Конструктивные особенности объективов

Коррекционные оправывыполняются конструктивно в соответствии с требованиями расчета при коррекции сферической аберрации с помощью линзовой системы объектива. Сферическая аберрация может быть скомпенсирована подобной системой в следующих случаях:

- в результате применения покровного стекла толщиной, отличной от стандартной (часто используется в объективах от инвертированных микроскопов);

- в результате работы объективов с различными иммерсионными жидкостями (чаще всего это или «водная»-«масляная»-«глицериновая», или две иммерсионные системы в разных сочетаниях);

- в результате работы объектива в двух системах «сухая» - «иммерсионная».

В конструкции объектива предусмотрено кольцо (рис. 38), при повороте которого происходит перемещение линз внутри объектива. На корпусе обычно маркируются или пределы толщины покровного стекла (положение линз в системе объектива, при котором именно эта толщина покровного стекла скомпенсирована), например, «1,0» - «1,5» - «2,0», или условное обозначение иммерсионной жидкости, например, «OIL» - «GLYC» - «DRY».

Пружинящие оправы– механическая конструкция объектива выполнена таким образом, что фронтальный компонент под действием пружины совершает плавное возвратно-поступательное движение. Применение подобного механизма связано с числовой апертурой объектива: чем больше числовая апертура, тем меньше рабочее расстояние и глубина резкости объектива, тем больше вероятность при настройке (фокусировке) испортить фронтальную линзу объектива или раздавить покровное стекло. Независимо от увеличения, международным стандартом ISO рекомендовано применение пружинящей оправы, начиная с числовой апертуры объектива 0,50.

Применение ирисовых диафрагмв объективах связано с использованием их по методу темного поля или в поляризационной микроскопии в связи с применением их для коноскопических методов исследования и при работе с иммерсионными жидкостями. Ирисовые диафрагмы позволяют уменьшать выходную числовую апертуру объектива и обычно расположены в плоскости выходного зрачка объектива. Это позволяет повысить контраст изображения без участия конденсора (апертуры осветительного пучка), т.е. убрать ненужную засветку, которая может возникнуть из-за применения иммерсионной жидкости.

При том разнообразии объективов, которое мы только что рассмотрели, чрезвычайно важной становится их маркировка.

Все основные сведения об объективе можно найти на его корпусе (рис. 39). Как правило, выгравированы следующие характеристики:

1. увеличение (4, 10, 40, 100, и др.),

2. числовая апертура (0,12; 0,30; 0,65; 1,25),

3. дополнительная буквенная маркировка метода исследования: Ф – фазовый контраст, П – поляризованный свет, Л – люминесцентный , ФЛ – фазово-люминесцентный, ЭПИ – эпиобъективы для работы в отраженном свете по методу темного поля, ДИК – дифференциально-интерференционный контраст

4. маркировка оптической коррекции: АПО (APO) – апохромат, ПЛАН (PLAN) – планахромат, ПЛАНАПО (PLANAPO) – планапохромат, СХ - стигмахромат (улучшенный ахромат, полуплан), М-ФЛЮАР – (микрофлюар, полуплан-полуапохромат)

5. тип иммерсии: МИ (Oil) - масляная иммерсия - черный ободок, ВИ (W) - водная иммерсия - белый ободок, ГИ (Glis) – глицериновая иммерсия – желтый (оранжевый) ободок

6. длина тубуса (160 и др.),

7. толщина покровного стекла (через косую черту): 0,17 – стандартная толщина, 0 (–) – без покровного стекла

Рис. 39. Маркировка объективов ЛОМО

Окуляры микроскопа

Окуляр[okularis - глазной] обращенная к глазу часть оптического прибора, предназначен для дополнительного увеличения изображения, созданного объективом, и построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя.

В общем виде окуляры состоят из двух групп линз: глазной, ближайшей к глазу наблюдателя, и полевой, ближайшей к плоскости изображения, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта.

Окуляры обычно доисправляют изображение, созданное объективом.

Окуляр Гюйгенса простейший окуляр, состоящий, как минимум, из двух линз.

Термин, применявшийся первоначально для окуляра, состоящего из двух плосковыпуклых линз (коллективной линзы и глазной линзы с диафрагмой в промежутке), установленных так, что их выпуклые поверхности обращены к объективу. Оптическая схема окуляра рассчитывается таким образом, что в них практически отсутствует хроматическая разность увеличения (ХРУ). Такие окуляры применяются с объективами, в которых также отсутствует ХРУ.

В настоящее время термин применяется к любому окуляру с диафрагмой внутри.

Компенсационный окуляр -окуляр, который совместно с объективом исправляет хроматическую разность увеличения (ХРУ). Величина ХРУ в компенсационных окулярах колеблется, так же как и у объективов, от 0,5% до 2%, но противоположенного знака. Применяется совместно с ахроматическими и планапохроматическими объективами.

Окуляр Кельнерасостоит из простой линзы и склеенной из двух линз глазной. Угловое поле увеличено до 50°.

Симметричный окулярсостоит из двух одинаковых компонентов, расположенных симметрично друг относительно друга. Окуляр имеет большой вынос зрачка, что позволяет на его основе получать окуляры для работы с очками. Угловое поле окуляров не превышает 40° — 42°.

Ортоскопический окуляр —состоит из плосковыпуклой глазной линзы и трехсклеенного компонента. Угловое поле до 40°.

Окуляр Эрфлесостоит из трех компонентов. Обеспечивает большой вынос зрачка. Имеет большое расстояние до сетки, и данная схема обычно используется, когда требуется перемещение окуляра. Угловое поле увеличено до 60°.

Широкоугольный окуляр это высококачественный окуляр сложной оптической конструкции. Нередко в них применяются линзы с асферическими поверхностями. Угловое поле может быть 80°—100°.

Новые современные окуляры являются широкоугольными с линейным полем 18- 20 мм и сверхширокоугольными с полем 25-30 мм.

При работе с планобъективами используются план-окуляры, в которых исправлены кривизна поверхности изображения, астигматизм и кома, что обеспечивает резкое изображение по всему полю наблюдения.

Для проецирования изображения применяются фотоокуляры и гомали (отрицательные системы, исправляющие некоторые оптические дефекты полученного объективом изображения). Гомали не пригодны для визуального наблюдения.

Видно, что классификация окуляров не столь разнообразна как у объективов и больше касается качественных сторон. На окуляре (рис. 40) указывается тип окуляра и кратность увеличения (например, окуляр Гюйгенса – «7х», компенсационный окуляр – «К7х» или «комп7х»).

В последних моделях зарубежных микроскопов диоптрийная наводкана плоскость изображения с целью коррекции недостатков зрения производится не на окулярной трубке бинокуляра, а с помощью самого окуляра.

Если технология работы на микроскопе требует проводить точные измерения, окуляры подобных микроскопов конструктивно выполняются таким образом, что внутри их размещаются окулярные сетки. Эти оптические детали устанавливаются в плоскость полевой диафрагмы. Сетка может быть выполнена в виде шкалы окулярного микрометра, сетки с различными размерами квадратов, кругов правильной формы или логарифмической сетки, на стекло могут быть нанесены фигуры стандартной формы (для сравнения). Сетка предназначена для измерения линейных размеров, вычисления площади объекта, для количественного подсчета и т.д.

Осветительная система– это система линз, диафрагм и зеркал (при необходимости), обеспечивающая равномерное освещение объекта и полное заполнение апертуры объектива. В состав осветительной системы как правило входят: источник света(естественный или искусственный); коллектор - оптическая система, которая проецирует нить лампы в плоскость апертурной диафрагмы конденсора; конденсор - оптическая система, которая проецирует полевую диафрагму коллектора в плоскость предмета, обеспечивая требуемую числовую апертуру осветительного пучка.

Существуют различные способы освещения препарата при микроскопии. Классический способ освещения препарата в микроскопе был предложен Келером в 1893г. и используется до настоящего времени, как основной прием для получения качественного изображения

Источник света, будь то солнце, лампа накаливания, галогенная лампа или ртутная и ксеноновая лампы, выполняет основную функцию: освещение объекта микроскопического исследования таким образом, чтобы точность его воспроизведения оптическими элементами микроскопа в изображении по форме, разрешению и цвету была максимальной. Равномерность освещенности и яркость в поле зрения микроскопа (в плоскости изображения) определяется равномерностью освещения объекта в плоскости предмета и равномерностью и полнотой заполнения плоскости выходного зрачка микрообъектива изображением нити лампы.

В качестве источника света в современных осветителях микроскоповобычно используют низковольтные лампы накаливания с толстой нитью. Широкое применение получили лампы накаливания с иодным циклом (кварцево-галогенные лампы). Сила света источника должна быть велика, а площадь, занимаемая нитью накала, - мала, чтобы источник света по типу приближался к точечному. Помимо лампы, в конструкцию осветителя входит коллекторная линза, позволяющая получить при соответствующей фокусировке параллельный пучок лучей, а также ирисовая полевая диафрагма, от раскрытия которой зависит освещенное поле на препарате.

Для выравнивания света обычно применяются светофильтры. Светофильтры, используемые в световой микроскопии биологических объектов, условно можно разделить на две группы: ослабляющие световой поток без изменения спектрального состава света (нейтральные светофильтры, матовое стекло, скрещенные поляризационные фильтры) и светофильтры, выделяющие определенную область спектра. Нейтральные светофильтры и матовые стекла используются после настройки света по Келеру, если яркость источника света слишком велика. Светофильтры, выделяющие определенную область спектра, могут быть использованы для усиления или ослабления контраста некоторых деталей в окрашенных препаратах. Для увеличения контраста необходимо использовать светофильтры дополнительные по цвету к цвету окраски. Для ослабления контраста - светофильтры аналогичные цвету окраски

Конденсор[condensare – сгущать] - оптическая система, предназначенная для концентрации светового потока, сформированного в коллекторе осветителя, и равномерного освещения объекта (рис. 41, 42). В микроскопах проходящего света конденсор расположен между объектом (предметным столиком) и источником света (коллектор, зеркало). В микроскопах отраженного света роль конденсора выполняет объектив.

Конденсоры различаются по типу оптической коррекции, числовой апертуре, рабочему расстоянию и назначению (для реализации различных методов контрастирования).

Конденсор Аббе -осветительная система линз, разработанная Аббе. Не исправленный по качеству изображения конденсор состоит из двух неахроматических линз: одной, двояковыпуклой, другой плосковыпуклой, обращенной к объекту наблюдения (плоская сторона этой линзы направлена вверх). Апертура конденсора А=1,20. Имеет ирисовую (регулируемую) диафрагму.

Апланатическийконденсор состоит из трех линз, расположенных следующим образом: верхняя линза плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следует вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Исправлен в отношении сферической аберрации и комы. Апертура конденсора А = 1,40. Имеет ирисовую диафрагму.

Ахроматическийконденсор полностью исправлен в отношении хроматической и сферической аберраций.

Ахроматический-аплапатическийконденсор исправлен как в отношении хроматической аберрации, так и в отношении сферической аберрации и комы.

Существует разница между конденсорами прямых и инвертированных микроскопов проходящего света. Связано это, естественно, со спецификой работы с микроскопом. Для прямых микроскопов функция конденсора сводится к освещению объекта, расположенного на предметном стекле определенной толщины (1,1 мм) в соответствии с принятыми принципами освещения. Объект является только предметом освещения и наблюдения. Расстояние от фронтальной линзы конденсора до предметного стекла может составлять от 0,5 до 1,2мм с накинутой фронтальной линзой. При откинутой фронтальной линзе это расстояние может увеличиться на порядок. Числовая апертура конденсора находится в пределах от 0,3 (без фронтальной части) до 1,4 при работе с иммерсией

В инвертированном микроскопе конденсор должен выполнять более широкую функцию: обеспечивать освещение объекта в соответствии с принятыми принципами освещения и работу пользователя с объектом в пространстве между фронтальной частью конденсора и предметным стеклом. Это возможно при сверхбольшом рабочем расстоянии конденсора. Расстояние от предмета до фронтального компонента может находиться в пределах от 50 мм до 200 мм при числовой апертуре от 0,3 до 0,55 (максимально возможная апертура при расстоянии около 5 мм — 0,70).

Конденсор косого освещенияпредназначен для получения эффекта косого освещения. Имеет апертурную ирисовую диафрагму, которая может фиксированно смещаться в горизонтальной плоскости.

Фазово-контрастныйконденсор – для получения эффекта фазового контраста. Имеет в плоскости апертурной диафрагмы световое кольцо, которое при проекции соответствует по размеру фазовому кольцу, расположенному в выходном зрачке объектива.

Конструктивно конденсор может быть выполнен: с откидной или со свинчиваемой фронтальной линзой (для увеличения числовой апертуры) или откидной линзой большого поля.

Одним из важнейших факторов, определяющих качество изображения в микроскопе, является правильная настройка освещения. Существуют различные способы освещения препарата при микроскопии. Классический способ освещения препарата в микроскопе был предложен Келером в 1893г. (рис. 43) и используется до настоящего времени, как основной прием для получения качественного изображения

Рис. 43. Принцип освещения по Келеру(пояснения в тексте)

1 - Источник света 1а - Проекция нити лампы на апертурной диафрагме; 2 - Коллектор; 3 - Полевая диафрагма осветителя; 3а - Проекция полевой диафрагмы на препарате.

4 - Светофильтр; 5 - Апертурная диафрагма; 6 - Конденсор; 7 - Препарат; 8 - Объектив микроскопа;

Принцип освещения заключается в том, что изображение нити лампы осветителя проецируется на апертурную диафрагму конденсора, а полевая диафрагма осветителя проецируется в плоскость препарата.

Практически настройку освещения по Келеру осуществляют следующим образом:

1) устанавливают осветитель против зеркала микроскопа;

2) включают лампу осветителя и направляют свет на плоское (!) зеркало микроскопа;

3) помещают препарат на предметный столик микроскопа;

4) закрывают зеркало микроскопа листком белой бумаги и фокусируют на нем изображение нити лампы, передвигая патрон лампы в осветителе;

5) убирают лист бумаги с зеркала;

6) закрывают апертурную диафрагму конденсора;

7) перемещая зеркало и слегка передвигая патрон лампы, фокусируют изображение нити на апертурной диафрагме. Расстояние осветителя от микроскопа должно быть таким, чтобы изображение нити лампы было равно диаметру апертурной диафрагмы конденсора (наблюдать апертурную диафрагму можно с помощью плоского зеркала, помещенного с правой стороны основания микроскопа).

8) открывают апертурную диафрагму конденсора, уменьшают отверстие полевой диафрагмы осветителя и значительно уменьшают накал лампы;

9) при малом увеличении (10х), глядя в окуляр, получают резкое изображение препарата;

10) опуская и поднимая конденсор, добиваются получения резкого изображения краев полевой диафрагмы в плоскости препарата (вокруг них может быть видна цветная каемка)

11) слегка поворачивая зеркало, переводят изображение полевой диафрагмы, которое имеет вид светлого пятна, в центр поля зрения.

12) раскрывают полевую диафрагму осветителя до краев поля зрения, увеличивают накал нити лампы;

13) уменьшают раскрытие апертурной диафрагмы конденсора, чтобы она закрывала поле зрения на 1/3 при наблюдении через тубус с удаленным окуляром;

14) при смене объектива необходимо проверить настройку света.

После окончания настройки света по Келеру ни в коем случае нельзя изменять положение конденсора, раскрытие полевой и апертурной диафрагмы. Освещенность препарата можно регулировать только нейтральными светофильтрами или изменением накала лампы с помощью реостата. Для равномерного освещения всего поля зрения при работе с объективами малого увеличения (до 10х) необходимо снять верхнюю линзу конденсора.

Типы световых микроскопов

Классификация микроскопов связана с классификацией объекта, способом его освещения, а также, с принципом построения изображения и требованиями комфортности наблюдений.

Первый признак разделения связан с объектом исследования. По этому признаку микроскопы можно разделить на следующие основные виды.

Микроскопы плоского поля -это микроскопы, оптическая схема которых обеспечивает воспроизведение объекта в двухмерном пространстве - двухмерное изображение. Объекты исследования тонкие, в среднем, толщиной от 10 мм до 0,1 мм, просматриваемый слой от 1 мм до 0,001 мм. В этих микроскопах возможно наблюдение объемного изображения в пределах 100-200 мкм по высоте за счет особых способов освещения (эффекты косого освещения, фазового контраста, дифференциально-интерференционного контраста);

Стереоскопические микроскопы - это микроскопы, оптическая схема которых обеспечивает воспроизведение объекта в трехмерном пространстве - объемное, трехмерное изображение. Объекты исследования габаритные, в среднем толщиной от 100мм до 1мм, просматриваемый слой по высоте/глубине от 50 мм до 0,5 мм. В этих микроскопах можно наблюдать и плоские объекты.

Имеются две схемы построения стереоскопических микроскопов:

1. по Грену - это схема, при которой объект наблюдается под разными углами с помощью двух монокулярных микроскопов наклоненных под углом 12°-17° друг к другу. Расположенные под углом друг к другу, они в совокупности составляют единый сдвоенный апертурный угол. Иными словами, внешние образующие апертурного конуса каждого объектива составляют единый апертурный угол, который и участвует, согласно волновой теории образования изображения, в создании единого изображения объекта. Внутренние образующие апертурного угла при этом перекрываются.

После прохождения света через объектив монокулярного микроскопа идет обычное построение увеличенного изображения. Для каждого из двух микроскопов - свое изображение, но общими являются:

входной апертурный угол ;

единое поле;

одинаковое увеличение.

Каждый монокулярный микроскоп строит двухмерное изображение объекта. Как же получается трехмерное, объемное изображение? Третья составляющая формируется за счет той области резкого видения, которая образуется в пределах пересечения глубин резкости одного и другого объективов, расположенных под углом друг к другу. Все это формирует в нашем сознании увеличенное трехмерное изображение объекта.

Эта схема, известна как схема Грену, была создана первой и до сих пор пользуется популярностью там, где необходимо хорошее качество изображения и высокое разрешение при небольшом поле на предмете.

2. Стереомикроскоп по схеме Аббе

Существует еще одна схема создания микроскопа со стереоскопическим эффектом — схема Аббе. Ее основу составляет один основной объектив.

Схема Аббе реализуется с помощью объектива большого диаметра, далее идет разделение на два канала со стереобазой, обеспечивающей наклон основной оси апертурного пучка каждого канала под углом 12°—17, в каждую ветвь входит линзовая система (система Галилея), обеспечивающая дополнительно сменные увеличения

В построении изображения участвует свет, прошедший через объект (или отразившийся от него) и полностью заполнивший входную апертуру объектива. А вот при выходе из объектива сразу происходит разделение светового потока по двум параллельно расположенным каналам. Таким образом, входная апертура объектива одна, а выходная разделена на две равные.

Если пойти обратным ходом, то оптическая ось (центр оптической системы) каждого канала пройдет через свой участок основного объектива и будет являться образующей конуса, угол которого составляет 1/2 от апертуры основного объектива. Таким образом в нашем сознании в построении увеличенного изображения объекта принимают участие два разных микроскопа - правый и левый.

В той и другой схеме обязательным условием является наличие или двух микроскопов, или двух оптических каналов, расположенных под определенным углом друг к другу. Естественно, что при этом визуальная насадка всегда должна быть бинокулярной.

Обе схемы реализуют основные принципы получения трехмерного изображения:

раздельное наблюдение объекта под определенным углом;

получение правильного стереоскопическоговосприятия наблюдаемого пространства за счетпрямого изображения предмета, которое обеспечивается оборачивающей призменной илилинзовой системами;

обеспечение углового стереоскопического параллакса за счет устройств раздвижки по глазной базе наблюдателя обычно с помощью призменных систем и шарнирных механизмов раздвижки по базе.

Для удобства работы с объектами или в зависимости от условия их размещения (специальная посуда, термокамера) микроскопы конструктивно могут быть выполнены в двух вариантах:

Прямые микроскопы (классическое построение схемы микроскопа) сконструированы таким образом, что наблюдательная часть микроскопа (бинокулярная насадка с окулярами) расположена сверху объекта. Это относится как к микроскопам плоского поля, так и к стереомикроскопам.

Инвертированные микроскопы(перевернутое построение схемы микроскопа) сконструированы таким образом, что наблюдательная часть микроскопа (бинокулярная насадка с окулярами) расположена снизу объекта. Этот конструктивный признак относится только к микроскопам плоского поля.

Второй признак связан с построением осветительной системы микроскопа.

В зависимости от способа освещения все рассмотренные выше типы микроскопов можно разделить следующим образом.

Микроскопы проходящего света(классические микроскопы для биолого-медицинских исследований), основной принцип освещения, в которых связан с тем, что свет проходит через объект.

Собственно микроскопы отраженного света,в которых свет проходит через оптическую систему микроскопа (в том числе и объектив как часть осветительной системы), отражается от объекта и вновь проходит через оптическую систему микроскопа (объектив как основной элемент, воспроизводящий увеличенное изображение объекта);

Микроскопы падающего света, в которых свет "падает" на объект, минуя оптическую систему микроскопа, отражается от объекта и проходит через оптическую систему микроскопа (объектив). В основном микроскопы падающего света — это стереоскопические микроскопы.

Обе основные осветительные системы могут быть конструктивно объединены, тогда микроскоп становится микроскопом проходящего и отраженного света. Обычно это исследовательские или универсальные микроскопы.

третий признак относится к различным принципам построения изображения. В основном это связано с физико-химическими явлениями, которые возникают при воздействии светового потока на объект или препарат, приготовленный специальным способом. При этом световой поток также может быть подвержен изменению как по форме, так и по своим физическим свойствам.

Микроскопические биологические объекты можно разделить на амплитудные и фазовые (см. способы визуализации).

К первым (амплитудным) относятся поглощающие свет окрашенные препараты (ткани, клетки, микробы), которые можно наблюдать с помощью обычной световой микроскопии. При прохождении света через окрашенные участки препарата амплитуда световой волны уменьшается и эти участки видны как более темные, по сравнению с соседними неокрашенными участками.

Ко вторым (фазовым) - такие же, но неокрашенные, не поглощающие света объекты, структуры которых различаются по показателю преломления, а сами объекты отличаются от окружающей среды толщиной и показателем преломления. После прохождения света через эти объекты, амплитуда световой волны не изменяется, а изменяется фаза. Наш глаз различает изменения амплитуды световой волны (различие в поглощении света), но не различает изменений фазы световой волны (различий в преломлении света). Поэтому для наблюдения в микроскопе этих объектов, Цернике предложил способ перевода фазовых различий в амплитудные. Этот способ в микроскопии называется фазово-контрастным и широко используется в настоящее время для наблюдения живых, неокрашенных биологических объектов.

Объекты сильно рассеивающие свет можно наблюдать с помощью темнопольной микроскопии.

В таком случае микроскопы можно разделить следующим образом.

Микроскоп светлого поля, в котором наблюдается на светлом фоне более темное изображение объекта.

Основные условия освещения: это обычный прямо проходящий свет, изменения в котором могут быть связаны только с длиной волны светового потока, определяемой применением в осветительной системе широкополосных светофильтров из обычного цветного стекла. Редко используются узкополосные специальные светофильтры (интерференционные).

Классическая схема подобного микроскопа делает его базовым для обеспечения условий получения различных методов контрастирования.

Еще лет 30 тому назад (в 70-е годы) можно было увидеть целую гамму специальных микроскопов, которая выглядела следующим образом.

Микроскопы с методом косого освещенияобеспечивают следующую картину — на сером фоне можно наблюдать контрастное изображение объекта с неровным по толщине контуром.

Основные условия освещения: обычный прямо проходящий свет частично перекрывается до того, как попадает на объект.

Микроскопы с методом темного поля гарантируют такое изображение - на темном фоне можно наблюдать более светлое изображение объекта или ярко блестящий контур объекта.

Основные условия освещения а) в микроскопах проходящего света обычный прямо проходящий свет полностью перекрывается до того, как попадает на объект; б) в микроскопах отраженного света обычный свет, проходя через кольцевую диафрагму с непрозрачным диском, по размеру перекрывающим выходной зрачок объектива.

Микроскопы с методом фазового контраста(самый популярный микроскоп для биолого-медицинских исследований прозрачных слабоконтрастных объектов) дают возможность с максимальной степенью визуализации и детальности наблюдать на сером фоне более темное "объемное" изображение объекта, окруженное по контуру светлой полосой; при негативном (темнопольном) фазовом контрасте картина обратная.

Однако для практической работы не всегда требуются такие узкоспециализированные микроскопы. Тем более что реализация указанных методов контрастирования изображения объекта реализуется достаточно просто и практически только в пределах изменений в одном узле - конденсоре. Проще выпускать один конкретный съемный узел или дополнительное устройство (если изменения касаются еще, например, и объективов, как в фазовом контрасте).

Проблемы стали решаться еще проще, когда появился новый принцип конструирования микроскопов - модульный, который обеспечивает полную взаимозаменяемость узлов. Применение различных модулей для методов контрастирования расширяют функциональные возможности базовой модели проходящего или отраженного света, позволяя создавать именно ту модель, которая наилучшим способом удовлетворяет требованиям пользователя.

И все же в парке микроскопов есть место для специализированных микроскопов, которые, несмотря на модульность конструкций, все же имеют собственное название и определяют свою группу. Методы исследования в этих микроскопах реализуются значительно большим количеством узлов и деталей (кроме объективов и конденсоров).

Поляризационные микроскопыв общем случае обеспечивают наблюдение на сером или темном фоне разноцветного, четкого или контрастного изображения.

Основные условия освещения: обычный прямо проходящий свет с помощью поляризатора в осветительной системе превращается в линейно-поляризованный свет, а затем с помощью анализатора происходит выделение из структуры изображения тех элементов, которые связаны с анизотропией объекта.

Микроскопы этого типа имеют вариант, который в последнее время формируется на базе микроскопа светлого поля:

Микроскопы дифференциально-интерференционного контраста или интерференционного контраста, обеспечивающие наблюдение на однотонном цветном фоне яркого цветного "объемного" изображения или изображения того же цвета, что и фон, но с окантовкой из другого цвета.

Основные условия освещения: обычный прямо проходящий свет с помощью поляризатора в осветительной системе превращается в линейно-поляризованный свет, а затем с помощью специальной призмы (или другого специального элемента) и анализатора происходит создание объемного (в пределах глубины резкости объектива) цветного контрастного изображения независимо от того, является ли объект анизотропным или нет.

Эта группа микроскопов существует как самостоятельно, так и в виде модуля (дополнительных принадлежностей - специальных призм, которые устанавливаются для объективов и конденсоров)

Люминесцентные микроскопыобеспечивают возможность наблюдения на темном фоне свечения объектов под воздействием света.

Основные условия освещения: обычный прямо проходящий свет определенной длины волны попадает на объект, после чего изображение объекта строится в другой длине волны; выделение соответствующих областей спектра происходит с помощью сложной системы блоков интерференционных светофильтров.

Ультрафиолетовые микроскопы и инфракрасные микроскопы -освещение и наблюдение изображения объекта с помощью электронно-оптических преобразователей (ЭОПов) вне видимого спектрального диапазона: до 400 нм и свыше 700 нм.

Рассмотренное разделение в одинаковой степени относится как к микроскопам плоского поля прямым иинвертированным, так и к стереомикроскопам, а также к микроскопам проходящего и отраженного света.

Классификация современных микроскопов дополнилась четвертым признаком, связанным со способом наблюдения, документирования и анализа изображения:

Обычные микроскопы,в которых изображение фиксируется и анализируется глазами человека; с помощью дополнительных съемных приспособлений возможно выводить изображение на телеэкран и монитор, на фотопленку.

Фотомикроскопы -это сложная фотосистема, она встроена в схему микроскопа (причем не одна, а две-три), работает с помощью полностью автоматизированной системы настройки, в микроскопе может быть осуществлена передача изображения на ТВ-экран и может производиться видеозапись.

Анализаторы изображения -это комплекс оборудования, в котором изображение фиксируется, передается и анализируется с помощью обычных или цифровых камер в системе компьютера, обрабатывающего изображение по определенной программе.

Микроскопы проекционные,в которых проекция изображения осуществляется непосредственно на специальный большой экран (система обычного наблюдения с помощью окуляров отсутствует), при этом разработки конструкций и технологий изготовления экрана направлены на получение такого разрешения элементов изображения объекта, которое было бы приближено к разрешению обычного микроскопа.

Микроскопы сравнения,оптические системы, в которых обеспечивают объединение в одном поле видения двух изображений, полученных с помощью двух разных микроскопов, при этом два изображения могут накладываться друг на друга или располагаться рядом, занимая какую-либо часть поля.

Микроскопы-спектрофотометры,в которых производится измерение оптической плотности, светопропусканияили светоотражения участка объекта в спектральном диапазоне обычно от 300 нм до 700 нм. Это происходит с помощью фотометрических насадок, включающих ФЭУ (фотоэлектрические умножители) и системы диафрагм, ограничивающих фотометрируемый (изучаемый) участок на объекте, а также специального монохроматора, выделяющего необходимую длину волны.

Развитие современной науки, техники и технологии ведет к усовершенствованию световых микроскопов, приближая их по разрешению и созданию изображения к электронным микроскопам. Все чаще встречаются такие словосочетания: лазерный сканирующий микроскоп и конфокальный микроскоп.В них используется принцип послойного сканирования изображения с различным шагом по глубине и площади с помощью лазерного луча или обычного пучка света минимального (точечного) размера. Изображение фиксируется послойно, создавая объемное изображение объекта как бы в разрезе. Шаг сканирования объекта по глубине может составлять доли микрона: чем он меньше, тем точнее воспроизводится объемный рельеф объекта. Механо-оптическая конструкция и электронная схема микроскопов, формирующая сканирующий пучок, достаточно сложные и точные в изготовлении.

Классификация микроскопов была бы неполной, если бы мы забыли об экономическом аспекте. Естественно, что микроскопы, как любой наукоемкий прибор, имеют свой класс точности, который связан с уровнем сложности конструкции, качеством изображения и управления микроскопом, что в свою очередь оказывает влияние на серийность и цену.

Микроскопы могут быть разделены на следующие группы по классам сложности в зависимости от функции:

Микроскопы-игрушки

Основная функция, которую должны выполнять микроскопы этой группы, просто занять ребенка, правда, в эти микроскопы с большим удовольствием "играют" и взрослые. В этих микроскопах интересно то, что:

· они легкие, миниатюрное повторение настоящих микроскопов;

· качество изображения в них порой на уровне обычных;

· конструктивно и функционально микроскопы могут быть выполнены значительно "интереснее": плавное изменение окулярного увеличения, проекция изображения на малогабаритный экран, закрепленный на микроскопе, или на стену;

· массовое производство и очень низкие цены подобных микроскопов диктуют простоту конструкции;

Но в таких микроскопах