Полное руководство по принципам микроскопии и обслуживанию

Представьте себе мир, невидимый невооруженным глазом, где клетки мерцают, как звезды, а микроорганизмы танцуют, как эфирные духи. Микроскоп служит нашим ключом к открытию этого скрытого царства, расширяя не только наше зрение, но и наше понимание фундаментальной природы жизни. Эта статья представляет собой углубленное исследование принципов работы микроскопов, их типов, методов использования и методов обслуживания для улучшения ваших микроскопических исследований.

Основными функциями любого микроскопа являются увеличение и разрешение. Увеличение относится к увеличению видимого размера объекта, а не его фактических размеров. В микроскопии мощность увеличения представляет собой отношение между размером изображения и фактическим размером объекта. Микроскопы обычно исследуют тонкие образцы, закрепленные на предметных стеклах, что делает их идеальными для наблюдения за одноклеточными организмами, микроорганизмами, клетками и клеточными структурами.

Однако одного увеличения недостаточно — разрешение играет не менее важную роль. Разрешение определяет способность микроскопа различать две соседние точки, представляя собой минимальное расстояние, на котором можно четко различить два близко расположенных объекта. Микроскопы с высоким разрешением создают более четкие и детализированные изображения.

Разрешение микроскопа зависит от числовой апертуры оптической линзы и длины волны света, используемого для наблюдения. В частности, разрешение включает в себя два типа:

• Боковое разрешение: Измеряет способность микроскопа различать соседние точки на плоскости, перпендикулярной оптической оси, определяемой как кратчайшее расстояние между двумя различимыми боковыми точками на плоскости образца.
• Осевое разрешение: Оценивает способность микроскопа разделять соседние точки вдоль оптической оси, представляя собой кратчайшее расстояние между двумя различимыми продольными точками на плоскости образца.

Помимо увеличения и разрешения, глубина резкости и поле зрения являются важными параметрами микроскопического наблюдения.

• Глубина резкости: Вертикальный диапазон, в котором образец остается резко сфокусированным, простирающийся от ближайшей до самой дальней плоскости фокусировки. Объективы с высокой мощностью обычно имеют малую глубину резкости, в то время как объективы с малой мощностью обеспечивают большую глубину.
• Поле зрения: Наблюдаемая область, видимая через микроскоп. Более высокое увеличение приводит к меньшему полю зрения.

Когда изображение выглядит четким и ясным через окуляр, образец был правильно сфокусирован при желаемом увеличении.

Микроскопы сильно различаются в зависимости от области применения и принципов работы. В этом разделе рассматриваются два распространенных типа: стереомикроскопы и составные микроскопы.

Стереомикроскопы, также называемые препаровальными микроскопами, в основном исследуют непрозрачные трехмерные образцы, создавая стереоскопические изображения. Их увеличение обычно находится в диапазоне от 2x до 100x, что делает их пригодными для наблюдения за камнями, растениями, цветами и беспозвоночными.

Стереомикроскопы состоят из нескольких ключевых компонентов:

• Стереоголовка: Соединяется с окулярами
• Окуляры: Линзы для наблюдения
• Регулировка диоптрий: Компенсирует различия в межзрачковом зрении для предотвращения напряжения глаз
• Ручка увеличения с зумом: Регулирует мощность увеличения
• Ручка фокусировки: Перемещает головку по вертикали для регулировки фокусировки
• Осветитель: Обеспечивает проходящее или отраженное освещение с регулируемой яркостью
• Рука/стойка: Поддерживает головку и компоненты
• Основание: Содержит столик для размещения образца, часто со съемными черно-белыми пластинами или возможностью проходящего света

Правильная эксплуатация и техническое обслуживание продлевают срок службы прибора и обеспечивают оптимальную производительность:

1. Всегда транспортируйте обеими руками — одна поддерживает руку, другая — основание — держа микроскоп в вертикальном положении
2. Установите на устойчивую поверхность вдали от краев, повернув руку от пользователя
3. Снимите и сложите пылезащитный чехол
4. Подключите шнур питания, не создавая опасности споткнуться
5. Активируйте подсветку основания и при необходимости отрегулируйте яркость

Уход после использования сохраняет функциональность прибора:

1. Удалите образцы со столика
2. Выключите освещение и дайте остыть
3. Сбросьте настройки до минимального увеличения
4. Очистите поверхность столика
5. Оберните шнур питания вокруг окуляров (не вокруг руки)
6. Замените пылезащитный чехол
7. Верните в отведенное место хранения

Составные микроскопы используют несколько систем линз для достижения более высокого увеличения (обычно 40x-1000x) и превосходного качества изображения по сравнению с простыми микроскопами.

Эти прецизионные приборы содержат множество специализированных компонентов:

• Основание: Основание, поддерживающее весь микроскоп
• Конденсор: Расположен под столиком для фокусировки света на образцах с помощью регулировочных ручек
• Осветитель: Встроенное базовое освещение с регулируемыми регуляторами интенсивности
• Рука: Структурный каркас, поддерживающий верхние компоненты
• Револьверная головка: Вращающаяся турель, удерживающая несколько объективов
• Столик: Платформа с механическими элементами управления для точного позиционирования слайдов
• Ирисовая диафрагма: Регулирует количество света, достигающего образца
• Ручки грубой/точной фокусировки: Отдельные элементы управления для быстрой и точной фокусировки
• Окуляры: Обычно увеличение 10x, установлены на регулируемых бинокулярных трубках
• Объективы: Основные оптические элементы, предлагающие различные увеличения:
  • 4X: Сканирующий объектив
  • 10X: Малая мощность
  • 40X: Высокая мощность
  • 100X: Иммерсия в масле

Объектив 100X требует иммерсионного масла для максимального разрешения путем согласования показателей преломления между предметными стеклами и объективом. Никогда не используйте масло с другими объективами и не используйте объектив 100X без масла.

Правильная процедура иммерсии в масло:

1. Сначала осторожно отцентрируйте образцы под увеличением 40X
2. Поверните револьверную головку на полпути между положениями 40X и 100X
3. Нанесите небольшую каплю масла непосредственно на образец
4. Поверните объектив 100X в масло
5. После использования тщательно очистите объектив бумагой для линз и соответствующим чистящим средством

1. Транспортируйте обеими руками, поддерживая руку и основание
2. Надежно расположите, повернув руку от пользователя
3. Снимите и правильно храните пылезащитный чехол
4. Отрегулируйте бинокулярную головку в рабочее положение, если она сложена
5. Подключите питание, не создавая препятствий
6. Поверните объектив 4X в положение и увеличьте рабочее расстояние
7. Активируйте освещение и отрегулируйте интенсивность
8. Настройте межзрачковое расстояние для комфортного просмотра

1. Выключите осветитель
2. Очистите всю оптику соответствующими материалами для линз
3. Очистите столик от слайдов и мусора
4. Вернитесь в положение 4X
5. Полностью опустите столик
6. Отключите питание и правильно храните шнуры
7. Замените пылезащитный чехол

Влажные препараты позволяют наблюдать жидкие образцы:

1. Поместите каплю жидкости в центр предметного стекла
2. Наклоните покровное стекло, чтобы оно коснулось края капли
3. Медленно опустите, чтобы равномерно распределить жидкость
4. Исследуйте при соответствующем увеличении (никогда не используйте 100X)

Этот оптимизированный метод освещения обеспечивает равномерное освещение и максимальное разрешение за счет точной регулировки конденсора и диафрагмы.

Этапы реализации:

1. Отрегулируйте диоптрии окуляра для правильной фокусировки
2. Поместите окрашенный слайд под увеличением 10X
3. Закройте полевую диафрагму примерно до 25% освещения
4. Частично закройте апертурную диафрагму
5. Сфокусируйте конденсор до тех пор, пока изображение диафрагмы не станет четким
6. Отцентрируйте освещение с помощью регулировочных винтов конденсора
7. Полностью откройте полевую диафрагму
8. Точно настройте апертурную диафрагму для оптимальной контрастности

Точное измерение требует правильной калибровки с использованием окулярного и предметного микрометров.

• Окулярный микрометр (O): Стеклянная сетка, помещенная в окуляр с неизменным увеличением
• Предметный микрометр (S): Калиброванный слайд с известными размерами (обычно 10 мкм между метками)

1. Выровняйте предметный микрометр
2. Наложите обе шкалы микрометра
3. Точно совместите начальные точки
4. Определите отдаленные совпадающие метки
5. Рассчитайте деления между выровненными метками

Многие учебные лаборатории используют микроскопические системы Leica со встроенными камерами и программным обеспечением LAS EZ для проецирования и анализа изображений в реальном времени.

1. Подключите питание к микроскопу
2. Активируйте с помощью базового переключателя
3. Правильно расположите слайды

1. Убедитесь в подключении USB к компьютеру
2. Включите питание с помощью кнопок управления камеры

1. Запустите через поиск Windows
2. Дайте время на подключение (1-2 минуты)
3. Переходите между вкладками «Получить», «Обзор» и «Обработать»
4. Снимайте изображения или записывайте видео по мере необходимости
5. Выполняйте измерения и аннотации в режиме обработки
6. Сохраняйте файлы в соответствующие каталоги

1. Включите систему проецирования
2. Выровняйте слайды с помощью проецируемых изображений
3. Отрегулируйте яркость и контрастность с помощью элементов управления программного обеспечения

Микроскопы служат мощными порталами в микроскопическое царство. Благодаря пониманию принципов их работы, правильным методам использования и требованиям к техническому обслуживанию исследователи могут получить глубокое представление о фундаментальных структурах и процессах жизни. Это всеобъемлющее руководство предоставляет базовые знания, необходимые для уверенного и точного продвижения ваших микроскопических исследований.