КОНТАКТЫ   |   ОПЛАТА И ДОСТАВКА   |   ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
(044) 228-66-74
(096) 601-74-74
(093) 482-74-74
(066) 187-74-74
E-mail
sales@oz.com.ua

Как выбрать биологический микроскоп

Из этой статьи вы НЕ узнаете, как выбрать «самый лучший и крутой микроскоп»: если вам нужен такой, просто купите модель подороже. Но если вы ищете оптику для решения конкретных задач, отвечающую вашим индивидуальным требованиям ­– мы постараемся помочь. Цель этой статьи – предоставить всю необходимую информацию, чтобы вы выбрали подходящую модель и НЕ переплачивали за неиспользуемые возможности.

Итак, представляем вашему вниманию краткое руководство по выбору светового микроскопа. Нам предстоит определиться с типом конструкции, увеличением микроскопа и базовыми характеристиками его оптической системы.

Устройство и принцип работы микроскопа

Корпус микроскопа состоит из станины (штатива) и основания, в котором закреплен штатив и система подсветки. Обычно несущие элементы изготавливают из легких металлических сплавов, и только корпуса детских микроскопов отштамповывают из пластика. Полая внутри станина содержит фокусировочный механизм – систему грубого и тонкого наведения резкости. Ручки управления механизмом расположены по бокам корпуса: либо на одной оси (коаксиально), либо раздельно.

К верхней части станины крепится окулярная насадка: чаще всего поворотная, с возможностью вращения на 360°. Под ней – револьверное устройство для мгновенной смены объективов при работе. Револьверы микроскопов обычно имеют 3-4 резьбовых «гнезда» – посадочных места для объективов. Насадка (окулярная голова) бывает моно-, бино- и тринокулярной. В монокулярный микроскоп можно смотреть только одним глазом, в бинокулярный – двумя, а тринокулярный имеет еще и 3-й тубус, предназначенный для подключения цифровой фотокамеры.

Монокулярный, бинокулярный и тринокулярный микроскопы

Внизу станины установлен предметный столик для расположения образцов при просмотре. Все профессиональные микроскопы оснащены препаратоводителем для плавного перемещения слайдов по поверхности столика; модели попроще имеют только подпружиненные зажимы для стекол.

Предметный столик оснащен микрометрическими суппортами с коаксиальным управлением

В центре предметного стола, вокруг т.н. оптической оси микроскопа, имеется отверстие, сквозь которое проходят испускаемые нижним осветителем световые лучи. Если объект изучения не имеет прозрачных или полупрозрачных участков, рассмотрение его под биологическим микроскопом невозможно.

Прошедший через слайд пучок света попадает на фронтальную линзу рабочего объектива, установленного в револьверной насадке вертикально. Далее, при прохождении света через оптическую систему микроскопа формируется увеличенное изображение и направляется в один или несколько окулярных тубусов. Окуляры также увеличивают полученную картинку и проецируют ее на сетчатку глаза наблюдателя. Итоговое увеличение микроскопа равно кратности активного объектива, умноженной на увеличение одного из окуляров. Т.е. при работе с объективом 40х и парой 20-кратных окуляров общее увеличение составит 40*20 = 800 крат.

В некоторых моделях микроскопов дополнительно предусмотрена и верхняя подсветка: над предметным столиком закреплен источник света, компенсирующий недостаток внешней освещенности. Но верхний осветитель для биологического микроскопа вовсе не обязателен: его с успехом заменит обычная настольная лампа.

Ирисовая апертурная диафрагма конденсора

Кроме ламп, в состав осветительной системы микроскопа входит коллектор освещения (одна линза или сборная 2–3-линзовая система) и конденсор с ирисовой апертурной диафрагмой (опционально, в приборах не ниже учебного уровня). Коллектор проецирует изображение светящегося тела в отверстие диафрагмы конденсора.

Назначение самого конденсора – не дать лучам света пройти мимо объекта изучения на предметном столике: он собирает их и направляет в нужную область, тем самым улучшая освещенность изображения.

Если ирисовой (лепестковой) диафрагмы с регулируемым диаметром отверстия нет, под предметным столиком устанавливают дисковую диафрагму с отверстиями разного размера.


Сфера применения оптического микроскопа

В последние пару десятилетий микроскоп перестал быть исключительно лабораторным оборудованием и «вышел в люди»: сфера его применения значительно расширилась. Теперь микроскопы покупают не только для исследований клеток в научных и лечебно-диагностических центрах, но и для дома, для школы и просто в подарок.

В качественный микроскоп среднего ценового сегмента можно увидеть растительные и животные клетки, грибы и микроорганизмы. Объектом самостоятельного исследования может послужить что угодно! К примеру, клетки лука под микроскопом вполне способны пробудить интерес к биологии не только у школьника, но и у пенсионера. Изучение микромира может стать увлекательным хобби для взрослого, в чьем детстве микроскопов в школах еще не было.

Микроскопы для получения цифровых изображений

Очень распространены сегодня компактные цифровые микроскопы, подключаемые к ПК или ноутбуку через USB-порт. Весят USB-микроскопы всего 100-200 г, при этом генерируют изображение высокого разрешения на увеличениях в сотни крат. Обычные бинокулярные модели также могут быть оснащены цифровым окуляром – специальной камерой, которая устанавливается в окулярную трубку вместо обычного окуляра. Благодаря возможности выводить изображение на монитор или стену аудитории через проектор, микроскопы с камерами востребованы в учебных учреждениях разного уровня.

Замечание Если вы нуждаетесь в простых советах и не готовы тратить время на чтение общих сведений, пропустите следующие разделы до «Рекомендаций по выбору»

Что в комплекте?

Про объективы…

Разрешающая способность микроскопа и степень коррекции оптических искажений определяются, в основном, характеристиками объектива. (Для любознательных: на разрешение влияет также и применяемый метод микроскопии. К примеру, при работе с иммерсией возможности микроскопа «видеть» детали картинки существенно увеличиваются.)

Объективы в револьверном устройстве биологического микроскопа

На каждом объективе указана числовая апертура (N.A.) – например, 0.65, 1.25 и т.д. Чтобы на 100% использовать разрешающую силу объективов, важно подбирать их так, чтобы N.A. активного объектива было не больше апертурного числа конденсора.

Наиболее заметные в микроскопических исследованиях виды оптических искажений – хроматические и сферические аберрации и кривизна поля зрения, хотя специалисты различают их значительно больше. Оптическую систему, которая не страдала бы в какой-то мере хоть от одной из аберраций, вообразить сложно. Поэтому, говоря о качестве оптики, подразумевают лишь уровень коррекции неизбежно возникающих искажений.

В бюджетных моделях детских микроскопов установлены простейшие линзовые объективы без коррекции; в самых дешевых из них линзы изготовлены даже не из стекла, а из пластика. Такие приборы стоит выбирать только из соображений экономии бюджета. Далее будем говорить только об оптике со стеклянными линзами.

Итак, по степени исправления аберраций объективы микроскопов делятся на:

  • ахроматические (хроматизм скорректирован для зелено-желтого спектра);
  • апохроматические (скорректированы хроматические и сферические аберрации для трех длин волны);
  • планахроматические (ахроматы с 90%-ной коррекцией кривизны поля);
  • планапохроматические (аналогично, исправленные на 90% апохроматы).

Есть еще промежуточные стадии (полу-планахромат и т.д.), но останавливаться на них мы не будем.

Для общеознакомительных и учебных целей будет достаточно набора ахроматических объективов. Старшеклассникам, претендующим на поступление в естественно-научные вузы, рекомендуем выбирать оптику «на вырост» – класса апохромат или полупланапохромат. Конечно, план-объективы обеспечивают наилучшее качество картинки, но они существенно дороже, и поэтому применяются только в науке и медицинской диагностике, да и то не всегда.

Что касается увеличения: разумная идея – укомплектовать микроскоп объективами кратности 4x, 10x, 40x и 100x. С помощью такого набора можно выполнять и наблюдение на большом увеличении, и обзор обширных участков в поисках объекта для детального исследования.

…и окуляры

Переходим к обсуждению окуляров. Микроскоп обязательно должен быть укомплектован парой (для трино- и бинокулярных) или одним окуляром кратности 5-10х. Для работы на увеличениях более 1000х не помешает иметь еще 15-кратные или 20-кратные окуляры. 

Помимо увеличения, важнейшими характеристиками окуляров являются:

  • поле зрения;
  • удаление зрачка;
  • посадочный диаметр.

Окуляры бинокулярного микроскопа, вид со стороны глазной линзы

Поле зрения: по этому признаку окуляры делятся на стандартные, широкопольные (WF), экстра-широкопольные (EWF) и ультра-широкопольные (UWF). Последние неоправданно дороги и смогут проявить себя только в связке с план-объективами. С апохроматическими объективами даже WF-окуляры обеспечат более чем достойную картинку.

Удаление зрачка: чем оно больше, тем на большее расстояние можно отвести от окуляра глаз при наблюдении. Если вы носите очки и не планируете снимать их по время работы, лучше приобретать окуляры с удалением (выносом) не менее 15 мм.

Посадочный диаметр окуляра должен соответствовать диаметру окулярного тубуса. Это стандартная величина, и ошибиться при подборе тут сложно: наиболее распространены диаметры 23.2, 30 и 30.5 мм.



Замечание  Оптические системы окуляров – так же, как и объективов – проектируются с учетом коррекции аберраций. Но придавать этим характеристикам большое значение при выборе комплекта окуляров не советуем.

Типы подсветки

Дни, когда единственным вариантом сбора света для микроскопа было зеркало, ушли в прошлое. Современные приборы оснащены электрической подсветкой, а значит, возможность работы с микроскопом не зависит более от условий освещения. Остановимся на самых распространенных типах подсветки.

Лампа накаливания

Типы подсветки микроскопа: лампа накаливания

Освещение лампой накаливания – наиболее дешевый в производстве тип подсветки. Вольфрамовые лампы характеризуются стабильным свечением, но для микроскопии это не лучший вариант. Основные недостатки ламп накаливания перечислены ниже.

  1. Теплый спектр излучаемого света: такое освещение заметно искажает цветопередачу оптики. Для образовательной сферы это не так уж важно, однако серьезные задачи с такой подсветкой не решаются.
  2. Очень большое тепловое излучение: оно может убить исследуемых живых существ или иссушить препараты на слайдах.
  3. Типы ламп не стандартизованы: бывает сложно найти подходящую для данной модели микроскопа.
  4. Невозможно регулировать интенсивность свечения.

Светодиодная подсветка

Типы подсветки микроскопа: светодиодная лампа

LED (Light-Emitting Diode) – новейшая технология, применение которой дает множество преимуществ.

  1. Светодиоды потребляют крайне мало энергии: это позволяет выпускать даже переносные микроскопы, работающие от аккумуляторной батареи.
  2. LED-лампы излучают свет холодного спектра, наиболее предпочтительный для исследования прозрачных образцов.
  3. Осветители на светодиодах могут быть оборудованы диммером для плавного регулирования яркости.

Изначально LED-подсветкой оснащали в основном микроскопы студенческого уровня. Но последующие достижения в области LED- технологий сделали эти лампы ярче, надежней и долговечней, поэтому они быстро завоевали популярность в профессиональной сфере.

Галогеновая лампа

Типы подсветки микроскопа: галогеновая лампа

Галогеновую подсветку применяют на медицинских и исследовательских приборах. Лампы такого типа дают мощный поток света и всегда комплектуются регулятором яркости. На монокулярные микроскопы галогеновую подсветку почти не устанавливают из-за чрезмерной для такой оптической системы яркости, зато для бинокулярных моделей мощность светового излучения как раз оптимальна.

В микроскопии используются и другие виды подсветки – например, флюоресцентные кольцевые осветители. Но служат они весьма частным целям, и в общем обзоре останавливаться на их описании не имеет смысла.




Рекомендации по выбору первого микроскопа

Даже если предыдущие разделы вы пропустили, смело читайте дальше. Следующие советы помогут вам определиться с выбором, но нужно заранее знать: Кто будет пользоваться микроскопом? Как часто и для каких задач? Каков бюджет покупки?

Моно-, бино-, тринонкулярный – что лучше

Ответ на этот вопрос всегда зависит от контекста. Если вы планируете пользоваться микроскопом часто и в течение длительного времени, вам нужен бинокулярный микроскоп: смотреть двумя глазами значительно удобнее, поэтому 99% всех профессиональных микроскопов – бинокулярные. Если же вы выбираете модель для младшеклассника, вполне можно остановиться и на монокулярной. Во-первых, ребенок вряд ли усидит на месте дольше 5 минут, а во-вторых, расстояние между осями тубусов бинокулярного микроскопа может быть слишком большим для малыша (даже в моделях с регулировкой межзрачкового расстояния).

Тринокулярные микроскопы (с вертикальным тубусом для подключения камеры) стоит выбирать тем, кому важно одновременно видеть изображение в окулярах и выводить его на цифровой монитор. Такими микроскопами обычно оборудуют лаборатории вузов и научно-исследовательских учреждений. Доукомплектовав обычный монокулярный или бинокулярный микроскоп камерой-окуляром, вы также сможете сохранять и обрабатывать изображение, но заглянуть в окуляр в процессе съемки уже не получится.

О большом, но бесполезном увеличении

В случае с увеличением микроскопа метод выбора «чем больше, тем лучше» приводит к необдуманным покупкам и лишним тратам. Почему? Тому есть несколько причин.

  1. Микроскоп без «маломощного» объектива и «слабенького» окуляра бесполезен: на большом увеличении вы не сможете охватить взглядом обширную область образца и просто не поймете, что именно сейчас находится в поле зрения.
  2. Существует понятие полезного увеличения микроскопа, которое может быть гораздо меньше номинального, полученного перемножением кратностей окуляра и объектива. (Для любознательных: полезный диапазон кратности определяется апертурным числом объектива и лежит в пределах 0.5–1•103 N.A.). На «бесполезных» кратностях микроскоп начинает работать как обычная лупа, увеличивая размеры предметов, но не добавляя картинке деталей.
  3. Увеличения от 1000 крат и выше позволяют проводить большинство цитологических и гистологических исследований. Но зачем такая мощная оптика ребенку, который не знает пока даже названий тех микроскопических объектов, которые сможет увидеть?

Для исследований начального уровня вполне достаточно увеличения 400х: на такой кратности уже можно разглядеть структуру клетки, строение многоклеточных организмов и частей тела насекомых.

Система фокусировки

Призвание фокусировочного механизма микроскопа – отрегулировать расстояние между объективом  и изучаемым объектом так, чтобы обеспечить наилучшее качество изображения на выбранной кратности.

В биологических микроскопах наведение резкости обычно происходит за счет приближения или удаления предметного столика. Но существуют и модели с подвижным оптическим блоком, который перемещается вверх/вниз вдоль штатива – к примеру, KONUS College. Такой тип фокусировки применяют на стереомикроскопах, с помощью которых можно исследовать поверхности крупных предметов весом порядка 100 г. Если же предметы ваших будущих исследований точно уместятся на обычном предметном стекле, смело выбирайте микроскоп с подвижным предметным столом.

Работа фокусировочного механизма чаще всего основана на реечной передаче

Система фокусировки большинства серьезных микроскопов основана на механизме реечной передачи. Срок ее бессбойной работы определяется, в том числе, и качеством ведущей шестерни: важно, чтобы она была изготовлена из металла, а не из пластика. Не помешает также, если конструкция фокусировочного механизма будет допускать регулировку плавности хода – т.н. натяжку макро- и микровинтов.

Детские и некоторые школьные микроскопы имеют только одну ступень фокусировки – т.н. грубую фокусировку: вращение ее регулятора изменяет расстояние от объектива до предметной подставки на 0.2–2 мм. При работе на небольших увеличениях (до 400 крат) грубой фокусировки вполне достаточно. Но на 1000х сфокусироваться без тонкой настройки не получится: поворачивая барабан регулятора, вы будете просто «проезжать» зону резкости. Шаг тонкой фокусировки лабораторных микроскопов – от 1 до 20 микрон, т.е. от 0.001 мм до 0.02 мм. Точная фокусировка выполняется уже после грубой и позволяет наводить резкость всей глубине рельефа препарата.

На более дорогих учебных и профессиональных моделях барабаны фокусировки расположены на одном валу – коаксиально, причем сдвоенный узел управления есть с каждой стороны корпуса. Такая конструкция позволяет производить настройки одной рукой, удобна как для правшей, так и для левшей. Но если вы покупаете микроскоп для хобби или несложных школьных исследований, раздельные рукоятки фокусировки не доставят вам неудобств.

Узел фокусировки с раздельными регуляторами грубой и тонкой настройки Узел фокусировки с коаксиальными регуляторами грубой и тонкой настройки

Еще один важный нюанс – возможность блокировки хода фокусировочного механизма: это может быть, к примеру, винтовой упор для предметного столика или стопорный винт для оптического блока. Выбирать модели с такой блокировкой есть смысл в двух случаях.

  1. Если планируется работать на сверхбольших увеличениях (от 1000х). Сфокусировавшись на такой кратности, лучше заблокировать механизм грубой фокусировки, чтобы в результате случайного прикосновения к регулятору не раздавить объективом препарат или покровное стекло.
  2. Если работа заключается в многократном повторении подобных операций. Например, при выполнении однотипных клинико-диагностических тестов лучше зафиксировать настройки, тем самым сэкономив время лаборанта.

Другие советы

В этом разделе мы собрали еще несколько вопросов, которые неоднократно слышали от наших покупателей. Каждый из ответов заслуживает подробного обоснования, но мы не станем раздувать объем статьи. Приступаем:

Удобный предметный столик микроскопа с препаратоводителем на 2 слайда

«Микроскоп покупаем для всей семьи. Какую подсветку рекомендуете? – LED »

«Какой предметный столик самый удобный? – С препаратоводителем на 2 слайда: есть возможность сравнения образцов»

Посоветуйте конденсор для метода светлого поля. – Аббе N.A. 1.25 с возможностью центрирования и вертикального перемещения»

«Какой наклон окулярных тубусов лучше, 30° или 45°? – Если предстоит работать только сидя – выбирайте 30°, а если и стоя тоже – 45° будет удобнее»

«Чтобы правильно выбрать объектив, обязательно измерять длину окулярных тубусов? – Нет. Говоря “объектив рассчитан на длину тубуса 160 мм”, имеют в виду оптическую длину, указанную в спецификации микроскопа»

На этом введение в оптическую микроскопию можно считать завершенным. Надеемся, наши рекомендации помогут вам при выборе микроскопа. Остальные вопросы можно обсудить с нашими специалистами в телефонном режиме или онлайн. Удачной покупки!

Читайте также:

Категории: