Микроскоп

Глазом, заглядывающим в микромир, является прибор микроскоп.

Световой микроскоп увеличивает изображение прозрачных и полупрозрачных предметов. Световые лучи пронизывают исследуемый объект, а с помощью увеличительных линз (их здесь несколько) увеличивают изображение в сотни, тысячи раз.

Строение увеличительного прибора следующее:

– тубус (трубка) с окуляром, расположенным в верхней его части;

– окуляр имеет оправу и пару увеличительных стёкол;

– нижний конец тубуса имеет объектив, состоящий из оправы и нескольких увеличительных стёкол;

– штатив, к которому прикрепляется тубус;

– винты для поднятия и опускания трубки;

– предметный столик;

– зеркало.

Чтобы рассмотреть объект исследования, его с помощью различных зажимов закрепляют на предметном столике.

Биологические микроскопы

Также их называют лабораторными, медицинскими микроскопами проходящего света и плоского поля. Их предназначение – изучение прозрачных и полупрозрачных объектов. Такие микроскопы особенно широко применяются в различных областях биологии и медицины, а также – в археологии, микроэлектронике, пищевой промышленности, геологии.

Криминалистические микроскопы

Предназначены для одновременного анализа двух объектов. Подобные экспертизы позволяют выявить идентичность таких предметов, как волосы, гильзы, волокна, нитки и пр.

Поляризационные микроскопы

Относятся к наиболее сложным типам оборудования и используются для исследования материалов, обладающих нестандартными свойствами. Такие микроскопы широко применяются в минералогии, кристаллографии, а также при проведении микробиологических исследований.

Инвертированные микроскопы

Отличаются тем, что их объективы находятся под исследуемым предметом. Это позволяет работать с большими по своему объему объектами.

Подобные приборы используются при различных научных и лабораторных исследованиях в машиностроении, микроэлектронике.

Кольпоскопы

Приборы, предназначенные для исследования и диагностики заболеваний в гинекологии и акушерстве, для проведения операций, обучения и документирования.

Стереомикроскопы

Используются для исследования живых организмов или препарирования – в биологии, изучения образцов горных пород – в минералогии, выполнения различных технологических операций – в полупроводниковой промышленности, а также в других областях науки и техники.

Впервые микроскоп появился в 1590 году благодаря Янсону, который являлся знаменитым голландским оптиком на то время. Изобретение заключалось в том, что Захариус Янсон смонтировал две выпуклые линзы внутри одной трубки, тем самым заложив основы для создания сложных микроскопов. Фокусировка на исследуемом объекте достигалась за счет выдвижного тубуса. Увеличение микроскопа составляло от 3 до 10 крат. И это был настоящий прорыв в области микроскопии. Каждый свой следующий микроскоп он значительно совершенствовал.

Огромен вклад, который внес в развитие данного предмета такой ученый, как Галилей. Галилей раздвинул зрительную трубу и заметил, что мелкие предметы в таком состоянии можно хорошо увеличить. Ему понадобились всего 24 часа для того, чтобы создать четкую картину под микроскопом, а не расплывчатую и «размазанную», как это было сделано Янсоном. Вивиани подтверждает, что микроскоп изобрел именно Галилей. Позднее, в 1624 году, добившись изготовления более короткофокусных линз, Галилей значительно уменьшил габариты своего микроскопа.

Важным для науки событием была отмечена история открытия увеличительных приборов в 1625 году. Именно тогда Фабер, член римской Академии, впервые употребил сам термин «микроскоп» по отношению к сделанному Галилеем изобретению.

История открытия микроскопа продолжается работами Дребеля и Алькмара. Эти голландские ученые сконструировали прибор, который состоял из двух выпуклых линз. Благодаря этому изображение предмета, который рассматривался под ним, было представлено в перевернутом виде. Этот сложный микроскоп, имевший двояко- или плосковыпуклый окуляр, а также двояковыпуклый объектив, считается предшественником сложных микроскопов более позднего времени.

Итальянец Торе примерно в 1660 году изготовил шарообразные лупы из застывших капель стекла. История открытия микроскопа немыслима без этого имени, поскольку созданные итальянцем лупы позволили увеличивать предметы в полторы тысячи раз.

Английский ученый Роберт Гук внес большой вклад в открытие увеличительных приборов. Роберт Гук усовершенствовал их настолько, что это стало одним из знаменательных событий в истории оптики. Благодаря этому изобретению в 1665 году Гуку удалось впервые увидеть клетки на срезе пробки. Так важное техническое средство получила такая наука, как биология.

Увеличительные приборы продолжил совершенствовать Левенгук (1632–1723), голландец, проживавший в таком городе, как Дельфт. Он самостоятельно сконструировал и использовал в исследованиях простые микроскопы, способные увеличивать до трехсот крат.

Именно Левенгук первым составил описание микроскопических организмов (включая и одноклеточных бактерий), опираясь на свои наблюдения: «С величайшим изумлением я увидел в капле великое множество зверюшек, оживленно двигающихся во всех направлениях, как щука в воде. Самое мелкое из этих крошечных животных в тысячу раз меньше глаза взрослой вши».

В 1698 году Петр I, русский царь, нанес визит этому знаменитому исследователю. Петр находился в то время в Голландии и, как известно, интересовался всем новым. Для своей Кунсткамеры, открытой им в Петербурге, он закупил несколько сложных и простых микроскопов. А гораздо позже, уже после открытия Академии наук, они были переданы в распоряжение этой организации. Русские ученые, работой которых руководил М.В. Ломоносов, стали применять в биологических исследованиях купленные Петром I микроскопы. Впоследствии они активно участвовали в их усовершенствовании. Открытия в области увеличительных приборов продолжилось в 1747 году. Именно тогда Л. Эйлер, член Академии наук Петербурга (1707–1783), предложил использовать для микроскопа ахроматический объектив. Фундаментальный труд этого ученого в сфере геометрической оптики – «Диоптрика». Он состоит из трех томов, которые были изданы в 1769–1771 годах. Новый микроскоп, уже ахроматический, был выпущен в 1802 году, после того, как была опубликована работа Элинуса (тоже члена Академии наук Санкт-Петербурга). Такой микроскоп в то время считался совершенным до такой степени, что ученые даже не допускали мысли о том, что его можно улучшить. Открытие это наделало много шума в то время. Устройство увеличительных приборов Элинуса было следующим. Они были снабжены шестью объективами, имелась возможность изменения увеличения плавно, менялось расстояние от предмета до изображения. Именно в нашей стране родилась и воплотилась в жизнь важная для науки идея ахроматического микроскопа, имеющего переменное увеличение. Однако этот замысел в дальнейших разработках не прижился. Изменение увеличения прибора с помощью регулирования длины тубуса тем не менее было важной идеей, внесшей существенный вклад в историю развития оптических приборов. Сегодня один из микроскопов, созданных Элинусом, можно увидеть в Политехническом музее Москвы, который относится к Институту истории, естествознания и техники.

На то время такой микроскоп считался настолько совершенным, что перспектива улучшения даже не допускалась. Этот прибор стал нашумевшим открытием того времени. Положенная в основу построения микроскопа Элинуса схема представляла собой ахроматический микроскоп, укомплектованный шестью объективами и предусматривала возможность плавного изменения увеличения предметов, путем перемены расстояния от исследуемого предмета до изображения. Россия стала страной, где впервые была выдвинута и воплощена в жизнь идея создания ахроматического микроскопа переменного увеличения. В последующие годы замысел изменения увеличения микроскопа за счет регулировки длины его тубуса не прижился в дальнейших разработках. Но факт внедрения той идеи имел значимый вклад в истории развития оптики.

И.Г. Тидеман, немецкий оптик из города Штутгарта, в начале XIX века принялся за создание двух ахроматических микроскопов. Университет Дерпта (сегодня город носит название Тарту) выделил ему денежные средства на осуществление работ. В 1808 году были выпущены эти приборы.

В 1807 году, за год до создания ахроматических микроскопов, Ван Дейл, голландский оптик, опубликовал свой труд. В нем было представлено описание конструкции ахроматического микроскопа, созданного им. Западноевропейские историки считают, что первым таким прибором удовлетворительного качества был созданный именно этим ученым микроскоп. Однако он по всем параметрам уступал сконструированному Элинусом.

Ахроматические микроскопы И. Фраунгофера, выпущенные в 1811 году, отличались еще более несовершенной конструкцией, если сравнивать их с микроскопами Элинуса. В России их производство началось еще в XVIII веке, однако поутихло к началу XIX столетия. Известно, что примерно в 1820 году довольно высокого качества микроскопы производила мастерская по изготовлению оптики, находившаяся при Казанском университете. Однако в России все-таки не наблюдалось бурного развития этой отрасли промышленности, поскольку правительство того времени полагало, что оптимальным вариантом является покупка увеличительных приборов за рубежом.

Амичи Джамбаттиста (1786–1863) – известный итальянский ученый-оптик, астроном и ботаник. Многие годы своей жизни он посвятил развитию микроскопии. В 1827 году Амичи сам сконструировал и сделал ахроматический объектив, имевший апертуру 0,60 и хорошую коррекцию аберраций. Этот же ученый в 1844 году приступил к опытам по применению водной и масляной иммерсий. Благодаря им был начат выпуск объективов с числовой апертурой 1,30 и водной иммерсией.

Немецкий оптик Э. Аббе продолжил развивать теорию формирования изображения в увеличительном приборе. Аббе был руководителем работ по созданию целой серии ахроматических микро-объективов высокого качества. Их числовая апертура достигала 1,50. Эти приборы были выпущены в Йене фирмой «Карл Цейс» (в 1872 году). Созданная в 1846 году мастерская Цейса выпускала к тому времени ежегодно более 100 микроскопов, сравнимых по качеству с приборами других известных фирм. Дальнейшие попытки создать более сложные и совершенные модели, в частности, с иммерсионными объективами, столкнулись с необходимостью перейти от эмпирических методов конструирования к научно обоснованным. В течение нескольких последующих лет Аббе теоретически установил пределы разрешающей способности микроскопа, вывел так называемый «Закон синусов», разработал методы расчёта безаберрационных оптических систем, предложил конструкцию нового осветителя. Благодаря этим и другим исследованиям Аббе качество микроскопов, выпускаемых фирмой «Карл Цейс», существенно повысилось. В 1876 году, отмечая 30-летие со дня основания и выпуск 3 тысяч микроскопов, фирма «Карл Цейс» заключила контракт с Аббе, сделавший его полноправным участником фирмы.

Старинные микроскопы

Эта же компания под руководством Э. Аббе сделала 8 апохроматов. Цейс разработал и наладил производство лучших на тот момент линз. Теоретически, условие синуса могло реализоваться при использовании оптически высококачественного стекла, однако фактически на тот момент такого стекла не существовало. Вскоре доктор Эрнст Аббе встретил Отто Шотта – 30-летнего химика, специалиста по стеклу. В результате их сотрудничества был произведён новый материал, который смог полностью реализовать условие синуса. Этот новый тип стекла проложил путь к созданию нового типа апохроматических линз. А в 1888 году ее сотрудники разработали апохромат, который обладал апертурой 1,60 и имел монобромнафталиновую иммерсию.

Для того чтобы создать самое подходящее условие освещения в микроскопе, сотрудник оптической фирмы «Карл Цейс» Рихтер разработал и запатентовал специальное осветительное устройство для микроскопа. Но проблема корректного соотношения параметров системы освещения и параметров сменных объективов актуальна и на сегодняшний день.

Русские ученые Л.И Мандельштам и академик Д.С. Рождественский в своих трудах дали развитие теории Аббе. Рождественский ввел в обиход такое понятие, как относительная некогерентность освещения.

Современный мир не мыслит свое существование без электронных микроскопов. Таким образом, держа под контролем продукты питания, отслеживается качество товара, ведь человеку нужно знать, что происходит в глубине. С микроскопом необходимо всего лишь расположить любое вещество под зеркало, и сразу видно, есть или нет в продуктах паразитов.

Если бы ученые НАСА в свое время не разглядели бы их, то люди, вероятнее всего, до сих пор болели бы неизвестными заболеваниями, не зная, что это, и как это лечить.

С помощью микроскопа человеку удалось впервые разглядеть костную ткань и сперматозоиды низших жителей флоры и фауны. Первооткрывателем стал Левенгук, который в 1681 году предоставил эти чудеса на всемирное обозрение королевской семье. Сегодня без микроскопа не происходит ни одного открытия, исследования и лечения нашего организма. Микроскоп – это связующая нить между сегодняшним днем и многообещающим будущим.

Кроме глобальных проблем для микроскопа есть и простые, бытовые.

Если в семье есть ребенок, то использование этого прибора несомненно развивает нестандартное мышление у детей, позволяет увидеть многогранность и бесконечность окружающего мира, простирающегося как вширь (к звездам), так и внутрь (к клеткам, атомам, электронам, кваркам).

Эффективное использование микроскопа может быть реализовано в бытовых целях: например, рассматривание старинных монет, исследование камней и минералов, разглядывание почтовых марок и открыток. Кроме того, если человек работает с паяльником (микросхемы, радиоприемники и т. д.), то микроскоп выведет это увлечение (или профессию) на совершенно новый качественный уровень.

Тем, кому интересно, что мы едим и что пьем, биологический микроскоп можно применять для проверки продуктов, которые покупаются в супермаркетах. Нескольких наблюдений будет достаточно для того, чтобы осознать важность правильного питания и здоровой еды.

Также возникают моменты, когда необходимо обратить внимание на свое здоровье. Микропрепарат скребка с пальцев или ладоней, станет впечатляющей психологической профилактикой от многих заболеваний – позволит понять обязательность мытья рук после прихода с улицы и перед приемом пищи.

Производители микроскопического оборудования постоянно работают над усовершенствованием своей продукции, и поэтому можно с уверенностью говорить о том, что микроскоп и в дальнейшем будет помогать человечеству делать новые открытия, которые сделают нашу жизнь еще более простой и безопасной.

Лучшие стереоскопические микроскопы

OLYMPUS CX33

Тринокулярный микроскоп с диодным освещением предметного столика является профессиональным высокоточным оборудованием. Единственное, что помешало CX33 стать лидером рейтинга – это его цена. Гораздо лучше других подходит для лабораторных исследований разной направленности в медицине и фармацевтике. Отличается компактностью и устойчивостью. Главным преимуществом микроскопа является дорогая оптическая система (одна из лучших), скорректированная на бесконечность (Plan IOS).

Современный стереоскопический микроскоп

Разумеется, такой высококлассный прибор имеет цифровую поддержку – при необходимости можно установить цветную камеру с разрешением 5 Мп (есть в базовой комплектации), что позволит выводить изображение микромира прямо на монитор компьютера. Для уверенной работы оборудования в качестве электронного прибора было создано специализированное программное обеспечение, с помощью которого OLYMPUS CX33 демонстрирует свою высокую эффективность.

Nikon ECLIPSE E200

Прямой бинокулярный микроскоп, оснащенный высококачественной оптикой Nikon, отлично подходит для продолжительных исследовательских и обучающих работ. Эргономичное устройство усовершенствованной модели позволяет, находясь в естественном удобном положении, управлять прибором одной рукой. Окуляры Nikon ECLIPSE E200 отличаются широким полем зрения, с возможностью независимой друг от друга настройки. Также следует отметить, что планахроматические объективы были специально разработаны под эту модель.

Данный микроскоп оборудован светодиодным освещением предметного столика, благодаря чему гарантирована лучшая контрастность изучаемых образцов. Устройство обеспечивает высокую резкость изображения при любом увеличении в возможном диапазоне (от 40 до 1500 крат). Специальное противогрибковое покрытие и защитное вещество, размещенное в самых уязвимых местах микроскопа, надежно предохраняет детали от появления и размножения опасных бактерий и грибов, что значительно увеличивает срок эксплуатации этого микроскопа.

Микромед МС-2-ZOOM Digital

Самый простой в эксплуатации. Под этим микроскопом можно изучать фрагменты растений, наблюдать насекомых, минералы и другие интересные объекты. Он также отлично подходит для работ с ювелирными изделиями, ремонта сотовых аппаратов, проведении исследований в медицине. При этом МС-2 отличается такой доступностью в использовании, что даже школьник сразу разберется.

Неоспоримым преимуществом этого увеличительного аппарата является наличие встроенной цифровой камеры, которая путем подключения к ПК превращает бинокулярный микроскоп в современный электронный прибор, что значительно расширяет область его применения. При этом качество получаемой картинки просто великолепное и позволяет наблюдать на мониторе даже детали микропрепаратов. Максимальное увеличение, доступное в базовой модели, составляет всего 40 крат. При необходимости можно прибегнуть к дополнительной опции и поднять разрешение микроскопа до 160.

Levenhuk 2ST

Современным бинокулярным микроскопом с лучшей точностью является модель Levenhuk 2ST. Отличительной особенностью прибора является оптика, которая изготовлена из особого сверхпрозрачного стекла. Устройство имеет большое рабочее расстояние (60 мм) и увеличение в пределах 10х—40х. Отменные технические параметры прибора позволяют заниматься исследованием как микропрепаратов с тонким плоским срезом, так и крупных объектов. Благодаря стереоскопическому восприятию объекта удается выполнять сверхточные операции. Микроскоп может применяться в самых разных сферах, начиная с ювелирных работ и заканчивая археологией. Проводить исследования можно при естественном освещении, что позволяет экономить на аккумуляторах или батарейках.

Пользователи ценят такие качества прибора, как высокая точность, доступная цена, качественная оптика, удобная регулировка. Из недостатков некоторые потребители отмечают отсутствие подсветки.

Bresser Advance ICD

Первое место рейтинга в этой категории заслуженно занимает микроскоп немецкой фирмы Bresser. Главным отличием бинокулярной установки является мощная система увеличительных линз с просветлением, которая дает великолепную цветопередачу и насыщенность изображения. Большое расстояние между окуляром и смотровой поверхностью (с галогеновой подсветкой), а также объемное восприятие открывает доступ к визуальной работе с разными предметами исследований, с возможностью выполнения необходимых манипуляций.

Тринокулярная насадка позволяет тут же осуществить цифровое форматирование увеличенного изображения или сразу выводить его на проекционный экран. Эта особенность дает возможность с успехом использовать прибор не только в научных и лабораторных центрах, но и в образовательном процессе. Bresser Advance ICD обеспечит лучшие условия проведения биологических и предметных исследований. Он поможет при ремонте сотовых аппаратов, будет полезен для дома школьникам (несмотря на то, что это совершенно не детский микроскоп) и коллекционерам при изучении редких предметов – Advance ICD отлично справляется с любыми объектами исследований как в проходящем, так и отраженном свете.