Виды микроскопов и их назначение. Выбираем первый детский микроскоп
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА № 1
ТЕМА : Организация, режим работы микробиологической лаборатории. Методы микробиологического исследования. Микроскопический метод диагностики. Микроскопы, их назначение, работа с иммерсией. Морфология бактерий
МОТИВАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА: выпускники любого факультета медицинского вуза в ряде случаев (возникновение эпидемий в отдалённых районах при отсутствии профильных лабораторий, необходимости срочной предварительной диагностики особо опасных инфекций, которая позволяет своевременно ввести карантин и требовать развёртывания специальной лаборатории и т.д.) должны:
Уметь организовать рабочее место микробиолога;
Выбрать наиболее целесообразное направление исследований для обнаружения идентификации возбудителей инфекционных заболеваний;
Иметь навыки безошибочного выполнения ряда микробиологических и противоэпидемических мероприятий;
Представлять взаимосвязь производимых микробиологических манипуляций с прочими методами обследования больного, отчётливо понимать, что, без прямого обнаружения возбудителя или без выявления ряда доказательных косвенных признаков пребывания последнего в организме, нельзя поставить диагноз инфекционного заболевания, нельзя отличить его от неспецифических (безмикробных) патологических процессов.
Вот почему умение и навыки, приобретённые уже на первом занятии, необходимы для дальнейшего усвоения курса микробиологии, для выполнения в будущем профессиональной работы врача-эпидемиолога, инфекциониста, участкового терапевта и других. Более того, они - основа общей профессиональной грамотности врача любого профиля.
УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:
Общая: дать представление
О структуре микробиологических лабораторий общего и специального профиля;
Об основных объектах, направлениях и методах исследования, которые можно осуществлять в любой лаборатории и тех особенностях, которые крайне важны для лаборатории специального назначения;
Об оборудовании, необходимом для реализации исследований;
О реактивном и диагностическом обеспечении общего и специального профиля;
О режиме работы в лаборатории.
Конкретная:
Обучить приготовлению и микроскопическому анализу микропрепарата с помощью иммерсионного объектива и светового микроскопа;
Систематизировать знания обо всех видах микроскопов и их диагностических возможностях;
Освоить технику микроскопического метода.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ И ВВОДНОГО
КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ:
1. Микробиологическая лаборатория общего и специального назначения:
Специализация лаборатории;
Цели, задачи лабораторий;
Оснащение лаборатории и рабочего места;
Режим работы в лаборатории;
Методы микробиологического лабораторного исследования.
2. Микроскопический метод исследования:
Цели, задачи, диагностические возможности;
Виды микроскопов, их назначение, разрешающая способность;
Ход лучей в световом и тёмнопольном микроскопах с иммерсионной системой и без неё;
Микрометрические приспособления и их назначение.
3. Морфология микроорганизмов:
Понятие, основные морфологические группы бактерий;
Методы изучения морфологии микроорганизмов.
4. Микроскопический анализ препаратов:
Способы подготовительной обработки предметных стёкол;
Приготовление мазков из агаровых и бульонных культур микроорганизмов, жидкого
(кровь) и вязкого (мокрота) материала;
Фиксация (назначение, методы);
Простая окраска;
Определение размеров бактерий.
5. Люминесцентный метод исследования:
Цели, задачи, возможности;
Оснащение метода.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ С ПОЛНЫМ РЕГЛАМЕНТОМ ПРОТОКОЛА ЗАНЯТИЯ И ЕГО ОФОРМЛЕНИЕМ
|
Наименование учебного элемента (задания) |
Методическое |
Регламент протокола |
|
|
Организация и режим работы бактериологической лаборатории |
Приложение 1 |
Записать в протокол, зарисовать схему |
|
|
Микроскопы: виды, устройство, принцип работы, возможности. Дополнительные устройства к световому микроскопу |
Приложение 2, 3 |
Зарисовать таблицу при самоподготовке |
|
|
Морфология микроорганизмов. Размеры микроорганизмов, способы их измерения |
Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. Под ред. Воробьева А.А., Быкова А.С.- М., 2003. С.23-26 |
Зарисовать основные группы бактерий |
|
|
Микроскопический метод. Подготовка обезжиренных стёкол для приготовления препарата из материала исследования. Фиксация препарата. Окраска его простым способом |
Приложение 4-7 |
Записать этапы исследования. На занятии приготовить микропрепараты, их микроскопировать, зарисовать, изучить демонстрационные препараты |
|
|
Микроскопия препарата с иммерсией |
Приложение 8 |
Записать при самоподготовке |
|
|
Правила работы с иммерсионным объективом. Ход лучей в иммерсионном объективе |
Приложение 8. Табличный фонд учебной комнаты |
Зарисовать на практическом занятии. |
Приложение 1
РЕЖИМ РАБОТЫ В БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
/Извлечение из санитарных правил СП 1.2.731-99 «Безопасность работы с микроорганизмами 111-IУ групп патогенности и гельминтами» Минздрав России. М., 1999/
Работники бактериологической лаборатории должны постоянно помнить при работе с заразным материалом о возможности заразиться и перенести инфект за пределы лаборатории. Поэтому они должны быть особенно внимательны, опрятны и педантичны в работе.
В бактериологических лабораториях нужно соблюдать следующие правила и режим работы:
1. Находиться в помещении бактериологической лаборатории, а тем более работать обязательно в халате, шапочке (косынке), в отдельных случаях в маске и резиновых перчатках.
2. Без надобности переходить из одного помещения лаборатории в другое нельзя. При выходе из лаборатории халат и другую спецодежду следует снимать. Руки обязательно вымыть с мылом.
3. Особо опасные работы проводить в специальных боксах, облучаемых после их проведения бактерицидными лампами.
4. Для работы пользоваться только отведённым местом и оборудованием. Перекладывать заразный материал или предметы, соприкасающиеся с ним, на другое рабочее место (стул, подоконник и т.д.) запрещается.
5. Все лишние предметы не следует держать на рабочем месте. Сумки, тетради, книги должны быть спрятаны в стол или целлофановые мешки.
7. После завершения работы в лаборатории рабочее место и руки дезинфицируются и моются с мылом.
МЕРОПРИЯТИЯ В СЛУЧАЕ АВАРИИ:
При аварии во время работы с инфекционным материалом (бой посуды, разбрызгивание из пипетки и т.д.) необходимо тщательно обеззараживать оборудование и инфицированные предметы. Для этого осуществляются следующие мероприятия:
а) применяют З - 5 % раствор хлорамина или фенола, который заливают в те места, куда попадает заражённый материал, а боковые поверхности мебели инвентаря, приборов, аппаратов и стены обмывают тампоном, смоченным тем же дез. раствором. Обработанные объекты оставляют на 30-40 минут, после чего производят обычную влажную уборку;
б) заразную одежду снимать и замачивать в 1 % растворе хлорамина; обувь обмывать тампоном, обильно пропитанным дез. раствором;
в) открытые участки кожи лица, рук и др. обрабатывать дез. раствором и 70 % этиловым спиртом. При загрязнении слизистых оболочек: рот полоскать либо 3 % раствором соды, либо 0,5 % раствором соляной кислоты или раствором марганцево-кислого калия 1:10000. Глаза промывают раствором борной кислоты и струёй воды, рот прополаскивают 0,05 % раствором марганцево-кислого калия или 0,1 % раствором борной кислоты.
Приложение 2
Основные виды микроскопов
|
Микроскопили оптическое устройство |
Особенность и сущность |
Разрешающая способность |
Назначение |
|
Световой микроскоп (МБИ - 1,2,3,6,11) |
Все объекты рассматриваются в проходящем свете сухим и иммерсионным объективом |
Разрешающая способность - 0,4-0,2 мкм. Увеличение при данной длине тубуса равно произведению увеличений объектива и окуляра. Минимальное - 6ЗО (для иммерсионного объектива) и максимальное -1350 |
Используется для изучения морфологии, структуры, подвижности и тинкториальных свойств микроорганизмов |
|
Люминесцентный микроскоп |
Использование ультрафиолетовых лучей и люминесцирующих красителей, способных светиться(флюоресцировать) под УФ - лучами. Позволяет наблюдать микроорганизмы в излучаемом ими свете и цвете |
Разрешающая способность - 0.1 мкм. Повышение её связано с использованием коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Максимальное увеличение - в 3000 раз. Преимущество- цветное изображение, высокая контрастность, возможность исследовать живые объекты. |
Используется не только для изучения морфологии, и тинкториальных свойств, но и для исследования процессов жизнедеятельности микробной клетки. |
|
Электронный микроскоп |
Принципдействия и устройства подобен таковым у обычного светового микроскопа. Различия - вместо источника света – источник электроволн(вольфрамоваяпроволока,нагреваемая электротоком, вместооптических линз-электромагнитные). |
Разрешающая - способность 0.001 мкм. Первое промежуточное увеличение в 130 раз, от проекционной линзы - в 20 - 200 раз, в целом - 2500-25 000, максимум – в 100 000 раз. |
Широко используется для изучения вирусов, мельчайших микроорганизмов. В бактериологии используется для изучения деталей тонкого строения. |
|
Инвертированные микроскопы (тёмнопольный, фазово-контрастный) |
Исследования проводят в проходящем свете в светлом или тёмном поле с применением метода фазового контраста. МБИ - 12,13 снабжены собственными столиками-термостатами, кинокамерами. Линзы окуляра и Объектива дают обратное увеличенное изображение. |
Позволяет проводить широкий круг микроскопических исследований, визуальное наблюдение, фотографирование, применение светлого и тёмного полей в прямом и отражённом свете, прямое и косое освещение, микроскопирование в поляризованном свете, методом фазовых контрастов, в свете люминесценции. |
|
|
Стереомикроскоп |
Даёт подсвет в прямом и косопроходящем свете |
Наиболее пригоден для крупных объектов (грибов) |
Изучение колоний, микологических культур. |
Приложение 3
Относительно недавно в России появилась модная тенденция - иметь дома микроскоп. Об этом свидетельствует резкий скачок наверх графика объемов продаж. Можно купить универсальный микроскоп и самостоятельно изучать микромир в домашних условиях. Но основное применение микроскопа осталось прежним - использование в лабораториях, институтах, образовательных учреждениях и сервисных центрах для научных или промышленных исследований.
Что такое микроскоп?
Микроскоп - это оптико-механический прибор для обнаружения, наблюдения и исследования мельчайших предметов, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Микроскопы позволяют определять форму, размеры, строение и структуру исследуемых объектов.
Принято считать, что изобретателем микроскопа является Антони Ван Левенгук (Голландия), который сконструировал в XVII веке свой прибор с одной линзой, с помощью которого он принялся изучать растительные и животные ткани. Левенгук занимался изготовлением маленьких линз, которые, несмотря на свои пмикроскопические размеры, увеличивали изображение в 200-300 раз.
Какие бывают микроскопы?
Микроскопы бывают несколько видов, самые распространенные - это оптические микроскопы, использующие световые лучи (обычный свет или подсветка с помощью ламп) и с помощью комбинации линз можно увеличивающие изображение. Как правило, микроскоп представляет собой объектив и окуляр. Также существуют электронные микроскопы, операционные микроскопы и ультрамикроскопы.
Сеть магазинов ПРОФИ имеет в своем ассортименте обширный модельный ряд микроскопов: электронный микроскоп, цифровой микроскоп, оптический микроскоп. У нас вы всегда можете выбрать и купить микроскоп для той или иной сферы использования - для медицинских, биологических, геологических и промышленных лабораторий. В наших магазинах можно купить микроскопы для кабинетов химии и биологии, благодаря которым учителя смогут более доступно объяснять учебный материал. Мастера-ремонтники могут купить специальные электронные и цифровые микроскопы, необходимые для ремонта сотовых телефонов и другого сложного оборудования.
Как выбирать микроскоп
Для того чтобы выбрать и купить микроскоп, следует определить цель его последующего использования с учетом такого важного показателя, как степень увеличения. Этот параметр определяется достаточно просто: если увеличение окуляра равно 10, а увеличение объектива 30, то коэффициент увеличения микроскопа равен 300. Школьные и детские микроскопы, предназначенные для учебного и любительского наблюдения, имеют коэффициент увеличение от 40 до 400. Другой важной характеристикой микроскопа является его разрешающая способность: чем больше этот показатель, тем больше мелких деталей удается рассмотреть.
Электронный микроскоп, в отличие от оптических моделей, оснащен магнитными или электростатическими линзами. Электронный микроскоп может обеспечивать увеличение в 2 млн. раз, тогда как оптические микроскопы рассчитаны на максимальное увеличение в 2 тыс. раз. Электронный микроскоп позволяет видеть самые мельчайшие детали, недоступные для обычного оптического микроскопа, и это его свойство является абсолютно незаменимым для серьезных биологических исследований строения вещества, анализа частиц и фармацевтического контроля качества.
Последним достижением современной микроскопии стал цифровой микроскоп, широко используемый для проведения различных фотометрических измерений. Это единый цифровой модуль, используемый для измерения оптических параметров объекта, что достигается благодаря комбинации камеры, микроскопа и компьютера со специальным программным обеспечением. Системы ввода изображения подсоединяются к микроскопу с помощью адаптеров, которые не только закрепляют камеры, но и передают изображение без искажений. Если предполагается купить микроскоп этого класса, следует обратить внимание на уровень используемой оптики и разрешающую способность фото- или видеокамеры. Цифровой микроскоп обладает рядом неоспоримых достоинств, так как он позволяет осуществлять наблюдения визуально и на экране монитора, использовать возможности компьютерного анализа и редактировать изображения с сохранением промежуточных результатов.
МИКРОСКОП, оптический прибор с одной или несколькими линзами для получения увеличенных изображений объектов, не видимых невооруженным глазом. Микроскопы бывают простые и сложные. Простой микроскоп - это одна система линз. Простым микроскопом можно считать обычную лупу - плосковыпуклую линзу. Сложный микроскоп (который часто называют просто микроскопом) представляет собой комбинацию двух простых. Сложный микроскоп дает большее увеличение, чем простой, и обладает большей разрешающей способностью. Разрешающая способность - это возможность различения деталей образца. Увеличенное изображение, на котором неразличимы подробности, дает мало полезной информации.
Сложный микроскоп имеет двухступенчатую схему. Одна система линз, называемая объективом, подводится близко к образцу; она создает увеличенное и разрешенное изображение объекта. Изображение далее увеличивается другой системой линз, называемой окуляром и помещающейся ближе к глазу наблюдателя. Эти две системы линз расположены на противоположных концах тубуса.
Увеличение. Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Для типичного исследовательского микроскопа увеличение окуляра равно 10, а увеличение объективов - 10, 45 и 100. Следовательно, увеличение такого микроскопа составляет от 100 до 1000. Увеличение некоторых микроскопов достигает 2000. Повышать увеличение еще больше не имеет смысла, так как разрешающая способность при этом не улучшается; наоборот, качество изображения ухудшается.
Портативные микроскопы
Микроскоп - довольно сложный оптический прибор, использующий многие достижения оптической науки и оптических технологий. Даже простой микроскоп должен «видеть» то, что предписывает дифракционная теория микроскопа, поэтому даже детский микроскоп - это прецизионная оптика, оптимальная осветительная система, проекционная и визуальная системы.
Уже сегодня можно купить удобный и простой в использовании переносной видеомикроскоп, основной характеристикой которого является небольшой размер, простота и легкость эксплуатации. Портативный цифровой микроскоп точно передает формы, границу и цвета микромира. Он представляет собой простейший, заключенный в компактный пластмассовый (алюминиевый) корпус оптический микроскоп со встроенной ССD- матрицей (камерой). Алюминиевый корпус хорошо защищает от внешних воздействий. С помощью USB микроскопа возможно делать высококачественные фотографии, видео и замедленную съемку микрообъектов.
Портативный микроскоп имеет как ручную фокусировку, так и авто фокусировку в пределах видимости. Передача данных на компьютер и питание микроскопа осуществляются по кабелю USB.
Портативные микроскопы идеальны для осмотра и ремонта печатных плат, пайки микроэлементов. Цифровые USB микроскопы отлично подходят для промышленных проверок, научного образования, печатной отрасли, судебных расследований, ювелирного дела, текстильной сферы, различных хобби. С помощью этого инструмента легко проверить подлинность любого документа или банкноты, прочесть микрошрифт, часто используемый для их защиты. Вы легко отличите документ, напечатанный на струйном принтере высокого качества, от изготовленного с помощью промышленной полиграфии. Очевидными станут отличия подлинной печати и подписи от нарисованной или напечатанной на компьютере.
Очень удачное сочетание полезности и развлекательности. Лучший подарок для Вашего ребенка, тянущегося к знаниям. С помощью USB-микроскопа можно рассмотреть образцы, подготовленные из чего угодно, что можно собрать вокруг дома, во дворе, на столе или в холодильнике. Эти микроскопы позволяют легко увеличивать различные объекты, чтобы удовлетворить любопытство и узнать об окружающем мире. Работа с микроскопом сулит немало интересных открытий и взрослым и детям.
Универсальный видеомикроскоп CT-2395 прост в эксплуатации, имеет небольшой вес и регулируемые линзы. Линзы CCD камеры микроскопа крепятся на специальную гибкую трубку, ее положение можно менять, благодаря чему объект можно осматривать под любым углом. Данный видеомикроскоп имеет цветную CCD камеру, внутренний баланс белого и автоматическую регулировку усиления, все эти факторы обеспечивают четкость изображения и яркость цветов. Вы можете настраивать яркость светодиодов внутри линз, благодаря чему с видеомикроскопом можно работать при любом освещении. Восьми дюймовый цветной дисплей подключен к линзам CCD камеры через основание видеомикроскопа.
Видеомикроскоп CT-2398 имеет функцию стоп-кадра. Данный видеомикроскоп прост в эксплуатации, при подключении к ПК через USB2.0 порт возможет перенос изображения на экран. Также данный микроскоп имеет специальное программное обеспечение. Видеомикроскоп CT-2398 имеет функцию автоматической передачи изображения на экран, для этого достаточно просто нажать кнопку на ручке. Изображение можно регулировать, оно достаточно четкое.
Переносной видеомикроскоп CT-2399 с автоматической фокусировкой прост в эксплуатации, при подключении к ПК через USB2.0 порт возможен перенос изображения на экран. Также микроскоп имеет специальное программное обеспечение, позволяющее пользователю выбирать эксплуатацию микроскопа с драйверами или без них. При подключении к ПК можно делать снимки или DV записи изображения на экране. После такие снимки или записи можно обрабатывать и сохранять на ПК или передавать. Видеомикроскоп CT-2399 имеет авто фокусировку в пределах видимости, благодаря чему делать снимки проще, чем при ручной фокусировке.
МИКРОСКОП - оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов или деталей их структуры, не видимых невооруженным глазом; относится к числу наиболее распространенных приборов, применяемых в биологии и медицине.
Историческая справка
Способность систем из двух линз увеличивать изображение предметов была известна мастерам, изготовлявшим очки (см.). О таких свойствах полушаровидных и плосковыпуклых линз знали оптики-ремесленники Нидерландов и Сев. Италии в 16 в. Есть сведения, что приблизительно в 1590 г. прибор типа М. был построен Янсеном (Z. Jansen) в Нидерландах.
Сначала появились» простые М., состоящие из одного объектива (см. Лупа), а затем были сконструированы более сложные М., имеющие, кроме объектива, и окуляр.
Быстрое распространение и совершенствование М. началось после того, как Галилей (G. Galilei), совершенствуя сконструированную им зрительную трубу, стал использовать ее как своеобразный М. (1609 -1610), изменяя расстояние между объективом и окуляром.
Позднее, в 1624 г., добившись изготовления более короткофокусных линз, Галилей значительно уменьшил габариты своего микроскопа.
В 1625 г. членом Римской «Академии зорких» («Academia dei lincei») И. Фабером был предложен термин «микроскоп».
Первые успехи, связанные с применением М. в научных биол, исследованиях, были достигнуты Гуком (R. Hooke), к-рый первым описал растительную клетку (ок. 1665 г.).
А. Левенгук с помощью М. обнаружил и зарисовал сперматозоиды, различных простейших, детали строения костной ткани (1673 - 1677).
В 1668 г. Б]. Дивини, присоединив к окуляру полевую линзу, создал окуляр современного типа; в 1673 г. Гавелий ввел микрометрический винт, а Гертель предложил под столик микроскопа поместить зеркало. Таким образом, М. стали монтировать из тех основных деталей, к-рые входят в состав современного биол. М.
В начале 18 в. М. появились в России; здесь Эйлер (Z. Euler) впервые разработал методы расчета оптических узлов микроскопа.
В 18 и 19 вв. М. продолжали совершенствоваться. В 1827 г. Амичи (G. В. Amici) впервые применил в М. иммерсионный объектив.
В конце 18 - начале 19 в. была предложена конструкция и дан расчет ахроматических объективов для М., благодаря чему их оптические качества значительно улучшились, а увеличение объектов, обеспечиваемое такими М., возросло с 500 до 1000 раз.
В 1850 г. англ. оптик Сорби (Н. С. Sorby) сконструировал первый микроскоп для наблюдения объектов в поляризованном свете.
В 1872-1873 гг. Аббе (Е. Abbe) разработал ставшую классической теорию образования изображений несамосветящихся объектов в М. Труды англ. оптика Дж. Сиркса (1893) положили начало интерференционной микроскопии.
В 1903 г. Р. Жигмонди и Зидентопф (H. Siedentopf) создали ультрамикроскоп, в 1911 г. Саньяком (М. Sagnac) был описан первый двухлучевой интерференционный М., в 1935 г. 3ернике (F. Zernicke) предложил использовать метод фазового контраста для наблюдения в М. прозрачных, слабо рассеивающих свет объектов. В середине 20 в. был изобретен электронный микроскоп, в 1953 г. финским физиологом Вильской (A.Wilska) был изобретен аноптральный М.
Большой вклад в разработку проблем теоретической и прикладной оптики, усовершенствование оптических систем М. и микроскопической техники внесли М. В. Ломоносов, И. П.Кулибин, Л. И. Мандельштам, Д. С. Рождественский, А. А. Лебедев, С. И. Вавилов, В.П. Линник, Д. Д. Максутов и др.
Устройство биологического микроскопа
Биологический М. (рис. 1) крепится на массивном штативе (основании), чаще всего имеющем подковообразную форму. Основание снабжено кронштейном, внутри которого находится коробка микромеханизма тонкой настройки тубуса М. Кроме того, коробка микромеханизма имеет направляющую для кронштейна конденсора. Сверху к коробке микромеханизма при помощи особого кронштейна прикреплен вращающийся центрирующийся столик. Дугообразный тубусодержатель в нижней своей части снабжен макровинтом с двумя барашками, служащим для грубого движения тубуса. Верхняя часть тубусодержателя снабжена снизу головкой для крепления револьвера с гнездами для объективов, а сверху - специальным посадочным гнездом для крепления сменных тубусов: бинокулярной насадки для визуальных исследований и монокулярного прямого тубуса для фотографирования.
Предметный столик М. имеет устройство для перемещения рассматриваемого препарата в направлениях, перпендикулярных друг другу. Отсчет передвижения препарата в том или другом направлении может быть произведен по шкалам с нониусами с точностью до 0,1 мм.
Рис. 2. Принципиальная оптическая схема биологического микроскопа с осветителем: 1 - глаз наблюдателя; 2 - окуляр; 3 - рассматриваемый объект (препарат); 3 - образуемое окуляром мнимое перевернутое изображение объекта, лучи от которого, проходя через оптические системы глаза наблюдателя, создают на сетчатке глаза действительное изображение объекта; 3" - перевернутое и увеличенное действительное изображение объекта; 4 - объектив; 5 - конденсор, концентрирующий на объекте пучок света, отражающегося от зеркала; 6 - апертурная диафрагма; 7 - зеркало; 8 - полевая диафрагма; 9 - линза-коллектор осветителя; 10 - источник света; 11 - предметное стекло, на котором располагают рассматриваемый объект; D - расстояние наилучшего видения; стрелками показан ход лучей в оптической системе микроскопа.
Принципиальная оптическая схема биол. М. приведена на рисунке 2.
Лучи света, отраженные зеркалом, собираются конденсором. Конденсор (рис. 3) состоит из нескольких линз, вмонтированных в металлическую оправу, закрепляемую винтом в гильзе кронштейна конденсора, и представляет собой светосильный короткофокусный объектив. Светосила (апертура) конденсора зависит от числа линз. В зависимости от методов наблюдения применяют различные виды конденсоров: конденсоры светлого и темного поля; конденсоры, создающие косое освещение (под углом к оптической оси М.); конденсоры для исследования по методу фазового контраста и др. Конденсор темного поля для проходящего света обеспечивает освещение препарата полым конусом света с большим углом; конденсор для отраженного света представляет собой кольцеобразную зеркальную или зеркально-линзовую систему вокруг объектива, так наз. эпиконденсор.
Между зеркалом и конденсором расположена ирисовая диафрагма (ирис-диафрагма), иначе называемая апертурной, т. к. степень ее раскрытия регулирует апертуру конденсора, к-рая всегда должна быть чуть-чуть ниже апертуры применяемого объектива. Диафрагма в конденсоре может располагаться и между его отдельными линзами.
Основным оптическим элементом М. является объектив. Он дает действительное перевернутое и увеличенное изображение изучаемого объекта. Объективы представляют собой систему взаимно центрированных линз; ближняя к объекту линза называется фронтальной. Даваемое ею действительное изображение объекта страдает рядом аберраций (см.), свойственных каждой простой линзе, к-рые устраняются вышележащими коррекционными линзами. Большинство этих линз весьма сложно: они изготовлены из разных сортов стекла или даже других оптических материалов (напр., флюорита). Объективы по степени исправления аберраций делятся на несколько групп. Наиболее простыми являются ахроматические объективы, у них исправлена хроматическая аберрация для двух длин волн и сохраняется лишь небольшая остаточная окраска изображения (ореол). Несколько меньшие хроматические аберрации имеют полуапохроматические, или флюоритовые, системы: их хроматическая аберрация исправлена для трех длин волн. Планахроматические и планапохроматические системы устраняют кривизну изображения (т. е. дают плоское поле изображения) и хроматические аберрации. Каждый объектив характеризуется свойственным ему собственным увеличением, фокусным расстоянием, численной апертурой и нек-рыми другими константами. Собственное увеличение зависит от переднего фокусного расстояния объектива, по величине к-рого объективы делятся на сильные (с фокусным расстоянием 1,5-3 мм), среднесильные (с фокусным расстоянием 3,5 мм), средние (фокусное расстояние 5-12 мм) у слабые (фокусное расстояние 12-25 мм) и слабейшие (фокусное расстояние более 25 мм).
Численная апертура объективов (и конденсоров) определяется произведением Sin половины отверстного угла, под к-рым объект «видит» центр фронтальной линзы объектива (ее «зрачок») и фронт линзы конденсора, на показатель преломления среды, заключенной между этими оптическими системами. Если этой средой является воздух, чередующийся с пластинкой предметного стекла, на к-ром лежит объект, то численная апертура не может быть выше 0,95, т. к. показатель преломления воздуха равен 1. Для того чтобы повысить численную апертуру, объектив погружают (иммергируют) в воду, глицерин или иммерсионное масло, т. е. в такую среду, показатель преломления к-рой выше 1. Такие объективы называют иммерсионными. Объективы М. для изучения объектов в проходящем свете рассчитаны на применение покровных стекол, объективы для исследований в падающем свете позволяют рассматривать объект без покровного стекла.
Рис. 4. Схематическое изображение окуляра Гюйгенса (I) и хода лучей в нем, образующих изображение (II): 1,9 - полевая линза; 2,6 - диафрагма; 3 - оправа окуляра; 4,8 - глазная линза; 5 - главная оптическая ось; 7 - выходной зрачок; 10 - первичное изображение; H и H" - основные плоскости.
Изображение, к-рое дает объектив, рассматривают через оптическую систему, называемую окуляром. Изображение в окуляре - увеличенное мнимое. Увеличение окуляров обычно указано на их оправе, напр. 5х, 10х, 15х и т.п. Окуляры можно разделить на две основные группы: нормальные, с обычным полем зрения, и широкоугольные. Из различных систем окуляров наиболее распространенными являются окуляр Гюйгенса и окуляр Рамсдена. Окуляр Гюйгенса (рис. 4), который состоит из двух плоско-выпуклых линз, обращенных выпуклой стороной к объективу, применяется при работе с ахроматическими и планахроматическими объективами при небольших увеличениях. Окуляр Рамсдена (рис. 5) состоит также из двух плоско-выпуклых линз, но обращенных выпуклыми сторонами друг к другу. Этот окуляр можно использовать и в качестве лупы (см.).
Для исправления (компенсации) остаточных хроматических аберраций объектива служат так наз. компенсационные окуляры; наиболее сильные из них дают увеличение в 20 раз.
Компенсационные окуляры состоят из комбинации склеенных и одиночных линз, подобранных таким образом, что их хроматическая ошибка обратна остаточному хроматизму апохроматического объектива, и поэтому компенсирующих остаточный хроматизм объектива. Фотоокуляры и проекционные окуляры служат для проектирования изображения на фотопленку или экран. В нек-рых случаях в М. вместо окуляров применяют так наз. гомалы - оптические системы, исправляющие кривизну изображения апохроматических объективов и предназначенные для проектирования изображения и фотографирования. Для измерения размеров изучаемых микроскопических объектов применяют окуляр-микрометр (см.).
Осветители для микроскопа
Источником света для М. могут служить самые разнообразные лампы: лампы накаливания, ртутно-кварцевые и др.
При работе с мощными источниками света для предохранения препаратов от перегревания или высыхания применяют теплозащитные фильтры (цельностеклянные или заполненные жидкостью полупрозрачные пластинки), поглощающие световые лучи неиспользуемых длин волн (напр., лучи длинноволнового участка спектра) и тепловые лучи. При исследовании препарата в проходящем свете источник света располагается под объектом, при исследовании в отраженном свете - над объектом или сбоку от него. В нек-рых, гл. обр. исследовательских, М., напр. МБИ-6, МБИ-15 и др., специальные осветители входят в состав конструкции М. В других случаях применяют выпускаемые промышленностью осветители различных марок. Нек-рые из них имеют трансформаторы, стабилизирующие напряжение, подаваемое на лампу, и реостаты для регулирования накала лампы.
Наиболее простым по устройству является осветитель ОС-14. Его применяют при наблюдении микрообъектов в проходящем свете в светлом поле. Осветитель ОИ-19 имеет более интенсивный источник света и используется для наблюдений в светлом и темном полях, методом фазового контраста и пр., а также для микрофотографирования в светлом поле. Осветитель ОИ-25 предназначен для наблюдений в проходящем свете. Он устанавливается непосредственно под конденсором вместо зеркала. Этот осветитель часто используют при работе с портативными моделями М. Осветитель ОИ-9М применяют гл. обр. при работе в проходящем свете с поляризационными М.; осветитель ОИ-24 используют при работе с биологическими и поляризационными М. Он предназначен для фотографирования микрообъектов и имеет набор светофильтров. Люминесцентный осветитель СИ-18 применяют для работы с биол., люминесцентными и другими М. Источником света в нем служит ртутно-кварцевая лампа, позволяющая работать со светом УФ-части спектра, как проходящим, так и отраженным.
Оптическая схема и принцип действия микроскопа
Построение изображения в М. можно объяснить с точки зрения геометрической оптики. Лучи света от источника света через зеркало и конденсор попадают на объект. Объектив строит действительное изображение объекта. Это изображение рассматривается через окуляр. Общее увеличение М. (Г) определяется как произведение линейного увеличения объектива (β) на угловое увеличение окуляра (Г ок) : Г = β*Г ок; β = Δ/f" об, где Δ - расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, a f" об - фокусное расстояние объектива. Увеличение окуляра Г ок = 250/f" ок, где 250 - расстояние от глаза до изображения в мм, f" ок - фокусное расстояние окуляра. Увеличение объективов обычно составляет от 6,3 до 100, а окуляров - от 7 до 15. Общее увеличение М. находится в пределах 44-1500; его можно подсчитать путем умножения величин, характеризующих увеличение окуляра и объектива. Технически возможно создать М., объективы и окуляры к-рых дадут общее увеличение, значительно превышающее 1500. Однако обычно это нецелесообразно. Существенный вклад в построение изображения в М. вносят явления дифракции и интерференции света. Каждая малая точка освещенного объекта, согласно теории Гюйгенса, сама становится как бы центром новой световой волны, распространяющейся по всем направлениям. Все возникающие волны при этом интерферируют, образуя дифракционные спектры, при этом возникают темные и светлые участки (минимумы и максимумы). По теории Аббе изображение в М. получается подобным объекту лишь в том случае, если в объектив попадут все достаточно интенсивные максимумы. Чем меньше максимумов участвует в построении изображения объекта, тем меньше изображение сходно с объектом.
Типы микроскопов
Кроме биологического М. различают стереоскопический, контактный, темнопольный, фазово-контрастный, интерференционный, ультрафиолетовый, инфракрасный, поляризационный, люминесцентный, рентгеновский, сканирующий, телевизионный, голографический, микроскопы сравнения и другие типы М. Нек-рые из них, напр, фазово-контрастный и люминесцентный, могут быть при необходимости созданы на базе обычного биол. М. с помощью соответствующих приставок.
Стереоскопический микроскоп представляет собой, по сути дела, два М., объединенных единой конструкцией таким образом, что левый и правый глаза видят объект под разными углами. Это дает стереоскопический эффект, облегчающий исследование многих объемных объектов. Этот М. широко применяется в различных сферах медико-биологических исследований. Особенно необходим он при проведении микроманипуляций в ходе наблюдения (биол, исследования, микрохирургических операций и т. п.). Удобство ориентировки в поле зрения М. создается включением в его оптическую схему призм, к-рые играют роль оборачивающих систем: изображение в таких стереоскопических М. прямое, а не перевернутое.
Стереоскопические М. имеют, как правило, небольшое увеличение, не более чем в 120 раз. Выпускаемые М. можно разделить на две группы: М. с двумя объективами (БМ-56 и др.) и М. с одним объективом (МБС-1, МБ С-2, МБС-3 и др.). Бинокулярный М. БМ-56 является наиболее простым из стереоскопических М. и состоит из двух самостоятельных оптических систем, каждая из к-рых дает отдельное изображение.
Стереоскопический М. МБС-1 работает в проходящем и отраженном свете (рис. 6). Стереоскопический М. МБ С-2 имеет универсальный штатив, к-рый позволяет работать с объектами больших размеров. Стереоскопический М. МБС-3 отличается от предыдущих оптической конструкцией, в к-рой в значительной степени уменьшена сферохроматическая аберрация, исправлена кривизна изображения.
Существуют также специальный бинокулярный налобный М., предназначенный для микрохирургических операций (см. Микрохирургия , Микрургия), и операционный микроскоп (см.).
Микроскопы сравнения состоят из двух конструктивно объединенных обычных М. с единой окулярной системой. В таком М. в двух половинах поля зрения видны изображения сразу двух объектов, что дает возможность сравнивать их по цвету, структуре, распределению элементов и т. д. М. такого типа применяют при сравнительном изучении каких-либо объектов в норме и патологии, прижизненном состоянии и после фиксации или окраски различными методами. М. сравнения используются и в судебной медицине.
Контактный микроскоп , используемый для прижизненного изучения различных биол, структур, отличается от других М. наличием особых контактных объективов, к-рые представляют собой видоизмененные иммерсионные объективы. К ним первоначально приклеивали тонкую пластинку стекла и создавали непосредственный контакт с поверхностью изучаемого объекта. В 1963 г. А. П. Грамматин предложил и рассчитал объективы, предназначенные специально для контактной микроскопии. Фокусировка в контактном М. осуществляется специальной оптической системой, т. к. объектив неподвижно прижат к объекту. В флюоресцентном контактном М. изучаемый участок объекта освещается коротковолновыми лучами через контактный объектив с помощью опак-иллюминатора с интерференционным светоделителем.
Темнопольный микроскоп , используемый в работе по методу темного поля (см. Темнопольная микроскопия), позволяет наблюдать изображения прозрачных, не поглощающих свет объектов, не видимых при освещении по методу светлого поля. Такими объектами часто являются биол. объекты. В темнопольном М. свет от осветителя и зеркала направляется на препарат специальным конденсором, так наз. конденсором темного поля. По выходе из конденсора основная часть лучей света, не изменившая своего направления при прохождении через прозрачный препарат, образует пучок в виде полого конуса, к-рый не попадает в объектив, находящийся внутри этого конуса. Изображение в темнопольном М. создается лишь небольшой частью лучей, рассеянных микрочастицами препарата внутрь этого полого конуса и прошедшими через объектив. Темно-польные М. применяют при микрургических операциях на отдельных клетках, при изучении механизма репарационного процесса, регистрации различного состояния клеточных элементов и т. п. Методом темнопольной микроскопии можно также исследовать объекты, размеры к-рых гораздо меньше разрешающей способности светового М. (см. Ультрамикроскоп).
Фазово-контрастный микроскоп и его разновидность - аноптральный М. служат для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, не видимых при наблюдении по методу светлого поля. Обычно эти объекты не могут быть окрашены, т. к. окраска губительно действует на их структуру, локализацию хим. соединений в клеточных органеллах и т. п. (см. Фазово-контрастная микроскопия). Этот метод широко применяется в микробиологии. В клинико-диагностических лабораториях он используется для исследования мочи, нефиксированных тканей (напр., при диагностике злокачественных опухолей), нек-рых фиксированных гистол. препаратов (cм. Гистологические методы исследования).
Рис. 7. Оптическая схема фазово-контрастного микроскопа с осветителем: 1 - осветитель; 2 - апертурная диафрагма; 3 - конденсор; 4 - изучаемый объект; 4" - изображение изучаемого объекта; 5 - объектив; 6 - фазовая пластинка, на поверхности которой имеется кольцевой выступ или кольцевая канавка, так называемое фазовое кольцо (сплошными стрелками показан ход обычных лучей, пунктирными - диафрагмированных).
В фазово-контрастном М. (рис. 7) в переднем фокусе конденсора устанавливают апертурную диафрагму, отверстие к-рой имеет форму кольца. Изображение, построенное ею, образуется вблизи заднего фокуса объектива, и там же устанавливают фазовую пластинку. Она может быть установлена и не в фокусе объектива (часто фазовое кольцо наносят прямо на поверхность одной из линз объектива), но лучи света от осветителя, проходя через объект, должны полностью проходить через фазовое кольцо, к-рое значительно их ослабляет и изменяет их фазу на четверть длины волны. Лучи, даже немного отклоненные (рассеянные) в препарате, не попадают в фазовое кольцо и не претерпевают сдвига фазы. С учетом фазового сдвига лучей света в материале препарата разность фаз между отклоненными и неотклоненными лучами усиливается; в результате интерференции света в плоскости изображения лучи усиливают или ослабляют друг друга, давая контрастное изображение структуры препарата.
Промышленность выпускает различные фазово-контрастные устройства к М. Фазово-контрастное устройство КФ-4 состоит из конденсора и набора объективов. Его можно применять с биол., поляризационными, люминесцентными и другими М. Фазово-контрастное устройство КФ-5 отличается от КФ-4 тем, что фазовые пластинки на его объективах нанесены в виде двух колец, контрастность изображения также несколько выше. Фазово-контрастное устройство МФА-2 отличается от КФ-4 размером фазовых колец и способом их нанесения.
Аноптральный М. является разновидностью фазово-контрастного М. и позволяет исследовать малоконтрастные живые объекты (простейшие, бактерии, вирусы), но дает более контрастное изображение, чем обычный фазово-контрастный микроскоп. Нежелательным при применении аноптрального М. можно считать появление в нек-рых случаях ореолов вокруг изображения объектов. Промышленностью выпускается комплект для аноптральной микроскопии КАФ-2 и др.
Интерференционный микроскоп предназначен для решения тех же задач, что и фазовоконтрастный М., однако между ними имеются и существенные различия. В интерференционном М. можно наблюдать участки объектов не только с большими, но и с малыми градиентами показателя преломления или толщины, т. е. можно изучать детали прозрачных объектов независимо от их формы и размеров, а не только их контуры, как в фазово-контрастном М.
Принцип, лежащий в основе конструкции интерференционного М., состоит в том, что каждый луч, входящий в М., раздваивается: один из полученных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу объекта, а другой - мимо нее по той же или дополнительной оптической ветви М. (рис. 8). В окулярной части такого М. оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой.
Интерференционный М. пригоден для изучения живых и нефиксированных тканей, он позволяет с помощью различных устройств производить измерения, на основании к-рых можно вычислить, напр., массу сухого вещества растительной: или животной клетки, концентрацию, размеры объекта, содержание белков в живых и фиксированных объектах и т. п. (рис. 9).
Промышленность выпускает большое число различных интерференционных М., предназначенных для биол., мед., металлографических и других исследований. Примером может служить интерференционный биол, микроскоп МБИН-4, предназначенный для исследования образцов в проходящем свете интерференционным методом. Он позволяет так-же измерять разности хода- лучей, возникающие при их прохождении через различные участки объекта.
Метод интерференционного контраста часто сочетают с другими методами микроскопии, напр. с наблюдением объектов в поляризованном свете, в УФ-свете и т. п., что позволяет, напр., определить содержание нуклеиновых к-т в общей сухой массе объекта.
Ультрафиолетовый и инфракрасный микроскопы предназначены для исследования объектов в ультрафиолетовых (УФ) и инфракрасных (ИК) лучах. Эти М. снабжены фотокамерами, флюоресцирующими экранами или электронно-оптическими преобразователями для фиксации изображения. Разрешающая способность УФ-микроскопов значительно выше, чем разрешающая способность обычных М., т. к. их предельное разрешение, зависящее от длины волны, ниже. Длина волны света, используемого в УФ-микроскопии, 400 - 250 нм, тогда как длина волны видимого света 700-400 нм. Однако главное преимущество УФ-микроскопов заключается в том, что частицы многих веществ, прозрачные в видимом свете, сильно поглощают УФ-излучение определенных длин волн и, следовательно, легко различимы в УФ-изображениях. Характерными спектрами поглощения в УФ-области спектра обладает ряд веществ, содержащихся в растительных и животных клетках. Такими веществами являются белки, пуриновые основания, пиримидиновые основания, ароматические аминокислоты, нек-рые липиды, витамины, тироксин и другие биологически активные соединения.
Исследовательский УФ-микроскоп МУФ-6 (рис. 10) предназначен для биол, исследований в проходящем и отраженном свете. Он позволяет проводить фотографирование объектов, а также фотографическую регистрацию оптической плотности и спектров поглощения участков образца при освещении их монохроматическим светом.
Микрофотометрическая ультрафиолетовая установка МУФ-5 предназначена для исследования биол, объектов в проходящем свете. На ней можно производить автоматическую запись спектров поглощения, с помощью сканирующего предметного столика записывать изменения оптической плотности вдоль выбранного направления в нужном спектральном интервале, фотографировать флюоресценцию объектов.
Наблюдение объектов с помощью инфракрасного микроскопа также требует преобразования невидимого для глаза изображения в видимое путем его фотографирования или с помощью электронно-оптического преобразователя. Инфракрасный микроскоп, напр. МИК-1 (рис. 11), позволяет изучить внутреннюю структуру непрозрачных для видимого света объектов (напр., зоол., палеонтол., антропол, препаратов и пр.). Выпускаемый промышленностью инфракрасный микроскоп МИК-4 позволяет рассматривать объекты при свете с длиной волн от 750 до 1200 нм, в т. ч. и в поляризованном свете.
Поляризационный микроскоп позволяет наблюдать изучаемые объекты в поляризованном свете и служит для изучения препаратов, оптические свойства к-рых неоднородны, т. е. так наз. анизотропных объектов (см. Анизотропия). Такими объектами являются мио- и нейрофибриллы, коллагеновые волокна и т. п. Свет, излучаемый осветителем в системе такого М., пропускают через поляризатор; поляризация (см.), сообщенная при этом свету, меняется при последующем его прохождении через препарат (или отражении от него). Это дает возможность выделить различные элементы в препарате и их ориентацию в пространстве, что особенно важно при изучении медико-биол. объектов. В поляризационном М. исследования можно производить как в проходящем, так и в отраженном свете. Узлы поляризационных М. предназначены для точных количественных измерений: окуляры имеют перекрестия, микрометрические шкалы и т. п.; вращающийся предметный столик имеет угломерный лимб.
Промышленность выпускает поляризационные М. различного назначения. Примером такого М. является универсальный поляризационный микроскоп МИН-8 (рис. 12), к-рый имеет необходимое оснащение и дополнительные принадлежности для других поляризационных исследований, кроме микроскопических. Лучшими зарубежными приборами такого типа являются универсальные микроскопы «Ортолюкс-Поль» фирмы «Лейтц» (ФРГ) и «Поль» фирмы «Оптон».
Люминесцентный микроскоп. Устройство люминесцентных М. основано на нек-рых физ.-хим. законах люминесценции (см. Люминесцентная микроскопия). Высокая чувствительность люминесцентных М. используется в микробиол., иммунол., цитол, и биофизических исследованиях.
Выпускаемый промышленностью люминесцентный микроскоп МЛ-3 предназначен для наблюдения и фотографирования объектов в свете их видимой флюоресценции в отраженном свете. Люминесцентный микроскоп МЛ-2 отличается от МЛ-3 возможностью наблюдения объектов в проходящем свете. Люминесцентные устройства, используемые чаще вместе с обычными М., содержат осветитель с ртутной лампой, набор светофильтров и так наз. опак-иллюминатор для освещения препаратов сверху. В сочетании с обычными люминесцентными М. используют фотометрическую наладку ФМЭЛ-1, к-рая служит для количественного измерения интенсивности видимой флюоресценции. Микрофлюориметр МЛИ-1 применяют для исследования ультрафиолетовой и видимой флюоресценции в отраженном свете. Прибор позволяет производить количественные измерения флюоресценции, фотографирование, измерение спектров флюоресценции, возбуждения флюоресценции.
Рентгеновский микроскоп предназначен для исследования объекта в рентгеновских лучах. Фокусировка лучей в рентгеновских М. имеет свои особенности: для этого в них используются изогнутые зеркальные плоскости. В рентгеновском М. имеются также микрофокусный источник рентгеновского излучения и детекторы изображения: фотопленки или электтронно-оптические преобразователи. Рентгеновские М. этого типа имеют ряд недостатков, связанных со структурными несовершенствами монокристаллов и сложностями точной обработки зеркал, ввиду чего они не получили широкого применения.
Принцип проекционных, или «теневых», рентгеновских М. основан на методе проекции в расходящемся пучке лучей от точечного сверхмикрофокусного источника рентгеновских лучей. Такие М. имеют также камеры для микрообъекта и регистрирующего устройства. Линейное разрешение М. этого типа до 0,1 мкм.
Рентгеновские М. применяют при исследовании объектов, различные участки к-рых избирательно поглощают рентгеновские лучи, а также объектов, непрозрачных для иных лучей. Нек-рые модели рентгеновских М. оснащены преобразователями рентгеновского излучения в видимое и телевизионными устройствами.
Сканирующий микроскоп позволяет осуществлять последовательный осмотр объекта в каждой точке или его изображения фотоэлектрическим преобразователем с измерением интенсивности света, прошедшего через объект или отраженного от него. Сканирование объекта сводится к последовательному измерению коэффициента пропускания или отражения лучей света от объекта в каждой его точке и преобразованию его в электрический сигнал. Вид характеристик микроструктур, получаемых в результате обработки видеосигналов, определяется алгоритмами (см.), вводимыми в соответствующие вычислительные устройства; т. о., сканирующий М. представляет собой сочетание собственно М. и информационной сканирующей системы. Он является составной частью конструкции анализаторов и счетчиков частиц, телевизионных М., сканирующих и интегрирующих микрофотометров и т. д. Сканирующие М. используют в микробиологии, цитологии, генетике, гистологии, физиологии и других областях биологии и медицины.
Является перспективным использование сканирующих М. или конструкций, в состав к-рых они входят, в диагностических целях, для изучения строения и структуры тканей, в т. ч. и крови, выявления в них возрастных и патол, изменений, обнаружения атипичных клеток в срезах тканей и т. п. В экспериментальной медицине сканирующие М. применяют с целью контроля роста и развития тканей и клеток в культурах и т. п.
Промышленность выпускает сканирующие устройства, выполненные в виде насадок к световому микроскопу.
Системы сканирования могут быть телевизионными и механическими. Телевизионные применяют в основном для анализа геометрических и статистических характеристик и классификации микрообъектов. Механические более универсальны и точны. Они позволяют работать в заданном спектральном интервале в УФ-области спектра и часто применяются для фотометрических измерений.
Телевизионный микроскоп конструктивно сочетает в себе М. с телевизионной техникой. Телевизионные М. работают по схеме микропроекции: изображение объекта преобразуется в последовательные электрические сигналы, к-рые затем воспроизводят это изображение в увеличенном масштабе на экране кинескопа. В зависимости от способа освещения исследуемого объекта телевизионные М. подразделяют на два типа: М. с передающей трубкой и М. с бегущим пятном.
Телевизионный М. с передающей трубкой представляет собой простую комбинацию оптического М. и телевизионного канала. Изображение, даваемое М., проецируется на экран кинескопа. При этом изображение сигналов можно наблюдать и на большом экране даже при малом освещении самого объекта.
В телевизионном М. с бегущим пятном используют оптическое сканирование объекта движущимся лучом света.
Телевизионные устройства часто используют в сочетании с фазовоконтрастными М. Этим достигается наибольшая контрастность изображения. Высокая яркость изображений в телевизионных М. позволяет использовать их для проведения фото- и киносъемок как неподвижных, так и движущихся объектов. Телевизионные М. можно использовать и как дистанционный прибор, т. е. сам телевизионный приемник может быть установлен на значительном расстоянии от М., что особенно важно при исследовании объектов, близость к к-рым опасна для наблюдателя (напр., радиоактивных). В телевизионном микроскопе возможно изучение объектов в УФ- и ИК-лучах; его используют также как телевизионный микроспектрофотометр. При использовании дополнительных электронных систем возможно получение цветного изображения. На основе телевизионных М. созданы автоматические счетчики микрочастиц (см. Автоанализаторы). Изображение в этом случае специальными счетными приспособлениями преобразуется в серию электрических сигналов, что позволяет просто и с большой скоростью производить подсчет числа различных частиц в препарате (эритроцитов и лейкоцитов в крови, колоний бактерий, частиц аэрозолей в воздухе, кристаллов и зерен в минералах и т. п.), а также целый комплекс других измерений.
Промышленность выпускает телевизионные М. различных типов. Ультрафиолетовый телевизионный М. амер. фирмы «Ньютроникс Рисерч» представляет собой телевизионный микроспектрофотометр. Он дает трехцветное изображение объекта, соответствующее трем выбранным длинам волн в УФ-части спектра. Такой М. позволяет производить абсорбционные измерения.
Количественный телевизионный М. «КТМ» англ. фирмы «Металз Рисерч» дает возможность измерять отдельно элементы изображения с разной освещенностью в пределах шести ступеней интенсивности, определять процент площади, занимаемой нек-рой составной частью структуры, определять среднее число частиц для расчета их среднего размера, оценивать распределение частиц по группам крупности.
Голографический микроскоп служит для построения изображений объектов голографическим методом, т. е. методом получения объемного изображения объекта, основанным на интерференции волн (см. Голография). Голограмма позволяет получить изображение, к-рое является результатом регистрации не только амплитуд (как в фотографии), но и фаз световых волн, рассеянных объектом. В голографическом М. источником волн служит лазерный луч (см. Лазер). При использовании импульсных лазерных источников возможно получение голограмм движущихся объектов. Конструктивное сочетание голографических устройств с обычным М. позволяет располагать объект вертикально, что необходимо при исследовании, напр., клеточных суспензий. Голограмма получается с изображения, созданного объективом. Восстановленная голограмма воспроизводит изображение, к-рое наблюдают через окуляр М. Применение голографического метода является перспективным для изучения прозрачных (фазовых) объектов; его можно также использовать для получения изображений микрообъектов, содержащих медленно движущиеся области в статическом окружении (циркуляция крови, поглощение пузырьков воздуха в капиллярах и т. д.). Голографический М. нашел применение в криоскопии для изучения различных клеток в норме и при замораживании (напр., наблюдение за процессами внутриклеточной кристаллизации). В голографическом М. возможно получение разрешения ок. 1 мкм, а также черно-белых и цветных голограмм.
Голографические устройства находят все более широкое применение в качестве автоматических анализаторов микрочастиц. Распознавание микрочастиц с использованием этого метода ускоряется в десятки тысяч раз. Поиск объекта ведут одновременно по всей голограмме. Для управления работой и обработки результатов голографические установки соединяют с ЭВМ.
Библиография: Барский И. Я., Поляков Н. И. и Якубенас В. А. Контактная микроскопия, М., 1976, библиогр.; Бернштейн А. С., Джохад-з e Ш. Р. и Перова Н. И. Фотоэлектрические измерительные микроскопы, М., 1976, библиогр.; Воронин В. В. Основы теории микроскопа, Тбилиси, 1965; М а й с т р о в Л. Е. Приборы и инструменты исторического значения, Микроскопы, М., 1974; Машинный анализ микроскопических объектов, под ред. Г. М.Франка, М., 1968; Панов В. А. и А н д-р e e в Л. Н. Оптика микроскопов, Л., 1976, библиогр.: Сканирующая техника в исследовании клеточных популяций, клеток, органоидов и макромолекул, под ред. Г. М. Франка, Пущино-на-Оке, 1973; Скворцов Г. Е.и др. Микроскопы, Л., 1969, библиогр.; Федин Л. А. Микроскопы, принадлежности к ним и лупы, М., 1961, библиогр.; ЧернухА. М. и др. Некоторые вопросы применения голографии в медико-биологических исследованиях, Мед. техн., № 1, с. 30, 1976, библиогр.
Ю. В. Агибалов, Н. Г. Будковская, А. Б. Цыпин.
Промежуточное звено между приборами начального уровня и профессиональным оборудованием. В них визуальная насадка может быть представлена как монокуляром, так и бинокуляром, а некоторые изделия дополнительно комплектуются средствами для визуализации, что значительно расширяет их возможности. Подсоединив к окуляру цифровую камеру можно фотографировать и снимать на видео исследования, а также наблюдать объекты на экране компьютера.
Револьверная головка рассчитана на три объектива: 4Х, 10Х и 40Х, что в совокупности с увеличением окуляров в 10Х или 20Х, дает от 40 до 800 крат общего увеличения. Изредка учебные микроскопы комплектуются одним иммерсионным 100-кратным объективом. Иммерсионные объективы отличается от обычных тем, что между его передней линзой и исследуемым предметом находится жидкость, например, кедровое масло. Благодаря этому увеличивается предел разрешения микроскопа, улучшается контраст и яркость изображения.
В школьных микроскопах присутствует как минимум один вид настройки резкости изображения - грубая фокусировка, иногда она дополняется микровинтом точной фокусировки.
Обычно учебные микроскопы оснащаются нижним светом, но существуют модели и с двумя видами подсветки - нижней и верхней. При нижнем свете проводятся исследования в проходящем свете, которые позволяют изучать пленочные препараты в виде мазков и срезов тканей. Верхняя подсветка предназначена для работы с непрозрачными образцами, например, кусочками ткани и бумаги, монетками. Большинство учебных микроскопов подключаются в сети 220 В, но есть и автономные модели с питанием от батареек.
Биологические микроскопы
Сфера применения биологических микроскопов - лабораторные исследования в рамках медицинских учреждений или научно-исследовательских институтов.
Биологические микроскопы могут быть монокулярными, бинокулярными и даже тринокулярными. Монокулярные устройства не предназначены для продолжительных работ и применяются при выполнении рутинных лабораторных исследований или для обучения на медицинских и фармацевтических факультетах. Для длительных наблюдений используют бинокулярную насадку. Тринокуляр - это бинокулярная насадка, имеющая дополнительный оптический порт для фото- и видеоаппаратуры.
Как и положено микроскопам исследовательского уровня, биологические устройства оснащаются широкоугольными окулярами с большим полем зрения. Так, если на корпусе написано WF10X/18, это значит, что данный окуляр увеличивает в 10 раз, а видимая область препарата ограничена 18 мм. Микроскоп можно доукомплектовать другими широкоугольными окулярами, например, WF15X/13, WF15X/15, WF20X/11. Маркировка, содержащая букву «К», говорит о том, что это компенсационный окуляр, используемый для проведения микросъемки цифровыми аппаратами. Существуют также микрометрические окуляры с измерительной шкалой для определения длины и площади изучаемого объекта.
Биологические микроскопы чаще всего комплектуются объективами с кратностью 4Х, 10Х, 40Х, 60Х, 100Х. Для работы с мощными объективами (выше 40 крат) требуется применение масляной, водной или глицериновой иммерсии.
Инструментальные микроскопы
Инструментальные микроскопы - это стереоскопические устройства, которые дают прямое и объемное изображение и характеризуются увеличенным рабочим расстоянием (зазором между фронтальной частью объектива и предметным столиком), малой общей кратностью, высокой глубиной резкости, четкостью изображения и большим полем зрения. Такой микроскоп удобен для работы с непрозрачными объектами: монетами, ювелирными изделиями, древесиной, минералами, электронными платами.
В базовую комплектацию инструментального стереомикроскопа входят окуляры с 10-кратным увеличением, но их можно заменить другими, например, на 5Х, 15Х, 20Х. Увеличение дискретного микроскопа (с фиксированным фокусным расстоянием) редко превышает 100Х, а панкратического (с зумом) - колеблется в диапазоне от 3,75Х до 200 – 250Х.
В стереоскопических микроскопах, помимо нижнего и верхнего света, используется боковой, для чего прибор комплектуется дополнительными светодиодными источниками света.
Справочная статья, основанная на экспертном мнении автора.
