Як вибрати мікроскоп? Збільшення та роздільна здатність мікроскопа.

У даній статті ми постараємося розібратися з таким поняттям, як збільшення мікроскопа. Вибираючи, який мікроскоп купити, багато покупців насамперед звертають увагу на те, яке максимальне збільшення має мікроскоп, помилково вважаючи, що саме збільшення визначає якість одержуваного зображення. На жаль, це дуже поширена помилка, що чим більше максимальне збільшення, тим краще. На практиці все виявляється набагато складніше.

Дійсно, в теорії оптичний світловий мікроскоп може давати збільшення до 2000х, і багато виробників оптики користуються необізнаністю споживачів і пропонують купити біологічні мікроскопи з максимальним збільшенням 1500х, 1600х. З теоретичної точки зору, домогтися такого збільшення мікроскопа, звичайно ж, можна, але, що ж ми отримуємо, з практичної точки зору, за умови використання такого збільшення? Отже, щоб не розчаруватися в покупці, слід розрізняти такі два поняття, як корисне і марне збільшення мікроскопа, що тісно пов’язані з його роздільною здатністю.

Отже, збільшення мікроскопа залежить від комбінації об’єктивів і окулярів, що використовуються, і, як відомо, воно розраховується за дуже простою формулою:

Збільшення мікроскопа = Збільшення окуляра x Збільшення об’єктива

Таким чином, встановивши окуляр 10х і вибравши об’єктив 40х, Ви отримаєте збільшення 10*40=400х; окуляр 10х в комбінації зі 100х об’єктивом дасть збільшення 10*100=1000х; 15х окуляр у комбінації з 100х об’єктивом дасть збільшення 15*100=1500х і т. п. І хоча, здавалося б, таким чином можна досягти довільного збільшення, з іншого ж боку, справедливо очікувати, що світловий мікроскоп як оптичний прилад повинен мати обмеження своїх можливостей.

Можливість розрізняти окремо дві точки, що знаходяться дуже близько один до одного, і є роздільна здатність мікроскопа. Границею роздільної здатності називають мінімальну відстань, на якій такі точки все ще видно окремо. Як відомо, максимальна роздільна здатність світлового оптичного мікроскопа дорівнює 0,2 мкм. Зазначимо, що саме роздільна здатність мікроскопа визначає якість зображення і його чіткість. Роздільна здатність мікроскопа залежить від конденсора та об’єктива, а саме: довжини хвилі світла, що висвітлює зразок, і числової апертури об’єктива. Таким чином, роздільна здатність вище у об’єктивів з більшою апертурою. Щоб обчислити роздільну здатність мікроскопа, скористайтесь формулою:

де D – границя роздільної здатності, λ – довжина світлової хвилі, NA – числова апертура.

1. нехай збільшення об’єктива 40х, а його числова апертура дорівнює 0.65, тоді D=0.55 мкм / (2*0.65)=0,42 мкм.
2. нехай збільшення об’єктива 100х, а його числова апертура дорівнює 1.25, тоді D=0.55 мкм / (2*1.25)=0,22 мкм.

Що таке корисне збільшення мікроскопа?

Корисним збільшенням мікроскопа називають таке збільшення, при якому досліджуваний об’єкт розглядається під граничним кутом зору. Як Ви можете помітити, на корпусі всіх об’єктивів для мікроскопа нанесена певне маркування. І одним із зазначених у маркуванні параметрів є числова апертура об’єктива (часто позначається N. A.). Так от, корисне збільшення мікроскопа, як правило, дорівнює числовій апертурі об’єктива, збільшеній в 500-1000 разів.

Як відомо, числова апертура сухих об’єктивів не перевищує значення 1,0. Тому максимальне корисне збільшення мікроскопа, на револьверній голівці якого розташовані лише сухі об’єктиви, не може бути вище 1000х. Що ж стосується імерсійних об’єктивів, то найбільш часто зустрічається значення числової апертури для таких об’єктивів 1.25, але іноді числова апертура може досягати значення 1,40. Таким чином, для більшості біологічних лабораторних мікроскопів максимальне корисне збільшення дорівнює 1250х, в деяких моделях може досягати 1400х.

І оскільки числова апертура для більшості 100х імерсійних об’єктивів дорівнює 1.25, то максимальне корисне збільшення для цього об’єктива становить 1250х, а, отже, докуповувати окуляри 15х або 16х, за яких збільшення мікроскопа буде дорівнювати 1500х або 1600х відповідно, просто позбавлене сенсу. А якщо виробник пропонує такі окуляри в базовій комплектації мікроскопа, то це не що інше, як хитрощі і маркетинговий хід. На практиці використання цих окулярів зі 100х об’єктивом буде марним. Який би потужний і якісний окуляр Ви не купили, при використанні марного збільшення, Вам не вдасться виявити нових деталей в структурі досліджуваного об’єкта. І навіть більше того, підвищення збільшення окуляра призведе до зменшення кількості світла, що потрапляє в око людини, яка проводить спостереження, а також зробить більш інтенсивними спотворення.

Корисне збільшення зазвичай дорівнює числовій апертурі об’єктива, збільшеній в 500-1000 разів. Менші збільшення не дозволять Вам виявити всіх елементів структури, а більш високе збільшення, ні за яких обставин, не дозволить Вам виявити нових деталей в будові об’єкта і є марним. Хоча інколи подібне велике збільшення може використовуватися у мікрофотографії і під час мікропроектування.

Таким чином, ми отримуємо, що корисне збільшення для більшості лабораторних біологічних мікроскопів не перевершує 1250х.

Марне збільшення лише додатково збільшить масштаб, що може виявитися корисним під час підрахунку дрібних частинок в полі зору, але, як вже говорилося вище, не дозволить Вам розглянути саму структуру спостережуваних часток. Пам’ятайте, що за умови виходу за межі корисного збільшення виникають дифракція та інші явища, зумовлені хвильовою природою світла, які непомітні за умови спостереження в межах корисного збільшення, але призводять до оптичних помилок під час використання непотрібних збільшень.

Автор статті: Галина Цехмістро

Види мікроскопів та сфери їхнього застосування

Якщо говорити зовсім просто, оптичний мікроскоп – це прилад для вивчення зразків з необхідним збільшенням. Його основне призначення-спостереження вкрай малих об’єктів, не видимих неозброєним оком, наприклад, дослідження біологічних препаратів на клітинному рівні або дослідження мікроструктур в матеріалах. У біологічних дослідженнях мікроскоп необхідний задля того, щоб побачити структуру зразка, наприклад, форму клітини та її ядро. У промислових лабораторіях мікроскоп необхідний, наприклад, для визначення неметалевих включень в металах, мінерального складу породи, оцінки структури металів і т. д. Найважливішими елементами сучасного оптичного мікроскопа є:

Всі ці елементи відіграють вкрай важливу роль в отриманні якісних зображень з мінімальними спотвореннями з точки зору геометрії та передачі кольору. Чим вище клас оптики, тим якісніше зображення отримує користувач. Якість оптики значно впливає на вартість обладнання, тому необхідно, щоб підбором мікроскопів займалися експерти, які мають досвід і необхідну кваліфікацію.

Конструкція мікроскопа постійно вдосконалювалася. Перший мікроскоп, що складається щонайменше з двох лінз, був винайдений в 1590 році нідерландськими майстрами Захарієм Янсеном і Іоанном Ліпперсгеєм. Мікроскопи іншого нідерландського майстра, Антуана ван Левенгука, використовувалися для перших спостережень за мікроорганізмами.

Перший мікроскоп, що складається з двох лінз, винайдений в 1590 році нідерландськими майстрами Захарієм Янсеном і Іоанном Ліпперсгеєм.

На відміну від цих пристроїв, сучасні моделі використовують для збільшення складну систему, яка складається не з двох лінз, а з цілих оптичних систем. Сучасні мікроскопи для отримання збільшених зображень використовують два основних елементи: об’єктив і окуляр. Об’єктив знаходиться ближче до об’єкта, а окуляр використовується безпосередньо для спостереження. У цифрових мікроскопах замість тубуса з окулярами використовується цифрова камера. Окуляри мікроскопа та об’єктиви можуть мати різне збільшення. Зазвичай в мікроскопі використовується один набір окулярів і від одного до семи об’єктивів.

Сучасні мікроскопи дослідницького класу Leica DM4 і Leica DM6.

Класифікація мікроскопів

Хоча сучасні мікроскопи являють собою зручні пристрої для детального вивчення різних мікрооб’єктів, не існує універсального інструменту, який буде ефективний у всіх ситуаціях. Сьогодні існує безліч різних конструкцій мікроскопів для різних завдань. Класифікація мікроскопів проводиться в залежності від класу або конструкції. Спочатку ми розглянемо поділ мікроскопів на класи. У світовій практиці все мікроскопи ділять на три класи в залежності від досліджень для яких вони призначені.

Класи мікроскопів

1. Рутинний клас представлений мікроскопами, призначеними для простих, рутинних досліджень і використання в освітніх установах. Мікроскопи цього класу мають обмежені можливості з модернізації. Ці мікроскопи є найдоступнішими за ціною, часто представлені в базових конфігураціях.

Ще однією важливою класифікацією мікроскопів є поділ в залежності від конструкції мікроскопа:

Прямий мікроскоп. Об’єкт дослідження знаходиться під об’єктивом. Призначений для дослідження невеликих зразків і зразків на предметних склах. Збільшення прямих мікроскопів варіюється від 25х до 1000х.

Ознайомившись з класифікацією мікроскопів можна зробити висновок, що це досить складне обладнання. Тому ми завжди рекомендуємо нашим клієнтам не підбирати обладнання самостійно, а звертатися до наших експертів. Це люди з відповідною спеціалізованою освітою і великим досвідом реалізації рішень для мікроскопії під різні завдання. Вони постійно вдосконалюють свої знання на тренінгах від провідних виробників рішень для мікроскопії.

Звернувшись до наших фахівців Ви можете бути впевненими що отримаєте найкращу конфігурацію обладнання, яка буде враховувати:

• Завдання, які стоять перед вами;
• Вимога світових і регіональних стандартів для виконання цих завдань;
• Ваш бюджет.