenia žhavenia lampy, umiestneného na bočnom povrchu základne mikroskopu naľavo od pozorovateľa, môžete meniť jas osvetlenia.

zaostrovací mechanizmus. Zaostrovací mechanizmus je umiestnený v stojane mikroskopu. Zaostrovanie na objekt sa vykonáva posúvaním stolíka objektu po výške otáčaním rukovätí umiestnených na oboch stranách statívu. Hrubý pohyb sa vykonáva väčšou rukoväťou, jemný pohyb menšou rukoväťou.

Predmetová tabuľka. Tabuľka objektov zabezpečuje pohyb objektu v horizontálnej rovine. Rozsah pohybu stola je 70x30 mm. Predmet je upevnený na povrchu stola medzi držiakom a svorkou preparačného unášača, pre ktorú je svorka posunutá do strany.

Práca s mikroskopom

Pred začatím práce s prípravkami je potrebné správne nastaviť osvetlenie. To umožňuje dosiahnuť maximálne rozlíšenie a kvalitu obrazu mikroskopu. Pre prácu s mikroskopom by ste mali nastaviť otvorenie okulárov tak, aby sa dva obrazy spojili do jedného. Krúžok dioptrickej korekcie na pravom okulári by mal byť nastavený na „nulu“, ak je zraková ostrosť oboch očí rovnaká. V opačnom prípade je potrebné vykonať všeobecné zaostrenie, potom zavrieť ľavé oko a dosiahnuť maximálnu ostrosť pre pravé otáčaním korekčného krúžku.

Štúdium preparátu sa odporúča začať šošovkou najmenšieho zväčšenia, ktorá sa používa ako vyhľadávacia pri výbere miesta na podrobnejšie štúdium, potom môžete pristúpiť k práci so silnejšími šošovkami.

Uistite sa, že 4x objektív je pripravený na použitie. To vám pomôže umiestniť sklíčko na miesto a tiež umiestniť objekt na vyšetrenie. Umiestnite sklíčko na stolík a opatrne ho upnite pomocou pružinových držiakov.

Pripojte napájací kábel a zapnite mikroskop.

Vždy začnite svoj prieskum so 4-násobným cieľom. Ak chcete dosiahnuť jasnosť a ostrosť obrazu skúmaného objektu, použite gombíky hrubého a jemného zaostrenia. Ak sa požadovaný obrázok získa so slabým objektívom 4x, otočte vežičku na najbližšiu vyššiu hodnotu 10x. Revolver by sa mal zablokovať.

Počas pozorovania objektu cez okulár otáčajte kolieskom hrubého zaostrenia (veľký priemer). Na získanie najčistejšieho obrazu použite gombík jemného zaostrenia (malý priemer).

Na ovládanie množstva svetla prechádzajúceho cez kondenzor môžete otvárať alebo zatvárať irisovú clonu umiestnenú pod stolíkom. Zmenou nastavení môžete dosiahnuť najčistejší obraz skúmaného objektu.

Počas zaostrovania nedovoľte, aby sa šošovka dostala do kontaktu s predmetom štúdia. Keď je objektív zväčšený až 100x, objektív je veľmi blízko diapozitívu.

Manipulácia a starostlivosť o mikroskop

1 Mikroskop musí byť udržiavaný v čistote a chránený pred poškodením.

2 Ak chcete uložiť vzhľad mikroskop, treba ho po odstránení prachu pravidelne utierať mäkkou handričkou mierne namočenou v vazelíne bez obsahu kyselín a potom utrieť suchou, mäkkou a čistou handričkou.

3 Kovové časti mikroskopu sa musia udržiavať čisté. Na čistenie mikroskopu by sa mali používať špeciálne mazacie nekorozívne kvapaliny.

4 Na ochranu optických častí zrakového nástavca pred prachom je potrebné ponechať okuláre v tubusoch okulárov.

5 Nedotýkajte sa povrchov optických častí prstami. Ak je na šošovke objektívu prach, treba ho odstrániť ofukovacím balónikom alebo kefkou. Ak do šošoviek prenikol prach a na vnútorných plochách šošoviek sa vytvoril zakalený povlak, je potrebné poslať šošovku na čistenie do optickej dielne.

6 Aby ste predišli nesprávnemu nastaveniu, chráňte mikroskop pred otrasmi a nárazmi.

7 Aby sa zabránilo vniknutiu prachu na vnútro šošoviek, mikroskop by mal byť uložený pod puzdrom alebo v jeho obale.

8 Mikroskop a jeho súčasti pri odstraňovaní problémov nerozoberajte.

Bezpečnostné opatrenia

Pri práci s mikroskopom je zdrojom nebezpečenstva elektrický prúd. Konštrukcia mikroskopu eliminuje možnosť náhodného kontaktu so živými časťami pod napätím.

Mikroskop sa delí na mechanickú a optickú časť. Mechanickú časť predstavuje statív (pozostávajúci zo základne a držiaka trubice) a na nej upevnená trubica s revolverom na montáž a výmenu objektívov. Súčasťou mechanickej časti je aj: stolík na prípravu predmetov, zariadenia na upevnenie kondenzora a svetelných filtrov, v statíve zabudované mechanizmy na hrubý (makromechanizmus, makroskrutka) a jemný (mikromechanizmus, mikroskrutka) pohyb stola na predmety alebo držiaka trubice.

Optická časť je zastúpená šošovkami, okulármi a osvetľovacím systémom, ktorý zase pozostáva z Abbeho kondenzora umiestneného pod stolíkom objektu a zabudovaného iluminátora s nízkonapäťovou žiarovkou a transformátorom. Objektívy sa naskrutkujú do revolvera a na opačnú stranu tubusu sa nainštaluje príslušný okulár, cez ktorý sa obraz pozoruje.

Obrázok 1. Zariadenie mikroskopu

Súčasťou mechanickej časti je statív pozostávajúci zo základne a držiaka trubice. Základňa slúži ako podpera mikroskopu a nesie celú konštrukciu statívu. Na základni je tiež objímka pre zrkadlo alebo vstavané svetlo.

• predmetný stolík slúžiaci na umiestnenie prípravkov a ich horizontálny pohyb;
• uzol pre montáž a vertikálne svetelné filtre.

Vo väčšine moderných mikroskopov sa zaostrovanie vykonáva vertikálnym pohybom stolíka objektu pomocou makro- a mikromechanizmu so stacionárnym držiakom trubice. To vám umožní nainštalovať na držiak trubice rôzne nástavce (mikrofoto atď.). V niektorých konštrukciách mikroskopov určených na prácu s mikromanipulátorom sa zaostrovanie vykonáva vertikálnym pohybom držiaka trubice so stacionárnym stolíkom.

mikroskopická trubica- uzol, ktorý slúži na inštaláciu šošoviek a okulárov v určitej vzdialenosti od seba. Ide o tubus, v ktorého hornej časti je okulár alebo okuláre a v spodnej časti je zariadenie na pripevnenie a výmenu šošoviek. Zvyčajne ide o revolver s niekoľkými slotmi na rýchlu výmenu šošoviek rôznych zväčšení. V každom revolverovom sedle je objektív upevnený tak, aby vždy zostal vycentrovaný vzhľadom na optickú os mikroskopu. V súčasnosti sa konštrukcia tubusu výrazne líši od predchádzajúcich mikroskopov tým, že časti tubusu nesúce okuláre a revolver s objektívmi nie sú konštrukčne spojené. Úlohu strednej časti trubice môže vykonávať statív.
Mechanická dĺžka tubusu biologických mikroskopov je zvyčajne 160 mm. V tubuse medzi objektívom a okulárom môžu byť hranoly, ktoré menia smer lúčov a medzišošovky, ktoré menia očné zväčšenie a optickú dĺžku tubusu.

Existujú rôzne zameniteľné konštrukcie časti tubusu, ktorá nesie okuláre (rovné a šikmé) a líšia sa počtom okulárov (dýzy okulárov):

• monokulárne- s jedným okulárom, na pozorovanie jedným okom;
• ďalekohľad- s dvoma okulármi, na súčasné pozorovanie dvoma očami, ktoré sa môžu líšiť dizajnom v závislosti od modelu mikroskopu;
• trinokulárny- s dvoma okulármi a projekčným výstupom, umožňujúcim súčasne s vizuálnym pozorovaním dvoma očami premietať obraz liečiva vhodnou optikou na monitor počítača alebo iný prijímač obrazu.

Mechanická časť mikroskopu okrem držiaka tubusu s tubusom obsahuje:

• držiak na pripevnenie predmetovej tabuľky;
• objektový stolík, ktorý slúži na umiestnenie preparátov a horizontálny pohyb v dvoch smeroch kolmých na os mikroskopu. Konštrukcia niektorých tabuliek umožňuje otáčať liek. Vertikálny pohyb javiska objektu sa uskutočňuje makro- a mikromechanizmom.
• prípravky na upevnenie a vertikálny pohyb kondenzora a jeho centrovanie, ako aj na umiestnenie svetelných filtrov.