Микроскопы

Микроскопы и микроскопические системы это приборы, предназначенные для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом. Бывают Цифровые, Биологические, Стерео, Металлографические, Люминесцентные, Инвертированные, Поляризационные, Промышленные, Сканирующие Электронные SEM, Атомно-силовые микроскопы, и другие.

Подкатегория

Электронный микроскоп это прибор, чья разрешающая способность 1000—10000 раз превосходит разрешение традиционного светового оптического микроскопа и для лучших современных приборов может быть меньше одного ангстрема. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля. Основа сканирующего электронного микроскопа — электронная пушка и электронная колонна, функция которой состоит в формировании остросфокусированного электронного зонда средних энергий (200 эВ — 50 кэВ) на поверхности образца. При взаимодействии электронов с объектом возникают несколько видов сигналов, каждый из которых улавливается специальным детектором. Соответственно, изображения, продуцируемые микроскопом, могут быть построены с использованием различных сигналов: изображение во вторичных электронах, изображение в отраженных электронах, рентгеновское изображение. 

Атомно-силовой микроскоп (АСМ / AFM)  — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, используется для определения рельефа поверхности с высоким разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного, позволяет исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности. Для определения рельефа поверхностей образцов используется луч лазера направляемый на внешнюю поверхность кантилевера, отражается и попадает на фотодетектор. Такой метод регистрации отклонения кантилевера реализован в большинстве современных атомно-силовых микроскопах.

В конфокальной лазерной микроскопии эмиссионное излучение вне фокуса отсекается точечной диафрагмой в отличие от многофотонной лазерной микроскопии, где фонового излучения не возникает вообще. Полученные серии изображений на различных глубинах фокальной плоскости внутри образца позволяют реконструировать трехмерное изображение. В конфокальных лазерных микроскопах используется точечная подсветка от одномодового оптоволоконного лазера непрерывного действия. Таким образом происходит оптическое разделение. Лазерное излучение коллимируется и используется для подсветки сканируемого образца. Свет от образца попадает на объектив и проходит через сканирующую систему до момента попадания на детектор. Перед детектором размещена точечная диафрагма с ограничением дифракции – пинхол.

Рамановский микроскоп объединяет микроскоп и рамановский спектрометр. Он видит микро области образцов, и может снимать рамановские сигналы при различных условиях. Микроскоп оборудован специально изготовленным объективом, и лазерное пятно на образце становится очень близко к пределу дифракции, после чего информация о фокусе может отображаться точно с помощью 3-мегапиксельной камеры. Его преимущество улучшает качество спектра комбинационного рассеяния и преодолевает ограничения рамановских систем, где фокальная плоскость для получения комбинационного сигнала немного выше или ниже плоскости формирования изображения. Рамановский микроскоп используется для получения наночастиц и новых материалов, наночастиц и новых материалов, научных исследований, биологических наук, криминалистики, анализа медицинской иммунологии, сельского хозяйства, науки об окружающей среде и т. Д.

Цифровой микроскоп - это оптический микроскоп с присоединенной или встроенной камерой используемой с целью передачи наблюдаемого изображения на компьюьер и его дальнейшей цифровой обработки.

Микроскопы, предназначенные для изучения микробиологических объектов. Биологический микроскоп, он же световой микроскоп общего назначения, предназначен для исследований, преимущественно прозрачных биологических объектов в проходящем свете. Биологические микроскопы используются для исследований в биологии и смежных отраслях науки.

Стереомикроскопы предназначены для тонких работ под микроскопом, например в часовом деле, микроэлектронике, микромоделизме, нейрохирургии и т. п.. Для таких работ нужно правильно оценивать положение наблюдаемых объектов под микроскопом в трех координатах, для чего требуется стереовидение, большая глубина резкости (глубина зрения) и значительное пространство под объективом для работы. Стереомикроскопы имеют невысокое увеличение (несколько единиц или десятков), большое рабочее расстояние объектива (расстояние от оптики до точки наблюдения, обычно несколько сантиметров), в них нет регулируемых столиков и встроенных систем освещения. Для удобства работы стереомикроскоп не «переворачивает» изображение. Объектив стереомикроскопа чаще всего несменный.

Специфика металлографического исследования заключается в необходимости наблюдать структуру поверхности непрозрачных тел. Поэтому микроскоп построен по схеме отражённого света, где имеется специальный осветитель, установленный со стороны объектива. Система призм и зеркал направляет свет на объект, далее свет отражается от непрозрачного объекта и направляется обратно в объектив. Современные прямые металлургические микроскопы 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 инвертированные микроскопы, как не имеющие ограничения на размер образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней образца (в этом случае они совпадают).

Некоторые вещества обладают люминесцентными свойствами, то есть способны светиться в видимом спектре при облучении ультрафиолетом. Люминесцентные микроскопы — это микроскопы, снабженные ультрафиолетовым осветителем для наблюдения свечения таких препаратов. Поскольку свечение возникает со стороны ультрафиолетового освещения, то максимально эффективна будет подсветка ультрафиолетом со стороны наблюдателя, то есть прямо через объектив микроскопа. Люминесцентные микроскопы содержат ультрафиолетовый источник и специальную оптическую схему для подсветки через объектив. Кроме того, они снабжаются специальными объективами, пропускающими ультрафиолет и не имеющими собственной паразитной люминесценции в ультрафиолете. Такие объективы маркируются FLUOR или аналогично. Люминесцентные микроскопы применяются для проведения иммунохимических, иммунологических, иммуноморфологических и иммуногенетических исследований.

В инвертированном микроскопе оптическая схема устроена таким образом, что образец наблюдается снизу. Обычно инвертированные микроскопы используются в материаловедении, как не имеющие ограничения на размер образца (только на вес) и не требующие параллельности опорной и рабочей граней образца (в этом случае они совпадают).

При отражении света от объектов его поляризация может изменяться. Чтобы визуально выявить такие объекты, их освещают поляризованным светом, полученным после специального поляризационного фильтра. Отразившись, свет проходит через оптический тракт поляризационного микроскопа, в котором установлен второй поляризационный фильтр. Таким образом, через эту пару фильтров пройдет только тот свет, который соответствующим образом изменит свою поляризацию при отражении от наблюдаемого препарата. Остальные участки препарата окажутся затемнены.

Оптические микроскопы имеют широчайшее применение в промышленных лабораториях, отделах контроля качества, непосредственно на производственных линих. Основная цель промышленных микроскопов - предоставить четкое изображение интересующей области, провести её анализ и измерения, в заданных условиях эксплуатации микроскопа, зачастую далеких от идеальных лабораторных.