Поговорим о микроскопах

Помнится, в далеком детстве мне подарили микроскоп «Натуралист» – игрушечный, но таки дающий фиксированное увеличение аж в шестьдесят раз. Состоял он из одной трубки, закрепляемой на пластмассовом футляре, одновременно играющим роль основания. Сколько интересных вещей тогда было пересмотрено через окуляр, подсвеченный тусклым зеркальцем – от листьев водорослей до целого таракана…



Рис. 1. Детский микроскоп «Натуралист» (за неимением лучшего — фото с торговой площадки)

С тех пор прошло более тридцати лет, но о детском увлечении я не забыл. И вот однажды под влиянием приступа ностальгии я решил купить себе такую же игрушку, только чуть посовременнее. Но первый же взгляд на соответствующий раздел Интернет-площадки показал: чего-то я в этой жизни не понимаю. От обилия самый разных устройств, описываемых одним и тем же словом «микроскоп», просто рябило в глазах. И вот вместо пары быстрых щелчков мышкой пришлось плотно сесть и разобраться хотя бы в самых азах современной микроскопии. Результаты ниже.

Предупреждение: обзор не претендует на исчерпывающее описание и рассчитан на энтузиастов-любителей, интересующихся предметом для себя или для детей. Статья не содержит никакой теории, связанной с оптикой, ее в избытке хватает в других материалах.

Типы микроскопов


Существует довольно много самых разных задач, в которых необходимо детально рассмотреть мельчайшие детали объектов – от драгоценных камней и монет до внутренностей живой клетки. От того, что и как нам нужно увидеть, сильно зависят и применяемые методы. Оставим сейчас за кадром самые мелкие объекты типа вирусов или молекулярной структуры вещества и сосредоточимся на более крупных предметах размерами от бактерии и выше. Оптические устройства, применяемые для таких задач, делятся на два больших класса: биологические (компаундные) и стереомикроскопы.

Подробно останавливаться на стереомикроскопах не станем. Замечу только, что, вопреки подсознательным ожиданиям от названия, данный класс устройств предназначен не для создания стереокартинок. Стереомикроскопы используются для обследования сравнительно крупных непрозрачных предметов в отраженном свете: микросхем, камней, насекомых и т.п. Они отличаются сравнительно небольшим оптическим увеличением (40-60-80х, хотя наиболее продвинутые могут иметь даже 200х) и часто снабжены встроенными мониторами либо цифровыми интерфейсами. Источник света находится над образцом. Размеры – от карманных устройств до солидных стационарных установок.

Некоторые стереомикроскопы для промышленных целей даже лишены оптического окуляра и предназначены исключительно для подключения к компьютеру/смартфону через USB/WiFi («цифровые микроскопы»). Такие микроскопы сравнительно дешевы. Если надо как следует рассмотреть таракана, бриллиант или распайку элементов на плате, этот тип устройств для вас. Только помните, что супер-увеличения типа 1600х, которые часто можно встретить в описаниях даже самых дешевых устройств, относятся к цифровому увеличению и даже близко не отражают реальное оптическое. Каково оно? А кто его знает, производители до таких деталей не снисходят.


Рис. 2. Aomekie stereo microscope с увеличением 20х/40х (фото производителя)

Биологические микроскопы


Основной класс устройств, на котором мы сконцентрируемся – то, что называется биологическим микроскопом, в английской терминологии «компаундным» (составным, от compound). Он предназначен для рассматривания тонких прозрачных образцов (срезы тканей, бактерии, микроорганизмы и т.п.) в проходящем свете. Образец подготавливается на предметном стекле, умещаемом на рабочей платформе, источник света – внизу, под образцом.

Следует понимать, что под биологический микроскоп того же таракана засунуть сложно: для мощной оптики, где расстояние между линзой и препаратом составляет буквально десятую долю миллиметра, препарат должен быть очень тонким, плоским и прозрачным, специально подготовленным и, возможно, окрашенным. Обычно это капля или тонкая пленка, размещенная между предметным и покровным стеклом. Под маломощный объектив таракан влезет (фокусное расстояние у них от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров). Однако следует озаботиться хорошим внешним источником света и не стоит рассчитывать на высокую глубину резкости: в каждый момент времени вы сможете отчетливо видеть только определенный слой изображения.

Типовой биологический микроскоп состоит из трех частей: механическая платформа (база, предметный столик, устройства наведения и фокусировки), подсветка и оптическая система.


Рис. 3. Микроскоп Celestron (фото производителя)

Механическая платформа


Механическая часть состоит из основания, на которой монтируются все прочие компоненты, и предметного столика, на котором умещается образец. Очень важной частью механики является система, отвечающая за перемещение предметного столика в трех измерениях – именно так образец подводится в точку фокуса неподвижного объектива. Существуют модели, в которых перемещается объектив, но это редкая экзотика. В устройствах начального уровня механика самая примитивная. Подстройка по высоте (фокусировка) есть только грубая (coarse), перемещение образца в плоскости – пальцами.

В более сложных моделях в дополнение к грубой фокусировке появляется тонкая (fine), а также зажим, перемещающий предметное стекло в горизонтальной плоскости (его подвижная сторона имеет характерный вид полумесяца, ее хорошо видно на изображениях устройств). В наиболее простых микроскопах вертикальное перемещение регулируется разными винтами/рукоятками, в более продвинутых они совмещены на одной оси. В микроскопах без тонкой фокусировки есть реальная опасность раздавить как предметное стекло, так и линзу объектива из-за неловкого движения руки.

Материал корпуса – пластик либо металл. Пластик легче, но и хрупче. Обычно он применяется в мобильных моделях, предназначенных для детей либо полевых лабораторий – там, где важно минимизировать вес. Для стационарных микроскопов используется металл: он не только прочнее, но и менее подвержен вибрациям, которые на высоких увеличениях становятся критичными. Вес металлического микроскопа – 3-4 килограмма.

Исторически база микроскопа состояла из неподвижного основания и подвижного кронштейна, позволяющего менять ориентацию микроскопа относительно вертикали. Это было необходимо не только для комфорта работы, но и для получения качественной подсветки. Однако современные микроскопы имеют монолитное основание с фиксированным углом наклона глазных тубусов, что не всегда удобно. Учтите, что от этого угла прямо зависит комфорт вашей шеи во время работы, так что подбирайте устройство с углом, подходящим именно вам.


Рис. 4. AmScope M500 с простейшим предметным столиком без перемещения в плоскости (фото производителя)

Электрические компоненты


Мало подвести образец в точку фокуса, его надо еще и правильно подсветить. Плохая подсветка приведет к слишком темному или, наоборот, пересвеченному неразборчивому изображению, а также к неоднородному освещению поля.

Исторически для подсветки использовалось вогнутое зеркало, расположенное под отверстием в столике. Однако с его помощью сложно добиться качественного равномерного освещения поля зрения, что критично на высоких увеличениях. Также оно накладывает очень серьезные ограничения по размещению микроскопа относительно источника света, а также на сам источник. Такое зеркало сегодня осталось только в самых примитивных устройствах, обычно в полевых либо детских микроскопах, как в показанном в начале статьи «Натуралисте». Иногда, впрочем, оно может поставляться как дополнительная опция, замещающая основной источник света.

Сегодня для подсветки используются разные виды встроенных в основание ламп. До относительно недавнего времени применялись лампы галогенные или накаливания, но они имели свои проблемы. В первую очередь – из-за того, что свет генерировался тонкой нитью, а проецировать его приходилось на круглое поле, что, опять же, создает проблемы с равномерностью. Однако в современных условиях индустрия широко использует LED-источники света, что проблему сняло.

Запитывается подсветка либо от батареек (такие микроскопы особенно хороши для детей, поскольку их можно повсюду таскать с собой), либо проводом от розетки. Если заказываете проводное устройство за рубежом, помните о переходниках для вилки.

Регулировка подсветки выполняется как интенсивностью лампы, так и световым конденсором под рабочим столиком, имеющим диафрагму и линзу для фокусировки света на образце. В недорогих моделях наиболее распространен конденсор Аббе (Abbe condenser) или его модификации, это название можно часто увидеть в описании микроскопа. Для любительских занятий обычно применяется подсветка вида «светлое поле» (в смысле, прозрачные объекты рассматриваются на ярком белом фоне), хотя есть и другие типы: «темное поле», дающее инвертированное изображение, флуоресцентная подсветка и т.п. Конденсор может быть сменным, позволяя получать в одном и том же микроскопе разные типы подсветки.

Попадаются также модели с дополнительной верхней подсветкой, как на картинке ниже (этакий гибрид биологического и стереомикроскопа), но обычно это удел любительских устройств и малых увеличений: мощные объективы, практически втыкающиеся в покровное стекло, попросту заслоняют верхний свет. На практике уже сорокакратный объектив даже при хорошей внешней подсветке почти ничего не видит, а стократный показывает полный мрак.

Обратите, кстати, внимание: микроскоп на картинке не обладает полноценным конденсором, вместо него – только источник света и диафрагма. На столике присутствуют только самые примитивные зажимы-клипсы для предметного стекла, перемещение препарата в плоскости – пальцами.


Рис. 5. Любительский микроскоп Swift SW150 входного уровня с дополнительной верхней подсветкой (фото производителя)

Оптическая система – объективы


Оптическая система состоит из объективов (смотрят непосредственно на образец) и окуляров (eyepiece, прилегают к глазу).

Объективы, непосредственно рассматривающие образец, монтируются на револьверном диске для быстрой их смены. По нынешним временам они имеют четыре типовых диапазона увеличения: 4-5х (сканирующий объектив, обычно служит для грубой наводки на цель), 10-15х (маломощные линзы), 40-60х (высокомощные) и 90-100х и выше (сверхмощные). Объективы с увеличением выше 100х встречается редко и уж точно не в любительских микроскопах.

Первые три типа («сухие») обычно стандартны для всех моделей, даже для детских. Последний тип объективов встречается в более продвинутых моделях и для получения качественного изображения требует специальной техники использования – иммерсионной. Суть в том, что коэффициенты преломления воздуха и стекла разные для разных длин волн (именно на этом основано разложение белого цвета в спектр). Если между образцом и объективом есть воздух, на стократном увеличении проявляется сильная хроматическая аберрация, снижающая резкость вплоть до полной неразборчивости.

Поэтому для сильных (девяностократных и выше) объективов обычно используется техника погружения (иммерсии) передней линзы объектива в специальное масло, имеющее тот же коэффициент преломления, что и стекло. На покровное стекло наносят каплю масла, в которое непосредственно опускается объектив. После исследования масло с линзы смывается. Такие объективы обычно помечаются словом oil. Могут они использоваться и насухо, но добиться высокой резкости в этом случае невозможно. Масло входит в начальный комплект микроскопа с такими объективами, а также может быть куплено отдельно (из натуральных масел идеально подходит кедровое). Масляную иммерсию нельзя использовать с менее мощными объективами, для которых она не упомянута явно.

Что интересно, еще в середине прошлого века иммерсионными были даже объективы 50х, но с тех пор техника заметно продвинулась вперед. Исторически первой иммерсионной жидкостью являлась обычная вода (техника изобретена еще в начале 19 в.), подходящее масло впервые подобрали ближе к концу того же столетия.

Также стократные объективы могут напрямую упираться в покровное стекло препарата. Защита фронтальной линзы обычно выполняется с помощью специальной пружинящей оправы (слово spring в описании объектива). Несколько раз в описаниях также попадалось слово feather вместо spring, хотя найти определение мне так и не удалось. Для любительских исследований такие объективы избыточны как с точки зрения дополнительной немалой цены, так и с точки зрения затрачиваемых усилий. Особой дополнительной ценности в домашних условиях они не представляют.


Рис. 6. Набор ахроматических объективов фирмы OMAX с типичными мощностями 4х, 10х, 40х и 100х (фото производителя). На стократном объективе хорошо видна пружинящая оправа

Оптическая система – окуляры


Сменные окуляры вставляются в тубусы в верхней части микроскопа и имеют свое собственное фиксированное увеличение, например 10х, 16х, 25х. Чем выше увеличение, тем короче окуляр. Очкарикам типа меня надо держать в уме, что, в отличие от фотоаппарата, работа с окуляром микроскопа в очках крайне затруднена: окуляр должен практически прижиматься к глазу. Вынос зрачка (eye relief) у обычных окуляров составляет 7-13 мм, с очками нужны специальные окуляры с высоким выносом (15-20 мм). Однако это особой проблемы не составляет. В любом случае резкость в микроскопе подстраивается под глаз индивидуально. Даже с самой высокой близорукостью в микроскопе можно видеть резкое изображение. Неудобство только в том, что очки все время приходится снимать и надевать.

Окуляры могут быть широкофокусными (помечаются буквами WF, wide focus). Такой окуляр имеет большую ширину поля зрения, что заметно облегчает работу с широкими препаратами.
Также следует упомянуть линзу Барлоу (Barlow lens). Это дополнительная трехслойная линза, помещаемая в тубус оптического прибора перед окуляром и дающая небольшое дополнительное увеличение. Как правило, в комплекте поставки микроскопа можно встретить линзы Барлоу 2х. Это банальный маркетинговый трюк. Дешевые ахроматические стеклянные (или даже, упаси боже, пластиковые) линзы заметно ухудшают качество изображения, а потому при мощном увеличении бессмысленны. При низких же и средних сочетания объектива и окуляра вполне достаточно.

По количеству окуляров микроскопы делятся на классические монокулярные (один окуляр), бинокулярные (два окуляра, чтобы смотреть обеими глазами) и тринокулярные (третий тубус/порт обычно монтируется вертикально и служит для подсоединения фото- или видеокамеры).

Наиболее прост в использовании монокуляр. К нему очень легко привыкнуть, а проблему он создает единственную – сильную нагрузку на один глаз при расслабленном другом. При долгом использовании это может кончиться неприятными последствиями для зрения.

Бинокулярные микроскопы используются для обоих глаз сразу и создают стереоизображение. Они позволяют регулировать расстояние между окулярами для подгонки под свои зрачки. Также один из тубусов бинокуляра содержит регулировку, позволяющую компенсировать разницу в диоптриях между глазами. Следует держать в уме, однако, что создание цельного изображения при использовании бинокуляра гораздо сложнее, чем с монокуляром, к нему следует привыкать. Кроме того, регулировка имеет свои ограничения по расстоянию между зрачками, так что подстройка под ребенка может оказаться невозможна. Детский микроскоп следует брать монокулярный, да и для эпизодических любительских упражнений бинокуляр особо не пригодится.

Тринокулярные устройства выглядят эффектно и удобно, если речь идет о трансляции изображения наружу одновременно с работой. Однако следует учитывать, что не всегда все три порта могут использоваться одновременно. Встречаются решения, в которых, например, приходится выбирать между одним из глазных тубусов и третьим портом.


Рис. 7. Тринокуляр Omax M837ZL с вертикальным портом для камеры (фото производителя)

Оптическая система – заключение


Суммарная мощность биологического микроскопа вычисляется как произведение увеличений окуляра и объектива. Например, с объективом 40х и окуляром 10х общее увеличение составит 400х. Однако следует учитывать, что для стандартных ахроматических линз добиться четкого изображения на сверхмощном увеличении из-за законов оптики практически невозможно. Начиная с определенного момента, линзы будут только увеличивать уже видимые детали, но не добавлять новые. Максимальное эффективное оптическое увеличение составляет примерно 1500х, а то и меньше, в домашних условиях 1000х – практический потолок. Для более высоких разрешений применяются дорогие апохроматические линзы либо электронные микроскопы, что уже совсем другая песня.

Вообще 1000х – много это или мало? Размер золотистого стафилококка – около 1 мкм (1/1000 мм), амебы – 200-600 мкм, одноклеточной водоросли – около 40 мкм. Тысячекратного увеличения вполне хватит, чтобы разглядеть все это с подробностями. Так что не обращайте особого внимания на маркетинговые цифры максимального увеличения 2500-3000х, получаемого тупым перемножением максимальных мощностей объективов и окуляров. Установить вы его установите, только в результате получится как в песне «Сиреневый туман под линзой проплывает…»

При работе с препаратами также важна правильная установка диафрагмы конденсора. Узкая диафрагма повышает контрастность и резкость, но затемняет изображение. Широкая диафрагма пропускает больше света, но может сделать изображение пересвеченным и малоконтрастным, скрывая детали и даже целые объекты. Подбор диафрагмы для каждого препарата выполняется индивидуально.

На картинке ниже обратите внимание на вращающуюся головку микроскопа, позволяющую ориентировать окуляры в нужном направлении. Такая конструкция удобна при работе нескольких человек. Однако подстраивать резкость под свои глаза каждому все равно придется индивидуально.


Рис 8. Бинокулярный микроскоп Motic BA80 (фото производителя). Под столиком в центре хорошо виден конденсор, на столике – месяцевидный зажим для предметного стекла

Оптическая система – сопряжение микроскопа с компьютером


Подключение микроскопа к внешним устройствам, таким как монитор или компьютер, выполняется за счет установки специальной видеокамеры *вместо* окуляра или в выделенный порт тринокуляра. Следует держать в уме, что в этом случае теряется увеличение, даваемое окуляром, остается только увеличение объектива и нерегулируемых линз камеры. В параметрах камер обычно указывается только емкость ее матрицы (3, 5, 10 и более мегапикселей), оптическое увеличение остается тайной за семью печатями. Кроме того, поле зрения камеры существенно уже, чем у человеческого глаза.

Сама по себе камера может не распознаваться стандартными средствами Windows и приложений (и не надо – без микроскопа она полностью слепа), так что производители прилагают к ней специализированный софт. Он позволяет как делать фотографии, так и записывать видео. На рынке есть разные виды камер – от стареньких с разрешением 640х480 до современных с разрешением аж до 20 мегапикселей. Отличаются они также интерфейсами, что влияет на возможности записи видео в первую очередь (получение видеопотока с высоким FPS и разрешением через USB 2.0 будет затруднительно). Также камеры могут подключаться напрямую к монитору или иному устройству через HDMI, иметь WiFi-интерфейс и т.п.

Многие производители предлагают для своих микроскопов также и камеры, но никто не мешает купить камеру от другого вендора. Следует только учитывать, что диаметр тубуса у разных микроскопов может отличаться, так что следует удостовериться, что данная камера подходит для данного тубуса. Ну, или использовать переходники, которые тоже продаются. Стандартный диаметр для окуляра биологического микроскопа – 23,2 мм, стереомикроскопа – 30 и 30,5 мм.

Существуют также относительно дешевые насадки, позволяющие перенаправлять оптический поток из окуляра в объектив камеры смартфона. Плюс такого устройства – сохранение оригинального увеличения, поскольку монтируются они поверх окуляра. Минус – возможности получения и сохранения изображения ограничиваются невеликими возможностями смартфона. Ну, и поле зрения у такой камеры все равно уже, чем у глаза.


Рис. 9. Цифровая камера для микроскопа Puls Life Science DCM-310 (фото производителя)

Цены и производители


Цены на биомикроскопы можно найти самые разные. Те, что позиционируются для детей, попадаются и за 30-40 евро, однако следует помнить о возможных ограничениях типа фиксированного окуляра 10х, не поддерживающего установку камеры, отсутствия конденсора, а то и вообще подсветки, примитивном предметном столике и т.п. В Европе можно купить монокулярные микроскопы с тремя объективами, рассчитанные на энтузиастов и студентов, их ценовая категория – от 100 евро. Камера для микроскопа – от 50 евро (и далее в космос: двадцатимегапиксельная может стоит и семь сотен). Более профессиональные микроскопы – би- и тринокуляры со стократными объективами – стоят от 250 евро. Наконец, многие вендоры предлагают комплекты, специально рассчитанные на детей, студентов и энтузиастов. В них могут входить монокуляр входного уровня, простенькая видеокамера, базовый набор инструментов и предметных стекол и т.п. Цены на такие комплекты начинаются от полутора сотен евро.

К покупке следует обязательно добавить минимум один набор из предметных и покровных стекол (от 8-10 евро – учтите, это расходный материал), а также, по желанию, набор заранее подготовленных препаратов (крылья, ноги, хвосты, листики и подобные нехитрые препараты для вхождения в тему). Ну, а дальше – скальпели, пинцеты, микротомы, чашки Петри, пробирки, препараторские иглы и так далее, и тому подобное в зависимости от ваших увлечений. Также обязательно купите изопропиловый спирт (чем выше концентрация, тем лучше), кисточки, продувки, салфетки из микрофибры и т.п. – оптика имеет свойство пачкаться и пылиться, а даже отдельные пылинки на линзах микроскопа отобьются пятнами на изображении.

Учитывайте также, что цены на одни и те же товары на американском, английском и немецком Амазонах, не говоря уже про eBay, могут очень существенно различаться, так что после выбора модели стоит порыться на разных площадках в поисках цены пониже. Также можно искать микроскопы на Алиэкспрессе. Однако хотя там цены заметно ниже, чем в Европе, цена на доставку оказывается сопоставима с ценой самого микроскопа, что полностью лишает затею смысла.

Какой бренд выбрать? Поскольку оптика для микроскопов критично важна, на этом рынке отметились крупные мировые производители, связанные с оптикой – Олимпус, Цейс, Лейка, Никон и так далее. Однако цены на их устройства даже входного уровня, мягко говоря, не радуют, да и в розницу они могут просто не работать. Так что любителю стоит приглядеться к более демократичным вендорам, таким как Swift, Bresser, Omax или AmScope. Также можно приобрести отдельные объективы и окуляры, в том числе китайского производства (есть неплохие, судя по отзывам), но в этом случае нужно удостовериться что они совместимы с микроскопом. Европейский стандарт, определяющий резьбу и прочие механические и оптические параметры, называется DIN.

Немного практики. Игрушка в реальности


После месяца мучительных раздумий, в которых детское «хочу!» отчаянно боролось с взрослой скупостью и рационализмом, я остановился на бинокуляре Swift 350B. Почему? Ничего особенного: микроскопы Swift при умеренных ценах имеют качество, подходящее даже для лабораторных условий. Плюс на осенней распродаже на английском Амазоне эта модель продавалась всего за 160 фунтов. Чтобы два раза не вставать, вторым компонентом покупки стала трехмегапиксельная камера Swift стоимостью 80 фунтов.

Выглядит комплект поставки микроскопа примерно так:



Четыре объектива (4х, 10х, 40х и 100х) уже установлены в револьверное кольцо, наборы окуляров (10х и 25х) вложены отдельно. Обратите внимание на пустую вертикальную выемку над головкой и два пустых гнезда – упаковка универсальна и рассчитана в том числе на тринокуляры. Шнур/гнездо питания – C13/C14, блок питания встроен в основание. В комплект входит простенький пластиковый чехол а-ля «мешок мусорный обыкновенный».

В сборе и с подключением к ПК выглядит так (на мониторе – транслируемое с микроскопа изображение пчелиной ноги):



Теперь посмотрим, как выглядят образцы с разным увеличением при трансляции с камеры. Начнем с препарата листа флокса (поперечный срез) из продаваемого набора образцов. Использованы объективы 4х, 10х, 40х и 100х (без масла).


(4х)


(10х)


(40х)


(100х)

Как видно, без иммерсии стократный объектив ничего внятного не показывает. Сорокакратный показывает, но из-за малой глубины резкости приходится выбирать, какой слой препарата рассматривать. Поскольку вместо окуляра использована оптика камеры, финальное оптическое увеличение я определить затрудняюсь. Для сравнения: на снимке ниже то, что видит камера сотового телефона через окуляр 25х и объектив 4х (итоговое увеличение 100х). Снималось с рук, поскольку держатель для телефона я не купил, отсюда обрезанность по бокам.



Можно предположить, что камера дает увеличение 20-25х, но какова его часть оптическая, а какова цифровая, определить сложно.

Второй препарат – сделанный самостоятельно. Просто капля воды из кухонной раковины под покровным стеклом без какой-либо подготовки. Объективы те же: 4х, 10х, 40х.


(4х)


(10х)


(40х)

Обратите внимание на радужную кайму по границе капли (дугообразная черная линия на втором и третьем снимках). Если на 4х аберраций не видно никаких, то на 10х уже появляется слабое искажение цветов на границах объектов. На 40х радуга становится настолько заметной, что отчетливо видна даже на снимке камеры и заметно ухудшает резкость. Именно для ликвидации такого эффекта стократные объективы погружают в масло.

Для сравнения: что видит камера смартфона через окуляр при с комбинацией 4х * 25х:



Напоследок пара слов о стеклах. Препарат, помимо наблюдаемого объекта, состоит из толстого предметного стекла и тонкого покровного. Предметное стекло кладется на столик, покровное обращено к окуляру. Следует быть чрезвычайно осторожным при работе с покровными стеклами: при толщине 0,13-0,17 мм они имеют весьма острые грани, несмотря даже на специальную их обработку. При неаккуратном обращении они могут запросто распластать вам палец, а то и сломаться в ране. Ни в коем случае не позволяйте работать с ними малым детям, да и подростков тоже следует проконтролировать на начальном этапе.

По окончании работы с препаратом следует либо как следует очистить и обезжирить стекла. Остатки жира и масла приведут к тому, что капля будет не растекаться по стеклу, а разбиваться на еще более мелкие капли, затрудняя рассмотрение. В лабораториях применяются разные методы обезжиривания, но они небезопасны и требуют специальных химикатов, зачастую ядовитых, и оборудования типа вытяжек. В домашних условиях наиболее простой способ – изопропиловый спирт либо получасовое кипячение на медленном огне в растворе 2-5% растворе пищевой соды (примерно чайная ложна на 100 мл). Грязное покровное стекло, скорее, проще выбросить – оно слишком хрупкое и легко ломается. Да и за предметные стекла тоже особо держаться не стоит – это дешевый расходный материал. Иммерсионные объективы от масла чистятся так же, как и любая другая оптика: изопропиловым спиртом на микрофибре.

На этом введение в основы оптической микроскопии закончены. Успехов в самостоятельном плавании.
Ads
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More

Comments 96

    0
    У меня этот самый натуралист еще жив, валялся лет 30 на даче, в этом году привез домой — показать ребенку. При этом прикупил себе более продвинутую игрушку — микромед Р-1 лед. С-1 лед я уже крутил в руках год назад, и знал чего в нем не хватает.
    Советую обратить внимание на готовые препараты с алика. Купил 100 образцов в коробке, всего за 2 тр с доставкой из России. Привезли домой за 48 часов, качество препаратов неплохое, на первое время хватит.

    Да, и вместо специализированных камер, можно подключить телефон или фотоаппарат со сменной оптикой, вместо окуляра. Продаются специальные адаптеры, у местных магазинах подороже, в китае до 1 тр. Опыт их использования у меня небольшой, только в пятницу получил последний переходник. Подключал зеркалку и беззеркалку от кэнон, результат пока сомнительный.
      +8
      А что не так с зеркалкой? У меня опыт с Canon 350D вполне положительный:
      image
        +1

        На фото больше похоже на макро съемку, а не вид из микроскопа. Увеличение обьектива от 40 крат уже делает грипп и освещение слабо пригодное для пересъёмки. Возможно я еще мало с этим игрался, но пока не впечатлило. Плюс я не смог побороть неоднородность освещения, видно яркое пятно от светодиода по центру, с диафрагмой и конденсором игрался, помогает слабо.

          +2
          На фото съемка через микроскоп с увеличением около 60x. Это уже никакое не макро, а вполне себе микро :-)

          Начните с объектива 4-ки. У вас, надеюсь, окуляр микроскопа и объектив камеры не участвуют в процессе?
            0

            На 4 у меня не хватает диапазона хода винта для фокусировке изображения на матрице, надо столик еще поднять немного но уже упирается. На 10х уже ок, на 40 тоже. 100 даже не пробовал еще. Мне насекомых не интересно снимать, а вот одноклеточных уже сложно попасть, особенно на живых препаратах.

              0
              Хм… Возможно, у вас микроскоп «на бесконечность», а не на 170/190мм тубуса… У меня та же фигня с МБС-ом: не хватает хода на малом увеличении. Что за агрегат? Есть знак бесконечности на объективах или цифры 170/190?
                0
                Микромед Р-1 led, на всех объективах 160 стоит, думаю особенности китайской сборки переходника или самого микроскопа.
                Объектив-ахромат 4х/0,1 160/0,17
                Объектив-ахромат 10х/0,25 160/0,17
                Объектив-ахромат 40х/0,65 160/0,17
                Объектив-ахромат 100х/1,25 ми 160/0,17
                Позже посмотрю, может будет возможность увеличить ход. Скорее всего стоит где-то ограничительный стопор.
                  +2
                  в итоге чуть увеличил ход столика вверх, изменив регулировку винта.

                  image
            0
            а как конструкция, на которую вы снимаете, выглядит со стороны?
              0
              Ух, это ее собирать надо… Глаз этот я, кажется, снимал еще без переходника и просто приставлял камеру к окуляру. Сейчас камера с переходником вставляется вместо одного из окуляров
                +1
                если не возражаете, свой вариант покажу.
                image
                image
              0
              У меня тоже микроскоп Натуралист остался, не хватает правда некоторых инструментов, остался микроскоп в коробке и два стекла, батя в детстве увлекался и мне его же подарил, все что от него осталось, и еще книга про животных)
              +2
              ИМХО, хабражителям более близки микроскопы вроде МБС-10 под которыми паять микросхемки можно. Тараканов рассматривать — тоже очень даже гуд. И препараты готовить не надо :)
                +1
                МБС — вещь, но дороги (15+ тыщ рублей). Мне не нравится то что получается при фотографировании через них, из-за оптической схемы изображение в камере смещается при подъеме/опускании башки. А для работы — да, отличные микроскопы!
                  0
                  Потому и дороги, что работать…
                  Вот он у меня прижился.
                  А биалогический я побаловался чуток и отдал.
                +3
                Есть ряд неточностей, из которых «Бинокулярные микроскопы используются для обоих глаз сразу и создают стереоизображение» особенно сильно бросается в глаза. У биологических микроскопов свет проходит через центр объектива и после разделяется на два пучка. У стеромикроскопов (типа МБС) лучи для каждого глаза проходят сбоку от центра объектива, что и дает стереокартинку.

                Касательно верхнего освещения в биологических микроскопах. На 4x и 10x это вполне реально и оправдано. Более того, существуют металлографические микроскопы (типа Метам), у которых верхнее освещение доступно и для бОльших увеличений. Лично, правда, не пробовал.

                Про сопряжение с копмом. Переходник «ваша камера — T2» и «T2 — 23 мм» — очень неплохой и бюджетный вариант. Рублей 600 на Алике :-)

                Касательно моделей и цен… За те же 40-50 Евро можно купить советский биологический микроскоп с 3-4 объективами и даже иногда бинокулярной насадкой. Для попробовать — не самый плохой вариант.
                  0
                  … а ещё есть Greenough…
                    –1
                    Хм. А что неточно в утверждении «Бинокулярные микроскопы используются для обоих глаз сразу и создают стереоизображение»? Да, в конечном итоге один луч от объектива разделяется на два пучка, но они попадают в разные глаза, что создает иллюзию объемного изображения. Разумеется, если рассуждать строго, то это плоское изображение (плоский препарат другого и не позволяет добиться), но и в стереомикроскопах в конечном итоге «стерео» лишь иллюзия. Особенно — если изображение выводится на экран.

                    От верхнего освещения толку немного. Проблема чисто в силу конструкции создается тем, что освещение нельзя расположить над объектом, как в стереомикроскопах. Свет идет лучом сбоку, что на любом рельефном предмете создает глубокие тени. Толком разглядеть такое изображение можно, только перемещая источник света вокруг столика вручную. Если это так надо, то чем усложнять конструкцию микроскопа, куда проще поставить рядом отдельную лампу на подставке.

                    А вот советский микроскоп я бы брать не стал категорически. Механические дефекты фокусировки, поврежденные линзы, расшатанные базы, только зеркало в качестве подсветки… Слишком много возможных рисков.
                      +1
                      От верхнего освещения толку немного.

                      Если вдруг понадобится посмотреть скажем пайку под биологическим микроскопом, то данный способ, этакий фотонный аналог сканирующей электронной микроскопии, вполне сойдёт. Использовал раритетный МБИ-1 1954 г.
                        +1
                        Если в оба глаза дать одинаковую картинку — никакой глубины изображения не будет. В МБС — будет, это не иллюзия. Прекрасно понятно что торчит на наблюдателя, что от него. Аккомодацией глаз можно частично смещать плоскость фокусировки… Поэтому увы, стерео — только в стереомикроскопах.

                        От верхнего освещения толку достаточно много, если нужно рассматривать непрозрачные объекты при большом (относительно МБС) увеличении. Глазик выше я кидал — это именно верхнее освещение, причем еще в версии «из спичек и желудей».

                        Мне попался за смешные 3700 рублей советский микроскоп с бинокулярной насадкой, оптикой «Micros», координатным столиком, конденсором, рабочим микровинтом. И даже с заделом под установку LED-освещения в виде штатных разъемов и места в корпусе. Не могу отговаривать людей от такого, просто не могу! :-D
                          0
                          ОК, я понял, что вы имеете в виду. Да, с этой точки зрения биомикроскоп не дает полноценной объемной картинки. Но он для этого и не предназначен, а я держал в уме именно картинку, транслируемую на оба глаза.

                          Верхнее освещение — его в любой момент можно организовать обычной настольной LED-лампой на гибкой ножке. Встроенное… ну, если есть, то может быть приятным бонусом, но я видел его только на моделях входного уровня. Вендоры не хотят усложнять конструкцию профессиональных моделей за счет мало кому нужной верхней подсветки. Все-таки биомикроскоп по определению создан для проходящего света и сильных увеличений.

                          За три тысячи рублей — да, за такие деньги такой микроскоп можно брать сходу. Но чтобы наткнуться на такой вариант, должно сильно повезти.
                            +2
                            Я не про встроенное верхнее же :-) Рассматривать воду с косым освещением интересно — поле темное, а вся живность свет отражает и ее видно
                              0
                              А можно конкретнее, про не встроенное верхнее? Какой-то адаптер на предметный стол?
                                0
                                Я взял кусок китайского медицинского осветителя. Там «китайский Cree» мощностью в честных три ватта и пластиковая линза с минимальным углом рассеяния. Сейчас это все на гибкой ноге собрано — можно с любой стороны светить.

                                Если по-серьезному — металлографические микроскопы, насадки для ЭПИ-освещения, но с ними опыта у меня нет :-(
                                  0
                                  Спасибо, буду смотреть эту тему. Это называется наблюдение в темном поле?
                                    0

                                    А нельзя два осветителя с двух сторон с поляроидами? И ортогональные поляроиды на окуляры?

                                      0
                                      Думаю можно, в случае советской техники предусмотрены чуть ли не специальные резьбы прямо на тубусе под фильтры :-) Но найти хорошие плоскополяризационные фильтры недорого я не смог :-(
                                        0

                                        Разобрать какой-нибудь экран от старого телефона/планшета?

                                          0
                                          В оправу вставить, да еще и с нужным диаметром/резьбой…
                                        0
                                        Если действительно надо, а не просто гимнастика для ума, напишите в личку (какая задача, к чему прикручиваем, какой бюджет), я кастомизацией микроскопов занимаюсь.
                                0

                                Насколько помню, в универе стереомикроскопы (в которые разглядывали мушек-дрозофил целиком крупным планом, а не только лишь их фрагменты) назывались бинокулярами. А микроскопами их вообще никогда не называли.
                                А те, где можно разглядывать отдельные клетки — это именно микроскопы, без всяких "стерео". Даже если два окуляра и смотрят двумя глазами. Последнее лишь ради удобства зрения, но не добавляет ни капли "стерео".

                            0
                            Спасибо, очень интересно

                            А можете что-то сказать относительно старых микроскопов из вторых рук? Есть ли в них смысл, или только в тех, которые не старше 5-10 лет?
                              0
                              Если они не убиты, и это не игрушечные — то имеет — за цену в разы ниже можно получить отличный аппарат.
                                0
                                Могут попадаться хорошие аппараты. А могут — плохие. Мне повезло
                                  +1
                                  Чем старше микроскоп, тем более изношена у него механика. Да и линзы могут быть покарябаны из-за долгой истории. Сейчас на микроскоп дается гарантия пять лет, так что более старые устройства брать опасно. Но, разумеется, в конечном итоге надо смотреть на конкретный экземпляр. Если он двадцать лет стоял на полке и использовался раз в месяц, то вполне можно рассматривать такой вариант.
                                    0
                                    Смысл есть, если знакомы с микроскопами, не пугает процедура расконсервации, проверка линз и тд. Cмазка вся будет застывшей, времени потребует немало, проще взять на форме микроскопистов уже рабочий вариант. Покупать желательно микроскоп с полным комплектом ЗИП, так как некоторые части сложно найти или выйдет дороже самого микроскопа. Польские микроскопы Biolar PZO неплохие, к ним есть еще и насадки DIC для дифференциально-интерфереционного контраста прозрачных объектов, картинки будут красивые) Комплект выйдет не совсем дешево(20000-40000 руб), но современные аналоги с DIC будут стоить сильно дороже миллиона рублей скорее всего.
                                    0

                                    Я через адаптер на аналогичный тринокулярный микроскоп накручиваю m43 беззеркалку olympus. В сочетании с super high res режимом, дающим 50 мегапикселей (или даже больше) можно получить очень хорошее увеличение даже на не сильных объективах. При этом глубина резкости получается больше. Собственно уровень детализации что на 40x, что на 100x с маслом получается одинаковым. Честно говоря на 10х детализация всего раза в полтора ниже, чем с 40х. Тут уже зависит от того, насколько тонкий срез и насколько не резкие оболасти забивают картинку.

                                      0
                                      А каким образом можно присобачить беззеркалку к микроскопу? У нее же гигантское отверстие под объектив. Чисто физически — как можно совместить двадцатитрехмиллиметровый тубус микроскопа и пятидесятисантиметровую (или сколько там) резьбу ручной камеры?
                                        0

                                        У тринокулярной версии микроскопа автора третий порт — 1X C-mount. С него есть переходник на micro 4/3. Чисто механическая железка. Замечательно засвечивает всю матрицу.


                                        Байонет то большой, но сама матрица довольно мелкая.

                                          0
                                          Объектив 4x (когда писал прошлый пост, я думал, что на 10x работал, но нет). 83 фотографии с фокус-стекингом, 50 MP каждая (камерный HiRes, на компьютере можно было бы 80 MP сделать): yadi.sk/d/rYUy0hSFFFk22A
                                          Я.Диск показывает пережатую фотку, чтобы все детали увидеть надо загрузить к себе локально.

                                          На 10x объективе с данного микроскопа можно получалось вытащить немного больше деталей, но глубина резкости маленькая. В целом, в комбинации с беззеркалкой у меня не получалось вытащить больше деталей используя 40x или 100x объективы даже на нормальных заводских слайдах с тонкими срезами.
                                            +2
                                            Был не прав. На тонких объектах 100x дает больше деталей. Так что это не чисто коммерческие цифры.
                                            image
                                            Но, например, на пыльце засветка от размытых частей только скрадывала детали.
                                              0
                                              Ну так все правильно, у более высокократных объективов и числовая апертура выше. Чем она выше — тем выше светосила и разрешающая способность. Но тем меньше ГРИП. Еще важно правильное освещение, особенно при высоких апертурах…
                                            +2
                                            через два переходника все совмещается, и зеркалка и беззеркалка. Цена переходника около 700-800 рублей на али. Только учтите что у Т2 хоть и указан М42, но переходник для стекол контаксов\цейсов\зенитов не подойдет. У китайцев переходники М42 под микроскопы\телескопы идет с резьбой шаг 0.75, а старые объективы были с резьбой шаг 1.0.
                                            Конкретно у меня был Т-адаптер 2X0008 (32760554433 али) и к нему T-кольцо Datyson (846950647 али). Вставляется вместо окуляра, и далее вся работа с микроскопом по экрану фотоаппарата. В настройках фотоаппарата надо разрешить спуск затвора без объектива.
                                          +2

                                          Кхм… Нет, ну подключение смартов — разобрали, подключение фотиков (в комментариях) — разобрали… Я единственный, кто решил поэкспериментировать с вебкой? Простенький дефендер c-2525hd на 2Мп позволяет неплохо смотреть x40 и x100 суммарные увеличения, c x400 правда уже сложнее — там заметны и сложноустранимы цветовые искажения (а полностью и вовсе не устранить). С другой стороны круглый объектив камеры позволяет на первое время обойтись вовсе без переходника, банально изолентой соединив окуляр и вебку…
                                          PS самое главное такое соединение даёт — бонус "сразу видно на экране в нормальном разрешении".
                                          PPS да, фотики, безусловно дадут больше детализацию снимка… но я в последнее время не смотрел, раньше их к компьютеру для "онлайн" показа было не подключить, сейчас возможно?

                                            0
                                            Так хорошая веб-камера по цене сопоставима со специализированной камерой начального уровня. Смысл возиться с изолентой?
                                              +1

                                              Ну я вот написал кейс простенькой вебки за 1.3к. Её вполне хватает. И это намного лучше комплектной к моему микроскопу вебке в окуляре (0.3Мп) за 4к кажется… И даже лучше средненькой (~1.3 Мп за 6к) комплектной… При этом ценник… даже сравнивать не хочется. Другое дело, что качество картинки получается не идеальное и для чего-то сверх домашних-школьных задач нужно что-то лучшее… но я-то как раз для домашних/школьных задач и брал. И пока не вижу перспективы, чтобы нужно было что-то лучшее.

                                              0
                                              Я в своих статьях использовал фотки оптических волокон, сделанных на микроскоп с прикрученной к объективу простенькой вебкой. В принципе приемлемо, если не надо сделать супер-качественную картинку.
                                                0
                                                PPS да, фотики, безусловно дадут больше детализацию снимка… но я в последнее время не смотрел, раньше их к компьютеру для «онлайн» показа было не подключить, сейчас возможно?

                                                У меня пятнадцатилетний 6Мп UFO имел уже режим веб-камеры.
                                                Что в вашем понимании «раньше»?
                                                  0

                                                  Ну я данным вопросом лет 10 не интересовался… Видимо это и следует считать моим пониманием "раньше". И да, я верю, что отдельные модели могли иметь такой режим даже в то время, вопрос в массовости данной фичи и нижней ценовой планки, где он появлялся.

                                                  0

                                                  Они все имт HDMI out, который можно загнать в компьютер через HDMI capture. Видятся как стандартная камера и можно хоть в видеовстрнчи транслировать. Некоторые фотики умеют сами по себе работать как веб камеры. Но как правило через проприетаргый протокол и софт-трансдятор. Olympus к локдауну выпустил такую штуку. У canon'а энтузиасты Live View давно научились стримить.

                                                  +1
                                                  А также, по желанию, набор заранее подготовленных препаратов (крылья, ноги, хвосты, листики и подобные нехитрые препараты для вхождения в тему).
                                                  Набор препаратов нужно брать ОБЯЗАТЕЛЬНО!
                                                  Так как для изготовления хорошего препарата нужны хорошие познания в биологии и большая практика в их изготовлении. Даже с прямыми руками хорошо иметь препарат для сравнения, что-бы понять что именно должно в итоге получится. Да и многие препараты сделать с домашних условиях в принципе мало реально, так как не найти объект или требуется дополнительное оборудование для его подготовки.
                                                  Смотреть крылья\ноги быстро надоест, а вот срезы различных растительных и животных тканей — это действительно интересно и познавательно, особенно если параллельно еще и почитать теорию и вникать в то что смотришь и пытаться разобраться как внешний вид образца (то есть его строение) связан с функцией ткани\органа.
                                                    0
                                                    А есть какие-нибудь не сильно сложные книги по микроскопии и гистологии? Ну типа чтобы самому определить какую-нибудь заразу посмотрев каплю своей крови или там слезу.
                                                      +1
                                                      Ну типа чтобы самому определить какую-нибудь заразу посмотрев каплю своей крови или там слезу.
                                                      В таком контексте — однозначно нет. Для этого даже полноценного биологического образования не достаточно.
                                                        +4
                                                        Медицинская микробиология — самостоятельная дисциплина. Этому в медуниверситетах шесть лет учатся, плюс последующая практика. На любительском уровне даже не надейтесь.

                                                        Кроме того, если у вас в крови плавают бактерии, вы, скорее всего, в этот момент лежите в больнице, по уши обколотый антибиотиками, и усиленно пытаетесь не умереть. Вам не до микроскопов. ;)
                                                          +1
                                                          Кроме того, если у вас в крови плавают бактерии, вы, скорее всего, в этот момент лежите в больнице, по уши обколотый антибиотиками, и усиленно пытаетесь не умереть. Вам не до микроскопов. ;)
                                                          Хорошо, а если не кровь, а соплю? :D
                                                            +2
                                                            Хорошо, а если не кровь, а соплю? :D

                                                            Попробуйте ДРУГУЮ биологическую жидкость, гарантированно увидите мелкие живые самодвижущиеся клетки.
                                                              0

                                                              Самые крупные ДНК-вирусы? )

                                                              0
                                                              Соплю можете, но это по большей степени продукты разложения (мертвые фагоциты, слизь и т.п.). Увидеть там живых бактерий будет сложно. Вообще бактерий обычно рассматривают с окраской специально подготовленных мазков, поскольку без этого видно плохо. Методы окраски есть, например, здесь: cyberlesson.ru/metody-okraski-bakterij
                                                        0
                                                        Бинокулярный микроскоп — вещь, но надо привыкнуть. Поначалу хочется смотреть либо одним, либо другим глазом, надо научиться расслабляться. У нас один сотрудник недавно пожаловался, что так и не смог приноровиться к МБС-2.
                                                          +1
                                                          Хм… Может, у него юстировка сбита была и изображения в тубусах просто не совмещались?
                                                            0
                                                            У него очки, а детальнее, что со зрением не знаю. Мне с тем же самым микроскопом было вполне комфортно.
                                                              0
                                                              а обычное бинокулярное зрение у него в норме?
                                                          +1
                                                          Возможно это была проблема с рассогласованием оптических осей, у меня другой опыт.
                                                            0
                                                            Если астигматизм, то это возможно. Тут нужно сводить изображение не снимая очков.
                                                            +2
                                                            При неаккуратном обращении они могут запросто распластать вам палец, а то и сломаться в ране.
                                                            Серьезно, были случаи? Сколько работал, вот не вспомню сейчас, чтобы кто-то покровным стеклом порезался. Правда было это еще сильно в прошлом веке, может сейчас их стали делать тоньше и острее, не знаю.
                                                              0
                                                              Я резался. Еще ребенком. Как раз в прошлом веке. ;) Если обращаться аккуратно, опасность невелика, но я-то именно о детях говорю. В возрасте лет десяти-двенадцати в микроскоп смотреть уже интересно, а вот мелкая мышечная координация еще не развита.
                                                                0

                                                                Да, я тоже сломал покровное стекло, но сделал это специальным пинцетом. Так что тонкие они нынче…

                                                                  0
                                                                  в покровное в дестве я врезался объективом — не в ту сторону искал резкость. Так хоботок комара и остался под треснувшим…
                                                                0
                                                                Тоже несколько лет назад загорелся и купил себе простенький медицинский микроскоп. Выбирал между каким-то Левенгуком и Микромедом, взял Микромед С-11. На максимальном увеличении (800х) картинка тускловатая, но в целом оно работает. На 200х очень хорошее качество.
                                                                  0
                                                                  это потому что используется линза Барлоу, которая в микроскопе значительно ухудшает картинку. Лучше брать без нее, увеличение в два раза, которое она якобы дает — полная туфта.
                                                                  +2
                                                                  Варварски разломанный старый AMD процессор снятый на тот самый Натуралист и цифромыльницу где-то в середине 200х. Тогда мне это казалось крутым)
                                                                  yadi.sk/i/68jr_COryXSj4g
                                                                    0

                                                                    Это и сейчас смотрится круто )

                                                                    +4
                                                                    Правильная верхняя подсветка делается через объектив, а не светодиодиком где-то сбоку.
                                                                      +1
                                                                      Reflected darkfield illumination
                                                                      image
                                                                      Такая конфигурация может быть крайне полезна если необходимо освещать объект с разных сторон. Можно использовать подвод света по волокну если расстояние от линзы до исследуемого объекта маленькое.
                                                                      0
                                                                      Я как-то купил за копейки два «биолама» и оба отреставрировал, всё смазал, очистил от вековых слоёв жира и загустевшего иммерсионного масла. Один подарил, другой себе оставил.
                                                                        0
                                                                        Буду признателен за подсказку. Какую купить камеру, чтобы можно было снимать под linux без танцев с бубном? Достаточно будет fHD разрешения и 30 fps. Например, китайские микроскопы с меню авторегистратора (дешманские, популярные у электронщиков) отлично определяются системой без необходимости что-то настраивать.
                                                                          +2
                                                                          Вы не задумывались о RaspberryPi (подойдёт даже самая древняя) + CSI cam(V1.3 — 5MP — там нет защиты платы и их клепают все, кому не лень — в т.ч. с голым сенсором)?

                                                                          Для видео прокидываете H264, и в jpeg для фото.

                                                                          upd: если вы о веб-камера — logitech c920 одна из стандартных веб-камер, которую поддерживают даже ядра экзотических arm'овых линухов (via MJPEG — хотя я не уверен, что она хорошо к окуляру прикрепится).
                                                                            0
                                                                            Спасибо за подсказку.
                                                                              0

                                                                              Rpi и "без бубна" — это несовместимо) а Logitech поддерживаю, работает. Есть ещё на Али usb-камеры без корпуса с аппаратным h264, тоже вроде бы работают.

                                                                          +1
                                                                          У меня был «Микко».
                                                                            0

                                                                            А при использовании камеры хроматическую аберрацию нельзя убрать дальнейшей обработкой софтом?

                                                                              0

                                                                              Над этим я много думал, даже пара студентов сделала курсовые на эту тему

                                                                                0
                                                                                Можно, см. deconvolution. Потребуется минорная калибровка и хроматическая аберрация совсем полностью не уйдёт.
                                                                                +5
                                                                                Добавлю свои пять копеек.

                                                                                На детско-любительском уровне хватит детского микроскопа и рассматривания листиков. В этом случае нужна подсветка сверху или сбоку, вы рассматриваете в деталях солидный (непрозрачный) объект и любуетесь там чешуйками бабочки или ржавчиной на гвозде. Вряд ли глубина резкости позволит сам получать интересную картинку на больших увеличениях, плюс будут тени.

                                                                                Если вы хотите поиграть в зоолога несильно многоклеточных животных, или в физиолога и делать операции мышам, вы берете бинокуляр. В принципе, он вам сгодится и для мелкого ремонта/пайки/часовщических манипуляций. Он увеличивает всего где-то в 1,5-7 раз, причем либо увеличения дискретно переключаются ручкой, как на плите, либо плавно меняется «зум», если стоит линза Барлоу. Тут нужна мощная внешняя подсветка, желательно «гусиная шея» — гнущийся длинный зонд со светодиодом или световод для «холодного» света, не нагревающего объект. Да, ваш объект рассмотрения — опять непрозрачный и крупный.

                                                                                Если вы хотите поиграть в биолога (ну или им являетесь), и ваша область интересов — клетки и ткани, вы прежде всего должны приготовить из объекта препарат.
                                                                                Существуют два основных типа препаратов — срез и мазок. Мазок применяется для жидких, суспензионных объектов, и как правило требует минимальной подготовки для превращения в препарат. А вот приготовление срезов — это отдельное, ну не искусство, но ремесло с тысячей нюансов.

                                                                                Чтобы увидеть изменения на клеточном уровне, вам нужно сделать из некогда живой ткани такой препарат, который видно в микроскоп. Тупо звучит, да? А нет, задача крайне непростая.

                                                                                — Вам нужно, чтобы ткань более не изменялась, не жила и не протухала, пока вы ее донесете до микроскопа. Для этого ее фиксируют;
                                                                                — Вам нужно, чтобы фрагмент ткани был тончайшим, прозрачным ломтиком. Иначе вы не сможете на нем сфокусироваться микроскопом, а также осветить его. Точнее, просветить — на микроуровне имеет смысл только освещать поле зрения проходящим сквозь ткань в объектив светом. Для этого нужно приготовить срезы ткани;
                                                                                — Вам нужно, чтобы разные структуры и клетки ткани были отличимы друг от друга. Да, ткани на микроуровне в микроскоп выглядят, как отрезок пузырчатой пленки, а вы не знали? У жировых мембран и белковых макромолекул нету собственного цвета, и очень немногие клеточные структуры обладают собственной окраской, так что препараты в подавляющем большинстве случаев нужно окрашивать;
                                                                                — Ну и наконец, даже сделав все это, вы увидите на препарате грязные черные несфокусированные горы чего-то невнятного. Это потому, что все структуры обладают разной прозрачностью, и по-разному преломляют свет. И еще имеют размеры, опасно близкие к длинам волн света (да-да, два слоя липидных молекул, из которых сделаны все клеточные мембраны — это 5 нм против 500 нм у зеленого света, так что дифракция передает привет). Поэтому вам нужно превратить препарат в сплошную оптическую среду — его заключают между предметным и покровным стеклом в специальный состав.
                                                                                Чтобы биологическая ткань выдержала все эти издевательства, нужно еще десяток разнообразных реактивов и манипуляций, в зависимости от количества/сродства/водорастовримости красителей и типа ткани. Это все и называется гистологиейвыглядит примерно так).

                                                                                Ах да, гистология — это уже прошлый век, и сейчас используются методы иммуногистохимии, которые позволяют окрасить не просто «все клетки соединительной ткани», «все клеточные ядра», «всю цитоплазму», а например отдельные рецепторы на поверхности клетки, специфический белок какого-нибудь цитоскелета. Вы все могли видеть эти картинки в научных и популярных статьях, выглядит как-то так.

                                                                                Но тут оптическая микроскопия работает на пределе возможностей, поэтому вступает в дело конфокальная микроскопия. В двух словах принцип заключается в том, что не используют традиционный свет, а используют лазер, быстро сканирующий срез на определенной высоте с очень малой глубиной резкости. Этот принцип позволяет строить изображение очень тонкого участка с разрешением около 100 нм, а также сканировать препарат вглубь, делая Z-стеки — «пачки» снимков по высоте, которые можно затем рассматривать как гифку, «углубляясь» в препарат. Разумеется, в наличии все фишки, которые позволяет делать сам лазер: от возбуждения определенных длин волн (и соответствующих флуоресцентных красителей в ткани) до быстрого сканирования живого объекта и фиксации его движений или внутриклеточных процессов во времени.
                                                                                  0
                                                                                  Можно расжиться сканирующим электронным микроскопом с режимом низкого вакуума и работать c биообъектами без пробопотготовки. У reactos есть целых три.
                                                                                    0
                                                                                    Ну не скажите, все же для биологических образцов в большинстве случаев нужны все эти напыления и прочее. Для материаловедения еще может быть, без этого всего.
                                                                                      +1
                                                                                      При низком вакууме в рабочей камере емнип ~1-100 Па с одной стороны влага из образцов испаряется с приемлемой скоростью, с другой благодаря водяным парам с образца эффективно стекает заряд и он не сияет ослепительно на картинке. А так конечно, пылят золото/углерод.
                                                                                        0
                                                                                        Ок. Я этого метода на практике не касался. Насчет водяных паров и заряда интересный нюанс.
                                                                                      0

                                                                                      Сканирующие — это изучение, в основном, поверхности. Для биологии не всегда подходит. Кстати, с низким вакуумом и ТЭМов у меня пока ещё нет

                                                                                        0
                                                                                        А как дела с «поляком»?
                                                                                    +1

                                                                                    Вот бы ссылку на алиэспресс.


                                                                                    Хабр иногда удивляет в хорошем смысле, как и в этот раз — ребёнок неделю назад заговорил о микроскопе, а вот и статья, и так не первый раз

                                                                                      +2
                                                                                      А вот мой путь — мне нужно было точить ножи и снимать фото-видео по качеству получаемой поверхности. Я обошелся дешевой «прищепкой-микроскопом» с Али, подсветка встроенная, цепляется на телефон. Посмотрите, может кому-то этого будет достаточно для вхождения и понять нравится/не нравится.
                                                                                        0
                                                                                          0
                                                                                          Да, это он. 150-200 руб это довольно низкий «порог входа» в макросъемку.
                                                                                        +1
                                                                                        Пара вещей, про которые даже в мануалах неохотно пишут, касается в первую очередь просмотра и съёмки прозрачных препаратов на высокоапертурных объективах:
                                                                                        1. Все объективы рассчитаны на стекло #1.5 (170мкм толщиной), если прямо не написано иное. Именно такая толщина гарантирует, что не будет сферических аберраций, когда смотрим на сторону покровного стекла, дальнюю от объектива. Японцы, кстати, живут в более идеальном мире, для них погрешность ±3 максимальная, у немцев ±5, что хотя бы купить можно.
                                                                                        2. In close proximity to coverglass — это именно расстояние от покровного стекла и 0,5 мкм вглубь препарата. Та самая апланатическая точка, где нет сферических и хроматических аберраций. Поведение объектива при взгляде глубже, если это не написано прямо, никак производителем не гарантируется.
                                                                                        3. Должны подходить окуляры к объективу. Про проверку и сопоставление хорошо написано у Shinya Inoue «Video Microscopy» (которая без K.Spring, синенькая такая), там достаточно подробно и понятно написано про всю оптику, кроме камеры.
                                                                                        4. Камера тоже должна подходить к объективу. Разрешение объектива (критерий Спэрроу, cut-off frequency) для флуоресцентной микроскопии определяется как 0.94*длина волны/(NAобъектива+NAконденсера), для проходящего света достаточно хорошее приближение длины волны 550нм. Соответственно нужно подобрать увеличение на камере и размер пиксела так, чтобы пиксел был минимум вдвое меньше, чем минимально разрешимый объект по критерию выше. Проверяется это объект-микрометром — этакой линейкой, травленой на покровном стекле. Кладём, фокусируемся, считаем пиксели между рисками. Для количественных измерений и публикаций это критически важно.
                                                                                        5. Если нужно работать на границе разрешения, то очень советую сделать интерполяцию сплайнами фотки, увеличив интерполировав её разиков так в 5-10. В объективе метрика евклидова, а на матрице — по-моему, city block. Софт для обработки часто пишется с расчётом, что всё мило, линейно и циркулярно-симметрично, и в итоге на сырых фотках могут заикаться, что приводит к усилению ВЧ шума и т.н. ringing.

                                                                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.