Главная » Технологии » Сколько стоит микроскоп?

Сколько стоит микроскоп?

Микроскоп – прибор, при помощи которого можно рассмотреть увеличенное изображение объекта исследования (его деталей), едва различимого или полностью невидимого невооруженным глазом. Сколько стоит такой прибор, мы расскажем в представленной статье.

История создания

Точных сведений о том, кто являлся изобретателем микроскопа, в истории нет. По одним данным, его в 1590 г. сконструировали отец и сын Янссены, мастера по изготовлению очков. Еще один претендент на звание изобретателя микроскопа – Галилео Галилей. В 1609 г. этим ученым был представлен прибор с вогнутой и выпуклой линзами на обозрение публики в Академии деи Линчеи.

С годами система для рассмотрения микроскопических объектов развивалась и совершенствовалась. Огромным шагом в ее истории стало изобретение простого ахроматически регулировавшегося двухлинзового устройства. Представил эту систему голландец Кристиан Гюйгенс в конце 1600-х годов. Окуляры данного изобретателя находятся в производстве и сегодня. Единственным их минусом является недостаточная широта поля обзора. Кроме того, по сравнению с устройством современных приборов окуляры Гюйгенса имеют неудобное расположение для глаз. Особый вклад в историю микроскопа внес изготовитель подобных приборов Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг.). Именно он привлек внимание биологов к этому устройству. Левенгук изготавливал небольшие по размеру изделия, оснащенные одной, но весьма сильной линзой. Использовать такие приборы было неудобно, но они не удваивали дефекты изображений, что присутствовало в составных микроскопах. Исправить этот недостаток изобретатели смогли только спустя 150 лет.

Вместе с развитием оптики улучшилось качество изображения в составных приборах. Совершенствование микроскопов продолжается и в наши дни. Так, в 2006 г. немецкими учеными, работающими в институте биофизической химии, Мариано Босси и Штефаном Хеллем, был разработан новейший оптический микроскоп. Из-за возможности наблюдать предметы с размерами в 10 нм и трехмерные высококачественные 3D-изображения прибор назвали наноскопом.

Виды микроскопов

Приборы для получения увеличенного изображения имеют 4 основные разновидности:

  • Оптические микроскопы.
  • Бинокулярный микроскоп
  • Металлографический микроскоп
  • Поляризационный микроскоп
  • Люминесцентный микроскоп
  • Измерительный микроскоп
  • Электронные микроскопы.
  • Сканирующие зондовые микроскопы
  • Рентгеновские микроскопы.

Оптический микроскоп

 Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличны один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т. н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т. п. значительно меньше этой величины. До середины XX века работали только с видимым оптическим излучением, в диапазоне 400—700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптически микроскоп не мог давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2—0,7 мкм, или 200—700 нм). Таким образом, оптический микроскоп способен различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм, поэтому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат.

Бинокулярный микроскоп

Бинокулярный микроскоп позволяет получать 2 изображения объекта, рассматриваемые под небольшим углом, что обеспечивает объёмное восприятие, это оптический прибор для многократного увеличения рассматриваемых объектов, который обладает специальной бинокулярной насадкой, позволяющей вести изучение объекта при помощи обоих глаз. В этом и заключается его удобство и преимущество перед обычными микроскопами. Именно поэтому бинокулярный микроскоп чаще других применяется в профессиональных лабораториях, медицинских учреждениях и высших учебных заведениях.

 В числе других преимуществ данного прибора необходимо отметить высокое качество и контрастность изображения, механизмы грубой и точной настройки. Бинокулярный микроскоп работает по тому же принципу, что и обычные монокулярные: объект изучения помещают под объектив, где на него направляется искусственный световой поток. Бинокулярный микроскоп применяется для биохимических, патологоанатомических, цитологических, гематологических, урологических, дерматологических, биологических и общеклинических исследований. Общее увеличение (объектив*окуляр) оптических микроскопов с бинокулярной насадкой обычно больше, чем у соответствующих монокулярных микроскопов.

Металлографический микроскоп

Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому металлографический микроскоп построены по схеме отраженного света, где имеется специальный осветитель установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет на объект, далее свет отражается от не прозрачного объекта и направляется обратно в объектив. Современный прямой металлографический микроскоп характеризуются большим расстоянием между поверхностью столика и объективами и большим вертикальным ходом столика, что позволяет работать с крупными образцами. Максимальное расстояние может достигать десятки сантиметров. Но обычно в материаловедении используются инвертированный микроскоп, как не имеющие ограничения на размер образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней образца (в этом случае они совпадают).

Поляризационный микроскоп

 В основе принципа действия поляризационного микроскопа лежит получение изображения исследуемого объекта при его облучении поляризованными лучами, которые в свою очередь должны быть получены из обычного света с помощью специального прибора — поляризатора. В сущности при прохождении поляризованного света через вещество либо отраженное от него меняет плоскость поляризации света в результате чего на втором поляризационном фильтре выявляется в виде излишнего затемнения. Либо дают специфичные реакции как двойное лучепреломление в жирах.

Поляризационный микроскоп предназначен для наблюдения, фотографирования и видеопроекции объектов в поляризованном свете, а также исследований по методам фокального экранирования и фазового контраста. Поляризационный микроскоп используется для исследования широкого круга тех свойств и явлений, которые обычно недоступны для привычного оптического микроскопа. Поляризационный микроскоп снабжается бесконечной оптикой с профессиональным программным обеспечением.

Люминесцентный микроскоп

Принцип действия люминесцентных микроскопов основывается на свойствах флюоресцентного излучения. Микроскоп используются для исследования прозрачных и непрозрачных объектов. Люминесцентное излучение, по-разному отражается различными поверхностями и материалами, что и позволяет успешно применять его для проведения иммунохимических, иммунологических, иммуноморфологических и иммуногенетических исследований.

Благодаря их уникальным возможностям, люминесцентный микроскоп широко используются в фармацевтике, ветеринарии и растениеводстве, а, кроме того, в биотехнологических отраслях промышленности. Люминесцентный микроскоп также практически незаменим для работы экспертно-криминалистических центров и санитарно-эпидемиологических учреждений.

Измерительный микроскоп

Измерительный микроскоп служит для точного измерения угловых и линейных размеров объектов. Используется в лабораторной практике, в технике и машиностроении. На универсальном измерительном микроскопе проводятся измерения проекционным методом, а также методом осевого сечения. Универсальный измерительный микроскоп отличается простотой автоматизации благодаря своим конструктивным особенностям.

Наиболее простым решением является установка квазиабсолютного датчика линейных перемещений, благодаря чему значительно упрощается процесс наиболее часто проводимых (на УИМ) измерений. Современное применение универсального измерительного микроскопа обязательно подразумевает наличие как минимум цифрового отсчетного устройства. Несмотря на появление новых прогрессивных средств измерения, универсальный измерительный микроскоп достаточно широко используется в измерительных лабораториях благодаря своей универсальности, простоте измерения, а также возможности легко автоматизировать процесс проведения измерения.

Электронный микроскоп

Электронный микроскоп позволяют получать изображение объектов с максимальным увеличением до 1000000 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока пучка электронов с энергиями 200 В ÷ 400 кэВ и более (например, просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). Разрешающая способность электронного микроскопа в 1000÷10000 раз превосходит разрешение светового микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения электронный микроскоп использует специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля. Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями примерно так же, как световое — оптическими линзами.

Сканирующий зондовый микроскоп

Сканирующий зондовый микроскоп это класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году.  Отличительной СЗМ особенностью является наличие: зонда, системы перемещения зонда относительно образца по 2-м (X-Y) или 3-м (X-Y-Z) координатам, регистрирующей системы. Регистрирующая система фиксирует значение функции, зависящей от расстояния зонд-образец. Обычно регистрируемое значение обрабатывается системой отрицательной обратной связи, которая управляет положением образца или зонда по одной из координат (Z). В качестве системы обратной связи чаще всего используется ПИД-регулятор.

Основные типы сканирующих зондовых микроскопов:

  • Сканирующий атомно-силовой микроскоп
  • Сканирующий туннельный микроскоп
  • Ближнепольный оптический микроскоп

Рентгеновский микроскоп

Рентгеновский микроскоп — устройство для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновский микроскоп по разрешающей способности находится между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нанометров, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нанометров). В настоящее время существуют рентгеновский микроскоп с разрешающей способностью около 5 нанометров.

Рентгеновский микроскоп бывают:

Проекционный рентгеновский микроскоп.

Проекционный рентгеновский микроскоп представляет собой камеру, в противоположных концах которой располагаются источник излучения и регистрирующее устройство. Для получения чёткого изображения необходимо, чтобы угловая апертура источника была как можно меньше. В микроскопах такого типа до недавнего времени не использовались дополнительные оптические приборы. Основным способом получить максимальное увеличение является размещение объекта на минимально возможном расстоянии от источника рентгеновского излучения. Для этого фокус трубки располагается непосредственно на окне рентгеновской трубки либо на вершине иглы анода, помещенной вблизи окна трубки. В последнее время ведутся разработки микроскопов, использующих зонные пластинки Френеля для фокусировки изображения. Такой микроскоп имеют разрешающую способность до 30 нанометров.

Отражательный рентгеновский микроскоп.

В микроскопе этого типа используются приёмы, позволяющие добиться максимального увеличения, благодаря чему линейное разрешение проекционного рентгеновского микроскопа достигает 0,1—0,5 мкм. В качестве линз в них используется система зеркал. Изображения, создаваемые отражательными рентгеновскими микроскопами даже при точном выполнении профиля их зеркал искажаются различными аберрациями оптических систем: астигматизм, кома. Для фокусировки рентгеновского излучения применяются также изогнутые монокристаллы. Но при этом на качество изображения сказываются структурные несовершенства монокристаллов, а также конечная величина брэгговских углов дифракций. Отражательный рентгеновский микроскоп не получил широкого распространения из-за технических сложностей его изготовления и эксплуатации.

Самые дешевые модели

Если в вашем кармане от 2,5 до 4,5 тысяч рублей на то, чтобы осуществить свою мечту (приобрести цифровой микроскоп), и это предел платежеспособности, то не стоит отчаиваться. Даже за эти смешные деньги Вы всегда сможете найти пусть и простенький, но все же микроскоп, позволяющий увидеть увеличенное изображение на экране компьютера или телевизора (некоторые модели оснащаются аналоговыми видеовыходами). А по внешнему виду ну совсем не скажешь, что это микроскоп. Скорее больше похоже на обычный светодиодный фонарик.

Кстати, светодиоды в таких моделях на самом деле есть. Они выполняют функцию осветителя. Есть также и оптическая система, и цифровая матрица, преобразующая изображение в электрический сигнал. То есть всё как в обычных микроскопах, если не считать отсутствия оптического окуляра. Кратность увеличения у таких моделей небольшая (чаще не больше 200x), но вполне соответствует стоимости. Есть даже плавная регулировка, а качество картинки на экране монитора может быть до 2 Мп.

Среднеценовой сегмент

Располагая суммой от 4,5 до 10 тысяч рублей всё уже неоднозначно, появляется небольшой выбор. В самом начале этого диапазона цен располагаются полностью автономные модели микроскопов. Устройство выглядит совсем как карманная камера. Изображение в них выводится на встроенный экран (обычно размером от 1,8″ по диагонали), но при желании его можно передать и на монитор компьютера, благо почти все подобные микроскопы оснащаются USB-портом. Как и самые дешевые цифровые микроскопы, эти модели позволяют рассматривать микромир в падающем свете. Возможности увеличения обычно переваливают за 100x, есть функция регулировки.

Начиная от 7 тысяч рублей, предлагаются цифровые микроскопы, внешний вид которых сразу говорит о том, с чем приходится иметь дело. Штатив, тубус, предметный столик и даже револьверная головка, то есть всё, что должно быть в микроскопе. Максимальное увеличение для таких моделей составляет 1280х. Кроме того, некоторые из них, например, модель «Классик-50» комплектуются набором различных препаратов. Разрешение входящей в комплект камеры обычно не выходит за пределы 1,3 Мп. Осветители довольно примитивны, они выполнены на светодиодах и позволяют наблюдать предметы в падающем или проходящем свете. В общем, эти микроскопы должны представлять явный интерес для микробиологов, начинающих исследователей и ВУЗов с их покладистыми студентами.

Дорогие профессиональные микроскопы

Данные цифровые микроскопы стоят от 15 до 26 тысяч рублей и обладают отнюдь недетскими способностями. Кратность увеличения доходит до 1600х, а качество изображения на экране подключаемого компьютера может удивить даже искушенного, так как большинство моделей комплектуются камерами на 3 и 5 Мп. В качестве осветителя в них используется самый настоящий профессиональный конденсор с диафрагмой, а также плавно регулируемый по всем направлениям координатный предметный столик. При большом увеличении разглядывать микромир можно через слой иммерсионного масла. Одним словом, это самые продвинутые микроскопы, которые можно найти в свободной продаже.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code