Основные виды микроскопов. Виды микроскопов: описание, основные характеристики, назначение. Чем электронный микроскоп отличается от светового

Применяют для получения больших увеличений при наблюдении мелких предметов. Увеличенное изображение предмета в микроскопе получается с помощью оптической системы, состоящей из двух короткофокусных линз – объектива и окуляра. Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы. Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось в его фокальной плоскости, в этом случае лучи от каждой точки предмета распространяются после окуляра параллельным пучком. Прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом, используемые для многократного увеличения рассматриваемых объектов. С помощью этих приборов определяются размеры, форма и строение мельчайших частиц. Микроскоп – незаменимое оптическое оборудование для таких сфер деятельности, как медицина, биология, ботаника, электроника и геология, так как на результатах исследований основываются научные открытия, ставится правильный диагноз и разрабатываются новые препараты.

Первый микроскоп , изобретённый человечеством, были оптическими, и первого изобретателя не так легко выделить и назвать. Самые ранние сведения о микроскопе относят к 1590 году. Чуть позже, в 1624-ом году Галилео Галилей представляет свой составной микроскоп , который он первоначально назвал «оккиолино». Годом спустя его друг по Академии Джованни Фабер предложил для нового изобретения термин микроскоп .

Виды микроскопов

В зависимости от требуемой величины разрешения рассматриваемых микрочастиц материи, микроскопии, микроскопы классифицируются на:

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.

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. 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.

Стереомикроскоп , как и другие виды оптических микроскопов , позволяют работать как в проходящем, так и в отражённом свете. Обычно они имеют сменные окуляры бинокулярной насадки и один несменный объектив (есть и модели со сменными объективами). Большинство стереомикроскопов дает существенно меньшее увеличение, чем современный оптический микроскоп, однако имеет существенно большее фокусное расстояние, что позволяет рассматривать крупные объекты. Кроме того, в отличие от обычных оптических микроскопов, которые дают, как правило, инвертированное изображение, оптическая система стереомикроскопа не «переворачивает» изображение. Это позволяет широко использовать их для препарирования микроскопических объектов вручную или с использованием микроманипуляторов. Наиболее широко бинокуляры используются для исследования неоднородностей поверхности твёрдых непрозрачных тел, таких как горные породы, металлы, ткани; в микрохирургии и пр.

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).

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

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. также практически незаменим для работы экспертно-криминалистических центров и санитарно-эпидемиологических учреждений.

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 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.

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. 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

- 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. 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.
ППроекционный 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.

Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп позволяет определить оптическую плотность исследуемого объекта на основе принципа интерференции и таким образом увидеть недоступные глазу детали. Относительно сложная оптическая система позволяет создать чёрно-белую картину образца на сером фоне. Это изображение подобно тому, которое можно получить с помощью фазово-контрастного микроскопа, но в нём отсутствует дифракционное гало. В дифференциальном интерференционно-контрастном икроскопе поляризованный луч из источника света разделяется на два луча, которые проходят через образец разными оптическими путями. Длина этих оптических путей (т. е. произведение показателя преломления и геометрической длины пути) различна. Впоследствии эти лучи интерферируют при слиянии. Это позволяет создать объемное рельефное изображение, соответствующее изменению оптической плотности образца, акцентируя линии и границы. Эта картина не является точной топографической картиной.

Относительно недавно в России появилась модная тенденция - иметь дома микроскоп. Об этом свидетельствует резкий скачок наверх графика объемов продаж. Можно купить универсальный микроскоп и самостоятельно изучать микромир в домашних условиях. Но основное применение микроскопа осталось прежним - использование в лабораториях, институтах, образовательных учреждениях и сервисных центрах для научных или промышленных исследований.

Что такое микроскоп?

Микроскоп - это оптико-механический прибор для обнаружения, наблюдения и исследования мельчайших предметов, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Микроскопы позволяют определять форму, размеры, строение и структуру исследуемых объектов.

Принято считать, что изобретателем микроскопа является Антони Ван Левенгук (Голландия), который сконструировал в XVII веке свой прибор с одной линзой, с помощью которого он принялся изучать растительные и животные ткани. Левенгук занимался изготовлением маленьких линз, которые, несмотря на свои пмикроскопические размеры, увеличивали изображение в 200-300 раз.

Какие бывают микроскопы?

Микроскопы бывают несколько видов, самые распространенные - это оптические микроскопы, использующие световые лучи (обычный свет или подсветка с помощью ламп) и с помощью комбинации линз можно увеличивающие изображение. Как правило, микроскоп представляет собой объектив и окуляр. Также существуют электронные микроскопы, операционные микроскопы и ультрамикроскопы.

Сеть магазинов ПРОФИ имеет в своем ассортименте обширный модельный ряд микроскопов: электронный микроскоп, цифровой микроскоп, оптический микроскоп. У нас вы всегда можете выбрать и купить микроскоп для той или иной сферы использования - для медицинских, биологических, геологических и промышленных лабораторий. В наших магазинах можно купить микроскопы для кабинетов химии и биологии, благодаря которым учителя смогут более доступно объяснять учебный материал. Мастера-ремонтники могут купить специальные электронные и цифровые микроскопы, необходимые для ремонта сотовых телефонов и другого сложного оборудования.
Как выбирать микроскоп

Для того чтобы выбрать и купить микроскоп, следует определить цель его последующего использования с учетом такого важного показателя, как степень увеличения. Этот параметр определяется достаточно просто: если увеличение окуляра равно 10, а увеличение объектива 30, то коэффициент увеличения микроскопа равен 300. Школьные и детские микроскопы, предназначенные для учебного и любительского наблюдения, имеют коэффициент увеличение от 40 до 400. Другой важной характеристикой микроскопа является его разрешающая способность: чем больше этот показатель, тем больше мелких деталей удается рассмотреть.

Электронный микроскоп, в отличие от оптических моделей, оснащен магнитными или электростатическими линзами. Электронный микроскоп может обеспечивать увеличение в 2 млн. раз, тогда как оптические микроскопы рассчитаны на максимальное увеличение в 2 тыс. раз. Электронный микроскоп позволяет видеть самые мельчайшие детали, недоступные для обычного оптического микроскопа, и это его свойство является абсолютно незаменимым для серьезных биологических исследований строения вещества, анализа частиц и фармацевтического контроля качества.

Последним достижением современной микроскопии стал цифровой микроскоп, широко используемый для проведения различных фотометрических измерений. Это единый цифровой модуль, используемый для измерения оптических параметров объекта, что достигается благодаря комбинации камеры, микроскопа и компьютера со специальным программным обеспечением. Системы ввода изображения подсоединяются к микроскопу с помощью адаптеров, которые не только закрепляют камеры, но и передают изображение без искажений. Если предполагается купить микроскоп этого класса, следует обратить внимание на уровень используемой оптики и разрешающую способность фото- или видеокамеры. Цифровой микроскоп обладает рядом неоспоримых достоинств, так как он позволяет осуществлять наблюдения визуально и на экране монитора, использовать возможности компьютерного анализа и редактировать изображения с сохранением промежуточных результатов.

МИКРОСКОП, оптический прибор с одной или несколькими линзами для получения увеличенных изображений объектов, не видимых невооруженным глазом. Микроскопы бывают простые и сложные. Простой микроскоп - это одна система линз. Простым микроскопом можно считать обычную лупу - плосковыпуклую линзу. Сложный микроскоп (который часто называют просто микроскопом) представляет собой комбинацию двух простых. Сложный микроскоп дает большее увеличение, чем простой, и обладает большей разрешающей способностью. Разрешающая способность - это возможность различения деталей образца. Увеличенное изображение, на котором неразличимы подробности, дает мало полезной информации.

Сложный микроскоп имеет двухступенчатую схему. Одна система линз, называемая объективом, подводится близко к образцу; она создает увеличенное и разрешенное изображение объекта. Изображение далее увеличивается другой системой линз, называемой окуляром и помещающейся ближе к глазу наблюдателя. Эти две системы линз расположены на противоположных концах тубуса.

Увеличение. Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Для типичного исследовательского микроскопа увеличение окуляра равно 10, а увеличение объективов - 10, 45 и 100. Следовательно, увеличение такого микроскопа составляет от 100 до 1000. Увеличение некоторых микроскопов достигает 2000. Повышать увеличение еще больше не имеет смысла, так как разрешающая способность при этом не улучшается; наоборот, качество изображения ухудшается.

Портативные микроскопы

Микроскоп - довольно сложный оптический прибор, использующий многие достижения оптической науки и оптических технологий. Даже простой микроскоп должен «видеть» то, что предписывает дифракционная теория микроскопа, поэтому даже детский микроскоп - это прецизионная оптика, оптимальная осветительная система, проекционная и визуальная системы.

Уже сегодня можно купить удобный и простой в использовании переносной видеомикроскоп, основной характеристикой которого является небольшой размер, простота и легкость эксплуатации. Портативный цифровой микроскоп точно передает формы, границу и цвета микромира. Он представляет собой простейший, заключенный в компактный пластмассовый (алюминиевый) корпус оптический микроскоп со встроенной ССD- матрицей (камерой). Алюминиевый корпус хорошо защищает от внешних воздействий. С помощью USB микроскопа возможно делать высококачественные фотографии, видео и замедленную съемку микрообъектов.

Портативный микроскоп имеет как ручную фокусировку, так и авто фокусировку в пределах видимости. Передача данных на компьютер и питание микроскопа осуществляются по кабелю USB.

Портативные микроскопы идеальны для осмотра и ремонта печатных плат, пайки микроэлементов. Цифровые USB микроскопы отлично подходят для промышленных проверок, научного образования, печатной отрасли, судебных расследований, ювелирного дела, текстильной сферы, различных хобби. С помощью этого инструмента легко проверить подлинность любого документа или банкноты, прочесть микрошрифт, часто используемый для их защиты. Вы легко отличите документ, напечатанный на струйном принтере высокого качества, от изготовленного с помощью промышленной полиграфии. Очевидными станут отличия подлинной печати и подписи от нарисованной или напечатанной на компьютере.

Очень удачное сочетание полезности и развлекательности. Лучший подарок для Вашего ребенка, тянущегося к знаниям. С помощью USB-микроскопа можно рассмотреть образцы, подготовленные из чего угодно, что можно собрать вокруг дома, во дворе, на столе или в холодильнике. Эти микроскопы позволяют легко увеличивать различные объекты, чтобы удовлетворить любопытство и узнать об окружающем мире. Работа с микроскопом сулит немало интересных открытий и взрослым и детям.

Универсальный видеомикроскоп CT-2395 прост в эксплуатации, имеет небольшой вес и регулируемые линзы. Линзы CCD камеры микроскопа крепятся на специальную гибкую трубку, ее положение можно менять, благодаря чему объект можно осматривать под любым углом. Данный видеомикроскоп имеет цветную CCD камеру, внутренний баланс белого и автоматическую регулировку усиления, все эти факторы обеспечивают четкость изображения и яркость цветов. Вы можете настраивать яркость светодиодов внутри линз, благодаря чему с видеомикроскопом можно работать при любом освещении. Восьми дюймовый цветной дисплей подключен к линзам CCD камеры через основание видеомикроскопа.

Видеомикроскоп CT-2398 имеет функцию стоп-кадра. Данный видеомикроскоп прост в эксплуатации, при подключении к ПК через USB2.0 порт возможет перенос изображения на экран. Также данный микроскоп имеет специальное программное обеспечение. Видеомикроскоп CT-2398 имеет функцию автоматической передачи изображения на экран, для этого достаточно просто нажать кнопку на ручке. Изображение можно регулировать, оно достаточно четкое.

Переносной видеомикроскоп CT-2399 с автоматической фокусировкой прост в эксплуатации, при подключении к ПК через USB2.0 порт возможен перенос изображения на экран. Также микроскоп имеет специальное программное обеспечение, позволяющее пользователю выбирать эксплуатацию микроскопа с драйверами или без них. При подключении к ПК можно делать снимки или DV записи изображения на экране. После такие снимки или записи можно обрабатывать и сохранять на ПК или передавать. Видеомикроскоп CT-2399 имеет авто фокусировку в пределах видимости, благодаря чему делать снимки проще, чем при ручной фокусировке.

Классификация микроскопов может производиться на основании различных параметров, например: назначение, способ освещения, строение оптическое системы и так далее. В данной статье будет рассматриваться самая общая классификация в зависимости от величины разрешения микрочастиц , которые можно рассмотреть в данный конкретный микроскоп.

Итак, все микроскопы мира можно разделить на оптические (световые), электронные, рентгеновские и сканирующие зондовые микроскопы. Наиболее популярными являются оптические микроскопы, которые широко представлены в магазинах оптики. Данные микроскопы позволяют решать основные исследовательские задачи. Другие виды микроскопов относятся уже к специализированным, и используются в основном в лабораториях.

Рентгеновские микроскопы . Действие таких микроскопов основано на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нм, что позволяет исследовать с их помощью очень малые объекты. Исходя из разрешающей способности рентгеновские микроскопы по их мощности можно позиционировать как нечто среднее межу оптическими и электронными микроскопами (разрешающая способность около 2-20 нм).

Сканирующие зондовые микроскопы . Такой микроскоп Вы вряд ли приобретете для домашнего использования. Это уже специализированный класс микроскопов, в котором для построения изображения используется специальный зонд для сканирования поверхности. Благодаря такому микроскопу получают трехмерное изображение с очень высоким разрешением (вплоть до атомарного). Благодаря рекордному разрешению (менее 0,1 нм) такие микроскопы позволяют видеть молекулы и атомы, а также воздействовать на них (при этом объекты могут изучаться не только в вакууме, но и в газах и жидкостях).