Биологический микроскоп − это оптический прибор, с помощью которого можно получить увеличенное обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности глаза. Устройство и эксплуатация оптического микроскопа довольно просты. Однако неумелое или невнимательное пользование этим прибором влечет за собой его порчу. Поэтому необходимо хорошо усвоить, из каких частей состоит микроскоп и их назначение. Следует строго соблюдать правила работы с микроскопом.
Возьмите микроскоп, найдите все перечисленные ниже части и запомните их название, назначение и устройство.
В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство.
Объектив − одна их важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта.
Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. В верхней части объектива имеется винтовая нарезка, с помощью которой его ввинчивают в гнездо револьвера. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используются обычно объективы ×8 и ×40. Следует всегда помнить о необходимости бережного отношения с объективами. Особой аккуратности требует работа с объективами большого увеличения, поскольку у них рабочее расстояние, т. е. расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы, измеряется десятыми долями миллиметра.
Качество изображения, особенно при объективах большого увеличения, зависит также от толщины предметного и покровного стекол.
Окуляр состоит из 2 – 3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: ×7, ×10, ×15. Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.
Осветительное устройство состоит из зеркала и конденсора с ирисовой диафрагмой, расположенных под предметным столиком. Оно предназначено для освещения объекта пучком света. Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. При работе с рассеянным светом обычно используют вогнутое зеркало. Конденсор состоит из 2 – 3 линз, вставленных в металлическую оправу. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива, и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света. Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.
Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, револьвера, предметного столика.
Микрометренный винт (или микровинт) служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма микровинт разрешается вращать в одну сторону не более чем на пол-оборота.
Тубус − цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении; ослабив стопорный винт, тубус можно повернуть или снять.
Револьвер предназначен для смены объективов, которые ввинчены в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.
Винт грубой наводки (или макровинт) используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.
Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. У МБР-1 предметный столик круглый, на нем лежит подвижный диск. По сторонам столика расположены два винта, с помощью которых производят центрирование диска вращением его вокруг оси и передвижением по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Если столик отцентрирован, диск закрепляется стопорным винтом.
Правила работы. При работе с микроскопом соблюдаются следующие правила и последовательность операций.
Ставят микроскоп у края стола так, чтобы окуляр находился против левого глаза, и в течение работы его не передвигают. Тетрадь и все предметы, необходимые для работы, располагают слева от микроскопа.
Открывают полностью диафрагму, поднимают конденсор в крайнее верхнее положение, чтобы его фронтальная линза была расположена вровень с предметным столиком. Если столик не отцентрирован, его передвигают с помощью винтов так, чтобы линза конденсора находилась в центре отверстия столика. (У микроскопов с квадратным неподвижным столиком эта операция не проводится − у них столик отцентрирован фабрично и постоянно находится в центральном положении).
Ставят объектив ×8 в рабочее положение − на расстояние примерно 1 см от предметного столика. Работу с микроскопом
всегданачинают с малого увеличения.
Глядя левым глазом в окуляр и пользуясь вогнутым зеркалом, направляют свет от окна (но не прямой солнечный) или электрической лампы в объектив и максимально и равномерно освещают поле зрения. Правый глаз оставляют открытым, так как при закрытом правом глазе вся нагрузка приходится на левый глаз, и это может быстро вызвать переутомление глазных мышц.
Кладут препарат на предметный столик (изучаемый объект должен находиться под объективом) и, глядя сбоку, опускают объектив при помощи макровинта так, чтобы между фронтальной линзой объектива и препаратом было расстояние 4 – 5 мм.
Глядя левым глазом в окуляр и вращая макровинт на себя (!) плавно поднимают объектив до положения, при котором хорошо видно изображение объекта. Передвигая препарат рукой, находят нужное место объекта, располагают его в центре поля зрения. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив, вращая макровинт от себя, так как при этом фронтальная линза может раздавить препарат и на ней появятся царапины.
Добиваются большей четкости изображения, приведя в соответствие диаметры пучка света, попадающего в объектив, и фронтальной линзы объектива. Для этого вынимают окуляр и, глядя в тубус, медленно закрывают отверстие диафрагмы до тех пор, пока ее края появятся на границе выходного зрачка объектива. При слишком сильном освещении увеличивают контрастность изображения опусканием конденсора.
Для изучения какого-либо участка объекта при большом увеличении ставят этот участок в центре поля зрения, передвигая препарат рукой. После этого, не поднимая тубуса (!), поворачивают револьвер так, чтобы объектив ×40 занял рабочее положение. Смотрят в окуляр, изображение будет нечетким. С помощью микровинта добиваются хорошей видимости изображения объекта. Следует помнить, что микровинт можно вращать в одну сторону не более чем на пол-оборота. На коробке микрометренного механизма имеются две риски, а на микровинте − точка, которая должна все время находится между рисками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого правила микровинт может перестать действовать. Тогда его возвращают в нормальное положение, вращая в противоположную сторону.
Если же при установке объектива ×40 изображение отсутствует, добиваются его осторожным вращением макровинта на себя. И лишь после этого производят фокусировку объекта с помощью микровинта.
После окончания работы с большим увеличением поворачивают револьвер, устанавливая малое увеличение, и снимают препарат. Нельзя (!) вынимать препарат из-под объектива ×40, так как рабочее расстояние его равно 0,6 мм и легко можно испортить фронтальную линзу.
После окончания работы с микроскопом его приводят в транспортное положение. Для этого поворачивают револьвер, устанавливая его на пустое гнездо, и опускают тубус вниз до упора.
Школьный микроскоп 180x с неразъемным объективом — SCOPICA
ШКОЛЬНЫЙ МИКРОСКОП 180X
Школьный микроскоп с увеличением 180x является учебным пособием для неполных средних и средних школ и служит для рассматривания различных весьма мелких предметов и их деталей, невидимых невооруженным глазом. Другими словами, микроскоп дает сильно увеличенные изображения таких объектов, восприятие которых простым глазом невозможно из-за их малой величины.
В школах микроскоп является пособием при изучении естественных наук.
ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА МИКРОСКОПА
В основу устройства микроскопа, как оптического прибора, положено такое взаимное расположение линз, при котором увеличенное одной линзой (объективом) изображение предмета еще раз увеличивается при помощи другой линзы (окуляра).
Предмет, помещенный вблизи главного фокуса объектива, образует за объективом действительное, обратное и увеличенное изображение.
Это изображение, рассматриваемое в окуляр, как в лупу, наблюдатель видит еще более увеличенным, мнимым и прямым; в конечном счете микроскоп в целом дает изображение обратное по отношению к предмету.
Зная в отдельности увеличение объектива и увеличение окуляра, нетрудно определить общее увеличение микроскопа, являющееся произведением увеличений окуляра и объектива.
Из элементарной оптики известно, что все линзы обладают по самой своей сущности рядом недостатков. Недостатки объектива сказываются на окончательном изображении сильнее, чем недостатки окуляра. Поэтому объектнв всегда составляется из двух и большего числа линз, подобранных так, чтобы устранить недостатки изображения. Окуляр, в свою очередь, также составляется из двух линз, т.к. при одной простой линзе пришлось бы делать трубку микроскопа большого диаметра. Из схемы оптики, изображенной на рис. 1, наглядно видно расположение и действие линз школьного микроскопа 180x.
ОПИСАНИЕ МИКРОСКОПА
Основными частями школьного микроскопа 180x, изображенного на рис. 2, являются штатив с основанием и тубус, укрепленный с помощью колодки в верхней части штатива.
Рис. 2. Школьный микроскоп 180x
К приливу средней части штатива прикреплен предметный столик, под которым в нижней части штатива помещено осветительное зеркало. Основание микроскопа представляет собой чугунную отливку, имеющую снизу три опорных выступа для установки прибора на столе. Форма и вес основания придают прибору необходимую устойчивость.
Тубус микроскопа представляет собой трубку, в которую снизу ввинчен объектив в оправе, а сверху — вставлен окуляр. Объектив представляет собой маленькую, склеенную из двух стекол, линзу, свободную от искажений изображения. Линза завальцована в оправу, на которой награвирована цифра 9, характеризующая увеличение объектива.
Окуляр состоит из двух простых линз, зажатых в карболитоной оправе при помощи зажимного кольца. Оправа с линзами и диафрагма, ограничивающая поле зрения, вставлены в одну общую короткую трубочку окуляра. На оправе имеется цифра 20, характеризующая увеличение окуляра. Таким образом, общее увеличение микроскопа — 180x.
Посадочное место окуляра и резьба объектива стандартные, благодаря чему в школьном микроскопе могут быть применены другие объективы и окуляры. Покупатель может приобрести одновременно с микроскопом (за дополнительную плату) окуляры 4-х и 15-кратного увеличения. При пользовании этими окулярами общее увеличение микроскопа будет соответственно 36x и 135x.
К трубке тубуса тремя винтами прикреплена направляющая планка, а к последней — рейка. Направляющая входит в соответствующий паз колодки. Перемещение тубуса вдоль оси производится при помощи вращения двух пластмассовых маховичков, сидящих на одной оси с шестеренкой, которая, будучи укреплена в колодке, входит в зацепление с рейкой тубуса.
Под столиком имеется револьверная диафрагма с отверстиями диаметром 12, 8, 4, 1½ мм и пятью углублениями для фиксатора, определяющего пять рабочих положений диафрагмы. При одном из них свет от зеркала не проходит, а при остальных четырех количество проходящего света пропорционально диаметрам отверстий диафрагмы.
Сверху на столике укреплены две съемные лапки для закрепления препарата.
Осветительное зеркало можно установить под любым углом наклона к оптической оси прибора.
РАБОТА С МИКРОСКОПОМ
Установка микроскопа для наблюдений
Независимо от источника света (окно, лампа) и его расположения микроскоп ставят прямо против себя, почти у края стола, столиком от себя. Если объектив и окуляр на месте и не покрыты пылью, то, глядя сбоку, опускают тубус так, чтобы объектив занял приблизительно свое рабочее положение, т. е. оказался от плоскости столика на расстоянии, равном толщине препарата плюс расстояние от объектива до препарата. Для объектива 9x расстояние до объекта равно при мерно 15 мм.
Наблюдая в окуляр, вращают зеркало до тех пор пока все поле зрения не окажется одинаково равномерно освещенным. Если в качестве источника света взята лампа, то может вырисовываться светящаяся поверхность (волосок, язычек пламени и т.п.). От этого нужно избавиться, чтобы поле зрения было не так ярко освещено; для ровного освещения объекта достаточно загородить лампу экраном из папиросной бумаги.
Добившись хорошего освещения, часто замечают, что поле зрения усеяно какими-то шариками, цепочками и т.п, — это грязь. Необходимо определить место загрязнения и, если возможно, удалить грязь. Для этого поступают следующим образом:
Слегка двигают зеркало. Если при этом некоторые или все пятна грязи перемещаются, — протирают зеркало.
Вращают окуляр. Если при этом грязь перемещается, протирают обе наружные поверхности линз окуляра и вновь делают пробу.
Если предыдущие пробы не дали результата, протирают наружную поверхность объектива.
Протирку оптики следует делать при помощи небольшого кусочка ваты, плотно намотанной на спичку и смоченной спиртом или эфиром. При чистке нужно соблюдать осторожность, чтобы не поцарапать поверхности линз и зеркала мелкими твердыми частицами ныли, не сделать жировых пятен и не оставить волокон ваты. Если возникнет необходимость прочистить объектив или линзы окуляра с внутренней стороны, то необходимо для этого обратиться к специалисту оптику или в оптическую мастерскую.
Если наблюдение производится при искусственном свете, нужно источник света ставить довольно далеко: во-первых, для того чтобы свет не слепил наблюдателя, во-вторых, потому, что зеркало загорожено предметным столиком и на него могут попасть только почти горизонтальные лучи.
При освещении керосиновой лампой поле зрения микроскопа будет довольно сильно окрашено в желтый цвет. Чтобы этого избежать, следует между лампой и зеркалом поместить голубоватый светофильтр (цветное стекло, целлофан или кювету со слабым раствором медного купороса).
Фокусировка микроскопа
Как было указано выше, перемещение тубуса вдоль оси производится при помощи вращения двух маховичков кремальеры. Вращая маховички, поднимают тубус и кладут на предметный столик препарат или любой другой исследуемый объект, помещенный на предметном стекле. Препарат располагают так, чтобы сам объект оказался в центре отверстия предметного столика, и прижимают лапками.
Глядя сбоку, опускают тубус вниз почти до соприкосновения с препаратом. Потом, наблюдая в окуляр, очень медленно поднимают тубус до тех пор, пока в поле зрения появится изображение объекта. Найдя изображение, еще более медленным вращением кремальеры добиваются наиболее резкого изображения объекта.
Фокусировка может считаться законченной, когда будут, устранены все недостатки изображения в виде полос, пятен, бликов и т.п. Хорошей фокусировкой можно назвать такую, при которой глаз совершенно не утомляется.
Наблюдение препаратов (объектов)
Рекомендуется при рассматривании объектов в микроскоп привыкнуть работать попеременно обоими глазами. Следует приучить себя, рассматривая в микроскоп объект одним глазом, держать второй глаз открытым. Для неопытного наблюдателя это сначала кажется невозможным, но при небольшом старании легко осуществимо.
При фокусировке полезно осторожно передвигать препарат, так как двигающийся предмет гораздо легче заметить, чем неподвижный. Особенно это необходимо в тех случаях, когда препарат очень прозрачен. Поймав при фокусировке какой-то намек на такой прозрачный объект, следует попробовать менять освещение, изменяя наклон зеркала. Часто бывает, что предмет, видимый плохо в прямом свете, становится более заметным при наклонном падении лучей. Иногда препараты лучше видны при слабом освещении; в этих случаях полезно применить диафрагму.
Другие виды работ с микроскопом
Кроме непосредственного наблюдения препаратов (объектов) через микроскоп, можно с помощью дополнительных устройств или простейших приспособлений производить проектирование объектов на экран, фотографирование изображения на фотопластинку (микрофотография), делать зарисовки объектов, производить измерение объектов при помощи микроскопа и т. п. Такие работы подробно описаны в курсах естествознания или учебниках по микроскопии.
УХОД И ХРАНЕНИЕ
Школьный микроскоп 180x транспортируется в специальном футляре, запирающемся на два замка. Надежность положения прибора обеспечивается винтом, который входит в соответствующее отверстие основания и должен быть затянут до отказа. Затяжной винт имеет отверстия на боковой стороне своей головки для надежного закрепления. Поэтому при распаковке прибора, чтобы освободить винт, может также возникнуть необходимость использования металлического штифта диаметром до 2,2 мм., как рычагом.
Микроскоп требует бережного отношения к нему. Хранить прибор следует уложенным в футляр. Перед работой футляр нужно протереть от пыли и после этого открывать. Если микроскоп принесен из холодного помещения в теплое, то перед вскрытием футляра ему необходимо дать постоять не менее 8 часов в комнате.
После каждой работы с микроскопом следует его тщательно осмотреть и удалить всякую попавшую на него грязь сухой мягкой полотняной тряпочкой. Никелированные места нужно протирать тряпочкой, слегка пропитанной вазелином; линзы снаружи и зеркало — протирать совершенно чистой мягкой тряпочкой, которую следует хранить в плотно закрывающейся коробке. Тщательно вытертый микроскоп с опущенным тубусом ставится в футляр, футляр плотно закрывается и убирается в шкаф.
Не следует держать микроскоп у печки или ставить под прямые солнечные лучи, так как от сильного нагревания могут расклеиться линзы. Разбирать микроскоп ни в коем случае не разрешается.
На оптическом микроскопе могут исследовать внутренне строение материалов.
Для этого изготавливают очень тонкие срезы, зажимают их между двух стёкол и рассматривают в проходящем свете.
Такие препараты обычно частично пропускают свет, но его может быть недостаточно для нормального наблюдения т.к. линза объектива очень маленькая, в неё попадает мало света и глазу сложно различить детали.
При помощи вогнутого зеркала можно регулировать освещённость материалов разной плотности и толщины для удобного наблюдения.
Обычно в оптических микроскопах зеркало двухстороннее, с одной стороны оно вогнутое и фокусирует свет, делая его ярче. С обратной стороны прямое для лёгкой подсветки.
Часто вместо зеркал как источники света используют лампы.
Зеркало в микроскопе служит для направления луча света на рассматриваемый нами объект;
Без света наши глаза не смогли бы ничего различить.
В микроскопах используются плоские и сферические зеркала, они могут быть выпуклыми и вогнутыми.
Чтоб в микроскопе хоть что-то вообще было видно, рассматриваемый объект должен быть освещён ОЧЕНЬ ярко. Что, надо сказать, вполне понятно: свет, отражённый от микронных размеров клетки или чего-то ещё, что там рассматривают, «размазывается», в результате увеличения в 200-300 раз, на площадь, которая в 40000-90000 раз больше исходной (квадрат увеличения), с соответствующим падением освещённости в плоскости изображения. Закон сохранения энергии, знаете ли.
Вот поэтому и нужна такая сверхвысокая освещённость объекта. И как раз для этого и нужно зеркало, направляющее свет от источника на объект.
В простых микроскопах, типа школьного, это зеркало монтируется снаружи. Вот примерно как на уже приведённых тут рисунках. Но такие микроскопы могут работать только в проходящем свете (что для исследования биологических препаратов вполне достаточно — практически любые такие объекты в сверхтонких слоях прозрачны).
В более сложных профессиональных лабораторных микроскопах, где часто исследуются непрозрачные объекты (шлифы минералов, поверхности деталей, интеогральные микросхемы. ) зеркало монтируется внутри объектива, и свет от источника тоже поступает подаётся на объект сквозь объектив. Там используется своего рода коаксиальная конструкция — объектив представляет собой две вложенные друг в друга «трубы». Внутренняя — это собственно оптический тракт, начинаюийся объективом. А пространство между внешней (корпус объектива) и внутренней (сам объектив) — это канал для освещения.
Зачем нужно зеркало в микроскопе
В микробиологии, изучающей жизнь микроорганизмов, в ботанике и науках, связанных с биологией, объекты наблюдения можно условно разделить на частично или полностью пропускающие освещение. Зеркало в микроскопе , выполняющее функцию отражателя света, является важным звеном в последовательности формирования увеличенного изображения. Во многих современных моделях, работающих от электричества, оно заменено на светодиодную или галогенную лампу, однако классика, проверенная столетиями успешной эксплуатации, существует и сегодня: большинство школ, высших учебных заведений и небольших лабораторий не спешат отказываться от зеркального осветителя, аргументируя это безопасностью прибора и простотой использования. О плюсах расскажем подробнее.
Зачем нужно зеркало в микроскопе: для направления на препарат светового луча, он затем попадает в объектив и через окуляр показывает наблюдателю детализированную картину микропрепарата. Принцип микроскопирования основан на усилении посредством оптических элементов световой волны, прошедшей сквозь прозрачный образец или отраженный от непрозрачного. Это объясняется волновым явлением дифракции – способностью огибать препятствия и интерференции — возрастанием амплитуды при проходе через преломляющие линзы. Таким образом, свет – это главный носитель информации о микрообразце. Без него глаза не смогли бы ничего различить.
В качестве осветительной системы используются плоские и сферические зеркала диаметром 43 (например, у Levenhuk 3S) и 50 миллиметров (у Микромед С-12). Они бывают выпуклыми или вогнутыми. Характер построения изображения различается, но неизменна физическая закономерность — чем больше площадь отражающей поверхности, тем интенсивнее подсвечивается микропрепарат и тем отчетливее видит его нюансы исследователь.
Преимущества зеркальной подсветки:
Не требуется электроэнергия, обеспечиваются автономность и мобильность. Становится возможным применение микроскопа на природе и в помещениях без розеток;
Характеризуется как мягкая и теплая, зрение не устает. Цветопередача оттенков естественная, практически отсутствуют блики;
Рекомендуется для детей дошкольного и школьного возрастов.
Как ловить зеркалом свет:
В освещенной комнате или в классе его источником может служить Солнце, включенный светильник;
Подготовьте препарат, положите на предметный столик;
Двумя пальцами возьмитесь за пластиковый ободок зеркальца, закрепленного на своеобразных “качелях” – это крепежное устройство располагается внизу на штативе под диском с диафрагмами – и медленно качайте им в разные стороны в двух степенях свободы – по горизонтали и по вертикали.
Выполняя эти действия, посмотрите в окуляр – в определенный момент темное поле сменится на светлое. Теперь можно фокусироваться и приступать к просмотру.
Необходимо запомнить: не пытайтесь понять и просчитать, по какой точно траектории внутри замкнутого пространства расходятся световые волны, это навредит настройке и займет дополнительное время. Также не обязательно вставать прямо под люстру или к окну – на результате это почти не скажется.
жуки -рот.апп грызущий, вши — колюще-сосущий. окраска может быть яркой (черно-красная, как у божьей коровки)- предостерегающая или делать жука незаметным на фоне чего-либо, коричневая, например, — покровительственная.
ответ: вчені заявили про те, що життя на землі могло зародитися в дарвінівських «теплих ставках» після бомбардування планети астерої, які занесли в них «цеглинки життя». висновки дослідників опубліковані в журналі pnas.
перші живі організми з’явилися на землі під час архейської ери, і поки що не існує загальноприйнятої точки зору щодо того, як і коли зародилося життя. на сьогоднішній день є кілька викопних свідоцтв того, що мікроби вже існували в первісному океані землі приблизно 3,4 мільярда років тому, однак багато вчених вважають, що життя могло зародитися набагато раніше цієї позначки.
у ході дослідження вчені вивчили різні варіанти хімічного складу юної землі і те, що могло відбуватися на її поверхні в перші миті життя сонячної системи.
як показали ці розрахунки, найпростіші «цеглинки життя» і молекули рнк повинні були з’явитися на землі несподівано рано, буквально за кілька сотень тисяч або мільйонів років, ще до того, як її поверхня встигла охолонути, і на ній виник первинний океан.
за словами вчених, перші подібні молекули і примітивні представники життя повинні були виникнути всередині невеликих гарячих озер, що виникали на поверхні землі при падіннях комет і метеоритів, що з води і різних летких речовин. ці озера періодично пересихали, однак це, як підкреслюють хіміки, це було не мінусом, а плюсом для зародження життя – молекули рнк можуть об’єднуватися в більш складні ланцюжки тільки в тому випадку, якщо концентрація води в «первинному супі» різко падала і зростала.
дана проблема, як пояснюють вчені, є нерозв’язною для теорій, які постулюють, що життя народилося в океані, або в геотермальних джерел на суходолі, концентрація води в виверженнях яких завжди залишається дуже високою. тому теорія дарвіна про «теплий, мілкий ставок» як про колиску життя, на думку вчених, набагато ближче до дійсності, ніж інші сучасні ідеї про «сухопутне» народження перших живих істот.
объяснение: наука та it
життя на землі зародилося в прісній воді
18 січня 2012 04: 56
близько 3 млрд років тому на нашій планеті з’явилися одноклітинні організми, які домінували доти, поки приблизно 600 млн років тому на планеті не з’явилися багатоклітинні організми.
загальноприйнято вважати, що життя на нашій планеті в прямому сенсі слова вийшло з океану, тобто з солоної води. однак це твердження значною мірою спростовує дослідження проведене на півдні території сучасного китаю, де дослідники прийшли до висновку, що перші так звані «оазиси життя» з’явилися саме в прісноводних водоймах і в безпосередній близькості від них.
до такого висновку вчені з університету каліфорнії в місті ріверсайд дійшли на підставі дослідження найдавніших кам’яних порід, які колись знаходилися в прісноводних водоймах. на поверхні цих каменів мільярди років тому мешкали одні з перших багатоклітинних організмів.
самі дослідники говорять, що їх наукова робота лише ускладнює теорію про походження видів на землі. водночас, учені дійшли висновку, згідно з яким саме прісноводні організми розвивалися швидше своїх морських побратимів і саме вони змогли дати поштовх значній частині еволюційних процесів на нашій планеті.
за словами авторів дослідження, близько 3 млрд років тому на нашій планеті з’явилися одноклітинні організми, які домінували доти, поки приблизно 600 млн років тому на планеті не з’явилися багатоклітинні організми. саме такі організми дали серйозний поштовх еволюції і саме сліди проживання таких організмів були знайдені на півдні китаю.
каліфорнійські дослідники говорять, що їм вдалося знайти сліди колонії крихітних багатоклітинних ембріонів. «наш перший незвичайний висновок полягає в тому, що ці організми жили в непривітному середовищі — вони мешкали в середовищі мінеральної глини. як правило, з часом ця хімічна сполука трансформується в інші види глини. у китаї на базі цієї сполуки пізніше з’явилися гірські породи», — говорить один з учасників дослідження том брістоу.
автори статті припускають, що більш давні багатоклітинні тварини могли зародитися і в океані, проте вченим поки не вдалося знайти стародавні морські скам’янілості, які б свідчили про це.
окуляр — часть оптического прибора, которая предназначена для рассматривания какого-либо объекта.
штатив — конструкция всей основы микроскопа, которая необходима для установки на ней целого комплекса подвижных и сменных компонентов.
предметный столик — необходим, чтобы расположить препарат на нем.
зеркало в оптическом микроскопе необходимо для того, чтобы отбить луч света от его источника, и направить на изучаемый объект. это даст возможность лучше рассмотреть объект, поскольку лучи света, проходящие через предметное стекло будут освещать его.
объективы — определяют полезное увеличение предмета.
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.
Адаптивная оптика в микроскопии: использование деформируемых зеркал
В стандартном лазерном сканирующем флуоресцентном микроскопе возбуждающий лазер фокусируется линзой объектива для создания фокального пятна, которое используется для исследования распределения флуоресцентных маркеров в образце. Из-за волновой природы света это пятно излучения возбуждения никогда не может быть бесконечно малой точкой. Скорее, это размытое распределение интенсивности света, также называемое функцией рассеяния точки (ФРТ). Как только флуорофоры возбуждаются этим пятном, испускаемая флуоресценция улавливается линзой объектива, отделяется от возбуждающего света оптическими фильтрами, направляется через конфокальное отверстие и регистрируется детектором. Точечное отверстие (пинхол) используется для обеспечения эффекта оптического секционирования, которым известна конфокальная микроскопия. Оно позволяет только флуоресценции, исходящей из фокальной плоскости, проходить и достигать детектора, в то время как свет, исходящий от областей вне фокуса блокируется. Интересно, что не только фокусирующие, но также измерительные параметры могут быть описаны ФРТ.
Часто в системе присутствует несоответствие коэффициентов преломления иммерсионной жидкости и среды образца. Несовпадение коэффициентов преломления и неоднородность образца могут сильно ухудшить производительность микроскопа. Адаптивная оптика позволяет устранить эти проблемы и сделать систему дифракционно-ограниченной.
Пространственная протяженность ФРТ, обусловленная конечной длиной волны света, является причиной того, что стандартный конфокальный микроскоп называют «дифракционно-ограниченным». В микроскопе, использующем метод подавления спонтанного испускания (STED) дополнительный лазер фокусируется на образце вместе с возбуждающим лучом. Этот STED-лазер подавляет флуоресценцию за счет стимуляции излучательных переходов. В частности, с помощью специальной ФРТ в форме «пончика», луч 2 лазера избирательно удерживает молекулы, находящиеся вне центра, в нефлуоресцентном состоянии, позволяя флуоресцировать только тем молекулам, которые находятся в центральной области пончика с нулевой интенсивностью. Таким образом, флуоресценция ограничивается гораздо меньшей областью, чем без STED, т.е. нарушается дифракционный предел и достигается сверхразрешение.
Образец — часть оптического пути
Дифракционный предел диктует минимально возможный размер ФРТ излучения возбуждения в идеальной ситуации. На практике несовершенства оптического пути, от лазерных источников до образца включительно и обратно к детекторам, ухудшают свойства визуализации микроскопа и деформируют его ФРТ, ограниченную дифракцией. Образец заслуживает особого внимания. В то время как дефекты оптики статичны и поэтому легко измеряются и исправляются, неоднородности в образце непредсказуемы и варьируются от образца к образцу и даже в пределах одного поля зрения. Эти дефекты и неоднородности вызывают оптические аберрации, которые, если их не исправить, приводят к тому, что ФРТ излучения возбуждения микроскопа становится более размытым, что снижает разрешающую способность системы и эффективность возбуждения. Кроме того, флуоресценция, которая была бы идеально сфокусирована на точечном отверстии, становится размытой и может быть заблокирована точечным отверстием, что приводит к неэффективной регистрации.
Рис.1 Слева: несоответствие показателей преломления среды образца и иммерсионной среды приводит к отклонению лучей от номинального фокуса. Аналогичные эффекты могут быть вызваны локальными неоднородностями образца. Справа: использование деформируемого зеркала для правильного предварительного перенаправления всех лучей до того, как они попадут в линзу объектива, эффективно нейтрализует любые негативные эффекты.
Микроскопы сверхвысокого разрешения предъявляют особенно высокие требования качеству оптики. В STED-микроскопе основное внимание уделяется ФРТ STED-лазера. Если луч STED улавливает аберрации на пути к фокальной плоскости, центр ФРТ STED будет иметь конечную ненулевую интенсивность. Эта, обладающая аберрацией ФРТ STED, может привести к полной блокировке флуоресценции, а не просто ограничению ее центром кольца, что приведет к большим потерям сигнала и разрешения. Проблема особенно очевидна при работе с трехмерным (3D-) STED. В то время как центр нулевой интенсивности двумерного бублика STED несколько устойчив к аберрациям, центр 3D-STED ФРТ быстро становится ненулевым, даже если присутствуют только незначительные аберрации.
Приблизительное соответствие недостаточно
Основным источником аберраций в микроскопии являются области образца с неоднородными показателями преломления. Когда свет сталкивается с изменением показателя преломления, лучи изгибаются и продолжают двигаться в другом направлении — явление известное как преломление. При разработке линз рефракция является желаемым эффектом, и производители уделяют большое внимание оптимизации рефракции, чтобы линзы создавали идеальные (т. е. ограниченные дифракцией) ФРТ. К несчастью, последующие произвольные изменения показателя преломления вдоль пути оптического луча микроскопа ставят под угрозу эту точную фокусирующую способность. Одной из наиболее заметных причин нежелательного изменения показателя преломления является граница раздела между покровным стеклом и средой образца, где несоответствие показателей может вызвать сферические аберрации и расфокусировку (рис. 1).
Расфокусировка изменяет глубину резкости и может привести к тому, что измерения расстояния по оси z будут давать неверные результаты, в то время как сферические аберрации приводят к неоптимальной форме ФРТ с характерными длинными хвостами и множественными максимумами. Современные масляные объективы с высокой числовой апертурой разработаны с учетом границы раздела покровное стекло и иммерсионная среда. Однако показатель преломления (nOIL = 1.518 при 23 °C) считается постоянным после этого, то есть в образце. Таким образом, заливка образца средой Mowiol с показателем преломления 1. 40–1.49 вызовет аберрации, и тем не менее, это по-прежнему одно из лучших решений среди сред для заливки образца при работе с объективами, требующими масляную иммерсию, уступая место заливке образца в TDE, что не всегда подходит, например для экспериментов с живыми клетками. Аналогично, причина, по которой существуют объективы с водной иммерсией, заключается в том, что они близко соответствуют показателю преломления, необходимому для работы с живыми клетками, и аналогичные аргументы справедливы для иммерсионных объективом с глицерином и силиконовым маслом.
Рис. 2 Вариации показателей преломления в образце могут искажать волновые фронты, приводя к несовершенному фокусу. Ключевая причина, по которой почти всегда присутствует некое расширение, это несоответствие показателя преломления между средой образца и иммерсионной жидкостью, хотя локальные колебания показателя преломления образца могут тоже привести к аберрациям.
Использование деформируемого зеркала позволяет эффективно устранить аберрации. Деформируемые зеркала – это адаптивные элементы с отражающей поверхностью, форма которой регулируется. При применении корректной формы зеркала, обратной к искажениям, вызванным образцом, фокус возвращается обратно к идеальному виду, увеличивая сигнал и разрешение даже глубоко в ткани.
Тем не менее, несмотря на близкое соответствие между этими иммерсионными средами и образцами, для которых они были предназначены, «близость» значений показателей преломления часто недостаточна, и даже небольшое несоответствие может вызвать аберрации. Дополнительной причиной аберраций являются неоднородности показателя преломления в самом образце, например переходы между участками, обогащенными липидами или ДНК, и остальной частью клетки. Большинство аберраций становятся более серьезными при фокусировке глубоко в образец, например в толстую ткань. Это причина того, почему в многофотонной микроскопии обычно также используется коррекция аберраций. Оптические аберрации и их влияние на формы ФРТ можно аппроксимировать с помощью полиномов Цернике для моделирования соответствующей деформации волновых фронтов*. Различные порядки полиномов назначаются известным модам оптической аберрации, так что любую произвольную форму аберрации можно легко описать, разложив ее математически на составляющие ее моды Цернике.
*Обратите внимание, что лучи всегда проходят перпендикулярно фронту волн, поэтому любой из них можно использовать для отслеживания оптической системы.
Идеальная фокусировка
Оптические аберрации можно исправить с помощью адаптивной оптики. Прежде чем пучки STED и возбуждения попадут в линзу объектива, они «предварительно аберрируются» с помощью адаптивного элемента, который вызывает такую же аберрацию, что и образец, но в противоположном направлении. Следовательно, когда предварительно аберрированные лучи проходят через аберрирующий образец, два набора аберраций — первый, вызванный адаптивным элементом, а второй — образцом, — компенсируют друг друга. Кроме того, излучаемая флуоресценция, которая также искажается при прохождении через образец, также корректируется адаптивным элементом. Таким образом восстанавливаются условия дифракционно-ограниченной фокусировки и в точке регистрации (рис. 2).
Рис. 3 Слой флуоресцирующих шариков в условиях несоответствия коэффициентов преломления (левый столбец) и коррекции с помощью адаптивной оптики (справа). Обратите внимание, как яркость и разрешение уменьшаются с глубиной фокусировки, когда коррекция не применяется. Все изображения масштабируются до одинаковой яркости.
Надежная и систематическая коррекция стала возможной благодаря интеграции адаптивных оптических элементов, таких как деформируемые зеркала, на пути луча. Деформируемые зеркала представляют собой мембраны с отражающим покрытием, форма которой может регулироваться. Компенсация аберраций достигается за счет изменения формы зеркала таким образом, чтобы вносимые зеркалами аберрации были равны половине значений аберраций от образца*. Подходящее деформируемое зеркало должно иметь чрезвычайно высокую отражательную способность от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона, чтобы избежать потерь, и достаточное количество механизмов регулировки формы (более 100), чтобы точно воспроизводить аберрации на его поверхности.
*Половина искажений от образца, потому что лучи собирают одну половину на пути к зеркалу, а другую половину на обратном пути.
Более того, время отклика деформируемых зеркал должно быть достаточно малым (до десяти миллисекунд), чтобы корректировки можно было динамически вносить в рамках регистрации одного изображения. При внедрении деформируемых зеркал в установку микроскопа необходимо очень внимательно следить за тем, чтобы форма поверхности точно соответствовала желаемой деформации. Поэтому система с деформируемыми зеркалами требует сложных процедур калибровки, которые учитывают жесткость мембраны, сцепление регулирующих элементов и их реакцию, а также дрейф и т. д.
Деформируемые зеркала имеют ряд преимуществ по сравнению с кольцами для коррекции объектива. Например, деформируемые зеркала могут корректировать произвольные аберрации, в то время как корректирующие кольца могут корректировать только
сферическую аберрацию. Фактически, некоторые аберрации, например наклон образца, снижает эффект корректирующих колец, так что их корректировка делает результирующее изображение скорее хуже, чем лучше. Кроме того, деформируемые зеркала обеспечивают гораздо более быстрое время отклика и, следовательно, их можно регулировать даже между линиями сканирования изображения. Они также имеют гораздо более длительный срок службы из-за своей немеханической природы, и они не вводят движущиеся части в оптический путь луча, которые могут вызвать дополнительные аберрации*.
*Обратите внимание, что перемещения регулирующих элементов зеркал незначительны (<1 мкм) по сравнению с перемещениями групп линз в объективе (мм).
Рис.4 Конфокальные (B, C) и 3D-STED (D, E) изображения в глубоких тканях с (C, E) и без (D, B) адаптивной оптики. При глубине фокусировки около 100 мкм конфокальная микроскопия все еще дает небольшой сигнал (B), хотя его можно улучшить (C). Однако 3D-STED на этих глубинах невозможен (D) без адаптивной оптики, которая восстанавливает яркость и разрешение (E). Образец: перевернутая передняя половина личинки Drosophila melanogaster L3-стадии (A). Окрашивание актина (Phalloidin-ATTO 647N). По мере регистрации изображения деформируемое зеркало с компенсацией аберраций автоматически отслеживает глубину фокусировки. После настройки сбор данных выполняется полностью автоматически для получения ярких изображений с высоким разрешением на любой глубине. Образцы Себастьяна Шнорренберга, EMBL, Гейдельберг.
Практическая реализация
Коррекция искажений волнового фронта может значительно увеличить сигнал и разрешение. Как показывает практика, большое несоответствие показателей преломления, увеличенная глубина изображения и потребность в более высоком (сверх-) разрешении — все это оправдывает использование адаптивной оптики. Пока кто-то может обойтись без коррекции аберраций для конфокального изображения вблизи покровного стекла или в образце, залитом Mowiol с использованием объектива с масляной иммерсией, эксперименты по визуализации в толстых (> 100 мкм) образцах (рис. 3, 4) или эксперименты 3D-STED всего на несколько микрон ниже поверхности образца, не дадут приемлемых результатов и потребуют использования адаптивной оптики.
Рис.5. Адаптивная оптика сохраняет разрешение и яркость глубоко внутри толстых образцов и позволяет получать изображения при низком уровне освещенности (образец: мозг пчелы, любезно предоставлено Амели Кабироль и Альбрехтом Хаазом, Университет Тренто).
Для определения точной величины коррекции, применяемой к системе адаптивной оптики, было предложено несколько алгоритмов. К счастью, самый заметный вид аберраций, вызванный рассогласованием показателей преломления, можно предсказать, используя только глубину фокусировки и величину разницы показателей преломления. Эти аберрации линейно увеличиваются с глубиной и могут быть легко исправлены при перефокусировке образца или во время объемного или xz-сканирования, когда пользователь установил их для определенного положения фокусировки. Таким образом, яркость изображения флуоресцентных шариков на глубине визуализации 250 мкм может быть улучшена до пяти раз (рис. 3).
Проведение эксперимента 3D-STED на глубине 100 мкм внутри сложного образца, такого как личинки дрозофилы, неизбежно требует адаптивной оптики. В этом сценарии сильно аберрированная ФРТ луча STED повсюду деактивирует спонтанную флуоресценцию, не оставляя полезного сигнала и, конечно же, разрешения. Здесь использование хорошей адаптивной оптики имеет решающее значение между получением результата или его отсутствием.
Словарь терминов микроскопы
A
Ахроматический объектив. При прохождении света через стеклянную призму или линзу, он изгибается или преломляется. Одни цвета преломляются сильнее, чем другие, в результате чего фокусируются в разных точках, уменьшая этим разрешение. Чтобы уменьшить такое негативное влияние, применяются ахроматические объективы. Они составлены из линз, изготовленных из разных сортов стекла с различными показателями преломления. В результате разные цвета сводятся в фокус гораздо лучше (хотя и не идеально), давая более четкое изображение.
Б
Бинокулярная насадка – головка микроскопа с двумя окулярами, для каждого глаза. Обычно применяется с составными микроскопами, дающими высокое увеличение. Для микроскопов с малым увеличением чаще используется термин «стереонасадка», поскольку в таких микроскопах могут использоваться два объектива, дающие каждый свое изображение для каждого глаза. В составных микроскопах может быть два окуляра, но один объектив, и они не дают стереоизображения.
Г
Головка — верхняя часть микроскопа, имеющая окулярные трубки и призмы. Монокулярная головка имеет один окуляр, бинокулярная – два (для каждого глаза), сдвоенная – два, но разнесенных в разные стороны, а тринокулярная имеет три трубки, на одну из которых обычно устанавливается камера.
Грубая фокусировка – маховики предварительной фокусировки микроскопа, перемещающие объектив ближе или дальше от препарата (см. Точная фокусировка).
Д
Диафрагма – диск, расположенный под предметным столиком микроскопа высокого увеличения, имеющий обычно пять отверстий разного диаметра. Поворачивая диск, можно изменять количество света, проходящего через отверстие в столике. Это помогает правильно осветить препарат, увеличить контраст и разрешение изображения.
Диоптрийная подстройка. При наблюдении в микроскоп с бинокулярной головкой, необходимо иметь возможность подстройки фокусировки одного из окуляров, чтобы компенсировать отличия в зрении глаз друг от друга. Это достигается с помощью кольца диоптрийной подстройки. Правильный способ подстройки заключается в следующем. Сначала прикройте глаз, расположенный над окуляром с кольцом диоптрийной подстройки, и сфокусируйте микроскоп обычным способом, чтобы открытый глаз видел четкое изображение. Далее откройте закрытый глаз и прикройте открытый и, трогая ручки фокусировки микроскопа, сфокусируйте изображение кольцом диоптрийной подстройки. Теперь откройте оба глаза, изображение должно быть четким для обоих глаз (такая же техника используется при работе с биноклем).
З
Зеркало – простой осветитель, направляющий свет через отверстие в столике на образец.
Зубчато-реечный механизм – система, состоящая из рейки с зубьями и шестерни. Поворотом маховика можно заставить шестерню двигаться вдоль рейки. Такие системы используются в фокусировочных устройствах, в креплении конденсоров Аббе и механизированных предметных столиках для перемещения препарата.
И
Иммерсионное масло – специальное масло, используемое с объективами 100х (обычно при полном увеличении 1000х). Капля масла помещается на покровное стекло и объектив опускается, чтобы коснуться капли. Масло работает связывающей средой между покровным стеклом и линзой объектива и таким образом увеличивает разрешение изображения. В световой микроскопии используются два типа масла – «A» и «B», отличающиеся вязкостью («B» более вязкое).
Иммерсионный объектив – объектив (обычно 100х или более), сконструированный для работы с каплей специального масла, помещенного между ним и препаратом. Приэтомзаметноповышаетсяразрешениеизображения. См. Иммерсионное масло.
К
Коаксиальная фокусировка – фокусировочная система, использующая соосно (коаксиально) расположенные маховики грубой и точной подстройки фокуса. Обычно маховик грубой настройки больше по диаметру, а точной – меньше. В некоторых коаксиальных системах маховик точной настройки прокалиброван и дает возможность фиксировать значение относительного перемещения фокуса.
Кольцевой осветитель – отдельный осветитель, обычно закрепляемый на корпусе микроскопа и дающий кольцо света.
Конденсор – линза, расположенная под предметным столиком и предназначенная для фокусировки света на препарат. Объективы большого увеличения имеют очень маленькие диаметры и требуют для работы большого количества света. Использование конденсора помогает увеличить освещенность и разрешение. Для микроскопов малого увеличения конденсоры не требуются.
Конденсор Аббе – специальная линза, расположенная под предметным столиком и обычно имеющая возможность перемещения по вертикали. Оснащена ирисовой диафрагмой, задающей диаметр светового пучка, входящего в объектив. Изменяя размер диафрагмы и перемещая конденсор ближе или дальше от предметного столика, можно управлять диаметром и фокусировкой проходящего через препарат конуса света. Конденсор Аббе особенно полезен на увеличениях свыше 400х. Линза конденсора должна иметь числовую апертуру равную или превышающую числовую апертуру используемого объектива. Во многих микроскопах с увеличением до 1000х используются конденсоры Аббе с апертурой 1,25. Оправа бывает двух типов – один тип перемещается вверх-вниз при повороте оправы, другой тип оснащен реечным механизмом и управляется специальным маховичком.
Контрастная пластинка – круглая непрозрачная пластинка, расположенная на предметном столике микроскопа малого увеличения. Одна ее сторона белая, а другая черная. Пластинка может переворачиваться в зависимости от окраски препарата.
Корпус – термин, в основном использующийся для обозначения основы стереомикроскопа, включая окуляры и объективы, но исключая основание, осветитель и блок фокусировки.
М
Матовая пластина – круглая матовая стеклянная пластина, закрывающая нижний осветитель в микроскопах с малым увеличением. См. также Контрастная пластинка.
Межзрачкового расстояния регулировка. Используя стерео- или бинокулярный микроскоп, необходимо иметь возможность регулировать расстояние между окулярами. У детей межзрачковое расстояние невелико, у взрослых оно больше. Соответственно, окуляры должны менять расстояние между собой, чтобы подходить для разных людей и этот параметр – первый, который нужно проверить для комфортных наблюдений двумя глазами.
Механизированный предметный столик – предметный столик с органами механического перемещения препарата. Включает держатель препаратов и два маховика, перемещающих держатель в двух направлениях. Поскольку изображение перевернуто, требуется небольшое время на освоение регулировок, но такой столик очень удобен при наблюдении простейших и мелких животных в капле воды из пруда. Микроскопы могут иметь приспособления для установки устройства перемещения препарата дополнительно, или же оно встраивается в предметный столик изготовителем.
Микрометр или микрон – единица измерения размеров, используемая в микроскопии. В одном миллиметре 1000 микрометров, соответственно, длина образца 1,8 мм также может быть выражена как 1800 микрон.
Монокулярная головка – головка микроскопа с одним окуляром.
Муфта скольжения – устройство, защищающее шестерни фокусировочного устройства при попытке повернуть маховики фокусировки дальше установленных пределов.
Н
Наклонное соединение – конструкция крепления тубусодержателя к основанию, которая позволяет наклонять микроскоп для более удобного наблюдения. При этом, правда, возможно стекание жидких препаратов с предметного столика.
О
Объектив – линза, расположенная вблизи объекта. В стереомикроскопе (с малым увеличением) два объектива, каждый для своего окуляра. Это дает трехмерное изображение. На микроскопах большого увеличения работает только один объектив.
Объективы с плоским полем («Semi-Plan»). Объективы никогда не бывают идеальными. Если посмотреть на что-то, имеющее совершенно плоскую поверхность, можно увидеть, что изображение в центре поля сфокусировано, а по краю немножко размыто. Объективы с плоским полем значительно лучше передают периферийную часть изображения. Они лучше обычных ахроматических объективов, но и несколько дороже стоят.
Окуляр – линзовый элемент на верхней части микроскопа, через которую и рассматривается изображение. Типичное увеличение окуляра 10х, возможны также 5х, 15х и 20х. Широкоугольные окуляры имеют больший диаметр и дают широкое поле зрения.
Оптика стандарта DIN. Оптические детали, производящиеся по немецкому стандарту DIN. Оптические качества таких деталей такие же, как и у не-DINоптики, но соответствие одному стандарту дает возможность использовать детали одного микроскопа на другом. Оптика настроена на использование тубуса длиной 160 мм и имеют одинаковую резьбу. В большинстве качественных микроскопов используется стандарт DIN.
Осветитель – источник света, закрепленный под предметным столиком. Распространены три основных источника – лампы накаливания, флуоресцентные и галогенные. Лампы накаливания самые доступные и распространенные. Флуоресцентные – яркие, дают белый свет и почти не греются. Галогенные очень яркие, белые, но, как и лампы накаливания, выделяют много тепла.
Основание – нижняя часть штатива микроскопа (см. Тубусодержатель).
П
Парцентрированная конструкция – указание на то, что при смене объектива объект остается в центре поля зрения. Проверяется путем смены объективов и проверки положения объекта в поле зрения. Практически все микроскопы парцентрированы.
Парфокальная конструкция – указание на то, что при смене объектива изображение остается сфокусированным или очень близким к сфокусированному, и требует лишь небольшой подстройки. Большинство микроскопов парфокальны.
Покровное стекло – очень тонкий стеклянный или пластиковый квадратик, располагаемый поверх препарата на предметном стекле. При использовании жидких препаратов покровное стекло создает плоскость, на которую настраивается фокус микроскопа.
Поле зрения (FOV) – диаметр кружка света, который можно увидеть в окуляр. Чем выше увеличение, тем меньше поле зрения. Его можно измерить, поместив прозрачную линейку на предметный столик и подсчитав количество миллиметров, умещающихся поперек поля зрения. Типичное значение около 4,5 мм при 40х, 1,8 мм при 100х, 0,45 мм при 400х и 0,18 мм при 1000х. См. Микрометр.
Предметное стекло – плоская прямоугольная пластинка из стекла или пластика, на которой размешается препарат. Может иметь углубление для удержания нескольких капель жидкости.
Предметные зажимы закрепляют предметное стекло на столике.
Предметный столик – плоская пластина, на которой располагаются предметные стекла с препаратами.
Р
Разрешение – характеристика линзовой системы, показывающая, насколько тонкие детали объекта она может передать.
Револьверная головка или турель – часть микроскопа, на которой закреплены объективы.
Регулировка усилия фокусировки выполняется производителем таким образом, чтобы микроскоп можно было легко сфокусировать, но при этом исключалось самопроизвольное движение предметного столика или тубуса под собственным весом, приводящее к расфокусировке.
Реечный ограничитель обычно устанавливается изготовителем и служит для предотвращения слишком низкого опускания объектива и повреждения его или препарата. Иногда он мешает сфокусироваться, если предметное стекло слишком тонкое. В этом случае нужно или отрегулировать фиксатор или подложить под предметное стекло еще одно такое же, чтобы приблизить его к объективу.
C
C-крепление (C-mount) – адаптер, применяющийся в различных типах видеокамер. Обычно устанавливается вместо объектива. После этого адаптер соединяется с трубкой тринокулярного микроскопа.
Сдвоенная головка. Часть конструкции микроскопа (обычно высокого увеличения) с одним окуляром с одной стороны и второй окулярной трубкой сверху или с противоположной стороны. Сдвоенная головка удобна для контроля преподавателем того, что наблюдает учащийся или для установки видео- или фотокамеры. Не рекомендуется использовать такие микроскопы для совместной работы двух учащихся, поскольку длительные наблюдения в верхнюю окулярную трубку неудобны.
Сетка окулярная – очень маленькая сеточка, устанавливаемая в окуляре. Позволяет проводить измерения размеров объектов, наблюдаемых через микроскоп.
Стерео – применительно к микроскопии означает наблюдение обоими глазами через окуляры, связанные каждый с собственным объективом. Два объектива дают ощущение объема, трехмерного зрения. См. также Бинокулярная головка.
Столбовой штатив – тип штатива, используемый в микроскопах с малым увеличением. Состоит из вертикального столба, закрепленного на основании. Корпус микроскопа может вращаться вокруг столба и перемещаться по нему вверх и вниз.
Т
T-резьба – тип соединения адаптера для фотокамеры (обычно 35 мм) с микроскопом.
Точная фокусировка – маховик, используемый для точной фокусировки микроскопа. Также используется для фокусировки на разных слоях препарата. Обычно предварительная фокусировка выполняется маховиками грубой настройки фокуса, а маховиками точной фокусировки достигается наиболее четкое изображение.
Тринокулярная головка – применяется и с микроскопами малого увеличения и с микроскопами высокого увеличения. Имеет три выхода – два под окуляры для двух глаз, а третий – порт для установки фото- или видеокамеры. В некоторых микроскопах присутствует возможность регулировки количества света, отправляемого в третий порт, например, весь свет или половину, или треть. На некоторых стерео тринокулярных головках с двойным увеличением, третий порт передает изображение с отдельного набора объективов, не используемого стереоокулярами.
Тубусодержатель – часть микроскопа, соединяющая тубус и основание. Перенося микроскоп, держите его одной рукой за основание, а другой – за тубусодержатель.
Турель – см. Револьверная головка.
У
Указатель – некоторые окуляры оснащены стрелкой-указателем, которую можно установить на ту или иную деталь изображения. Вращениеокуляраповорачиваетуказатель.
Универсальный штатив – длинный штатив типа «журавль», используемый для закрепления корпуса микроскопа малого увеличения. Имеет несколько регулировок положения и позволяет расположить микроскоп множеством различных способов. Обычно с ним используется внешний осветитель (например, оптоволоконный).
Ф
Фиксированный тубусодержатель – тип штатива, используемый в микроскопах малого увеличения. Корпус и тубус микроскопа являются единым целым и жестко скреплены с основанием.
Фокусировка – процесс перемещения препарата ближе или дальше от объектива, чтобы получить четкое изображение. На некоторых микроскопах перемещается предметный столик, на других – тубус. Наиболее популярна и надежна конструкция фокусировочного узла на основе зубчатой рейки.
Х
X – обозначение множителя увеличения на объективе или окуляре, например, 200Х – двести крат увеличения. Полное увеличение микроскопа определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра.
XR – обозначение множителя увеличения на объективе (см. выше), с указанием того, что его передняя оправа подпружинена и складывается при случайном опускании объектива на предметное стекло. Это предотвращает поломку объектива или предметного стекла.
Ч
Числовая апертура (N.A.) – число, отражающее способность объектива разрешать тонкие детали наблюдаемого объекта. Оно определяется по сложной математической формуле и связано с угловой апертурой объектива и показателем преломления среды между объективом и препаратом. Чтобы получить наилучшее изображение, требуется конденсор, с числовой апертурой, совпадающей или превышающей числовую апертуру объектива микроскопа с самым большим увеличением. Числовая апертура имеет важное значение только для микроскопов с большим увеличением.
Ш
Шарнирное основание. Тип основания микроскопа, которое закрепляется на столе и дает возможность перемещать тубус микроскопа в трех измерениях.
Широкоугольные окуляры — окуляры с линзами большого диаметра, дающие более широкое поле зрения при наблюдении препарата.
Штатив – тип соединения корпуса микроскопа и основания в микроскопах малого увеличения. Различают три типа штативов – столбовой, жесткий (фиксированный) держатель и универсальный настраиваемый штатив.
Почему зеркала важны для работы микроскопа
Неокрашенные препараты, такие как влажные препараты с физиологическим раствором, часто используются для демонстрации живых микроорганизмов и их подвижности. Визуализация их морфологии и внутреннего строения затруднена, поскольку они не имеют собственного цвета и плохо контрастируют с фоном. Фазово-контрастный микроскоп используется для создания контраста между организмом, его структурами и фоном, что делает его видимость достаточно четкой.
Принцип: фазово-контрастная микроскопия подходит для неокрашенных препаратов. Образец может содержать тонкие и толстые участки. С помощью кольцевой диафрагмы (фазового кольца) на образец фокусируется полый конус света. Когда свет проходит через тонкую область, он проходит без отклонения, но когда он проходит через толстую область, он отклоняется. Говорят, что такой отклоненный свет замедляется или не совпадает по фазе на ¼ длины волны.
Эта разница слишком мала для восприятия человеческим глазом; следовательно, разница увеличивается, если световые лучи проходят через фазовую пластину. Фазовая пластинка расположена в задней фокальной плоскости объектива. Неотклоненные лучи проходят через тонкий участок фазовой пластины, а отклоненные лучи проходят через толстый участок фазовой пластины.
Таким образом, отклоненные лучи снова замедляются или сдвинуты по фазе на ¼ длины волны. Неотклоненные и отклоненные световые лучи теперь рассинхронизированы на ½ длины волны, и когда эти лучи встречаются, они приводят к деструктивной интерференции. Разницы в ½ длины волны достаточно для восприятия человеческим глазом, при этом толстые объекты кажутся темнее, а более тонкие — светлее.
Электронная микроскопия:
Разрешение увеличительной системы можно улучшить, уменьшив длину волны света. Поскольку длина волны света ограничена, электронные лучи с длиной волны можно использовать для увеличения изображений до 100 000 раз. В зависимости от типа электронного микроскопа может быть достигнуто разрешение 1-10 нм.
Электронный микроскоп работает по тому же принципу, что и составной микроскоп, только электронные лучи заменяют свет, а электромагниты заменяют оптические линзы. Для создания пучка электронов используется высоковольтная электронная пушка. Поскольку воздух может рассеивать электроны, камера ЭМ представляет собой вакуум. Поскольку электроны обладают плохой проникающей способностью, образец должен быть очень тонким.
Оно предназначено для освещения объекта пучком света. Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. При работе с рассеянным светом обычно используют вогнутое зеркало. Конденсор состоит из 2 – 3 линз, вставленных в металлическую оправу. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива, и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света. Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.
Если столик не отцентрирован, его передвигают с помощью винтов так, чтобы линза конденсора находилась в центре отверстия столика. (У микроскопов с квадратным неподвижным столиком эта операция не проводится − у них столик отцентрирован фабрично и постоянно находится в центральном положении).
Если столик не отцентрирован, его передвигают с помощью винтов так, чтобы линза конденсора находилась в центре отверстия столика. (У микроскопов с квадратным неподвижным столиком эта операция не проводится − у них столик отцентрирован фабрично и постоянно находится в центральном положении).
Смотрят в окуляр, изображение будет нечетким. С помощью микровинта добиваются хорошей видимости изображения объекта. Следует помнить, что микровинт можно вращать в одну сторону не более чем на пол-оборота. На коробке микрометренного механизма имеются две риски, а на микровинте − точка, которая должна все время находится между рисками. Если она выходит за их пределы, ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого правила микровинт может перестать действовать. Тогда его возвращают в нормальное положение, вращая в противоположную сторону.
Из схемы оптики, изображенной на рис. 1, наглядно видно расположение и действие линз школьного микроскопа 180x.
При чистке нужно соблюдать осторожность, чтобы не поцарапать поверхности линз и зеркала мелкими твердыми частицами ныли, не сделать жировых пятен и не оставить волокон ваты. Если возникнет необходимость прочистить объектив или линзы окуляра с внутренней стороны, то необходимо для этого обратиться к специалисту оптику или в оптическую мастерскую.
Вращая маховички, поднимают тубус и кладут на предметный столик препарат или любой другой исследуемый объект, помещенный на предметном стекле. Препарат располагают так, чтобы сам объект оказался в центре отверстия предметного столика, и прижимают лапками.
Для неопытного наблюдателя это сначала кажется невозможным, но при небольшом старании легко осуществимо.
п. Такие работы подробно описаны в курсах естествознания или учебниках по микроскопии.
Никелированные места нужно протирать тряпочкой, слегка пропитанной вазелином; линзы снаружи и зеркало — протирать совершенно чистой мягкой тряпочкой, которую следует хранить в плотно закрывающейся коробке. Тщательно вытертый микроскоп с опущенным тубусом ставится в футляр, футляр плотно закрывается и убирается в шкаф.
Что, надо сказать, вполне понятно: свет, отражённый от микронных размеров клетки или чего-то ещё, что там рассматривают, «размазывается», в результате увеличения в 200-300 раз, на площадь, которая в 40000-90000 раз больше исходной (квадрат увеличения), с соответствующим падением освещённости в плоскости изображения. Закон сохранения энергии, знаете ли.
Там используется своего рода коаксиальная конструкция — объектив представляет собой две вложенные друг в друга «трубы». Внутренняя — это собственно оптический тракт, начинаюийся объективом. А пространство между внешней (корпус объектива) и внутренней (сам объектив) — это канал для освещения.
О плюсах расскажем подробнее.
Теперь можно фокусироваться и приступать к просмотру.
на сьогоднішній день є кілька викопних свідоцтв того, що мікроби вже існували в первісному океані землі приблизно 3,4 мільярда років тому, однак багато вчених вважають, що життя могло зародитися набагато раніше цієї позначки.
«наш перший незвичайний висновок полягає в тому, що ці організми жили в непривітному середовищі — вони мешкали в середовищі мінеральної глини. як правило, з часом ця хімічна сполука трансформується в інші види глини. у китаї на базі цієї сполуки пізніше з’явилися гірські породи», — говорить один з учасників дослідження том брістоу.
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.
Оптические устройства, применяемые для таких задач, делятся на два больших класса: биологические (компаундные) и стереомикроскопы.
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.
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.
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.
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.
На практике уже сорокакратный объектив даже при хорошей внешней подсветке почти ничего не видит, а стократный показывает полный мрак.
Объективы с увеличением выше 100х встречается редко и уж точно не в любительских микроскопах.
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.
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.
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.
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.
Такая конструкция удобна при работе нескольких человек. Однако подстраивать резкость под свои глаза каждому все равно придется индивидуально.
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.
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.
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.
Европейский стандарт, определяющий резьбу и прочие механические и оптические параметры, называется DIN.
Шнур/гнездо питания – C13/C14, блок питания встроен в основание. В комплект входит простенький пластиковый чехол а-ля «мешок мусорный обыкновенный».
Снималось с рук, поскольку держатель для телефона я не купил, отсюда обрезанность по бокам.
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.
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.
Точечное отверстие (пинхол) используется для обеспечения эффекта оптического секционирования, которым известна конфокальная микроскопия. Оно позволяет только флуоресценции, исходящей из фокальной плоскости, проходить и достигать детектора, в то время как свет, исходящий от областей вне фокуса блокируется. Интересно, что не только фокусирующие, но также измерительные параметры могут быть описаны ФРТ.
Этот STED-лазер подавляет флуоресценцию за счет стимуляции излучательных переходов. В частности, с помощью специальной ФРТ в форме «пончика», луч 2 лазера избирательно удерживает молекулы, находящиеся вне центра, в нефлуоресцентном состоянии, позволяя флуоресцировать только тем молекулам, которые находятся в центральной области пончика с нулевой интенсивностью. Таким образом, флуоресценция ограничивается гораздо меньшей областью, чем без STED, т.е. нарушается дифракционный предел и достигается сверхразрешение.
Эти дефекты и неоднородности вызывают оптические аберрации, которые, если их не исправить, приводят к тому, что ФРТ излучения возбуждения микроскопа становится более размытым, что снижает разрешающую способность системы и эффективность возбуждения. Кроме того, флуоресценция, которая была бы идеально сфокусирована на точечном отверстии, становится размытой и может быть заблокирована точечным отверстием, что приводит к неэффективной регистрации.
Если луч STED улавливает аберрации на пути к фокальной плоскости, центр ФРТ STED будет иметь конечную ненулевую интенсивность. Эта, обладающая аберрацией ФРТ STED, может привести к полной блокировке флуоресценции, а не просто ограничению ее центром кольца, что приведет к большим потерям сигнала и разрешения. Проблема особенно очевидна при работе с трехмерным (3D-) STED. В то время как центр нулевой интенсивности двумерного бублика STED несколько устойчив к аберрациям, центр 3D-STED ФРТ быстро становится ненулевым, даже если присутствуют только незначительные аберрации.
е. ограниченные дифракцией) ФРТ. К несчастью, последующие произвольные изменения показателя преломления вдоль пути оптического луча микроскопа ставят под угрозу эту точную фокусирующую способность. Одной из наиболее заметных причин нежелательного изменения показателя преломления является граница раздела между покровным стеклом и средой образца, где несоответствие показателей может вызвать сферические аберрации и расфокусировку (рис. 1).
40–1.49 вызовет аберрации, и тем не менее, это по-прежнему одно из лучших решений среди сред для заливки образца при работе с объективами, требующими масляную иммерсию, уступая место заливке образца в TDE, что не всегда подходит, например для экспериментов с живыми клетками. Аналогично, причина, по которой существуют объективы с водной иммерсией, заключается в том, что они близко соответствуют показателю преломления, необходимому для работы с живыми клетками, и аналогичные аргументы справедливы для иммерсионных объективом с глицерином и силиконовым маслом. 
Это причина того, почему в многофотонной микроскопии обычно также используется коррекция аберраций. Оптические аберрации и их влияние на формы ФРТ можно аппроксимировать с помощью полиномов Цернике для моделирования соответствующей деформации волновых фронтов*. Различные порядки полиномов назначаются известным модам оптической аберрации, так что любую произвольную форму аберрации можно легко описать, разложив ее математически на составляющие ее моды Цернике.
Кроме того, излучаемая флуоресценция, которая также искажается при прохождении через образец, также корректируется адаптивным элементом. Таким образом восстанавливаются условия дифракционно-ограниченной фокусировки и в точке регистрации (рис. 2).
Подходящее деформируемое зеркало должно иметь чрезвычайно высокую отражательную способность от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона, чтобы избежать потерь, и достаточное количество механизмов регулировки формы (более 100), чтобы точно воспроизводить аберрации на его поверхности.
д.
Пока кто-то может обойтись без коррекции аберраций для конфокального изображения вблизи покровного стекла или в образце, залитом Mowiol с использованием объектива с масляной иммерсией, эксперименты по визуализации в толстых (> 100 мкм) образцах (рис. 3, 4) или эксперименты 3D-STED всего на несколько микрон ниже поверхности образца, не дадут приемлемых результатов и потребуют использования адаптивной оптики. 
Эти аберрации линейно увеличиваются с глубиной и могут быть легко исправлены при перефокусировке образца или во время объемного или xz-сканирования, когда пользователь установил их для определенного положения фокусировки. Таким образом, яркость изображения флуоресцентных шариков на глубине визуализации 250 мкм может быть улучшена до пяти раз (рис. 3).
Чтобы уменьшить такое негативное влияние, применяются ахроматические объективы. Они составлены из линз, изготовленных из разных сортов стекла с различными показателями преломления. В результате разные цвета сводятся в фокус гораздо лучше (хотя и не идеально), давая более четкое изображение.
Далее откройте закрытый глаз и прикройте открытый и, трогая ручки фокусировки микроскопа, сфокусируйте изображение кольцом диоптрийной подстройки. Теперь откройте оба глаза, изображение должно быть четким для обоих глаз (такая же техника используется при работе с биноклем). 
В световой микроскопии используются два типа масла – «A» и «B», отличающиеся вязкостью («B» более вязкое).
Объективы большого увеличения имеют очень маленькие диаметры и требуют для работы большого количества света. Использование конденсора помогает увеличить освещенность и разрешение. Для микроскопов малого увеличения конденсоры не требуются.
Типичное увеличение окуляра 10х, возможны также 5х, 15х и 20х. Широкоугольные окуляры имеют больший диаметр и дают широкое поле зрения.
Тубусодержатель). 
Типичное значение около 4,5 мм при 40х, 1,8 мм при 100х, 0,45 мм при 400х и 0,18 мм при 1000х. См. Микрометр.
Имеет несколько регулировок положения и позволяет расположить микроскоп множеством различных способов. Обычно с ним используется внешний осветитель (например, оптоволоконный). 
выше), с указанием того, что его передняя оправа подпружинена и складывается при случайном опускании объектива на предметное стекло. Это предотвращает поломку объектива или предметного стекла. 
