Свет для микроскопа: Источники света в оптической микроскопии – Д-микро

Источники света в оптической микроскопии – Д-микро

В оптической микроскопии источник света играет очень важное значение в формировании изображения. Грамотный выбор источника света позволяет успешно проводить множество исследований, будь то рутинная задача анализа мазка или гистологического препарата, вплоть до сложнейшей многоканальной конфокальной микроскопии. В статье мы рассмотрим самые популярные на сегодняшний момент источники света, преимущества и недостатки «конкурирующих» систем для решения схожих задач, возможности применения того или иного источника света в зависимости от поставленной задачи.

Галогенная лампа (Halogen bulb)

Галогенные лампы в современных микроскопах встречаются наиболее часто, хотя в последнее время их активно вытесняет светодиодное освещение. Их основное применение – светлопольная микроскопия в отраженном и проходящем свете. Поляризационные исследования, решение множества материаловедческих и биологических задач, где необходимо получать изображения в видимом свете без применения флуоресценции.

Галогенная лампа 6V 20W широко используется в рутинных микроскопах проходящего света

В микроскопах используются галогенные лампы различной мощности (от 20 до 100 Вт). Цветовая температура галогенных ламп находится в районе 3400К (100W Philips 7023). Свет галогенных ламп подчеркивает теплые тона, смещен в сторону теплых оттенков, поэтому для получения изображений, приближенных к цветовой температуре дневного освещения, обычно используют цветобалансирующий фильтр (LBD или Daylight filter).

LBD фильтр для коррекции цветовой температуры 100 Вт галогенной лампы

Достоинства галогенных ламп – малый размер осветителей, отсутствие необходимости активного охлаждения (достаточно пассивной вентиляции), невысокая стоимость и хорошая цветопередача.
К недостаткам можно отнести сравнительно низкую яркость, малый срок службы около 50 часов.

Ртутная флуоресцентная/люминесцентная лампа HBO (Mercury HBO Lamp)

Ртутные газоразрядные лампы высокого давления применяются для получения качественных флуоресцентных изображений. Они в 10-100 раз ярче ламп накаливания и могут обеспечить интенсивное освещение в выбраном диапазоне длин волн по всей видимой и УФ области спекта при использовании соответсвующих фильтров.
Этот источник света очень надежен и дает хорошую плотность светового потока.

Ртутная флуоресцентная лампа HBO 100

Самой популярной ртутной лампой, применяемой в микроскопии, является лампа HBO 100W. Уникальная спектральная характеристика лампы идеально подходит для исследователей, занимающихся флуоресценцией. Только треть спектра испускания лампы находится в видимой области. Около половины спектра лежит в ультрафиолетовой области, поэтому при работе с подобными источниками необходимо уделять должное внимание защите, в первую очередь, глаз исследователя, а во вторую очередь, стойкости к УФ излучению исследуемых препаратов. Остальная часть излучения ртутной лампы рассеивается в виде теплового длинноволнового ИК излучения.

Спектральная интенсивность ртутной лампы HBO 100

Ртутная газоразрядная лампа имеет одно из самых высоких значений яркости среди непрерывно работающих источников света и очень тесно приближена к идеальной модели точечного источника света. Тем не менее, ртутные лампы имеют большие колебания интенсивности, зависящие от эрозии электродов, магнитных полей в помещении, а также периодическое отклонение дуги (флаттер), возникающее из-за конвекционных потоков в парах ртути. Эти особенности ртутной лампы препятствуют ее использованию в количественных оценках флуоресценции (измерение яркости флуоресценции и т.п.)

Ламповый домик ртутной лампы HBO 50. Имеются регулировочные винты настройки положения лампы, зеркала а также мощный радиатор, позволяющий отводить тепловое излучение.

Помимо перечисленных артефактов дуговой природы света ртутной лампы, у нее есть ряд следующих недостатков: малый срок службы (200 часов), значительное изменение спектральной характеристики в зависимости от возраста лампы, необходимость временных промежутков между включениями для полного остывания лампы.
В типовой конфигурации оптического микроскопа, ртутная лампа находится внутри специализированного осветителя, состоящего из корпуса лампы, вогнутого зеркального рефлектора, а также регулируемой системы линз коллектора для фокусировки дуги лампы.

В зависимости от конструкции, ртутный ламповый домик (это микроскопический термин, в английском языке lamphouse) может также содержать фильтры, блокирующие УФ излучение лампы, а также Hot Mirror фильтры для снижения теплового излучения, нагревающего внутренние линзы микроскопа и исследуемый образец.

Ртутная лампа требует тщательной юстировки для освещения образца равномерным полем максимальной интенсивности. Подробно настройка ртутного лампового домика описана в статье «Юстировка лампового домика флуоресцентной лампы HBO».

 

Металлогалоидные лампы (Metal Halide Arc Lamps)

Сегодня металлогалоидные лампы постепенно вытесняют ртутные и ксеноновые лампы с позиции флуоресцентных источников.

Конструктивно такие осветители выполнены в виде высокопроизводительной дуговой лампы, размещенной на эллиптическом отражателе. Отражатель фокусирует свет на торце жидкого световода для последующей передачи его на вход оптической системы микроскопа. Иногда металлогалоидные осветители дополнены колесами фильтров (filter wheels) для выбора необходимой длины волны возбуждения, а также специальными шиберами и нейтральными фильтрами для коррекции плотности и интенсивности освещения. Спектр металлогалоидной лампы имеет схожие очертания с «ртутным» спектром, однако более сильная межпиковая интенсивность вместе с большей шириной пиков позволяет получать флуоресценцию на 50% мощнее чем ртутные лампы HBO 100.

Спектральная чувствительность металлогалоидной лампы в сравнении со ртутной лампой HBO. Интенсивность пиков металлогалоидной лампы немного ниже, но мощность в межпиковых областях и ширина пиков позволяют получать качественные флуоресцентные изображения.

Металлогалоидные лампы прекрасно подходят для экспериментов с живыми клетками с использованием EGFP (зеленый флуоресцентный белок). Кроме того они производят гораздо более равномерное освещение в пространстве из-за конструкции жидкого световода и конденсора. Более равномерная жизненная характеристика лампы вместе со сроком службы в 2 тысячи часов (против 200 часов у ртутных осветителей) позволяют проводить количественные анализы флуоресценции.

 

Светодиодные источники света (Light-Emitting Diodes, LEDs)

Светодиодные источники света – самое перспективное направление из новых технологий в микроскопии. Эти универсальные полупроводниковые осветители обладают всеми функциями ламп накаливания и газоразрядных ламп, имея при этом возможность работать от батареек, а также низковольтных и недорогих импульсных блоков питания.

Разнообразные спектральные характеристики LED осветителей позволяют выбрать необходимый светодиод и установить оптимальное возбуждение в диапазоне длин волн, охватывающем ультрафиолетовую, видимую и ближнюю ИК области.  Кроме того, новые мощные светодиоды обладают достаточной интенсивностью для получения качественного флуоресцентного изображения.

Спектральная характеристика светодиодов, использующихся в световой микроскопии.

Компактные светодиоды можно комбинировать в одном ламповом блоке для получения мультиканального флуоресцентного изображения, либо для получения UV и видимого изображения.

Светодиодный осветитель, комбинирующий три светодиодных источника при помощи полупрозрачных зеркал. Позволяет работать с мультиканальной флуоресценцией.

Существует возможность устанавливать современные светодиодные осветители в микроскопы заказчика вне зависимости от возраста и состояния прибора. Эта процедура позволяет вывести качество изображения на новый уровень при использовании старой оптики и при минимальных финансовых затратах. Подробнее об этом можно прочитать в статье Модернизация микроскопа. LED Освещение.

Модернизация микроскопа. LED Освещение. – Д-микро

Последние 5 лет в вопросе источников света для микроскопии произошла маленькая революция. Практически все известные производители перешли на светодиодные источники света. Еще несколько лет назад светодиоды начали устанавливать в микроскопы рутинного и учебного классов, а сегодня каждый второй исследовательский микроскоп снабжается мощным светодиодным источником света. Модернизация микроскопа заменой источника света — и Это очень интересное направление, поэтому, для начала, расскажем почему светодиоды завоевали такую популярность во всех направлениях микроскопии.

Зачем менять старый, но работающий всю жизнь, галогенный осветитель на новый светодиодный?

Ответ кажется неутешительным. Светодиодные осветители ярче, гораздо экономичнее, на порядок дольше служат, а главное, позволяют добиться ранее недоступного разрешения микроскопа. Рассмотрим все по порядку.

Приведенный по мощности спектр светодиодного и галогенного источника света

Относительная спектральная характеристика галогенной лампы (HAL) и белого светодиода (LED)

Замечание: Под светодиодным источником мы будем понимать «люминофорный светодиод» – светодиод, основанный на принципе люминесценции с комбинированием синего (чаще) или ультрафиолетового (реже) полупроводникового излучателя и люминофорного конвертера. Самая распространённая конструкция такого светодиода содержит синий полупроводниковый чип и люминофор с максимумом переизлучения в области жёлтого цвета. Часть мощности исходного излучения чипа покидает корпус светодиода, рассеиваясь в слое люминофора, другая часть поглощается люминофором и переизлучается в области меньших значений энергии (желто-красное излучение).

Спектр переизлучения захватывает широкую область от красного до зелёного, однако результирующий спектр такого светодиода имеет два пика – узкий пик в синей и пологий в желтой областях.

Глядя на спектр галогенной лампы и люминофорного светодиода можно сделать некоторые выводы. Во-первых, светодиод работает только в видимом и ближнем УФ и ИК спектре. У него нет огромного «хвоста» в инфракрасном диапазоне, в отличие от галогенного источника. Этот хвост и обуславливает низкую производительность галогенных ламп – для того чтобы получить высокую яркость в видимом спектре, лампа постоянно должна перерабатывать бОльшую часть электрической энергии в тепло. Низкий КПД галогенного источника света резко увеличивает затрачиваемую мощность. Возможно, в рамках одного микроскопа это не так сильно скажется в счетах на электричество, но в масштабах клиники или отдела экономия при модернизации микроскопов будет значительная.

Видимый спектр белого люминофорного светодиода и галогенной лампы

Сконцентрируемся на отличиях в видимом спектре. Как вы уже знаете, разрешение микроскопа напрямую зависит от длины волны источника света. В случае галогенного осветителя максимальная интенсивность находится в желто-красной зоне, в то время как у светодиода есть отчетливый пик в синей области – 450 нм, позволяющий увеличить разрешение микроскопа в полтора раза. Это будет заметно при работе на объективах 50–150х в субмикронном и микронном диапазоне контролируемых размеров. Цветовая температура при выборе светодиода может варьироваться от 3000 до 6500К, но оптимальным будет подбор цветовой температуры, близкой к галогенному источнику с цветобалансирующим DayLight фильтром – около 4000К.

Постоянство цветовой температуры при изменении интенсивности.

При работе на микроскопе вы редко работаете на полной яркости источника, а значение номинальной цветовой температуры галогенной лампы определяется именно для максимально допустимого светового потока. При уменьшении интенсивности галогенного источника (снижение напряжения на лампе) ее цветовая температура уменьшается и свет становится более теплым. При работе с цифровой камерой, вам приходится использовать разный баланс белого при съемке образцов на разных уровнях интенсивности.

Съемка образца с изменением интенсивности галогенного осветителя 12В 100Вт. При падении интенсивности изображение приобретает желто-оранжевый оттенок. Автоматическая экспозиция изменяет выдержку съемки, поэтому яркость всех снимков для нас одинаковая.

Это вносит неудобство в работу, к тому же субъективно, изображения на объективах до 20х кажутся желтее чем на объективах от 50х, так как при работе с большим увеличением вам требуется больше света.

Светодиодные осветители сохраняют цветовую температуру при изменении интенсивности. Изменение интенсивности светодиода происходит за счет изменения скважности напряжения на контактах осветителя. Изменение скважности в мегагерцовой чистоте не заметно глазу (монитор, перед которым вы сидите тоже обладает светодиодной подсветкой, мигание которой с мегагерцовой частотой вы никогда не заметите). При подернизации микроскопа, мы разрабатываем и интегрируем электрические схемы в штатив вашего микроскопа, с сохранением всех органов управления. Мы не добавляем внешние блоки и дополнительную коммутацию. Мощный источник света интегрируется на место старой лампы, а привычный вам регулятор яркости подключается к дополнительной схеме устанавливаемой в штатив.

Эквивалентная мощность при равном световом потоке.

Узнать требуемую мощность светодиодного осветителя не трудно. Она в должна быть ориентировочно в 10 раз меньше чем мощность галогенного источника. Таким образом, если в микроскопе установлена лампа мощностью 30Вт, светодиода мощностью 3Вт будет достаточно, а светодиод на 10Вт обеспечит тройной прирост интенсивности.

Недостатки светодиодов, с которыми мы успешно справляемся.

• Белые светодиоды в производстве значительно дороже и сложнее аналогичных по световому потоку ламп накаливания, хотя их цена постоянно снижается. Этот недостаток окупается длительностью безотказной работы светодиодных источников света. 20 000 часов — это почти 10 лет непрерывной работы на микроскопе по 8 часов в день.

• Обладают в большинстве невысоким качеством цветопередачи (индекс CRI, по сравнению с солнечным цветом), которое, однако, постоянно растет с развитием технологий производства светодиодов. Это важно. Если цвет для вас – основопологающий элемент анализа препаратов стоит обратить внимание на светодиодные осветители с цветопередачей максимально приближенной к дневному свету (к примеру, как на микроскопе Olympus BX-43), или остановиться на привычном галогенном источнике c DayLight фильтром.

• Светодиоды, в зависимости от мощности, требуют надежную пассивную или активную систему охлаждения. При модернизации микроскопов мы проводим тепловые расчеты и всегда учитываем необходимый коэффициент запаса, ведь иногда, при длительных исследованиях, работа на микроскопе не прекращается неделями. Источник света должен работать стабильно и не иметь отклонения по интенсивности в течении всего срока службы. Расчет системы охлаждения светодиода для проекта по ремонту и модернизации лабораторного микроскопа отраженного света.
• Яркость светодиода нельзя регулировать изменением напряжения. Для того чтобы микроскоп сохранял возможность регулировки яркости мы встраиваем в него дополнительную электрическую схему, сохраняя при этом все органы управления.

Наш сервисный центр проводит ремонт, сервисное обслуживание и модернизацию микроскопов. Мы создаем уникальные адаптеры для установки современных цифровых камер на старые микроскопы, проводим техническое обслуживание систем и помогаем получить пользователям качественные и информативные изображения.

Лампа для микроскопа | Микроскопия — Микросистемы

Лампа для микроскопа – искусственный источник света, освещающий оптический путь. Дополнительный свет необходим при лабораторных исследованиях препаратов, шлифов, срезов. Исследователи освещают образцы, желая повысить резкость, чёткость, разрешающую силу объективов, определяемую максимальным количеством равноудалённых штрихов на линии длиной один миллиметр.

Классическое решение

Галогенная лампа – нить накаливания в корпусе, заполненной парами галогенов (брома, йода). Технические особенности: длительность службы 2000-4000 часов, рабочая температура спирали ~3000К, эффективная светоотдача 15-22 люмен/Ватт, КПД 10-15%. Основные потери энергии – поддержание рабочей температуры нити накала.

Особенности:

• низкая стоимость
• быстрая замена
• распространённость
• широкий эмиссионный спектр
• высокий индекс цветопередачи
• резкость теней
• самый низкий уровень ультрафиолета
• устойчивы к радиации
• низкий коэффициент полезного действия
• повышенное энергопотребление
• низкая светоотдача
• хрупкость
• небольшой ресурс
• высокое тепловыделение 

Потребление должно соответствовать отдаче блока питания

Модели:

JC12V100W – 100Вт 12В. Подходит BX63, BX53M, BXFM.

6V30W – 30Вт 6В. Подходит BX43.

KL1500HAL – 150Вт 15В, используется с SZX серией. Корпус осветителя снабжён эффективным вентилятором. Подходит: SZ51, SZ61, SZ61TR, SZX7, SZX10, SZX16.

 

Современное видение

LED – полупроводниковое устройство с электронно-дырочным переходом, создающее электромагнитное излучение, под действием электрического тока. Технические особенности: длительность непрерывной работы 20 000-50 000 часов, цветовая температура 3500-5600К, КПД ~30%.

Особенности:

• экономичность
• безопасность, не взрываются
• белый яркий свет, не искажающий цвета
• меньший нагрев
• долговечность
• экологичность
• стоимость
• узкий эмиссионный спектр

Биологи, медики снимают нагрузку с глаз, используя дополнительные фильтры, отсекающие синее излучение

Модели:

U-LHLEDC100 – технология равномерного распределения, мощный, эндоскопический. Соответствует 100Вт галогенным аналогам. Цветовая температура 6000К. Эмиссионное распределение интенсивности электромагнитного излучения соответствует (>96°) галогеновому аналогу. Ресурс 50000ч непрерывной работы. Используется BX53, BX53P, BX53M.

U-LHLEDC-1-2 – эндоскопический. Конкурент 30Вт аналогов. Период службы 20000ч. Используется BX43, BX46.

BX3M-LEDR – эпископический, материаловедческий. Цветовая температура 5700К, срок жизни 20000 часов. Используется: BX53M, BXFM, MX63.

KL2500LED – отражённый, блок исследовательского, операционного оборудования. Эквивалент 250Вт галогенного аналога. Совместимость всей линейки KL. Плавная регулировка яркости 0%-100%. Встроен мощный вентилятор.

CX43-RFAB – флуоресцентный модуль. Длина волны испускания 470 нм (синий). Используется только CX43.

 

Ярко, красиво, с огоньком

Люминесцентная лампа для микроскопа – газоразрядный источник электромагнитных волн, испускающий ультрафиолетовый спектр. Видимым свет делают люминофоры газовой смеси.

Особенности:

• пиковые значения интенсивности в ультрафиолетовом электромагнитном спектре
• распространённость
• невозможность регулировки интенсивности
• инерционность (максимальная яркость достигается после нескольких минут работы)
• малый рабочий цикл
• высокий нагрев, медленное остывание
• возможна разгерметизация после окончания срока

 

Модели:

USH-103 – 100Вт. Максимальный срок использования 300ч. Без отражателя. Совместимость: BX3 серия.

Osram 103W – 100Вт. Ресурс 300 часов. Напряжение 20-25В. Световой поток, 3000 Лм. Без отражателя. Совместимость: BX3 серия.

SHI-1300L – 130Вт. Часть модуля U-HGLGPS, диапазон излучения: 340 – 800 нм. Без отражателя. Совместимость: BX3 серия и SZX2.

 

Функция освещения, формирование изображения

Видимое изображение – воспроизведение контуров и деталей объектов, в виде распределения освещённости. Освещённость – световой поток, падающий на единичный участок поверхности. Увеличение освещенности достигается уплотнением светового пятна с помощью: конденсоров, просветлённой оптики, отражателей, высокоинтенсивных тел накаливания, диодов, увеличением числа источников электромагнитного излучения.

Самый мощный источник электромагнитных волн на земле – солнце. Ранние модели оптических приборов отражали солнечное излучение зеркалами, освещая объекты только днём. Ночью использовали свечи, лучину, фосфоресцирующие минералы. Фокусировали свет щелями, зеркалами, примитивными линзами, отверстиями, лучепреломляющими кристаллами.

Технологический скачок произошёл с появлением керосиновых горелок, дав возможность работать без естественного освещения, не меняя свечи каждые 15 минут. Оптика развивалась бурно и на рубеже 16-17 веков появились первые зрительные трубы, микроскопы, увеличительные стёкла. Некоторое время спустя, односоставные наблюдательные системы усложнились. Первые приборы такого типа состояли из непросветленных линз, пропускавших мало света из-за отражения, рассеяния. Самым логичным выходом было – сфокусировать лучи объективом, отсечь боковую засветку, уменьшив количество бликов. Фронтальные линзы объективов стали более «утопленными», но яркость видимого изображения оставалась недостаточной для новых методов контраста.

Миниатюризация сложных электрических приспособлений индустриальной эпохи, позволила осветить искусственным светом большинство компактных увеличительных приборов. Изначально, спираль помещалась в объём, заполненный воздухом. Главный недостаток – низкая светимость, короткий период использования, не превышающий 40 часов. К середине 19-ого века, нити накала изготавливали из угольного волокна или диоксида циркония, а, оставшийся объём, заполняли кислородом. Использование металлических тел накаливания началось ближе к концу девятнадцатого века. Thomas Edison первым стал использовать тонкие металлические спирали из платиновой нити, пытаясь увеличить срок службы, возвращается к использованию угольной нити, работающей до 2,5 тысяч минут, спустя 5 лет.

 Современные технологии изготовления тел накаливания берут своё начало с 1890-х годов.

Русский электротехник Александр Николаевич Лодыгин первым стал откачивать воздух из колб, использовать вольфрамовую, молибденовую спирали. Использование тугоплавких металлов для тел накаливания обусловлено: низким удельным электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления, износостойкостью, ковкостью. Два десятилетий после его открытия, технология изготовления вольфрамовых, молибденовых нитей совершенствовалась, добавлялись дополнительные металлы: осмий, цирконий, иттрий, тантал. 1910 года William David Coolidge предложил использовать заполнять корпус инертными газами, чтобы снизить испарения металлических нитей в вакууме.

Нарастающие потребности науки, промышленности, наглядно показали главную проблему: яркие HAL (галоген) устройства служат мало, а энергии требуют много. Дальнейшее развитие происходило по трём направлениям: изменение состава стекла светильников, сплава ртути, смеси инертных газов. Тупиковую ветвь развития светильников сменила оптоэлектроника – СД (светодиод).

Светодиоды начали промышленно выпускать в 1962 году.

 

Первые LED светильники, светившие в жёлто-зелёном и красном спектре, были выпущены компанией General Electric. Конструкция новых светильников отличается от осветителей прошлого. Цоколь соединяется с блоком питания (драйвером), контролирующим входящий ток. Драйвер соединён со светодиодом, установленным на теплоотводящем основании (радиаторе). Рассеивает свет – матовый полупрозрачный материал.

Особенность этой технологии – узкий спектр излучения, компенсируется наличием нескольких светодиодов, различного цвета, в лампе. Другие особенности – низкое энергопотребление, высокий КПД, но, себестоимость такого осветителя на 200-500% выше галогенных аналогов.

СД не взрываются, поэтому их целесообразно использовать на дорогостоящем оборудовании.

 

Интересный вопрос: сопоставление яркости HAL и LED модулей. Напрямую сопоставлять разные технологии – некорректно, потому что использование специальных колб, стекла, сложной системы охлаждения, может значительно улучшить освещённость.

HAL, Вт	LED, Вт
10	0,5
20	2,4
30	5
100	12
120	15
200	25
240	30
720	90

Первый люминесцентный осветитель представлен на Всемирной выставке Чикаго 1893 года

Ртутные люминесцентные лампы высокого давления (РЛВД) отличаются от других газоразрядных – использованием паров ртути, высвобождающих ультрафиолетовый спектр электромагнитных волн, при пропускании электрического заряда. Состоит этот прибор из кварцевой колбы, пропускающей большую часть ультрафиолета, двух электродов, инертного газа, поддерживающего давление, специального люминесцентного красителя (люминофора), шарик Hg. В модификациях после 70-х годов прошлого века, установлено два электрода и пусковое устройства, создающее высоковольтные импульсы зажигания.

Устройство: При подаче напряжения на электроды (основной и зажигающий), между ними формируется тлеющий заряд. Накопление достаточного числа носителей заряда, электронов и катионов, между электродами происходит пробой, зажигается тлеющий заряд, переходящий в светящийся столб дугового электрического заряда. Стабилизация свечения происходит 10-15 минут спустя. Металлическая ртуть переходит газовое состояние, испуская ультрафиолетовые волны.

Видимый цвет даёт люминофор.

Превышение рабочего времени РЛВД, перегревание, резкое охлаждение, перепады напряжения сети – опасно, поэтому блоки питания оснащаются счётчиком отработанного времени, предохранителями, трансформаторами. В случае повреждения, разгерметизации корпуса, утечки паров ртути, рекомендуется покинуть помещение, вызвать спасателей и не пускать людей в лабораторию.

Заключение

При выборе того, или иного устройства, обратите внимание на наиболее используемые методы контрастирования, длительность наблюдения, прозрачность объектов исследования. Каждый материал поглощает, рассеивает, пропускает волны определённой длины и ниже представлена сравнительная таблица, помогающая выбрать нужное оборудование.

По вопросам консультации и поставки – свяжитесь с нами любым удобным способом:

+7 (495) 234-23-32 

[email protected]

Форма обратной связи

Микроскопы проходящего света – Статьи на сайте Четыре глаза

Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Микроскопы проходящего света

В зависимости от способа освещения все микроскопы можно условно разделить на две группы: микроскопы отраженного и проходящего света.

В первом случае световой поток из источника освещения проходит через объектив микроскопа дважды. Сначала свет идет по направлению к исследуемому объекту, а затем, отразившись от него, возвращается к источнику. В то время как микроскопы проходящего света направляют свет непосредственно «сквозь» объект (в этом случае свет не отражается).

Любые световые микроскопы конструктивно состоят из трех основных функциональных элементов: осветительной, воспроизводящей и визуализирующей частей.

В профессиональных моделях осветительный элемент представлен источником света, конденсором, коллектором, ирисовой или дисковой диафрагмой. В любительских микроскопах осветительная система обычно немного упрощена. Ее предназначение – создание светового потока. В роли воспроизводящей части выступает объектив. Он формирует в микроскопе изображение объекта исследований с максимально корректной цветопередачей и с оптимальным уровнем увеличения (заданными характеристиками оптики). Визуализирующий элемент – окуляр микроскопа.

Микроскопы проходящего света отлично подходят для медицинских и биологических исследований, изучения бактерий и митохондрий. При этом исследователь может выбрать прямую (объектив расположен над предметным столиком) или инвертированную модель (объектив снизу). Инвертированные микроскопы проходящего света обеспечивают большее рабочее расстояние – до 70 мм (против максимального рабочего расстояния в 20 мм у прямых микроскопов).

В каталоге нашего сайта представлен огромный ассортимент микроскопов проходящего света. Выбирайте нужную вам модель самостоятельно или получите индивидуальную консультацию у наших специалистов!

4glaza.ru
Февраль 2018

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

---

Рекомендуемые товары

---

Смотрите также

Другие обзоры и статьи о микроскопах, микропрепаратах и микромире:

• Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видеосравнение фильтрованной и нефильтрованной воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: жизнь в капле воды с болота (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видео радиоактивной воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видеообзор (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Видео! Микроскоп Levenhuk 870T: видео соленой воды (канал MAD SCIENCE, Youtube.com)
• Медицинские микроскопы Levenhuk MED: обзорная статья на сайте levenhuk.ru
• Видео! Портативный микроскоп Bresser National Geographic 20–40x и другие детские приборы линейки: видеообзор (канал «Татьяна Михеева», Youtube.com)
• Книги знаний издательства Levenhuk Press: подробный обзор на сайте levenhuk.ru
• Видео! Книга знаний в 2 томах. «Космос. Микромир»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Видео бактерий под микроскопом Levenhuk Rainbow 2L PLUS (канал «Микромир под микроскопом», Youtube.ru)
• Обзор микроскопа Levenhuk Rainbow 50L PLUS на сайте levenhuk.ru
• Видео! Подробный обзор серии детских микроскопов Levenhuk LabZZ M101 (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Обзор набора оптической техники Levenhuk LabZZ MTВ3 (микроскоп, телескоп и бинокль) на сайте levenhuk.ru
• Видео! Микроскоп Levenhuk DTX 90: распаковка и видеообзор цифрового микроскопа (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Видео! Видеопрезентация увлекательной и красочной книги для детей «Невидимый мир» (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Большой обзор биологического микроскопа Levenhuk 3S NG (канал Kent Channel TV, Youtube.ru)
• Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L PLUS
• Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow и LabZZ (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Микроскоп Levenhuk Rainbow 2L PLUS Lime\Лайм. Изучаем микромир
• Выбираем лучший детский микроскоп
• Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 2L PLUS: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 50L: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Микроскопы Levenhuk Rainbow 50L PLUS: видеообзор серии микроскопов (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Микроскоп Levenhuk Rainbow D2L: видеообзор цифрового микроскопа (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Микроскоп Levenhuk Rainbow D50L PLUS: видеообзор цифрового микроскопа (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Обзор биологического микроскопа Levenhuk Rainbow 50L
• Видео! Видеообзор школьных микроскопов Levenhuk Rainbow 2L и 2L PLUS: лучший подарок ребенку (канал KentChannelTV, Youtube.ru)
• Видео! Как выбрать микроскоп: видеообзор для любителей микромира (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Галерея фотографий! Наборы готовых микропрепаратов Levenhuk
• Микроскопия: метод темного поля
• Видео! «Один день инфузории-туфельки»: видео снято при помощи микроскопа Levenhuk 2L NG и цифровой камеры Levenhuk (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Видео! Обзор микроскопа Levenhuk Rainbow 2L NG Azure на телеканале «Карусель» (канал LevenhukOnline, Youtube.ru)
• Обзор микроскопа Levenhuk Фиксики Файер
• Совместимость микроскопов Levenhuk с цифровыми камерами Levenhuk
• Как работает микроскоп
• Как настроить микроскоп
• Как ухаживать за микроскопом
• Типы микроскопов
• Техника приготовления микропрепаратов
• Галерея фотографий! Что можно увидеть в микроскопы Levenhuk Rainbow 50L, 50L PLUS, D50L PLUS
• Сетка или шкала. Микроскоп и возможность проведения точных измерений
• Обычные предметы под объективом микроскопа
• Насекомые под микроскопом: фото с названиями
• Инфузории под микроскопом
• Изобретение микроскопа
• Как выбрать микроскоп
• Как выглядят лейкоциты под микроскопом
• Что такое лазерный сканирующий микроскоп?
• Микроскоп люминесцентный: цена высока, но оправданна
• Микроскоп для пайки микросхем
• Иммерсионная система микроскопа
• Измерительный микроскоп
• Микроскопы от самых больших профессиональных моделей до простых детских
• Микроскоп профессиональный цифровой
• Силовой микроскоп: для серьезных исследований и развлечений
• Лечение зубов под микроскопом
• Кровь человека под микроскопом
• Галогенные лампы для микроскопов
• Французские опыты – микроскопы и развивающие наборы от Bondibon
• Наборы препаратов для микроскопа
• Юстировка микроскопа
• Микроскоп для ремонта электроники
• Операционный микроскоп: цена, возможности, сферы применения
• «Шкаловой микроскоп» – какой оптический прибор так называют?
• Бородавка под микроскопом
• Вирусы под микроскопом
• Принцип работы темнопольного микроскопа
• Покровные стекла для микроскопа – купить или нет?
• Увеличение оптического микроскопа
• Оптическая схема микроскопа
• Схема просвечивающего электронного микроскопа
• Устройство оптического микроскопа у теодолита
• Грибок под микроскопом: фото и особенности исследования
• Зачем нужна цифровая камера для микроскопа?
• Предметный столик микроскопа – что это и зачем он нужен?
• Микроскопы проходящего света
• Органоиды, обнаруженные с помощью электронного микроскопа
• Паук под микроскопом: фото и особенности изучения
• Из чего состоит микроскоп?
• Как выглядят волосы под микроскопом?
• Глаз под микроскопом: фото насекомых
• Микроскоп из веб-камеры своими руками
• Микроскопы светлого поля
• Механическая система микроскопа
• Объектив и окуляр микроскопа
• USB-микроскоп для компьютера
• Универсальный микроскоп – существует ли такой?
• Песок под микроскопом
• Муравей через микроскоп: изучаем и фотографируем
• Растительная клетка под световым микроскопом
• Цифровой промышленный микроскоп
• ДНК человека под микроскопом
• Как сделать микроскоп в домашних условиях
• Первые микроскопы
• Микроскоп стерео: купить или нет?
• Как выглядит раковая клетка под микроскопом?
• Металлографический микроскоп: купить или не стоит?
• Флуоресцентный микроскоп: цена и особенности
• Что такое «ионный микроскоп»?
• Грязь под микроскопом
• Как выглядит клещ под микроскопом
• Как выглядит червяк под микроскопом
• Как выглядят дрожжи под микроскопом
• Что можно увидеть в микроскоп?
• Зачем нужны исследовательские микроскопы?
• Бактерии под микроскопом: фото и особенности наблюдения
• На что влияет апертура объектива микроскопа?
• Аскариды под микроскопом: фото и особенности изучения
• Как использовать микропрепараты для микроскопа
• Изучаем ГОСТ: микроскопы, соответствующие стандартам
• Микроскоп инструментальный – купить или нет?
• Где купить отсчетный микроскоп и зачем он нужен?
• Атом под электронным микроскопом
• Как кусает комар под микроскопом
• Как выглядит муха под микроскопом
• Амеба: фото под микроскопом
• Подкованная блоха под микроскопом
• Вша под микроскопом
• Плесень хлеба под микроскопом
• Зубы под микроскопом: фото и особенности наблюдения
• Снежинка под микроскопом
• Бабочка под микроскопом: фото и особенности наблюдений
• Самый мощный микроскоп – как выбрать правильно?
• Рот пиявки под микроскопом
• Мошка под микроскопом: челюсти и строение тела
• Микробы на руках под микроскопом – как увидеть?
• Вода под микроскопом
• Как выглядит глист под микроскопом
• Клетка под световым микроскопом
• Клетка лука под микроскопом
• Мозги под микроскопом
• Кожа человека под микроскопом
• Кристаллы под микроскопом
• Основное преимущество световой микроскопии перед электронной
• Конфокальная флуоресцентная микроскопия
• Зондовый микроскоп
• Принцип работы сканирующего зондового микроскопа
• Почему трудно изготовить рентгеновский микроскоп?
• Макровинт и микровинт микроскопа – что это такое?
• Что такое тубус в микроскопе?
• Главная плоскость поляризатора
• На что влияет угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора?
• Назначение поляризатора и анализатора
• Метод изучения – микроскопия на практике
• Микроскопия осадка мочи: расшифровка
• Анализ «Микроскопия мазка»
• Сканирующая электронная микроскопия
• Методы световой микроскопии
• Оптическая микроскопия (световая)
• Световая, люминесцентная, электронная микроскопия – разные методы исследований
• Темнопольная микроскопия
• Фазово-контрастная микроскопия
• Поляризаторы естественного света
• Шотландский физик, придумавший поляризатор
• Механизм фокусировки в микроскопе
• Что такое полевая диафрагма?
• Микроскоп Микромед: инструкция по эксплуатации
• Микроскоп Микмед: инструкция по эксплуатации
• Где найти инструкцию микроскопа «ЛОМО»?
• Микроскопы Micros: руководство пользователя
• Какую функцию выполняют зажимы на микроскопе
• Рабочее расстояние объектива микроскопа
• Микропрепарат для микроскопа своими руками
• Метод висячей капли
• Метод раздавленной капли
• Тихоходка под микроскопом
• Аппарат Гольджи под микроскопом
• Чем занять детей дома?
• Чем заняться на карантине дома?
• Чем заняться школьникам на карантине?
• Выбираем микроскоп: отзывы имеют значение?
• Микроскоп для школьника: какой выбрать?
• Немного об оптовой закупке микроскопов и иной оптической техники
• Во сколько увеличивает лупа?
• Где купить лампу-лупу – косметологическую модель с подсветкой?
• Какую купить лампу-лупу для маникюра?
• Можно ли купить лампу-лупу для наращивания ресниц в интернет-магазине?
• Лампа-лупа косметологическая на штативе: купить домой или нет?
• Лупа бинокулярная с принадлежностями
• Как выглядит лупа для нумизмата?
• Лупа-лампа – лупа для рукоделия с подсветкой
• «Лупа на стойке» – что это за оптический прибор?
• Лупа – проектор для увеличенного изображения
• Делаем лупу своими руками
• Основные функции лупы
• Где найти лупу?
• Лупа бинокулярная – цена возможностей
• Лупа канцелярская: выбираем оптическую технику для офиса
• Как выглядит коронавирус под микроскопом?
• Как называется главная часть микроскопа?
• Где купить блоки питания для микроскопа?
• Строение объектива микроскопа
• Как выглядят продукты под микроскопом
• Что покажет музей микроминиатюр
• Особенности и применение методов окрашивания клеток

Осветительная система микроскопа – сравнение галогенных и светодиодных осветительных систем.

Главная составляющая любого микроскопа – система освещения. Она играет весьма важную роль для создания изображения исследуемого объекта. Полученная картинка должна быть максимально достоверна оригиналу, даже самые микроскопические объекты не должны потеряться. Все микрообъекты должны отображаться в соответствующем масштабе, без искажения формы и нарушения цветности. Все эти требования могут быть выполнены на любом микроскопе при максимально правильном и хорошем освещении. В этой статье мы расскажем о современных источниках света, различных видах подсветок на примере стереомикроскопа. В конце статьи вы узнаете как выбрать систему освещения, исходя из ваших профессиональных задач.

На сегодняшний день основными источниками света в современной микроскопии являются галогенные лампы и светодиоды. Но практически все известные производители перешли на светодиодные источники света из-за его сравнительного преимущества.

В чём преимущества светодиода?

1. Яркость свечения у светодиодных осветителей на порядок выше, чем у галогенных лам.
2. Благодаря своей «работе» в видимом и ближнем УФ и ИК спектре светодиоды являются самыми экономичными и долго служащими (примерно 3 000 часов) источниками света (рисунок 1). Галогенные же лампы расходуют бОльшую часть энергии в ИК диапазоне, что приводит к лишним энергозатратам и сокращению их срока службы.

Рисунок 1. Преимущество светодиода над галогенными лампами

3. Светодиод имеет постоянную цветовую температуру при изменении интенсивности. Это происходит за счет изменения скважности напряжения на контактах осветителя. Следовательно, при изменении яркости свет в светодиодном источнике остается белым в любом случае (рисунок 2). В то время, значение номинальной цветовой температуры галогенной лампы определяется для максимального допустимого светового потока. Это значит, при уменьшении интенсивности света – уменьшается и цветовая температура, т.е. свет становится более теплым.

Рисунок 2. Образец под светодиодной и галогенной лампой

После выбора источника света стоит вопрос с видом осветительной системы. Этот выбор зависит от поставленных задач и условий эксплуатации микроскопа. Ведь только правильный выбор осветителя обеспечит наилучший результат и комфорт во время работы.

Какие виды подсветок бывают?

Кольцевой осветитель

Компактная и самая популярная система освещения в стереомикроскопах. Восемь светодиодов дают яркое и равномерное освещение всей поверхности объекта холодным светом, что повышает контрастность изображений при освещении объектов темных цветов. Для уменьшения бликов при исследовании отражающих частиц, в осветителе может быть использован дополнительный диффузор и поляризатор.

Рисунок 3. Кольцевой осветитель стереомикроскопа

«Гусиная шея»

Источником света служат два светодиода, расположенных на концах гибких, но сохраняющих форму кабелей. Такая конструкция получает освещение под разными углами и на минимальном расстоянии от исследуемого образца. Эту систему из двух светодиодов можно зафиксировать так, чтобы лучи света качественно освещали объекты с двух сторон.

Рисунок 4. Подсветка для стереомикроскопа в виде двух гибких светодиодов

Мульти контраст

Данная система освещения использует повторяющийся контраст с освещением в двух разных направлениях и под разными углами, чтобы увидеть все детали изображения.

Рисунок 5. Мульти контрастная система освещения для стереомикроскопа

Вертикальный осветитель

Один из распространенных видов осветителей. Блок питания встроен в основание стола, сам осветитель удобно расположен под держателем микроскопа, в результате чего он не занимает отдельного места и не мешает пользователю в рабочей зоне. Осветитель, за счет создаваемой тени, делает контрастными неровности исследуемого предмета.

Рисунок 6. Вертикальный осветитель для стереомикроскопа

Коаксиальное освещение

Идеально подходит для исследований мелких трещин и образцов с гладкой светоотражающей поверхностью. Осветитель устроен так, что свет направлен через объектив микроскопа и отражается от образца, достигая дна углублений и полостей, не создавая тени.

Рисунок 7. Коаксиальное освещение для стереомикроскопа

Купол освещения

Снабженный рассеивателем в виде купола, данный тип осветителя идеально подойдет для гладких, сильно отражающих свет и «бликующих» объектов. Источником света являются светодиоды, расположенные по краям купола рассеивателя. Свет от светодиодов, направленных вверх, отражается от стенок купола и равномерно падает на объект, что обеспечивает наилучшее рассеянное освещение.

Рисунок 8. Купол освещения для стереомикроскопа

Проходящий свет

Система осветителей проходящего света встроена в предметный столик стереомикроскоп. Он удобен для исследований прозрачных и полупрозрачных материалов, а также сквозных отверстий в непрозрачных объектах. Этот осветитель может быть оснащен устройством темного поля для исследования прозрачных объектов на наличие царапин, пузырей и включений.

Рисунок 9. Проходящий свет для стереомикроскопов

Заключение

Четко зная свои профессиональные задачи и оперируя выше описанной информацией, вы можете с легкостью оснастить ваш стереомикроскоп для быстрого и эффективного достижения поставленных целей, требующих оптического метода исследования.  

Рассеянный свет помог удвоить разрешение микроскопа

Спекл-картина (пятнышки), возникающая при интерференции когерентных лазерных лучей со случайным сдвигом фазы.

Wikimedia Commons

Ученые из Исследовательского института MESA+ , входящего в Университет Твенте (Нидерланды), разработали новый метод улучшения разрешения обычного широкопольного микроскопа. Их работа опубликована в журнале Optica.

Обычный оптический микроскоп позволяет увидеть детали не меньше 200 нанометров (примерно соответствует половине длины волны света в зеленой части видимого спектра) – это ограничение называется дифракционным пределом. Поэтому все, что мельче 200 нанометров, для него недоступно. Однако множество интересных деталей биологической клетки или обычной микросхемы существенно мельче.

Чтобы увидеть их, часто делают несколько изображений одного объекта при разном освещении, после чего все изображения сводят с помощью специализированного софта в одно итоговое, имеющее существенно более высокое разрешение. Обычно для этого подбирают самую просветленную оптику, что на практике не всегда возможно – целому ряду используемых в оптике материалов неизбежно присуще внутреннее случайное рассеивание световых волн на различных посторонних включениях, известных как «пятнышки» (speckle).

Группа голландских исследователей во главе с Хасаном Илмазом (Hasan Yılmaz) попробовала обратить этот недостаток в преимущество. Используя материалы с заранее заданными показателями рассеивания, они насытили оптический материал самыми маленькими «пятнышками», которые ещё различимы в видимом свете (порядка половины длины его волны).

В созданном группой Илмаза экспериментальном микроскопе изучаемый объект помещается на насыщенное такими «пятнышками» предметное стекло, подсвечиваемое лазером. Фото, сделанное через линзы микроскопа, комбинируются затем специализированным ПО, и разрешение итогового снимка возрастает до 116 нм – примерно вдвое более высокого, чем достижимо для обычного оптического микроскопа.

Луч света освещает рассеивающий слой на галлий-фосфидной подложке. Поскольку свет отражается сразу от множества пятнышек подстилающего слоя, подсвечивая изучаемые нанобъекты, он дает ПЗС-матрице много больше сигналов, чем в альтернативных схемах микроскопов. За счет этого поле зрения при новой схеме остается широким несмотря на повышенное разрешение.

Allard P. Mosk et al., Optica, 2015

Повышение разрешения обычного микроскопа – задача, успешно решенная и рядом другим методов, таких как сканирование в ближней зоне, использующий так называемую исчезающую волну. Однако практически все альтернативные методы дают микроскопу сравнительно небольшое поле обзора, по размерам часто сравнимо с самим объектом. В то же время группа Илмаза добилась разрешения в 116 нм при поле зрения микроскопа размерами 10 000 на 10 000 нм, что во много десятков раз больше объекта, который может «увидеть» таким прибором. Это означает, что трудоемкость поиска отдельных нанообъектов или клеток при работе с таким прибором будет значительно ниже, чем со сканированием в ближней зоне.

Как отмечают разработчики, сбор света рассеянного лазерного пучка происходит только с поверхности предметного стекла, и получаемые таким образом изображения весьма устойчивы к шумам.

Осветительная система светового микроскопа

“…Поэтому знать роль освещения в видении микроскопических объектов является существенно важным. Только тот владеет микроскопом до конца, кто знает также, как нужно манипулировать ирисовой диафрагмой под конденсором и чего можно и нужно добиваться”.   академик Д.С. Рождественский

Осветительные системы микроскопов играют весьма важную роль для формирования изображения исследуемого объекта максимально достоверного оригиналу. При получении на микроскопе изображения микроскопического объекта нужно не потерять детали. Микрообъект, любые самые крохотные его участки требуется конгруэнтно изобразить в масштабе без искажений формы и нарушения цветности. Требуется самое внимательное отношение к деталям. Отсюда вытекает суть теории светового микроскопа, научная основа теории разрешающей способности и теории исправления аберраций в микроскопе. В теории микроскопа качеству и функциональности осветительной системы отводится весьма важное место. В теории разрешающей способности микроскопа параметры осветительной системы приравниваются к параметрам объектива. Теория микроскопа и микроскопирования доказывают, что именно два этих узла определяют “мощность” микроскопа, его разрешающую способность.

Разрешающая способность микроскопа напрямую зависит и от числовой апертуры объектива и не меньше зависит от числовой апертуры осветительного устройства (в упрощенном понимании – конденсора). Этот постулат легко проверить, изменив (увеличив) в биологическом микроскопе апертуру конденсора, нанеся на его фронтальную линзу каплю иммерсионной жидкости (увеличив такой важный параметр, как числовая апертура конденсора), и сравнив “тонкость и точность рисунка” изображения объекта с аналогичным изображением без иммерсии на конденсоре. Другое дело, что на практике редко наносят иммерсионную жидкость на конденсор, капля растекается, подсыхает и тп, привнося определённые неудобства. Но согласимся, что не использование иммерсии в конденсоре не позволяет реализовать на микроскопе максимальную разрешающую способность. Наряду с таким показателем осветительного устройства микроскопа как числовая апертура конденсора важную роль для получения качественного изображения на микроскопе играет аберрационная коррекция конденсора. Не только объектив, но и конденсор (осветительное устройство микроскопа) должны иметь качественную аберрационную коррекцию.

Рис. 1. Классическое представление микроскопа

В соответствие с классической теорией микроскопа обязательно в конденсоре (осветительном устройстве) микроскопа исправляется т.н. аберрация неизопланатизма, поскольку изображение источника света должно быть стигматично и обеспечивать высокую равномерность освещения изучаемого объекта. Классическим примером является двухлинзовый конденсор Аббе (с одной несферической поверхностью в современных модификациях). Описание такого конденсора не сложно найти в общедоступных источниках. Такие конденсоры комплектуют подавляющее большинство учебных, рабочих и лабораторных микроскопов. На рисунке отражено классическое представление о микроскопе как об оптическом приборе, формирующем изображение мелких объектов, не различимых при обычном визуальном наблюдении. Из рисунка видно, что для достижения максимальной разрешающей способности на микроскопе (т.е. обеспечение “рассмотрения” минимального размера структуры объекта) требуется использование конденсора и объектива, имеющих одинаковую числовую апертуру (в идеальном случае – использование двух одинаковых объективов, одного из них в качестве конденсора).

Рассмотрим варианты решений осветительных систем световых микроскопов. Итак, если свет (или часть его), идущий из осветительного устройства, попадает непосредственно в объектив, то фон выглядит светлым, поэтому такое освещение называется освещением по методу светлого поля. Если размер источника света для освещения объекта достаточно велик, то в простейшем случае его располагают на определенном расстоянии “а” от плоскости предмета.

Если расстояние “а” определяет положение плоскости, оптически сопряженной с апертурной диафрагмой объектива, как показано на следующем рисунке, то минимальный размер l* источника света, заполняющего светом числовую апертуру А объектива определяется соотношением:

Рис. 2. Освещение предмета непосредственно источником света

На рисунке представлен вариант освещения предмета непосредственно источником света. Очевидно, источник света можно расположить ближе или дальше этой плоскости при условии его изображения в апертурной диафрагме объектива с допустимой величиной расфокусировки, то есть в этом случае все лучи, проходящие через каждую точку плоскости предмета в обратном направлении, должны попадать на поверхность источника света.

Из конструктивных соображений между плоскостью предмета и источником света можно расположить плоское зеркало, как показано на следующем рисунке. Если источник света достаточно мал, то плоское зеркало можно заменить вогнутым, которое формирует увеличенное изображение маленького источника света как показано на другом рисунке.

На следующем рисунке представлен вариант освещения плоским зеркалом.

Рис. 3. Освещение плоским зеркалом

На следующем рисунке представлен вариант освещения с вогнутым зеркалом.

Рис. 4. Освещение с вогнутым зеркалом

Однако, при средних и больших числовых апертурах микрообъектива протяженности источника света или увеличения ее с помощью вогнутого зеркала, как правило, недостаточно. Именно для достижения требуемых размеров изображения источника света применяют специальные оптические системы, называемые конденсорами.

Способ освещения, когда источник света конденсором изображается непосредственно в плоскости предмета, раньше применялся очень широко. В Англии он был назван “критическим способом освещения”.

Для того чтобы плоскость предмета была освещена равномерно, источник света должен излучать энергию по всей своей поверхности равномерно. На практике такие источники света встречаются редко. Поэтому в настоящее время используются обычные источники света в соединении со специальной дополнительной оптической системой, названной коллектором.

Естественно, осветительная система светового микроскопа несколько усложняется, однако позволяет обеспечить качественное равномерное освещение, в полной мере обеспечивающее требуемую апертуру и разрешающую способность.

Итак, входной зрачок конденсора оптически сопряжен с апертурной диафрагмой объектива; в плоскости входного зрачка конденсора располагается ирисовая диафрагма, выполняющая роль апертурной диафрагмы оптической системы микроскопа. Если наблюдать отверстие коллектора из точек образованного им изображения источника света, то оно будет выглядеть одинаково ярким по всей поверхности. Конденсор, в свою очередь, изображает ирисовую диафрагму, расположенную в непосредственной близости к коллектору, в плоскости предмета. Таким образом, ирисовая диафрагма во входном зрачке конденсора служит для регулировки заполнения светом выходного зрачка объектива, а ирисовая диафрагма вблизи коллектора – для регулировки величины освещаемого поля. Этот способ впервые был предложен Кёлером и называется освещением по методу Кёлера.

На представленном ниже рисунке (“одинаковых” рисунках) изображена принципиальная оптическая система светового микроскопа с осветительным устройством, формирующим освещение по методу Кёлера. Оптические системы отдельных узлов схемы заменены условными главными плоскостями. Коллектор 2 изображает источник света 1 в апертурную ирисовую диафрагму 4 конденсора 5, который проецирует полевую диафрагму 3 коллектора в плоскость предмета. Выходящие из конденсора параллельные пучки лучей равномерно освещают прозрачный предмет в пределах изображения полевой диафрагмы коллектора и дальше падают на объектив 7 микроскопа. Угол, образуемый с оптической осью лучом, выходящим из осевой точки предмета и направляющимся в край зрачка, является передним апертурным углом микрообъектива.

Микрообъектив 7 образует действительное, перевернутое и увеличенное изображение предмета в передней фокальной плоскости окуляра 10 (то есть в плоскости полевой диафрагмы 9 микроскопа). В задней фокальной плоскости объектива, где образуется изображение источника света, располагается апертурная диафрагма 8 микроскопа. Выходной зрачок 11 микроскопа, где располагается глаз наблюдателя, является изображением апертурной диафрагмы 8.

Рис. 5. Оптическая система светового микроскопа с осветительным устройством, формирующим освещение по методу Кёлера

Рис. 6. Оптическая система светового микроскопа с осветительным устройством, формирующим освещение по методу Кёлера (менее контрасное изображение)

Наличие в осветительной системе ирисовых апертурной диафрагмы конденсора и полевой диафрагмы коллектора позволяет раздельно регулировать величину числовой апертуры и размер освещаемого поля. На практике эта возможность позволяет эффективно перераспределять световые потоки в осветительной системе, а значит и в оптическом микроскопе в целом. Мы не случайно представили два “одинаковых” рисунка. Если присмотреться внимательно, один из рисунков более контрастный, общее восприятие его, может быть, более удобное и комфортное. Но второй рисунок, который выглядит более “бледным”, позволяет лучше различить мелкие детали.

Это хорошо видно на изображениях би-штрихов у цифр 1″ и 3″. Таким способом мы иллюстрируем очевидное вытекающее из классической теории микроскопа противоречие между более высоким контрастом (комфортом наблюдения) и максимальной разрешающей способностью для различения минимальных фрагментов структуры исследуемого объекта. Этот постулат достаточно сложно иллюстрировать на фотографиях реальных микроскопических объектов, потому что любая проекционная система “на плёнку” (или электронный приёмник) неминуемо снижает качество изображения в сравнении с визуальным каналом светового микроскопа, не позволяет отобразить такие нюансы. Между тем, именно такими нюансами отличается теория и практика микроскопирования.

Какие же выводы можно сделать из приведённых выше размышлений, какое практическое применение могут иметь изложенные тезисы?

1. Микроскопы, не имеющие конденсора (вместо него используется поворотный диск с отверстиями различных диаметров) пригодны для “детского сада”, способны обеспечить апертуру не более 0.20, что соответствует объективу увеличением не более 20х. Отсутствует также полевая диафрагма. По условной классификации – “игрушка”.
2. Микроскопы, использующие конденсор с маркировкой А=1.25. Производители несколько лукавят, поскольку числовая апертура указана для случая использования масляной иммерсии, которую “в реальной жизни” практически никто не наносит.

   Без иммерсии числовая апертура конденсора может достигать 0.85, что “приближает” такое устройство к собственно микроскопу, позволяет использовать объективы 40х, 60х и даже 100х ми. В варианте без иммерсии остаточные аберрации конденсора очень велики, предельная разрешающая способность такого микроскопа не может быть максимальной. Наличие ирисовой апертурной диафрагмы конденсора является необходимым, но не достаточным условием для качественного анализа объекта, поскольку позволяет лишь изменять “глубину просмотра” слоёв исследуемого объекта, но не перераспределять световые потоки в микроскопе (что необходимо, если микроскоп использует не один, а несколько объективов с различными увеличениями и числовыми апертурами). Как правило, такие микроскопы не имеют в осветительной системе ирисовой полевой диафрагмы коллектора. Пригодны для целей обучения “в объёме школьного курса”. Весьма спорной является пригодность таких микроскопов для использования в медицинских и исследовательских лабораториях для качественных исследований, особенно, при постановке диагноза. По условной классификации – “мыльницы”.

3. По условной классификации – “профпригодные”. Понятно, какие микроскопы, имеющие реально работающие ирисовые полевую диафрагму коллектора и апертурную диафрагму конденсора. Как правило, для комплектации таких микроскопов предусмотрена возможность применения нескольких видов конденсоров, отличающихся числовыми апертурами, возможностью использования различного рода иммерсий, аберрационной коррекцией и др. Те из исследователей, кто ещё “застал” старые отечественные микроскопы, могут оценить их осветительные системы с ирисовыми полевыми и апертурными диафрагмами. Это накладной осветитель к Биолам – МикМед-1” (шифр ОИ-21), легендарный микроскоп “Бимам- МикМед-2”, микроскоп исследовательский “Биолам-И”, имеющий ещё и панкратическую (с плавным изменением увеличения) осветительную систему.

   Сегодня такие микроскопы, реально (а не рекламно) пригодные для качественных исследований, реализующие описанный метод освещения “по Кёлеру” – ещё поискать. Физическое наличие полевой и апертурной диафрагм – верный ориентир при выборе светового микроскопа, когда исследования должны быть качественными и максимально достоверными.

Следите за анонсами. В течение этого года мы представим несколько статей посвящённых осветительным системам световых микроскопов. Вот примерные темы:

• о влиянии аберраций в осветительных системах световых микроскопов.
• о необходимости исправления в конденсорах и осветительных устройствах исследовательских и лабораторных микроскопов хроматических аберраций. Особенно это касается хроматических аберраций положения.
• о необходимости исправления в конденсорах и осветительных устройствах исследовательских и лабораторных микроскопов аберраций в зрачках. Особенно это касается случаев реализации таких методов контрастирования как фазовый контраст и др.
• преимущества применения телецентрического хода лучей в осветительных системах современных световых микроскопов.

LED против галогена – какое освещение лучше всего подходит для вашего микроскопа? Вестлаб

Есть много вариантов при покупке микроскопа в 21 веке ^-го -го, и «освещение» является одним из них. В этой статье мы рассмотрим различия между светодиодным и галогенным освещением, чтобы помочь вам добиться наилучшего результата для вашего приложения.

Светодиодное освещение

LED (светоизлучающий диод) – это новейшая технология со многими преимуществами. Они потребляют очень мало энергии, лампы служат долго, и их можно использовать в паре с системой перезаряжаемых батарей, что делает прицел беспроводным, что позволяет пользователям убирать микроскоп от внешнего источника питания.Светодиоды впервые появились в студенческих микроскопах, однако они становятся все более популярными в профессиональных микроскопах. Светодиоды с одним переключателем обычно слишком яркие, что делает их неудобными в использовании. Хорошая идея – убедиться, что в вашем светодиодном микроскопе есть потенциометр (ручка регулятора яркости), чтобы вы могли уменьшить интенсивность света. Последние технологические достижения сделали эти лампы ярче, надежнее и полностью регулируемыми.

Галогенное освещение

Галогенные лампы излучают очень белый, яркий, концентрированный свет и предпочтительны для медицинских и лабораторных приборов.Такие прицелы обычно снабжены диммером, который также может помочь уменьшить нагрев. Галогенные лампы чрезвычайно чувствительны к кожным маслам, что может привести к их неисправности или взрыву. Их срок службы составляет около 3600 часов, но они не так эффективны, как компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) или светодиодные лампы.

LED против галогенного

В приведенных ниже сравнениях мы рассматриваем экономику, долговечность, цвет, безопасность и комфорт. Эти оценки могут помочь вам в выборе подходящего освещения микроскопа для вашего приложения.

Экономика

Галогенные лампы – это лампы традиционного типа. Обычно они просты в использовании, а замена лампы проста и не требует больших затрат. Светодиодная лампа довольно маленькая; поэтому их обычно используют в группах. Они часто встраиваются в новые машины, и в зависимости от подключения их замена может занять больше времени. Хотя светодиоды обычно дороже галогенных ламп, они более энергоэффективны и обычно служат значительно дольше.

Долговечность

Светодиодные лампы

обладают долгим сроком службы и достаточно надежны.Средний срок службы светодиодной лампы составляет около 50 000 часов, а галогенной лампы – около 3600 часов. Но в отличие от галогенных ламп, светодиоды умирают непредсказуемым и часто впечатляющим образом. Они имеют тенденцию сгорать внезапно и без особого предупреждения, в то время как галогенные лампы стареют предсказуемым образом. Вы заметите, что лампочка начинает излучать свет разных цветов.

Цвет света

Галогенная лампа излучает белый свет, когда она новая, и свет начинает становиться более желтым по мере старения.Светодиодные фонари ярко-белые. Подходящий цвет света зависит от предпочтений пользователя. Многие патологи научились рассматривать образцы с использованием галогенного света, и они привыкли к образцам, которые кажутся более насыщенными по цвету. Например, ткань, окрашенная в красный цвет при свете галогена, может казаться розовой при свете светодиода. Светодиодные изображения, как правило, лучше публикуются, поскольку они ярче.

Безопасность и комфорт

Работа с галогенными лампами может привести к более быстрой утомляемости глаз, дискомфорту и возможному долгосрочному ущербу для пользователей, поскольку галогенные лампы излучают световые волны в УФ-спектре.Светодиодное освещение делает сеанс просмотра образцов более безопасным и комфортным для пользователей, создавая световые волны за пределами УФ-спектра.

60 Светодиодный кольцевой светильник для микроскопа (желтый) Диаметр 60 мм 5 Вт

Условия различной освещенности микроскопа являются очень важным параметром. Выбор правильного метода освещения может улучшить разрешение и контраст изображения, что очень важно для наблюдения за изображениями различных объектов. Длина волны источника света является наиболее важным фактором, влияющим на разрешение микроскопа. Длина волны источника света должна быть меньше расстояния между двумя наблюдаемыми точками, чтобы их можно было различить человеческим глазом. Разрешение микроскопа обратно пропорционально длине волны источника света. В диапазоне видимого света длина волны фиолетового цвета является самой короткой, обеспечивая при этом самое высокое разрешение. Длина волны видимого света составляет от 380 до 780 нм, максимальное кратное оптическое увеличение составляет 1000-2000X, а предельное разрешение оптического микроскопа составляет около 200 нм.Чтобы можно было наблюдать объект гораздо меньшего размера и увеличить разрешение микроскопа, необходимо использовать в качестве источника света свет с гораздо более короткой длиной волны. Наиболее часто используемые технические параметры для описания освещения – это интенсивность люминесценции и цветовая температура. Интенсивность люминесценции в люменах является физической единицей светового потока. Чем больше люмен, тем сильнее освещение. Цветовая температура с единицей измерения К (Кельвин) – это единица измерения, обозначающая цветовую составляющую света.Цветовая температура красного является самой низкой, затем цветовая температура оранжевого, желтого, белого и синего постепенно увеличивается, причем цветовая температура синего является самой высокой. Цвет света лампы накаливания – теплый белый, цветовая температура – 2700K, цветовая температура галогенной лампы – около 3000K, а цветовая температура люминесцентной лампы дневного света – 6000K. Сложная и законченная система освещения может включать в себя источник света, абажур или отсек для лампы, конденсаторную линзу, диафрагму, различные светофильтры, систему охлаждения радиатора, источник питания, диммер и т. Д.Выбирайте и используйте разные части по мере необходимости. Из них выбор и использование источника освещающего света является наиболее важной частью системы освещения микроскопа, так как и другие компоненты спроектированы с учетом кривой длины волны освещения и характеристик освещающего источника света. Некоторые источники света микроскопа предварительно установлены на корпусе или раме микроскопа, а некоторые являются независимыми. Есть много типов и форм источников света. В зависимости от требований микроскопа и объекта наблюдения можно выбрать один или несколько типов освещения одновременно.Кроме того, полная регулировка луча и полосы источника света, положение и угол освещения источника света, а также интенсивность и яркость света – все это имеет большое влияние на изображение. Для получения изображений с микроскопа хорошей системой освещения может быть система, обеспечивающая большую свободу настройки. В реальной работе, например, в промышленности, слишком много механизмов регулировки могут повлиять на эффективность использования, поэтому очень важно выбрать подходящие настроенные условия освещения.

Отраженное (эпископическое) освещение | Nikon’s MicroscopyU

Возможно, наиболее важным аспектом наблюдения, применимым ко всем формам оптической микроскопии, является метод освещения образца и его эффективность в выявлении интересующих особенностей. Стереомикроскопы часто используются для исследования образцов как при отраженном (эпископическом), так и в проходящем (диаскопическом) освещении, с использованием различных источников света и конфигураций, которые стратегически расположены в соответствующих местах.

Рисунок 1 – Nikon SMZ1500, оборудованный для наблюдения в отраженном свете

Во многих случаях источники отраженного и проходящего света комбинируются, чтобы использовать преимущества определенных характеристик образца таким образом, чтобы наиболее эффективно раскрыть интересующие особенности. В этом обзоре основное внимание уделяется широкому спектру методов и оборудования, используемых в настоящее время для освещения множества образцов, наблюдаемых с помощью методов отраженного света.Многие образцы, исследованные с помощью стереомикроскопов, являются трехмерными и требуют от микроскописта значительной степени творческого подхода, чтобы наиболее эффективно осветить конкретные интересующие детали. На рисунке 1 представлен стереомикроскоп (Nikon SMZ1500), оснащенный несколькими распространенными осветителями отраженного света, которые доступны для этого и более новых стереомикроскопов Nikon. В конфигурацию входят кольцевой светильник, коаксиальный осветитель и раздвоенная оптоволоконная световодная трубка, которые представляют собой три наиболее полезных и универсальных источника освещения отраженным светом для стереомикроскопии.

Существует ряд общих черт между проблемами, возникающими при освещении для стереомикроскопии, и проблемами, возникающими при макросъемке или макросъемке с использованием обычных комбинаций камеры и объектива. Меньшее увеличение, используемое в стереомикроскопии, перекрывает коэффициенты воспроизведения, возможные при использовании традиционных объективов камеры, соединенных с удлинителями, или специализированных макрообъективов, и многие объекты могут быть эффективно отображены с помощью любого типа оборудования. Многие из методов освещения, которые оказались полезными в фотомакрографии, можно применять со стереомикроскопом, и наоборот.

Методы стереомикроскопии обычно сильно отличаются от методов, разработанных для “стандартных” составных микроскопов, используемых в традиционной оптической микроскопии. Это особенно верно в отношении многих стратегий освещения. Для большинства методов увеличения контраста изображения, используемых с составным микроскопом, основная оптическая конфигурация и стратегия освещения, основанные на принципах Келера, остаются прежними. Эта фундаментальная схема освещения модифицирована для различных методов усиления контраста путем добавления вспомогательных фильтров и других оптических компонентов, таких как призмы Номарского или Волластона для дифференциального интерференционного контраста (ДИК), поляризатор и анализатор (часто с четвертьволновой или четвертьволновой). полноволновая пластина задержки) для методов поляризованного света, фазовые пластины для фазового контраста и интерференционные фильтры для возбуждения и излучения флуоресценции.В стереомикроскопе с его гораздо большим рабочим расстоянием, меньшими числовыми апертурами и меньшим увеличением многие из этих методов неприменимы.

Не существует единой оптимальной стратегии освещения, которая была бы правильным выбором для большого разнообразия образцов, для работы с которыми сконструирован стереомикроскоп. Каждый исследуемый образец может быть освещен множеством различных механизмов и с использованием почти бесконечного числа вариаций или комбинаций методов.Для данного образца или объекта, хотя может быть несколько возможных схем освещения, дающих приемлемые результаты, можно найти единственный подход, который после тщательного уточнения дает исключительные результаты.

Выбор стратегии освещения

Характеристики образца следует тщательно учитывать при выборе стратегии освещения, которая отвечает потребностям визуального наблюдения, микрофотографии или цифрового изображения. Непрозрачность образца, как правило, является наиболее важной характеристикой и определяет основной тип осветителя, который следует использовать – отраженный (эпископический), проходящий (диаскопический) или, в некоторых случаях, комбинация обоих.Непрозрачные образцы обычно освещаются сверху (отраженным светом) с использованием ориентации в диапазоне от осевой (параллельно оптике микроскопа) до сильно наклонной (до угла падения 90 градусов от оптической оси), что необходимо для выявления интересующие особенности или характеристики.
После того, как было определено, что непрозрачность образца предполагает использование осветителя определенной общей категории, следует рассмотреть ряд других факторов для дальнейшего уточнения конкретных вариантов основного сценария освещения, которые, вероятно, приведут к желаемым результатам.На рисунке 2 показаны различные возможные пути освещения образца отраженным светом. Простой вольфрамовый (или вольфрамово-галогенный) осветитель, показанный ориентированным под разными углами к поверхности образца, и кольцевой светильник, установленный на корпусе линзы объектива, обеспечивают освещение, не зависящее от оптического пути микроскопа. Путь освещения для коаксиального осветителя, который функционирует в рамках оптической системы микроскопа, показан в разрезе прибора.

Рисунок 2 – Стереомикроскопия в отраженном свете

Непрозрачные образцы чаще всего выигрывают от отраженного освещения, в то время как полупрозрачные и прозрачные объекты обычно дают лучшие результаты с некоторыми вариациями проходящего освещения (светлое поле, поляризованное, наклонное или темное поле).Однако это не всегда верно, и полупрозрачным объектам может быть полезно, если хотя бы часть их освещения направлена ​​от источника, расположенного над ними. Помимо непрозрачности, при планировании стратегии освещения следует учитывать ряд других факторов. К ним относятся основные физические характеристики образца, тип информации, которая требуется для исследования, требования к цифровым или фотографическим изображениям и то, как эта информация будет использоваться.

Геометрический профиль, топография и морфология образца являются важными факторами при выборе и настройке освещения таким образом, чтобы отображать желаемую информацию.Трехмерные образцы (с высоким рельефом) следует освещать иначе, чем плоские, гладкие или даже сильно отполированные. Например, очень угловое освещение может создавать тени на шероховатых поверхностях, скрывая детали поверхности, которые могут быть важны. Сильно рассеянный свет, исходящий непосредственно над образцом с шероховатой поверхностью, может равномерно освещать «пики» и «впадины», но если требуется текстурная информация для характеристики объекта с точки зрения гладкости, плоскостности или других топографических переменных, этот тип освещения не может быть оптимальным.На то, как освещение взаимодействует с образцом, влияет широкий спектр других факторов, и некоторые из них более подробно обсуждаются в следующих разделах.

Среди других характеристик образца, которые влияют на выбор подходящей схемы освещения, решающее значение имеет состав, который напрямую влияет как на поверхность, так и на внутреннюю отражательную способность. Металлы, пластмассы, керамика, стекло и природные материалы, такие как минералы или драгоценные камни, ведут себя по-разному в отношении своего внешнего вида в разных условиях освещения.Некоторые образцы могут иметь особые требования к окружающей среде, которые влияют на их пригодность для освещения различными типами источников. Например, живые водные организмы могут потребовать погружения в воду во время наблюдения. Металлические предметы часто лучше всего изучать, когда они покрыты маслом или другим защитным покрытием или могут быть сильно отполированы. Такие образцы могут создавать артефакты, отражая изображения источника (или источников) света в объектив микроскопа. Эти отражения обычно создают блики и затемняют важные детали или отвлекают внимание от важных элементов, которые наблюдаются и отображаются.Самые сложные образцы могут даже потребовать специальной техники освещения, чтобы сделать их видимыми.

Другой важный фактор, который необходимо учитывать во многих случаях, – это чувствительность материала образца к теплу или ультрафиолетовому свету, которые являются важными эмиссионными компонентами некоторых источников освещения. Светочувствительность может потребовать ограничения времени, в течение которого образец освещается. Когда время, доступное для наблюдения, ограничено, выбор возможных методов освещения становится гораздо более ограниченным.Аналогичная проблема возникает, если образец исследуется для наблюдения или регистрации переходного или кратковременного явления или свойства, и в этом случае интенсивность освещения может стать основным фактором при выборе стратегии освещения.

Цель исследования под микроскопом или конкретный вид информации, которая требуется от исследуемого образца, часто сильно влияет на стратегию, выбранную для освещения. Может потребоваться задействовать различные схемы, чтобы выявить мельчайшие детали, более крупные особенности или общие характеристики.В зависимости от информации, которая должна быть получена от данного образца, используемая технология освещения может быть чрезвычайно простой или гораздо более сложной и может потребовать комбинации методов. Например, если единственным важным свойством образца является его цвет, то применяемое освещение может быть очень простым физически и требуется только для обеспечения точной цветопередачи. Если важны как определение цвета, так и анализ структуры трещин, больше внимания следует уделять геометрии освещения, чтобы выявить все интересующие детали.

Требования к фотографическим или цифровым изображениям – еще один важный фактор, который необходимо учитывать при выборе освещения образца. Если для записи изображений используется традиционная пленочная камера, цветовая температура (и, возможно, другие спектральные характеристики) источника света должны соответствовать используемой пленке, чтобы образец мог быть точно представлен. Интенсивность освещения также должна быть адекватной, чтобы обеспечить выдержку разумной продолжительности для используемой комбинации камера / пленка.Это особенно важно на производстве, в промышленных или клинических лабораториях. Системы захвата цифровых изображений требуют многих из тех же соображений, что и системы пленок, хотя регулировка баланса белого на устройстве формирования изображения (цифровой камере) позволяет значительно расширить возможности согласования реакции камеры с цветовыми характеристиками различных источников света. Если должна вестись видеозапись, интенсивность освещения может стать еще большей проблемой.

Рисунок 3 – Зеркальное и диффузное освещение

Эффективное согласование микроскопа и образца с системой освещения часто в значительной степени зависит от навыков и подготовки операторов, которые будут использовать систему, а также от условий или типа среды, в которой она будет применяться.Многие системы освещения, которые могут быть адаптированы к широкому спектру приложений, требуют квалифицированных операторов со значительным обучением и опытом. В производственных или промышленных условиях, где относительно неквалифицированные операторы могут использовать микроскопы для сборки или производственного контроля во время длительных рабочих смен, предпочтительны более простые системы освещения, которые предварительно настроены на фиксированную конфигурацию. Эта простота приведет к меньшему количеству переменных в работе и большей согласованности от оператора к оператору и от смены к смене.Однако такая стратегия возможна только в ситуациях, когда исследуемые объекты или образцы имеют значительную однородность. Любая уникальная или необычная ситуация с освещением, вероятно, потребует более гибкой системы освещения и более квалифицированного специалиста.

Еще одним требованием к системам освещения, предназначенным для использования в любых условиях, где необходимо эффективно проводить повторяющиеся операции, являются эргономические характеристики комбинированного микроскопа и системы освещения.Комфорт и простота использования, несомненно, важны для любого серьезного применения микроскопии, хотя рабочая среда, которая, возможно, лучше всего подтверждает эту озабоченность, – это клиническая лаборатория. В клинических лабораториях утомительная или сложная в использовании конфигурация освещения может снизить точность критических анализов образцов, даже если их проводит опытный микроскопист.

Общие факторы, влияющие на характеристики освещения

Угол (или углы) освещения, под которым направлено эпископическое освещение, существенно влияет на внешний вид исследуемого образца.Ни один угол не является «правильным» для всех освещаемых объектов, и наилучшие положения источников света обычно определяются эмпирически путем экспериментов. Изменение угла, под которым свет падает на образец, по отношению к направлению наблюдения (или оптической оси) приведет к заметным различиям в особенностях или характеристиках, которые выделяются.

Природа исследуемого образца определяет угол освещения, который лучше всего раскрывает желаемые свойства. При освещении образца, поверхность которого грубо текстурирована, небольшая корректировка угла освещения от осевого (вертикального) до слегка наклонного может привести к сильному выделению текстуры поверхности.Напротив, поверхность, которая является почти плоской, с мелкими деталями, такими как небольшие царапины, может не проявлять значительного эффекта от изменений угла освещения до тех пор, пока источник света не станет сильно наклонным. Перемещение источника света почти на 90 градусов от оси, так что волновые фронты просто скользят по поверхности образца, иногда полезно для выявления мелких деталей поверхности или особенностей, которые не видны, когда свет падает на образец под более прямым углом. Если используется более одного источника света, они могут быть расположены под разными углами, чтобы объединить эффекты наклонного и прямого освещения.Нет никаких правил, которые могли бы предсказать влияние угла освещения для всех образцов, и контролируемые эксперименты, вероятно, являются лучшим подходом для разработки схемы освещения для данного требования.

Размер источника света по сравнению с освещаемой областью поля сильно влияет на общий световой эффект. В общем смысле небольшой источник света можно считать более направленным, с большей когерентностью и может создавать более контрастные изображения с яркими светами, темными тенями и резкими, четко очерченными краями.Источник света большего размера обычно обеспечивает менее направленное освещение, в результате чего изображения имеют более низкий контраст между светлыми и темными областями. Кроме того, эти изображения будут иметь затененные области, которые не очень темные, с более мягкими краями, очерчивающими области неравной яркости.

Источники света по своей конструкции могут быть зеркальными или рассеянными, хотя эта характеристика взаимосвязана с размером осветителя и его расстоянием от образца. Источники света с линзами могут быть сфокусированы в более когерентные, более плотные лучи, которые создают зеркальное (или более жесткое) освещение.Другие источники (например, люминесцентные кольцевые лампы) производят равномерное, более рассеянное и мягкое освещение, частично из-за природы самой лампы, а частично из-за положения кольцевого света на объективе микроскопа. На рис. 3 представлены примеры контраста внешнего вида образца в результате освещения от небольшого зеркального источника (оптоволоконная световодная трубка) и относительно большого флуоресцентного кольцевого света. Доступны аксессуары для диффузии, позволяющие изменять выход зеркальных источников света, но они вряд ли окажут желаемый эффект на небольшой источник, если только диффузор не будет большим по сравнению с освещаемым образцом.Существует значительная путаница в отношении этих переменных в конструкции и реализации источника света, но наиболее важным фактором, который следует учитывать, является направленность освещения по отношению к образцу. Направленность зависит не только от конструкции источника света, но и от его размера и расстояния от образца.

Рисунок 4 – Конфигурации подсветки на коротком рабочем расстоянии

Как обсуждалось ранее, использование нескольких источников света обеспечивает дополнительную гибкость в достижении желаемой освещенности эффект для самых разных образцов.Одно освещение, которое иллюстрирует стратегию с несколькими источниками, чтобы разместить один источник света под небольшим углом к ​​поверхности образца (сильно наклонное освещение), чтобы подчеркнуть рельеф и текстуру поверхности, а другой свет ближе к оптическая ось, чтобы частично осветить тени и показать некоторые из детали в этих областях. По терминологии общей фотографии, эти источники освещения будем называть основными (наклонными) и заливки (по оси) фары. Уравновешивание относительной интенсивности двух свет (или соотношение освещения) обычно требует некоторых экспериментов для достижения оптимального эффекта.

Еще одно важное соображение при разработке отраженного освещения. стратегия для стереомикроскопии, рабочее расстояние объектив микроскопа, что может серьезно ограничить гибкость позиционирование отраженных осветителей. Это расстояние измеряется между линзы объектива и образца, и охватывает диапазон нескольких сантиметры (для объективов с меньшей диафрагмой и увеличением) до несколько миллиметров для объективов с максимальной числовой апертурой. в знакомая студийная обстановка в общей фотографии, у фотографа есть значительная свобода в размещении источников света практически в любых аранжировка, необходимая для достижения желаемого светового эффекта.В контраст, размер «студии» под объектив стереомикроскопа может иметь размер всего несколько сантиметров или миллиметров и накладывать серьезные ограничения на выбор схемы освещения.

Небольшое рабочее пространство ограничивает не только тип осветителя, может использоваться, но также и диапазон углов, с которых свет может “достигать” поле образца. Ограниченное пространство между передней линзой объектива и образец может вынудить разместить осветители дальше от оси, чем желательно, и часто препятствует устранению теней на шероховатых поверхностях. образцы.На рисунке 4 показана ситуация, в которой короткое рабочее расстояние объектива ограничивает освещение сильно наклонным угол и препятствует достижению равномерного освещения. Эффективный способ обеспечения более эффективного освещения, в этом случае заключается в размещении небольших зеркал или других отражающих поверхностей сбоку от образец напротив источника света. Простой тип осветителя представленный на Рисунке 4, способен обеспечить адекватное освещение при большее рабочее расстояние, чем показано на рисунке.Однако на меньшее рабочее расстояние, объектив микроскопа физически препятствует полное освещение образца, когда источник света расположен под меньшим углом, ближе к оптической оси микроскопа. В зависимости от доступного рабочего расстояния с инструментом конфигурации, можно использовать несколько огней и отражателей, и их относительные расстояния и угловые положения менялись для достижения требуемых пропорции прямого и непрямого (отраженного) освещения.

В ситуациях, когда необходимо осевое освещение, кольцевые огни или коаксиальные осветители могут быть возможным решением, но и эти источники иметь оптимальные рабочие расстояния и углы.При очень длинном микроскопе рабочие расстояния, кольцевое освещение может стать слишком рассредоточенным и обеспечивают недостаточную интенсивность. Напротив, при очень короткой работе расстояния, образец будет лежать в более темной центральной области световой конус, и будет неравномерно освещен. Оптимальный рабочий диапазон для кольцевого светового прожектора представлена ​​на рисунке 5. Обратите внимание, что конус освещения хорошо определяется с этим типом освещения источник.

Рисунок 5 – Оптимальное рабочее расстояние кольцевого света

В стереомикроскопии угол обзора для двух глаз немного отличается, каждый из которых ориентирован под углом от 5 до 7 градусов по отношению к оптической оси микроскопа.Разница в углах обзора для двух глаз является основным фактором, позволяющим мозгу создавать восприятие трехмерного изображения. Поскольку угол отражения света от поверхности образца равен углу падения освещающих световых лучей, отражения, наблюдаемые одним глазом, могут по-разному восприниматься другим глазом. Кроме того, важно иметь в виду, что при записи изображений свет, проходящий в систему камеры, проходит только через единственный канал в микроскопе, создавая вид образца с небольшим отклонением от оси.Этот фактор может влиять на эффекты освещения, и его необходимо оценивать и сравнивать с учетом внешнего вида образца через окуляры.
Еще один фактор, который может определять размещение осветителя и который, следовательно, влияет на стратегию, выбранную для удовлетворения требований к освещению, заключается в том, что вольфрамовые или вольфрамово-галогенные лампы, входящие в состав многих осветительных приборов микроскопов, производят значительное количество инфракрасного излучения. Это невидимое излучение может привести к значительному выделению тепла в плоскости образца, что может быть недопустимым для живых организмов и которое может деформировать или даже расплавить некоторые материалы.Когда изучаются термочувствительные образцы, размещение ламп подальше – одна из стратегий снижения тепловложения. Если перестановка ламп не является адекватным решением или невозможна, следует рассмотреть возможность использования осветительных компонентов, которые предназначены для минимизации инфракрасного излучения.

Нагрев образца снижен благодаря особенностям конструкции некоторых осветительных приборов, например волоконно-оптических устройств, благодаря физическому размещению самой лампы на некотором расстоянии от точки, из которой выходит свет.Тем не менее, на светящемся конце волокна все еще может выделяться значительное количество тепла. В качестве дополнительной меры по уменьшению проблемы многие осветители оснащены фильтрами, отсекающими инфракрасное излучение (также называемыми тепловыми фильтрами или горячими зеркалами), для ослабления передачи инфракрасного излучения. В качестве альтернативы, источники света могут иметь лампы проекционного типа, включающие дихроматические отражатели (называемые холодными зеркалами), которые отражают видимый свет для освещения, позволяя при этом инфракрасному свету проходить через отражатель и дальше от светового пути.

Компоненты освещения для стереомикроскопов

Условия окружающего освещения в лаборатории могут быть достаточными для наблюдения, когда в стереомикроскопе используются очень низкие увеличения (1-3x), и могут рассматриваться как самая простая система освещения.Основным недостатком использования комнатного освещения для освещения микроскопа является отсутствие контроля над интенсивностью, положением и цветовой температурой света, и, вероятно, нереально полагаться на этот источник света для любого серьезного применения.

Большинство производителей стереомикроскопов предлагают по крайней мере один базовый осветитель накаливания (вольфрамовый или вольфрамово-галогенный), который можно установить непосредственно на фокусировочной стойке или закрепить с помощью гибкого кронштейна, обеспечивающего удобное крепление к стойке.Несколько разновидностей этих простых осветителей показаны на рисунке 6. Обычно в небольших осветительных приборах накаливания используются вольфрамовые или кварцево-галогенные лампы мощностью 10 или 20 Вт, обеспечивающие достаточное количество света для наблюдения за широким спектром образцов. Более продвинутые штативы стереомикроскопов оснащены корпусом для встроенного источника отраженного света, который обеспечивает аналогичное освещение с повышенным удобством.

Рисунок 6 – Вольфрамовый стереомикроскоп, осветители отраженного света

Лампы накаливания обычно недороги, занимают мало места и очень просты в настройке.Их главный недостаток – ограниченное количество света, доступного от маломощных ламп, которого часто недостаточно для должного освещения всех необходимых областей образца, особенно когда требуется микрофотография, цифровая или видеоизображение. Вторичной проблемой является сильно направленный и несколько зеркальный характер света, производимого этими осветителями, что может привести к нежелательным теням. Лампы накаливания могут использоваться в сочетании с зеркалами или рассеивателями для изменения характеристик рассеяния луча в некоторой степени, хотя ограничения по интенсивности и небольшая площадь покрытия не могут быть полностью преодолены.Когда этот тип источника света размещается в непосредственной близости от образца, тепловая энергия, передаваемая в освещенную область, может быть слишком большой для некоторых термочувствительных материалов. В целом, однако, простые источники света накаливания долговечны, практичны и идеально подходят для студенческих микроскопов, для транспортировки и использования в полевых условиях или для простого промышленного осмотра или сборки.

Из всех источников освещения, доступных для стереомикроскопии, волоконно-оптические осветители, вероятно, являются наиболее универсальными и популярными.Доступно множество различных конструкций источников света, типов и конфигураций волокна, а также дополнительных принадлежностей. Волоконно-оптическую систему освещения можно настроить в соответствии со строгими требованиями практически для любого приложения. Обычно оптоволоконные осветители питаются от высокоинтенсивных вольфрамово-галогенных ламп, они являются относительно яркими источниками и с помощью соответствующих фильтров могут быть сбалансированы по цвету для записи видео или неподвижных изображений. Оптоволоконные системы, сконфигурированные как источники холодного света (за счет добавления инфракрасных фильтров), гораздо больше подходят для исследования термочувствительных образцов, чем обычные лампы накаливания.

Рисунок 7 – Кольцевой световод для стереомикроскопа

Волоконно-оптический кольцевой светильник – одна из наиболее широко используемых конфигураций среди оптоволоконных осветителей. Фиксированные средства крепления, окружающие объектив микроскопа, исключают любые переменные при настройке и обеспечивают постоянное качество и высокую воспроизводимость освещения от образца к образцу. Поскольку путь освещения почти совпадает с оптической осью микроскопа, область наблюдения равномерно освещена и почти лишена теней.Эти характеристики могут быть полезными, но они не подходят для исследования текстуры, когда более направленное освещение является предпочтительным. Однако кольцевые светильники очень часто используются для электронной сборки и контроля качества, включая проверку паяных соединений на печатных платах с прикрепленными компонентами, которые могут отбрасывать тени при других типах освещения. Рассеянное освещение, обеспечиваемое кольцевыми огнями, направленными почти по оси, устраняет тени, сохраняя при этом адекватный контраст для визуального контроля.

Другие распространенные области применения кольцевых источников света включают хирургию на животных и исследование анатомических образцов. Освещение, обеспечиваемое кольцевыми лампами, подходит для большинства непрозрачных объектов, но не является предпочтительным методом для наблюдения за многими образцами, особенно для целей записи изображений. Кольцевые блоки для пучков волокон доступны в различных размерах и с различными дополнительными приспособлениями, такими как диффузоры, поляризаторы и торические линзы, которые служат для изменения распределения света.Волоконно-оптический кольцевой светильник (с частичным вырезом, показывающим часть детали конструкции узла) показан на рисунке 7, установленный на линзе объектива стереомикроскопа с общим основным объективом (CMO).

Если конкретный образец требует большей гибкости в изменении угла и направления освещения или большего контроля контрастности изображения, чем обеспечивает фиксированный кольцевой светильник, возможным решением является использование гибких световодов, соединенных с вольфрамово-галогенным источником света.Эти световоды доступны как в виде одинарной световода, так и в виде двойных или тройных блоков, таких как раздвоенный световод (один световой вход на два выхода; Рисунок 8). На рисунке 8 показаны различные световоды и насадки, в том числе оптоволоконный кольцевой светильник. Несколько конструкций световодов предлагают значительную гибкость, повышая их полезность для освещения труднодоступных мест, например, тех, которые встречаются в некоторых установках машин. Эти световые трубки должны быть зажаты или свободно прикреплены, чтобы оставаться на месте, однако они не так популярны для использования в микроскопах, как полужесткие конструкции.

Полужесткий световод сохраняет свою форму и положение без зажима и может использоваться вместе с основанием источника света как автономный блок. Как правило, световые трубки обеспечивают простое управление освещением, поскольку их легко разместить, а к источнику света можно добавить фильтры для балансировки цвета, уменьшения тепла, поляризации и других целей. Доступны фокусирующие линзы для световодов, которые концентрируют освещение в меньший пучок, увеличивая интенсивность и приводя к более короткому времени экспозиции во время записи изображения или меньшему шуму при видеозаписи.

Рисунок 8 – Волоконно-оптические световоды и аксессуары

Волоконно-оптические источники света бывают зеркальными (особенно с фокусирующими линзами) и направленными, и могут давать неравномерное освещение, что требует их осторожного размещения, чтобы избежать нежелательных эффектов затенения в освещенной области. При добавлении одной или нескольких дополнительных световодов, таких как система с двумя (раздвоенными) трубами, можно использовать два оптоволоконных источника в качестве основных и заполняющих источников света для устранения теней и, как правило, обеспечения более равномерного освещения.В качестве альтернативы, световые трубы могут быть направлены независимо друг от друга для выборочного освещения различных областей с целью выделения желаемых характеристик. Использование нескольких световодов обеспечивает один метод для достижения более равномерного освещения, сохраняя при этом зеркальный, более контрастный вид, который иногда желателен и который не может быть получен с источниками, которые являются более рассеянными. Световые трубки являются очень популярными источниками освещения для многих приложений стереомикроскопии, включая операции по проверке интегральных схем и других электронных компонентов, задачи вскрытия в биологии, сборку и ремонт ювелирных изделий, а также анализ дефектов материалов.

Для обеспечения рассеянного бестеневого освещения кольцевой люминесцентный свет, вероятно, не имеет себе равных. По многим характеристикам подобны волоконно-оптическим кольцевым светильникам, эти источники включают в себя люминесцентную лампу в форме кольца в качестве большого рассеянного источника света, почти расположенного вдоль оси, который дает относительно низкоконтрастные изображения. Основными областями применения люминесцентных кольцевых ламп являются сборка электроники и задачи промышленного контроля, где простота использования, низкая тепловая мощность, равномерное освещение и постоянная цветовая температура являются идеальными.Срок службы трубки люминесцентной лампы очень долгий и может продлиться годами, прежде чем потребуется замена. Однако у этих ламп есть несколько недостатков, которые делают люминесцентные осветительные приборы более подходящими для визуального контроля, чем для записи изображений. Некоторые модели демонстрируют высокочастотное мерцание, которое, будучи незаметным для глаза, может создавать артефакты на видеоизображениях из-за быстрых колебаний интенсивности. Кроме того, спектр излучения люминесцентных ламп имеет острый пик в зеленой области длин волн, а в некоторых случаях они демонстрируют спектральные неоднородности – факторы, которые усложняют согласование этих источников света с откликом цветной пленки.

Источники света, предназначенные для размещения пути падающего света как можно ближе к оптической оси, но не на оси, классифицируются как почти вертикальные осветители. В стереомикроскопах конструкции Гриноу зеркало расположено непосредственно между двумя путями прохождения глаз в основании корпуса микроскопа и направляет свет от источника вниз, почти вертикально, к поверхности образца. Текущие стереомикроскопы Nikon конструкции Гриноу включают серии SMZ745 / 745T и SMZ445 / 460.

Рисунок 9 – Почти вертикальные осветители для стереомикроскопии

В конструкции с общим основным объективом (CMO) зеркало помещается между объективом и корпусом трансфокатора (на том же расстоянии от центра, что и пути двух глаз), так что три оптических пути совпадают в плоскости образца. . В этой конструкции объектив помогает концентрировать свет в дополнение к своей функции формирования изображения. Текущие стереомикроскопы Nikon конструкции CMO включают серии SMZ25 / 18, SMZ1270 / 1270i и SMZ800N.На рисунке 9 показаны оптические пути освещения и визуализации для двух конструкций стереомикроскопов (Грино и CMO).

Вертикальные осветители обеспечивают истинное осевое освещение за счет добавления полуотражающей поверхности, которая расположена под объективом микроскопа под углом 45 градусов к оптической оси. Отражатель направляет свет от осветителя, расположенного под прямым углом к ​​оптической оси, вниз к образцу, позволяя свету, отраженному от образца, проходить обратно через оптическую систему микроскопа.В стереомикроскопе полуотражающие зеркала обычно используются для выполнения функции светоделения. Осветители, изготовленные для микроскопов Грену, должны быть спроектированы таким образом, чтобы соответствовать пути прохождения каждого глаза (под определенным углом друг к другу), и могут включать расположенные под углом оптические элементы для удовлетворения этого требования. Для одного светового пути, такого как тот, который используется в фотомакрографии, отражателем может быть просто тонкий кусок стекла.

Вертикальные осветители могут включать конденсирующие линзы или рассеиватели между источником света и полуотражающим зеркалом.В конденсаторной системе лучи от источника света фокусируются аналогично освещению Келера отраженным светом. Освещающие лучи сходятся после отражения от светоделительного зеркала в выходном зрачке (задней апертуре) линзы объектива. Этот тип системы максимизирует эффективную числовую апертуру пути освещения, создавая изображения с относительно высокой контрастностью, превосходным разрешением и хорошей передачей мельчайших деталей поверхности.

Рисунок 10 – Осветитель для коаксиального стереомикроскопа

Системы, предназначенные для вертикального освещения, в которых на пути света перед зеркалом размещается рассеивающий элемент (а не конденсатор), как правило, имеют меньшую числовую апертуру освещения.Однако эти конструкции легче выровнять, и они создают менее контрастные изображения с меньшим количеством теней. Мелкие детали поверхности не так хорошо разрешаются, как в конденсаторных системах, хотя этот тип диффузного осевого освещения идеально подходит для многих задач, требующих оценки зеркальных поверхностей. Среди этих приложений – проверка поверхностей CD-ROM и кремниевых пластин, считывание символов на мелких деталях, визуализация паяльной площадки и проверка компонентов на печатных платах, а также исследование биологических и медицинских образцов.Вертикальные осветители можно сконфигурировать так, чтобы в качестве источника света можно было использовать простые осветители или волоконно-оптические системы. Изготовленные на заказ осветители часто присоединяются к оптоволоконным направляющим определенных размеров или к оптоволоконным направляющим с несколькими ответвлениями, разработанным в качестве аксессуара для конкретного осветителя.

Коаксиальные осветители аналогичны (концептуально) осевым вертикальным осветителям и дают сопоставимые результаты по характеристикам освещения образца. Однако главное отличие состоит в том, что путь освещения для коаксиального освещения лежит внутри оптической системы микроскопа, а не между микроскопом и образцом.Этот метод можно описать как освещение через линзу, поскольку оптическая последовательность стереомикроскопа, формирующая первичное изображение, действует как собственный конденсатор, аналогично функции классических металлургических микроскопов. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что числовая апертура системы освещения изменяется вместе с апертурой объектива. По мере увеличения увеличения в корпусе трансфокатора стереомикроскопа числовая апертура также увеличивается как для путей формирования изображения, так и для путей освещения.Это проявление компенсирует потерю интенсивности изображения за счет увеличения увеличения, которое характерно для других методов освещения, таких как простое вертикальное освещение. Следовательно, поле зрения через окуляры одинаково яркое во всем диапазоне увеличения оптической системы масштабирования.

Коаксиальный осветитель расположен (как показано на рисунке 1) в стереомикроскопе над корпусом трансфокатора и под бинокулярным тубусом и дополнительными делителями луча, используемыми для адаптеров фотооборудования.На рис. 10 в разрезе показан типичный коаксиальный осветитель и корпус трансфокатора микроскопа с удаленными другими компонентами для наглядности. Свет направляется через два независимых канала и системы линз (для правого и левого глаза) в корпусе трансфокатора за счет размещения полуотражающих зеркал. Поляризационные компоненты используются для устранения внутренних отражений от оптических элементов и других источников бликов, которые могут снизить контраст изображения. Первичные поляризаторы расположены между источником света и зеркалами для поляризации света, попадающего в корпус трансфокатора.Анализаторы (или вторичные поляризаторы), расположенные над полуотражающими зеркалами, устраняют нежелательные отражения до того, как они достигнут окуляров. Чтобы свет, формирующий изображение, отраженный от образца, мог проходить через верхние поляризаторы к окулярам или насадке камеры, четвертьволновая пластина задержки, которая функционирует как деполяризатор, устанавливается над передней линзой объектива общего Главная цель. При использовании пластину замедления можно повернуть в угловое положение, чтобы обеспечить оптимальную яркость и контраст изображения для исследуемого образца.

Мишени для микроскопов, оснащенных коаксиальными осветителями, такие же, как и для вертикальных осветителей, и включают в себя проверку интегральных схем и полупроводниковых пластин, анализ металлов и материалов, а также любые задачи, требующие равномерного освещения полированных поверхностей. Осевой свет не идеален для шероховатых поверхностей или поверхностей, которые не расположены перпендикулярно оптической оси. Поверхности, ориентированные под прямым углом к ​​оси освещения, кажутся яркими на изображении, в то время как другие ориентации кажутся темными, потому что свет отражается от пути изображения.Эта характеристика техники коаксиального освещения позволяет успешно применять ее для анализа дефектов полированных или отшлифованных поверхностей.

Существенным ограничением коаксиальных осветителей является ограничение на минимальное возможное увеличение микроскопа. Для увеличений, при которых размер поля обзора приближается к диаметру эффективной апертуры объектива, освещение, отраженное от краев поля, может не попасть в корпус трансфокатора. Как следствие, яркость освещения по краям изображения резко снизится («спадет»).Кроме того, могут возникнуть другие проблемы с изображением, связанные с этим ограничением, и в зависимости от характеристик микроскопа увеличение тела ниже примерно от 2х до 3х может оказаться невозможным. Еще одно соображение при использовании коаксиальных осветителей заключается в том, что сам модуль осветителя может добавлять коэффициент увеличения (возможно, в 1,5 раза), который умножается на общее базовое увеличение микроскопа, дополнительно ограничивая максимально допустимый диаметр поля обзора.

Светодиодные осветители

Одна из новейших технологий освещения в микроскопии, особенно применительно к стереомикроскопии, основана на использовании белого светодиода (LED).Относительно недавняя технологическая разработка, диодные источники, излучающие белый свет, получили признание в приложениях машинного зрения и все чаще применяются в микроскопии. Несколько компаний в настоящее время продают кольцевые светильники с белыми светодиодами в различных вариациях, включая точечные, диффузные и версии, оптимизированные для более коротких или более длинных рабочих расстояний. Доступны другие конфигурации осветителей на основе светодиодов, в том числе прожекторы, панели задней подсветки, линейные массивы и диффузные осевые осветители.На рисунке 11 показаны детали конструкции кольцевого осветителя, включающего матрицу светоизлучающих диодов.

Рисунок 11 – Светодиодный кольцевой осветитель

Светоизлучающие диоды обладают тем преимуществом, что являются источником холодного света, и большинство конструкций имеют постоянный спектральный выход в течение чрезвычайно длительного срока службы. Поставщики осветительных приборов оценивают светодиоды на 40 000 часов и более с возможным сроком службы более 100 000 часов (по сравнению с типичным сроком службы галогенной лампы приблизительно 1000 часов).Из-за длительного срока службы этих источников они практически никогда не требуют замены, а производители имеют возможность герметизировать источник света и соответствующую оптику. Это может быть значительным преимуществом во многих приложениях из-за экономии времени на разборке осветителей для замены лампы и часто утомительной переналадке компонентов микроскопа после технического обслуживания.

Существенной проблемой нынешних белых светодиодов является их относительно низкая интенсивность, и это может ограничить их применение меньшим увеличением в стереомикроскопе, если необходим прямой визуальный осмотр.При документировании на фотопленке или с помощью цифрового захвата низкую интенсивность можно до некоторой степени компенсировать увеличением времени экспозиции. Другой недостаток доступных в настоящее время источников света на белых диодах заключается в том, что выходную цветовую температуру невозможно легко отфильтровать для изменения спектральных характеристик. Этот эффект возникает из-за того, что многие светодиоды не дают истинного красно-зелено-синего выходного сигнала, который можно сформировать простым способом с помощью фильтрации.

Светоизлучающие диоды по своей сути являются монохроматическими устройствами, цвет которых определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в их конструкции.Вслед за первыми устройствами, излучающими красный цвет, были разработаны материалы, которые позволили производить оранжевые, желтые и зеленые светодиоды. Однако только после недавней разработки полупроводниковых материалов, дающих высокую яркость синего и ультрафиолетового волн, стало технологически возможным производить твердотельный белый свет. Большинство светодиодов белого света изготовлены из полупроводниковых кристаллов из нитрида галлия, излучающих синий цвет, окруженных фосфоресцирующим материалом, который излучает диапазон более длинных видимых длин волн при возбуждении синим светом.В излучении люминофора преобладает желтый свет, который сочетается с дополнительным синим цветом за счет аддитивного смешивания, создавая видимость белого. Другие методы, используемые для получения видимого белого вывода, включают смешивание цветов от двух резко монохроматических дополнительных источников (двухцветных светодиодов) или трех монохроматических источников (трехцветных светодиодов) в надлежащем соотношении для достижения восприятия белого цвета. Комбинация длин волн может давать «белый» свет, имеющий относительно высокую цветовую температуру, которая находится в диапазоне, подходящем для приложений оптической микроскопии.

Другой метод достижения белого излучения, который аналогичен механизму люминесцентных ламп, использует люминофор, который излучает в широком диапазоне видимых длин волн для получения широкого спектрального выхода белого света. Этот тип светодиода обычно основан на полупроводниковом материале, который излучает в ультрафиолете для возбуждения люминофора, а весь видимый световой поток устройства является результатом вторичного излучения люминофора. Доступны светодиодные осветители, которые, как сообщается, демонстрируют цветовую температуру дневного света (приблизительно 5 500 К), но некоторые из их других спектральных характеристик не могут быть легко сопоставлены с откликом фотопленки.В результате эти светодиоды могут быть более подходящими для использования с системами цифровых камер. Это особенно верно для дихроматических и трехцветных устройств, которые излучают свет, который кажется белым, но имеет спектральные характеристики, которые не подходят для всех приложений.

Среди многочисленных преимуществ твердотельных источников освещения – относительно низкие требования к потребляемой мощности, что позволяет этим устройствам работать от батарей в течение разумных периодов времени. Это преимущество значительно расширяет возможности микроскопов с питанием от светодиодов в полевых условиях.Обычно светодиодные осветители работают от источников питания от 1 до 3 вольт и от 10 до 100 миллиампер. Осветители с кольцевым светом, использующие светодиоды, должны демонстрировать те же общие характеристики, что и волоконно-оптические и другие кольцевые светильники, и их многочисленные преимущества, казалось бы, дают им большой потенциал в приложениях микроскопии, особенно если они со временем улучшаются. Альтернативные конфигурации осветителей, использующие светодиоды, по мере их развития, должны обладать почти неограниченным потенциалом гибкости для использования со стереомикроскопом.

Простое верхнее освещение для составного микроскопа

Простое верхнее освещение для составного микроскопа

Простой «верхнее освещение» с помощью составного микроскопа
… или как изучать непонятные предметы!

Дэйв Уокер

Можно изучается светом сверху, а не снизу составной микроскоп.В этой статье объясняется очень простой техники, и показывает некоторые из увлекательных предметов, которые вы может учиться … включая “просмотр” цифровой информации на аудио компакт-диск (CD).

Базовый составной микроскоп, который многие любители как и я, использование в первую очередь предназначено для использования с переданными свет. Таким образом, тонкие и / или прозрачные образцы исследуют на слайд микроскопа и освещенный снизу. Однако есть широкий различные предметы, которые можно изучать при верхнем освещении (падающий освещение).К ним относятся непрозрачные или твердые предметы, которые нельзя просматривается в проходящем свете, например, минералы, ткани, монеты, печать, целые цветы или насекомые и т. д.

Если у вас есть стереомикроскоп, вы, конечно, можете просматривать эти предметы в 3D, правильным образом при увеличении мощности от 5X-40X или больше. Но если у вас нет стереомикроскопа, составной микроскоп с маломощными объективами можно также использовать для хороший эффект несмотря на отсутствие 3D и меньшую глубину резкости.Некоторые объекты, такие как компакт-диск, требуют увеличения в 200 раз. показывать цифровую информацию, недоступную для большинство стереомикроскопов, но легко достижимо с базовым составной микроскоп с 20-кратным объективом.

Базовая установка для «верхнего освещения»
Очень просто установка с использованием скромного авторского микроскопа российского Биолам. показано прямо там, где для изучения песка используется объектив 9X. Вот несколько советов.

• Используйте маломощные объективы, например 3,5X-5X и 8X-10X (иногда 20X для некоторых субъектов), поскольку они имеют достаточный допуск, чтобы свет, который нужно направить на объект и иметь разумный глубина резкости. (Если у вас нет очень низкой мощности цель в 3,5X-5X, стоит инвестировать в нее, так как общее увеличение 35–50 раз очень полезно для просмотр многих предметов как в переданном, так и в эпизоде свет).

• Используйте яркий источник света. Если вы используете внешнюю лампу для микроскопии проходящего света это, вероятно, нормально, особенно если это переменная интенсивность и фокусируемость. Но если у тебя его нет вот так я нашел фокусирующие фонарики Дизайн «MagLite» (как показано выше) подходит, если его держать в простая подставка. Маленькая настольная лампа, вероятно, такая же хорошо, хотя помогает, если луч достаточно узкий чтобы избежать бликов.
  

  Несколько основных рекомендаций при изучении предметов

• В отличие от стереомикроскопов, составные микроскопы не имеют большой глубины резкости, поэтому объект должен быть достаточно плоским, или, например, часть цветок, срезать и немного придать форму, чтобы получился плоский предмет.

• Как субъект не может обязательно быть на слайде, возможно, вам будет полезно удалите зажимы сцены (или дополнительную механическую сцену, если вы есть один), чтобы обеспечить удобную платформу для перемещения предмет.

• Для защиты сцены и предоставить подвижную основу для объекта, квадрат черная карта (как показано на рисунке выше) и белая карта пригодится. В зависимости от предмета это может выглядеть лучше на черном или белом фоне.

• Эксперимент с различными углы, высота и направление освещения.Помогает если свет на какой-то регулируемой подставке для это. Я использую небольшую лабораторную ретортную стойку и штатив. зажим, который можно найти в школьных лабораториях.
  

Что изучать

Проще перечислить то, чему не учиться! Хотя верхнее освещение с составным микроскопом не совсем обладают универсальностью стереомикроскопа, его все еще можно использовать с хорошим эффектом, особенно при увеличении, превышающем ваше стерео ‘может быть способным.Вот подборка вещей ниже.

Компактный диски (CD) – это один из моих любимых, так как он один из немногих способов «взглянуть» на закодированные в цифровом виде Информация. Это требует использования цели 20X, которая должен иметь зазор примерно в миллиметр при фокусировке, чтобы позволить неглубокое освещение. Простой фонарик MagLite обычно еще достаточно яркий для визуальных занятий. Экспериментируйте с направлением и угол освещения, чтобы увидеть детали наиболее четко.

Это полезно сначала сосредоточиться на пылинке или царапине на компакт-диске поверхность, затем медленно сфокусируйтесь вниз, пока не исчезнут «точки и тире». видимый. Составное изображение справа показывает визуальное изображение компакт-диска. (верхнее) изображение), а также «негатив» (нижний), созданный в изображении программное обеспечение для обработки. (Русская 20x NA 0.40 ахроматическая объектив использовался с окуляром 7X).

Также стоит посмотреть музыкальную пластинку верхнее освещение (либо целая пластинка, либо ее часть, если вы этого не сделаете) ум порезать).На пластинке представлена ​​музыка, закодированная в аналоговом формате. а не в цифровой форме и, следовательно, служит интересным визуальное сравнение, например для школьников, изучающих разные способы кодирования информации.

Щелкните здесь, чтобы прочитать иллюстрированную статью «Микроскопия дома» в котором обсуждается, как информация хранится на компакт-дисках и пластинках в Подробнее.

Песок – увлекательный подлежат изучению, так как существует так много разных типов.Если ты можешь получить образец некоторых из известных песков, содержащих окаменелости, они особенно интересны. На изображении слева изображен знаменитый песок из Собачьей бухты, Коннемара в Ирландии. Один совет при обучении песок – только очень небольшое количество посыпать кусок черного карту, это позволяет не загромождать отдельные частицы. увидимся. Нажмите на август Nature Walk, чтобы узнать больше об изучении песка.

Печать – многие аспекты печатное слово и изображение заслуживают изучения при падающем свете.Объектив с низким энергопотреблением, например Обычно достаточно 3,5X-5X. В изображение справа показывает пейзажное изображение на штампе на границе между небом и землей с помощью объектива 3.5X.

Можно провести интересные сравнения различные методы печати, используемые для журналов, марок, газеты и т. д. для создания монохромных или цветных изображений. Или ты можно изучить, как качество текста, созданного с помощью Laserjet принтеры и струйные принтеры различаются, и то, как вывод последнее зависит от качества бумаги.

Прочие предметы – многие искусственные предметы, которые можно изучать, такие как монеты, текстиль, электроника микросхемы и схемы, иглы проигрывателя были покрыты Микроскопия в домашних условиях Ряд. Большое разнообразие природных объектов, которые можно изучать как цветы, насекомые, мхи и т. д., были покрыты ежемесячной прогулкой на природе. ряд.

Объекты не должны быть непрозрачными или твердыми. А количество предметов, обычно просматриваемых в проходящем свете, также может обнаруживать дополнительные функции и структуры при просмотре инцидента свет.К ним относятся диатомовые водоросли, части насекомых и т. Д. Это также стоит попробовать как падающий, так и передаваемый с пониженной интенсивностью освещение при этом. Просто поэкспериментируйте и посмотрите …. в конце концов, это часть удовольствия от любительской микроскопии!

Примечание о более совершенном падающем освещении

Падающее освещение – очень ценная техника для некоторых специализированных областей микроскопии, хотя это за пределами возможностей (и, вероятно, кармана!) большинства любителей.Специальные объективы падающего света и осветительные приборы доступен для многих исследовательских микроскопов. Часто цели довольно громоздки, так как они включают оптику, предназначенную для освещения объект и сфокусируйте отраженный свет от объекта для просмотр.

Падающий свет (включая падающее темное поле) используется, например, в металлургии, где поверхности металлов могут быть изученным. Специализированные металлургические микроскопы часто инвертированные микроскопы e.грамм. где плоский металлический предмет (часто отполирован и протравлен, чтобы показать детали поверхности). сцену и исследовали снизу с помощью оптического поезда, установленного под сценой.

Если читатели имеют доступ к эти более продвинутые методы падающего света, мы будем рады для отображения изображения, в идеале с небольшим пояснительным текстом, на нашу страницу «Изображение месяца».

Комментарии к автору Комментарии к автору отправлены через нашу страницу контактов с указанием url страницы плюс: (‘dwalker’, ”) “> Дэйв Уокер приветствовал.

Также прочтите Иоанна Статья Войтовича о косом и осевом освещении.

Микроскопия Передняя страница Великобритании

Micscape Magazine
Библиотека статей

---

Microscopy UK или их участники.

Сообщайте о любых проблемах с Интернетом или предложите общие комментарии редактору Micscape Editor,
через контакт в текущем индексе Micscape.

Micscape – ежемесячный онлайн журнал Microscopy UK, веб-сайт
, Microscopy-UK

WIDTH = 1

---

© Onview.net Ltd, Microscopy-UK и все участники с 1995 г. Все права зарезервированный. Главный сайт находится по адресу www.microscopy-uk.org.uk, а полное зеркало – по адресу www.microscopy-uk.net.

Источники света для микроскопии

00: 00: 11.23 Я хотел бы показать вам некоторые из источников света, которые мы используем
00: 00: 16.20 в настоящее время в микроскопии. И самый первый источник света,
00: 00: 21.12, который мы больше не используем в современных микроскопах, находится прямо снаружи. Солнце было
00:00:26.18 использовался на протяжении многих веков для освещения наших образцов, часто используя
00: 00: 32.08 маленькое зеркало, которое затем направляет солнечный свет на образец.
00: 00: 35.21 Раньше это был самый яркий источник света, который мы могли найти.
00: 00: 39.03 Сегодня мы больше внутри и используем устройства, подобные тем, что стоят здесь.
00: 00: 45.11 Итак, здесь, слева, у меня галогенная лампа. Сама лампа
00: 00: 53.15 находится в фонарном домике. Это галогенная лампа, очень похожая на
00:00:59.07 то, что вы используете дома. Мы можем подать на него напряжение, затем мы осветим
00: 01: 05.07 – спираль здесь начнет светиться, и этот свет будет
00: 01: 11.12, а затем через линзу конденсора будет передаваться в наш микроскоп.
00: 01: 16.03 Итак, в некоторых домах с галогенными лампами сзади есть маленькое зеркало.
00: 01: 21.24, чтобы больше света попадало спереди. Часто в этом нет необходимости,
00: 01: 26.00 этот фонарь здесь просто полностью черный внутри, и все, что вы получаете, это
00:01:33.12 свет выходит спереди. Поскольку у нас здесь конденсорная линза, перед ней
00: 01: 38.05 филаментов, эта линза будет создавать увеличенное изображение нити.
00: 01: 44.00 Я проецирую его здесь, на доску, и поэтому изображение нити накала
00: 01: 49.11 это изображение нашего источника света, это то, с чем вы также столкнетесь в
00: 01: 54.16 различные положения по всему микроскопу. Теперь галогенные лампы
00: 01: 59.17 хороши для освещения проходящим светом, но у них есть два недостатка.Один из них –
00: 02: 05.08, и, как видите, для того, чтобы загорелся свет, требуется довольно много времени.
00: 02: 10.29 он не включается мгновенно, и, кроме того, он не становится супер-ярким
00: 02: 15.04. А для таких вещей, как флуоресценция, нам действительно нужны более яркие источники света.
00: 02: 20.05 Итак, источником света, который уже много-много лет используется в флуоресцентной микроскопии
00: 02: 27.16, является эта ртутная дуговая лампа. Это лампочка, а в этой лампочке есть анод и
00:02:37.14 катод, и на него подается очень высокое напряжение, так что образуется дуга
00: 02: 43,13. Точно так же, как при сварке, что, конечно же, делает каждый
00: 02: 48.23 в свое свободное время. И эта дуга супер, супер яркая. Это дуга
00: 02: 56.13, которая затем проецируется так, что свет проходит во всех направлениях через конденсорную линзу
00: 03: 02.01 и достигает нашего микроскопа. Кроме того, внутри этого светильника часто есть зеркало,
00: 03: 08.03, параболическое зеркало, которое отражает свет, идущий в обратном направлении
00:03:13.04 так, чтобы он выступал спереди. Так вы получите больше света.
00: 03: 16.12 Это ртутная дуговая лампа. Нам они больше не нравятся
00: 03: 24.01, потому что вам нужно заменить их примерно через 200 часов.
00: 03: 27.18 Кроме того, когда эти штуки ломаются, они представляют собой большую опасность. Немедленно
00: 03: 32.13 покиньте комнату, если это произойдет. А выравнивание по
00: 03: 36.29 – это своего рода боль. Вы должны настроить их так, чтобы эта дуга располагалась справа
00:03:41.20 место, относительно линзы конденсатора. Так что свет проходит
00: 03: 46.00 точно по оптическому пути микроскопа. Поэтому маленькие
00: 03: 51.08 коробки, подобные этой, становятся все более популярными. Здесь
00: 03: 56.09 у нас есть так называемый металлогалогенный осветитель, это тоже лампа.
00: 04: 04.02 И эта штука просто щелкает здесь, нет необходимости выполнять выравнивание.
00: 04: 09.12 Свет проходит через вот эту штуку, которая представляет собой жидкость
00:04:15.06 световод. Итак, это трубка, наполненная жидкостью, чем-то вроде воды,
00: 04: 22.08, и свет попадает на этот конец и достигает конца
00: 04: 27.28. Итак, когда я сейчас собираю это и зажигаю здесь.
00: 04: 38.14 Сильно шумит, требует времени. В этих лампах
00: 04: 44.26 есть одна особенность: они не любят, когда их часто включают и выключают.
00: 04: 49.14 Итак, вы знаете, как только они включены, оставьте их включенными хотя бы на час или около того.
00: 04: 53.29 Итак, когда я теперь нажимаю кнопку затвора, чтобы она открылась, вы видите свет
00: 04: 58.16, выходящий из этого жидкого световода. Лампе нужно немного нагреться,
00: 05: 03.21, и со временем она станет все ярче и ярче. Источник света
00: 05: 07.15, который все больше и больше заменяет галогены и подобные вещи
00: 05: 11.28, является светодиодом. И вот у меня один из этих светодиодов. Итак,
00: 05: 17.25 эти штуки действительно хороши, потому что вы включаете их очень, очень быстро,
00:05:23.03 нет вентиляторов, а тем более тепловыделения меньше. И в настоящее время они могут стать очень и очень яркими. Очень часто, когда вы вставляете это в микроскоп
00: 05: 35.10, вы ставите перед ним линзу конденсора. И у вас получится сборка
00: 05: 40.03 примерно так. И у нас есть красивый свет с той длиной волны, из которой мы заинтересованы в выходе
00: 05: 44.20. Итак, эти светодиоды имеют определенные цвета, но
00: 05: 50.28 вы можете получить их кратные и объединить их, а также в электронном виде
00:05:55.13 выберите, какую длину волны вы хотите использовать.
00: 05: 59.14 Наконец, во многих микроскопах, таких как конфокальная и TIRF,
00: 06: 06.25, мы используем лазеры. Лазеры могут выглядеть вот так. Итак, это твердотельный лазер
00: 06: 14.00. Итак, как вы знаете, лазер – это действительно узкий луч
00: 06: 19.07 выходящего света. И я включу это. И снова,
00: 06: 24.23 требуется немного времени, чтобы разогреться. Лазеры, поскольку они излучают очень узкий луч света
00: 06: 29.28, с ними нужно быть очень осторожными.Вы,
00: 06: 34.16, не хотите, чтобы этот луч света когда-либо попадал вам в глаз.
00: 06: 38.27 Здесь спереди есть защитная шторка, и теперь вы можете видеть
00: 06: 43.25 это очень яркое пятно зеленого лазерного света.
00: 06: 48.06 Хорошо, это были различные типы источников света, которые мы используем
00: 06: 53.12 с микроскопами.

Продукты – Системы измерения нанодинности

Светодиодные лампы для микроскопов – от производителя микроскопов

Светодиодные лампы Nanodyne для микроскопов намного лучше старых галогенных ламп.Они ярче, но потребляют гораздо меньше энергии. Они служат в 100 раз дольше, чем галогенные лампы. Они не выходят из строя внезапно, а за очень долгое время немного тускнеют. Старые высококачественные микроскопы изготавливались из материалов и материалов более высокого качества, чем большинство новых микроскопов, но производители отказываются от их поддержки. Они хотели бы продать вам новый микроскоп, чтобы заработать больше денег. Вы беспокоитесь об их финансовом здоровье или о своем собственном? Вы можете починить свой старый за небольшую часть стоимости нового и, кроме того, получить лучший микроскоп.

Внизу этой страницы есть ссылки на страницы наших светодиодных ламп для микроскопов, организованные производителем оригинальных микроскопов. (Мы думаем, что «светодиодный осветитель микроскопа» звучит намного лучше, но Google сообщает нам, что нас меньше 30: 1, поэтому мы корректируем наши термины, чтобы они лучше соответствовали нашим читателям.)

Все сменные светодиодные лампы / осветители для микроскопов Nanodyne:

• Разработаны и изготовлены в Миннеаполисе, Миннесота, США.
• Используйте лучшие доступные материалы и компоненты, такие как высококачественные светодиоды CREE и алюминиевый сплав 6061-T6 или сверхвысокопрочный конструкционный полимер PPA с 35% -ным наполнением из стекла.
• Ярче оригинала, обычно в 5-10 раз. Наш заменитель осветителя B&L Nicholas в 27 раз ярче.
• Обеспечивает огромную экономию энергии от 80 до 90% при работе с максимальной яркостью и от 95 до 99% при исходной яркости. На аналогичную величину снижается нагрев, что устраняет опасность возгорания и разрушения материала из-за горячих галогенных ламп.
• Включите нашу запатентованную нелинейную регулировку интенсивности, которая была разработана для соответствия нелинейной реакции человеческого глаза.Он обеспечивает полный контроль от 0 до 100% без ступенек и прерываний. Большинство моделей можно настроить с помощью регулировочного потенциометра на осветителе или в исходном положении на микроскопе.
• Не используйте выключатели питания или вентиляторы охлаждения, так как эти два элемента наиболее подвержены износу. Вентиляторы не нужны из-за достаточного теплоотвода, и переключатели не требуются, так как освещение полностью выключается при минимальной настройке регулировочного потенциометра.
• Имеет> 80% исходной яркости после 50 000 часов работы.Для некоторых моделей это 100 000 часов. Вместо того, чтобы доводить малоразмерный светодиод до предела, мы используем компоненты с более высокой номинальной мощностью и эксплуатируем их при консервативных уровнях мощности и температуры, чтобы обеспечить долгий срок службы.
• Гарантия 3 года.

Прекратите замену лампочек и ремонт старых галогенных систем. Выберите тип своего микроскопа на одной из картинок ниже, а затем найдите свою конкретную модель. Если у нас нет вашей модели, свяжитесь с нами , чтобы добавить ее в наше портфолио.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Источники света

Общие характеристики различных источников освещения, доступных для оптической микроскопии, зависят от характеристик излучения и геометрии источника, а также от фокусного расстояния, увеличения и числовой апертуры системы коллекторных линз. На это, в свою очередь, влияют форма и положение линз и зеркал в системе. При оценке пригодности конкретного источника света важными параметрами являются структура (пространственное распределение света, геометрия источника, когерентность и выравнивание), распределение длин волн, пространственная и временная стабильность, яркость и степень, в которой эти различные параметры могут быть под контролем.

Обзорные статьи

Вольфрамово-галогенные лампы – Вольфрамово-галогенные лампы накаливания успешно используются в качестве высоконадежного источника света в оптической микроскопии на протяжении многих десятилетий и продолжают оставаться одним из предпочтительных механизмов освещения для различных методов визуализации.

Ртутные дуговые лампы – Ртутная дуговая лампа остается рабочей лошадкой в ​​флуоресцентной микроскопии и до сих пор считается одним из лучших источников освещения, особенно для тех флуорофоров, максимумы возбуждения которых совпадают со спектральными линиями, излучаемыми горячей ртутной плазмой.

Ксеноновые дуговые лампы – Ксеноновая дуговая лампа, которая имеет в значительной степени непрерывный и однородный спектр во всей видимой области спектра, подходит для строгих приложений, требующих одновременного возбуждения нескольких флуорофоров в широком диапазоне длин волн в аналитической флуоресцентной микроскопии.

Металлогалогенные лампы – Металлогалогенные источники освещения быстро становятся серьезным препятствием для применения ртутных и ксеноновых дуговых ламп для исследований во флуоресцентной микроскопии.Эти источники света оснащены высокоэффективной дуговой разрядной лампой, помещенной в эллиптический отражатель, который фокусирует выходной сигнал в жидкий световод для доставки в микроскоп.

Светодиоды (LED) – Среди наиболее многообещающих новых технологий освещения в оптической микроскопии – светодиоды (LED). Мощные диоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра применений в флуоресцентной микроскопии.

Уровни мощности источника света – Выбор подходящего источника света для исследований в оптической микроскопии во многом зависит от стратегии освещения (проходящего или эпископического), параметров образца, конфигурации микроскопа и чувствительности детектора.

Интерактивные учебные пособия

Нестабильность дуговых ламп – Источники освещения на основе плазменного разряда (дуговые лампы) требуют значительного периода времени после зажигания для достижения теплового равновесия, фактора, который может повлиять на временную, пространственную и спектральную стабильность.В этом руководстве рассматриваются несколько причин нестабильности дуговых ламп, включая блуждание, вспышку и флаттер.

Цикл регенерации галогена – В цикле галогенной регенерации, который работает в галогенных лампах накаливания, испаренный вольфрам реагирует с бромоводородом с образованием газообразных галогенидов, которые впоследствии повторно осаждаются на более холодных участках нити накала, а не накапливаются медленно на нити накаливания. внутренние стенки конверта. В этом интерактивном руководстве показано, как галогены сочетаются с вольфрамом и кислородом, чтобы завершить цикл регенерации галогена в галогенных лампах накаливания.

Когерентность света – Одним из важных параметров источников освещения является их когерентность , которая в некоторой степени связана с яркостью из-за того, что очень яркие источники света с большей вероятностью будут очень когерентными. В этом руководстве рассматривается, как некогерентный свет, излучаемый дуговой лампой, может проходить через щель и фильтр для повышения когерентности и сужения диапазона длин волн.

Эллиптические отражатели – Современные источники света, подходящие для использования в высокоэффективной флуоресцентной микроскопии, соединяют металлогалогенные дуговые лампы с эллиптическими собирающими зеркалами и высокоскоростными колесами фильтров для быстрого изменения выходной длины волны.Эти источники также имеют волоконную оптику или жидкостные световоды для подключения выходного сигнала к оптической цепи микроскопа. В этом интерактивном руководстве показано, насколько аккуратное позиционирование дуги относительно фокальных точек эллиптического рефлектора имеет решающее значение для формирования сфокусированного луча на входе жидкого световода.

Ртутные лампы – Ртутные плазменные дуговые лампы высокого давления отличаются высокой надежностью, производительностью очень высокой плотности потока и исторически широко используются в флуоресцентной микроскопии.В этом интерактивном руководстве рассматриваются усовершенствованные ртутные дуговые лампы, которые могут автоматически выравнивать колбу и регулировать ее интенсивность.

Работа светодиода – Среди наиболее многообещающих новых технологий освещения в оптической микроскопии – светоизлучающие диоды ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых нет у ламп накаливания (вольфрамово-галогенные) и дуговых ламп, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания.В этом интерактивном руководстве показано, как два разнородных легированных полупроводника могут излучать свет при приложении напряжения к области соединения между материалами.

Светодиодное освещение для микроскопии – Среди наиболее многообещающих новых технологий освещения в оптической микроскопии – светоизлучающие диоды ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых нет у ламп накаливания (вольфрамово-галогенные) и дуговых ламп, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания.