Конденсор темного поля своими руками

Темное поле

Метод темного поля основан на эффекте, который достигается освещением объекта полым конусом света, внутренняя апертура которого должна превосходить числовую апертуру применяемого объектива. Таким образом, ни один прямой луч не попадает в объектив: при отсутствии объекта поле зрения микроскопа будет темным, а при его наличии — контрастный светлый объект будет виден на темном фоне в отраженном или рассеянном (диффузно отраженном) свете.

Диатомовые водоросли,Светлое поле

Диатомовые водоросли,Тёмное поле

Для создания темного поля в биологическом микроскопе применяют: щелевой метод; упрощенный метод, связанный с одновременным диафрагмированием осветительной апертуры конденсора и выходной апертуры объектива, при этом объектив должен иметь ирисовую диафрагму или вкладыш, которые позволяют уменьшать выходное отверстие объектива, приближая его к осветительной апертуре, оптимальной для получения эффекта темного поля; специальный конденсор темного поля. Метод исследования в темном поле впервые был предложен австрийскими учеными Р.Зигмонди и Р. Зидентопфом в 1903 г.

Рис. 1. Принцип темнопольной микроскопии состоит в том, что свет нулевого порядка дифракции вообще не участвует в формировании изображения.

Темнопольные конденсоры высокого разрешения.
Универсальные конденсоры имеют в своем составе гнездо для установки темного поля, и в большинстве лабораторий имеются темнопольные конденсоры различной степени сложности.
Некоторые из сухих темнопольных конденсоров, например те, которые имеются в микроскопах Olympus, очень просты в обращении. После установки освещения по Кёлеру для светлого поля конденсор удаляют и заменяют на темнопольный, который устанавливается вплотную к предметному столику. В Olympus также выпускают конденсоры, которые устанавливаются на место светлопольных (слайдер-конденсеры), однако большинство конденсоров темного поля высокого разрешения требуют использования иммерсии, наносимой на нижнюю часть предметного стекла.

Рис.2.Универсальный конденсор со вставками для тёмного поля и фазового контраста.Темнопольной вставки соответствует маркировка DF.

Последовательность шагов для установки темного поля c помощью темнопольной вставки.

1. Сфокусируйте препарат на светлом поле

Найдите оптимальный фокус препарата на светлом поле.

Снимите центрируемую линзу конденсора CX-AL

Фокусировочная линза нужна для юстировки микроскопа при настройке по Кёлеру.

Установите темнопольную вставку на фокусировочную линзу

Установите темнопольную вставку на CX-AL и вмонтируйте её обратно до характерного щелчка.

Темнопольная вставка отсекает прямое освещение препарата и пропускает только боковое освещение.

После введения темнопольной вставки в оптический путь , освещение препарата будет не прямое, а боковое.

Рекоммендуется добавить яркости лампы для получения изображения.

Полевая и апертурная диафрагмы микроскопа при темнопольной микроскопии должны быть открыты, как на изображениях ниже:

Открытая полевая диафрагма микроскопа	Открытая апертурная диафрагма

Конус света, выходящего из конденсора в рассеивающем кубе

1. Нанесите каплю масла на полированную поверхность рассеивающего куба или флуоресцирующего перспекса. Одновременно нанесите капельку масла на вершину линзы конденсора. Поместите кубик на столик и приведите его в контакт с маслом на конденсоре NB. Для того, чтобы пользоваться данным методом, надо быть уверенным в том, что при соприкосновении двух выпуклых поверхностей масляных капель все пузырьки воздуха вытолкнуты в стороны.

2. Используя установку конденсора для светлого поля, посмотрите со стороны на конус света в кубике. Его угол регулируется апертурной диафрагмой конденсора, а высота вершины конуса от поверхности конденсора — рабочим расстоянием конденсора. При установке света по Кёлеру вершина конуса оказывается внутри препарата. Помните, что при нормальной работе к конденсору добавляется толщина предметного стекла.

3. В универсальном конденсоре можно переводить отверстия для установки фазовых колец. Посмотрите на конусы света от каждого из колец. Заметьте, что все они внутри полые, но сходятся к объективу, когда он правильно установлен.

4. Установите темнопольный конденсор, и вы увидите конус с очень большим углом, тоже полый внутри, причем его угол столь велик, что выходит за пределы объектива.

Обратите внимание, что в отсутствие масла между вершиной конденсора и основанием кубика эти лучи света не попадут в кубик, поскольку они падают на него под углом, большим, чем критический угол для данного мате риала, и, следовательно, будут отражаться.

Ограничения конденсоров темного поля высокого разрешения.
В некоторых случаях при работе с темнопольными конденсорами и заранее приготовленными препаратами возникают трудности. Причина, состоит в том, что расстояние до вершины конуса падающего света слишком мало для того, чтобы эта вершина могла оказаться внутри образца, который смонтирован на толстом стекле. В такой ситуации не остается ничего другого, как поискать относительно редкий тип фокусируемого темнопольного конденсора. В противном случае придется перезаключать препарат, используя более тонкое предметное стекло.
Другое ограничение метода темнопольной микроскопии состоит в том, что в поле зрения оказывается слишком много деталей, таких, как пузырьки воздуха или инородные частицы, которые ухудшают изображение. Таким образом, данный метод лучше всего использовать для изучения мелких дискретных структур, достаточно удаленных друг от друга.

Источник

Конденсор темного поля своими руками

Зарабатывайте вместе с нами!

Вы будете получать привлекательную комиссию с каждого заказа!

Микроскопия: метод темного поля

Метод темного поля в основном используется для изучения в проходящем свете прозрачных неабсорбирующих объектов, которые невозможно наблюдать методом светлого поля. Чаще всего – биологических, например бактерий и простейших. В отраженном свете можно также изучать и непрозрачные образцы, например шлифы металлов.

Принцип работы следующий. Свет от осветителя проходит через специальный конденсор темного поля, который формирует пучок лучей в виде полого конуса и направляет его на исследуемый препарат. Основная часть лучей проходит мимо объектива, а изображение формируется только светом, рассеянным неоднородной структурой образца. В поле зрения микроскопа на темном фоне отображаются светлые участки структуры препарата и крупные частицы со светлыми краями, имеющие отличный от окружающей среды показатель преломления.

Для проведения исследований в темном поле необходимо использовать микроскопы особой конструкции или специальные темнопольные конденсоры, которые устанавливаются на место штатного конденсора.

Недостатки и преимущества исследований по методу темного поля

Как и любой метод исследований, темнопольная микроскопия имеет свои преимущества и недостатки.

Основной плюс этого метода – возможность работать с прозрачными объектами, которые нельзя наблюдать в светлом поле. А недостатки определяются физическими ограничениями.

Во-первых, это необходимость использовать очень мощные источники света, которые зачастую могут повредить образец. Это связано с тем, что для формирования изображения используется малая часть исходного света, а большая его часть не попадает в объектив. Но, например, при работе с мощным лазерным освещением препарат можно просто-напросто случайно сжечь.

Во-вторых, апертура конденсора должна быть существенно выше апертуры объектива микроскопа, что сильно сказывается на разрешающей способности последнего. Максимальное значение апертуры объектива для работы по методу темного поля может составлять 1,2, а зачастую и того меньше – 0,8. Для сравнения, этот же показатель у светопольного объектива может достигать 1,45.

В-третьих, для работы по методу темного поля нельзя использовать толстые предметные стекла. При большой толщине предметного стекла невозможно получить правильное освещение образца, так как фокус конденсора смещается с препарата внутрь стекла. Например, с конденсором темного поля ОИ-13 можно использовать только стекла толщиной не более 1,2 мм.

В-четвертых, по получаемому изображению нельзя ничего сказать о прозрачности частиц образца и о том, какой показатель преломления они имеют.

На первый взгляд может показаться, что метод темного поля проигрывает исследованиям в светлом поле, однако это не совсем так. Не стоит забывать, что прозрачные образцы невозможно исследовать в светлом поле. Кроме того, каждый из этих методов выделяет разные особенности образца. Светлопольная микроскопия делает видимыми резкие переходы и крупные элементы, которые отбрасывают тени, а плавные изменения лучше отражает метод темнопольной микроскопии.

Конденсор темного поля: особенности и порядок работы

Конденсор темного поля – это элемент осветительной системы микроскопа, представляющий собой систему линз. Он устанавливается в том случае, когда планируются исследования по методу темного поля. Задача конденсора – собрать максимальное количество света от источника освещения и направить его на исследуемый образец. Конденсор способен значительно усиливать освещенность препарата, за счет фокусировки на нем в том числе и тех лучей, которые при отсутствии конденсора прошли бы мимо препарата.

Типовая схема устройства представлена на изображениях выше (конденсор темного поля ОИ-13). Сферическое зеркало (1) склеено с линзой-кардиоидой (2) и вставлено в оправу (3). Вся конструкция помещена в цилиндр (4) и закреплена в корпусе конденсора (5). При помощи винтов настройки (6) можно корректировать местоположение конденсора относительно поля зрения микроскопа. Конденсор считается идеально отцентрированным в том случае, если при отсутствии образца в выходном зрачке объектива не видно света.

Размещается конденсор между источником освещения и предметным столиком таким образом, что последний соприкасается с верхней линзой конденсора.

Для проведения наблюдений по методу темного поля необходимо:

1. Выбрать окуляр и объектив микроскопа, подходящие для наблюдения.
2. Настроить освещение.
3. Заменить штатный конденсор микроскопа на конденсор темного поля и убедиться, что он надежно закреплен стопорным винтом.
4. Нанести на верхнюю поверхность линзы конденсора 1–2 капли иммерсионной жидкости и проверить, что жидкость не содержит пузырьков воздуха.
5. Закрепить на предметном столике образец для исследований. Желательно использовать предметное стекло толщиной до 1,2 мм.
6. Переместить конденсор так, чтобы иммерсионная жидкость покрыла всю площадь контакта между предметным столиком и верхней линзой конденсора.
7. При помощи винтов отрегулировать положение конденсора относительно объектива таким образом, чтобы наблюдаемое в поле зрения микроскопа световое пятно стало минимальным или исчезло вовсе.
8. Сфокусировать микроскоп на исследуемом образце. Вы должны наблюдать эффект темного поля: светлые участки объекта на темном поле. При отсутствии образца на предметном столике в выходном зрачке объектива не должно быть видно света.
9. Микроскоп готов к проведению наблюдений по методу темного поля.

Особенности эксплуатации

Как и любой прибор с оптической схемой, конденсор темного поля требует очень бережного отношения. Любой удар может повредить внутреннюю линзовую систему, а неаккуратное движение — оставить царапины на оптических поверхностях. Поэтому конденсор рекомендуется устанавливать на микроскоп только для проведения исследований, а в остальное время хранить в защищенном футляре. Пыль, грязь и жир следует удалять ватой или мягкой тряпочкой, слегка смоченной ксилолом или бензином. Если вы впервые приобретаете конденсор, рекомендуем при его получении проверить сохранность упаковки и наличие пломб. Обычно на корпусе выгравированы шифр, показатель апертуры, товарный знак изготовителя и порядковый номер изделия.

Обратите внимание, что темнопольный конденсор не рассчитан на эксплуатацию при отрицательных температурах, оптимальный температурный диапазон составляет от +10 до +35 °C, поскольку преломляющие свойства иммерсионной жидкости меняются за пределами указанного температурного диапазона.

В интернет-магазине «Четыре глаза» вы можете выбрать и купить темнопольный микроскоп, а также конденсор темного поля.

4glaza.ru
Ноябрь 2015

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.

Источник

Как самостоятельно сделать конденсор темного поля?

• 

Итак, как самостоятельно «переделать» конденсор светлого поля в конденсор темного поля? Для работы в темном поле на небольших увеличениях обычный светлопольный конденсор Аббе может быть «переделан» в темнопольный конденсор, для чего необходимо установить непрозрачную преграду для световых лучей как можно ближе к его апертурной диафрагме, в центре. Фронтальная линза темнопольного конденсора Аббе сферически вогнутая, что позволяет световым лучам выходить с поверхности во всех азимутах и формировать инвертированный полый конус с вершиной, расположенной в плоскости образца. Но не будем забывать, что конденсор Аббе – это обычный линзовый конденсор, который в силу особенности своего строения не может сравниться со специальным темнопольным конденсором. (см. статью «Темнопольный конденсор для микроскопа. Что Вы знаете о нем?»). Так что ожидаемый результат может оказаться совсем не тем, что Вы хотели бы увидеть. Но, тем не менее, в первом приближении, все же подобие темного поля получить удастся. Фон будет скорее не черным, а серым, а, значит, у Вас не получится полностью достигнуть необходимой контрастности изображения.

В этой статье мы расскажем, как можно из подручных предметов «примитивным» образом переделать конденсор Аббе биологического микроскопа в темнопольный конденсор. Причем для этого совершенно не обязательно его разбирать и рисковать его работоспособностью.

На рисунке цифрами обозначено: 1 — объектив; 2 — препарат, заключенный между предметным и покровным стеклом; 3- иммерсионное масло; 4 — масляный конденсор Аббе; 5 — апертурная диафрагма конденсора; 6 — непрозрачная преграда

Итак, наша цель – изготовить некоторую непрозначную преграду – кружок и расположить ее в конденсоре. А вот о том, как это сделать, и какого размера должен быть кружок, мы и поговорим далее.

Так как нам необходимо установить такую стоп-блокаду лучей как можно ближе к апертурной диафрагме конденсора, то самый простой способ – это изготовить «паука» и установить его прямо под нижней линзой конденсора (в передней фокальной плоскости). Апертурная и полевая диафрагма должны быть полностью открыты. Центральную преграду можно изготовить из картона, пластмассы, небольшой монеты. Интересно, что такой метод вполне неплохо работает с конденсором Аббе при использовании 10х-40х объективов. Размер такой блокады должен составлять 20-24мм в диаметре. Кстати, в большинстве биологических микроскопов конденсор Аббе оснащен поворотным фильтродержателем в нижней части, где собственно и можно зафиксировать самодельное перекрытие. Если фильтродержателя нет, то «паука» нужно изготовить с таким диаметром, чтобы он с небольшим натягом входил внутрь основания конденсора и не выпадал под действием собственного веса. В этом случае «паука» лучше делать из какого-то пружинящего материала.

Приблизительные диаметры центрального перекрытия

• Объектив 1х с числовой апертурой N.A.=0.03 => Диаметр блокады D=25-30мм
• Объектив 2х с числовой апертурой N.A.=0.05=> Диаметр блокады D=8-11мм
• Объектив 4х с числовой апертурой N.A.=0.1 => Диаметр блокады D=8-14мм
• Объектив 10х с числовой апертурой N.A.=0.25 => Диаметр блокады D=16-18мм
• Объектив 20х с числовой апертурой N.A.=0.4 => Диаметр блокады D=18-20мм
• Объектив 20х с числовой апертурой N.A.=0.65 => Диаметр блокады D=20-22мм
• Объектив 40х с числовой апертурой N.A.=0.65 => Диаметр блокады D=22-24мм

Также перекрытие может быть приклеено к нижней линзе конденсора с помощью самоклеющейся ленты, но такое решение будет менее эстетичным. Кроме того, когда Вам понадобиться вернуться к исследованиям в светлом поле, Вам придется отдирать эту блокаду и отчищать линзу конденсора от «остатков». Следует учитывать и тот факт, что в оптической системе конденсора используются не плоские линзы, а, значит, приклеить что-либо к ней будет весьма затруднительно.

Перед тем, как приступить к наблюдениям, также следует центрировать конденсор с помощью юстировочных винтов. Напомним, что правильная центровка крайне важна для работы темнопольного конденсора. Поэтому, если Ваш конденсор не имеет юстировочных винтов и не предусматривает возможность самостоятельного центрирования, то такая «переделка» может оказаться абсолютно бесполезной.

В качестве эксперимента для применения теории на практике мы использовали биологический микроскоп Delta Optical Genetic Pro Bino со светлопольным конденсором Аббе с числовой арертурой N.A.=1.25. На скорую руку, взяв циркуль и ножницы, мы изготовили перекрытие из толстой фольги диаметом 23мм. Причем, на всякий случай, проверили с помощью мощного фонарика, что эта фольга не пропускает свет. Если же у Вас нет хорошего фонарика, можно просто приложить фольгу либо другой материал к осветителю и убедиться, что через него не проходят лучи света. А прикрепили изготовленное перекрытие к дну конденсора с помощью обычного лейкопластыря. Работали мы с 40-кратным объективом, конденсор был поднят максимально вверх, на фронтальную линзу конденсора было нанесено иммерсионное масло. Вот что в итоге мы получили:

Кровь в темном поле. Объектив — 40х, конденсор Аббе с установленным самодельным центральным перекрытием лучей

Переделки хороши, когда что-то нужно срочно посмотреть, а ближайший магазин или далеко, или откроется только в понедельник. Поэтому самостоятельное изготовление конденсора темного поля позволит лишь на небольшой срок и не в самой полной мере удовлетворить решение задачи. Если самодельный «темнопольник» не сбил «оскомину» и требуется его применение снова и снова, то все же стоит задуматься о покупке «правильного» конденсора темного поля. Даже сухой конденсор даст гораздо более интересную картинку! Удачных Вам переделок!

Автор статьи (текст и фото): Галина Цехмистро

Источник