Профессиональные микроскопы

Разновидности микроскопов

Современные микроскопы можно классифицировать по разным признакам.

По способу получения изображения их можно разделить на оптические и электронные. Оптические микроскопы - это традиционные устройства, работающие с видимым диапазоном света, (иногда с инфракрасным или ультрафиолетовым частями спектра, но это все равно диапазон, близкий к оптическому, с которым работают практически на том же оборудовании). Предельное увеличение оптического микроскопа имеет порядок 1500х - 2000х, На практике большинство оптических микроскопов выпускается для увеличений не больше 1500х, что связано со свойствами оптического излучения в видимом диапазоне, в первую очередь с длиной световой волны.

Считается, что первые оптические устройства, являющиеся прообразом современных оптических микроскопов появились в разных странах Европы в 16-м веке.

Электронные микроскопы “освещают” исследуемый объект лучом электронов, ускоренных высоким напряжением и сфокусированных магнитными линзами. Отраженные или рассеянные объектом электроны улавливаются преобразователем, усиливаются, и на основе этого формируется синтезированное изображение объекта на экране, которое и видно исследователю. За счет гораздо меньшей длины волны электронов разрешение такого устройства может быть до 1000 раз больше, чем у световых микроскопов, а предельное увеличение электронных микроскопов может составлять до 100 тысяч и даже до миллиона крат или несколько больше.

Но нужно понимать, что понятие “изображение” здесь весьма условно, так как является синтезированным, искусственным, а не видимым простым глазом в строгом смысле слова.

Имеются разные виды электронных микроскопов, использующих электронный луч для получения изображения - растровые, сканирующие, просвечивающие и т.п. Различают также туннельные, атомно-силовые и другие виды микроскопов, не использующие, как таковой, сфокусированный электронный луч, но тем не менее являющихся электронными, так как тоже используют микропотоки электронов для формирования изображения исследуемой поверхности.

Первые электронные микроскопы были созданы в 30-х годах 20-го столетия.

Строго говоря, существуют промежуточные по длине волны виды микроскопии, в частности - рентгеновская, с облучением объекта исследований электромагнитными лучами рентгеновского диапазона, которая также использует преобразователи для создания видимого изображения. Но подобных тонкостей достаточно много, и не имеет смысла отвлекаться на них здесь.

ВАЖНО!!!! Нельзя путать или смешивать между собой электронные и цифровые микроскопы! Это две большие разницы (:-) Цифровыми принято называть оптические микроскопы, не имеющие окуляров для непосредственного наблюдения и использующие цифровую камеру для вывода изображения на экран монитора. Электронные микроскопы не имеют традиционной оптики в своем составе вообще, потому что работают не с видимым светом, а используют электронный луч, сфокусированный магнитными линзами или микротоки электронов для формирования изображения исследуемых объектов.

Дальше мы будет говорить главным образом об оптических микроскопах.

По уровню сложности и технического совершенства микроскопы можно разделить на:

• начальные и/или учебные;
• лабораторные;
• исследовательские;

Первая категория (или условно первые две категории) микроскопов имеет в своем составе простейший штатив с неподвижным предметным столиком, один объектив или турель с двумя-тремя объективами, окуляр (или пару для бинокулярного исполнения), могут иметь осветитель зеркального типа, без конденсора. Максимальная кратность увеличения редко превышает отметку в 200х.

Такие микроскопы используют оптику простейшего уровня, чаще всего пластиковую, могут применяться в учебных заведениях, дома в развлекательных и общеобразовательных целях.

Мы не работаем с оборудованием такого уровня.

Лабораторные микроскопы чаще всего имеют бинокулярное исполнение (наблюдение двумя глазами) и оборудованы дополнительными приспособлениями, превращающими их уже в профессиональные инструменты, пригодные для использования на рабочих местах, а именно:

• встроенный источник освещения - проходящего, с конденсором, равномерно распределяющим свет по полю зрения и/или отраженного (падающего); конденсор обладает возможностью настройки освещения;
• предметный столик с перемещением по осям Х-У и зажимом для предметного стекла;
• турель с объективами - до 5 штук увеличением до 100х, что дает суммарное увеличение микроскопа до 1000х;
• масштабные сетки в окуляры или окуляр- микрометры для проведения измерений;
• более высококачественная оптика с коррекцией геометрический и цветовых искажений.

Лабораторные микроскопы могут включать в себя тринокулярный тубус с третьим оптическим портом для камеры.

Исследовательские микроскопы, предназначенные для проведения серьёзных научных или практических исследований и обладающие рядом дополнительных характеристик, а именно:

• оптическая схема рассчитанная “на бесконечность” и допускающая установку в оптический путь между объективом и окулярами дополнительных устройств обработки проходящего светового потока без нарушения фокусировки;
• оптика высокого класса - апохроматическая (коррекция цветовых искажений по трем основным цветам), планапохроматическая (коррекция искажений по всему видимому спектру);
• расширенный набор объективов - до 8 в поворотной турели;
• наличие дополнительных (проходящий и падающий свет) и альтернативных (ртутная лампа для флуоресценции) источников освещения;
• возможность использования различных методов исследования и контрастирования - светлое и темное поля, поляризация, фазовый контраст, дифференциально- интерференционный контраст (ДИК) и т.п.;
• использование сервоприводов для автоматизации некоторых операций при работе микроскопов - автофокусировка, смена объективов, фильтров, перемещение столика по двум (XY) или трем (XYZ) координатам, управление конденсором, источниками света и т.п.; для решения задачи автоматизации применяются отдельные блоки контроллеров или соответствующие аппаратные модули в составе управляющего компьютера, который зачастую является неотъемлемой частью исследовательского микроскопа.

На базе исследовательских микроскопов могут создаваться более сложные системы, в частности конфокальные лазерные сканирующие микроскопы, существенно расширяющие возможности традиционной оптической микроскопии. Это интересная, но отдельная тема.

Строго говоря, граница между лабораторными и исследовательскими микроскопами весьма условна, так как отдельные черты исследовательских микроскопов вполне могут присутствовать и у более простых, формально считающихся лабораторными. В частности, лабораторные могут иметь в составе тринокулярный тубус для камеры, работать с апохроматической оптикой, рассчитанной на бесконечность и использовать ртутные источники света для флуоресцентных исследований.

Точно так же цифровые камеры могут быть добавлены в состав любых микроскопов, даже самых простых учебных. Конечно, камера при этом будет несложная и имеющая исполнение в виде окуляра, но тем не менее.

По назначению микроскопы чаще всего подразделяют на два основных класса - медицина/биология (в англоязычной среде используется термин Life Sciences - буквально “науки о живом”) и материаловедение (Material Sciences - буквально “науки о материи”). Но такое деление тоже достаточно условно и определяется чаще всего дополнительным оборудованием, необходимым для реализации тех или иных методов исследования или даже самим пользователем.

В частности, для проверки качества изготовления кремниевых пластин, используемых при производстве микросхем, не так давно широко применялся класс так называемых инспекционных микроскопов, отличительной чертой большинства из которых было наличие моторизованного предметного столика большого размера, как правило с круглым основанием для размещения, закрепления и перемещения кремниевых пластин диаметром до 12” (30 см.). Такие микроскопы требовали также наличия штатива с большим выносом блока оптики, чтобы под ним столик мог перемещать пластину на расстояния, равные ее диаметру. Оптическая часть таких микроскопов, если не было требования работы в ультрафиолетовом диапазоне, мало чем отличалась от оптики микроскопов, которые использовались в медицине и биологии.

Соответственно в нашей практике были примеры покупок более дешевых (главным образом из-за отсутствия дорогих моторизованных столиков и штативов с большим выносом блока оптики) “биологических” микроскопов, которые вполне можно было применять для исследований объектов материаловедения в отраженном свете.

Другим отличием условно медико-биологических микроскопов от условно материаловедческих является вид освещения. Медицина и биология работают, главным образом, с тонкими срезами тканей или отдельными клетками или даже их частями на просвет, т. е при освещении проходящим светом. Для них чаще применяются такие методы контрастирования, как фазовый контраст, ДИК, светлое и темное поля.

Материаловедение работает больше с непрозрачными материалами и соответственно работа ведется в отраженном (или падающем) свете. Но и при этом тоже могут применяться те же светлое и темное поля, поляризация, косое освещение (для рельефных объектов).

Практически все виды оптических микроскопов можно разделить на прямые (объектив сверху образца, проходящее освещение снизу) и инвертированные (объектив снизу, проходящий свет сверху). Такое деление обусловлено удобством исследования тех или иных видов объектов. В частности, живые культуры в чашках Петри чаще принято исследовать на инвертированных микроскопах, как и непрозрачные аншлифы минералов в геологии или металлов в металлографии (в отраженном свете). Тем не менее большинство из существующих оптических микроскопов относятся к типу прямых.

Еще одним характерным видом оптических микроскопов являются стереомикроскопы, предназначенные для наблюдения объемного изображения объекта, как правило непосредственно в процессе каких- либо действий, производимых с ним.

В частности, большинство операционных микроскопов, используемых в микрохирургии глаза, нейрохирургии, стоматологии, гинекологии являются именно стереомикроскопами. Они обеспечивают врачу увеличение оперируемого органа в единицы или десятки раз при достаточно большом поле и глубине зрения.

Кроме того, стереомикроскопы широко применяются при сборке и контроле качества изделий микроэлектроники, микромеханики, в часовом и ювелирном деле.

Наиболее часто используемый диапазон увеличений стереомикроскопов - десятки раз, реже сотни. Увеличение больше 150х - 200х как правило используется очень редко.

Подтипом стереомикроскопов являются безокулярные. Изображение в них формируется оптической системой и проецируется при посредстве вращающегося колеса с растром на небольшой экран перед глазами пользователя. Такие микроскопы используются чаще всего при производстве и контроле качества электронной продукции, а также в ювелирном деле.
Все эти типы оптических микроскопов мы можем предложить для поставки и поможем с их выбором и подбором параметров.

Поставка, установка, настройка, обучение, полное сопровождение

Компания «Микросистемы» – ведущий поставщик микроскопов, позволяющий выбрать оптимальную по всем характеристикам модель согласно требуемым запросам. Не знаете, как выбрать микроскоп под конкретную задачу? Спросите у наших профессиональных консультантов, которые подберут оптимальную конфигурацию, настроят, наладят и проведут инструктаж в отношении дальнейшего использования.