Что такое конденсор? Классификация конденсоров, и зачем они нужны?

Как Вы уже, наверное, догадались, речь пойдет об осветительной части биологического светового микроскопа, а именно – о конденсоре. К сожалению, принимая решение, какой купить микроскоп, многие просто не обращают внимания на данную характеристику микроскопа, а все лишь из-за того, что не понимают, что это такое и смысл его использования.

Прежде всего, скажем несколько слов о расположении конденсора, где его искать, и как он выглядит. Конденсор светового микроскопа находится между предметным столиком и источником света. Конденсор представляет собой собирающую линзу или систему линз, собирающую лучи от источника света и направляющую сформированный световой пучок на образец. Что касается оптической конструкции конденсора, то она тем сложнее, чем выше его числовая апертура.

Зачем нужен конденсор, за что он отвечает? Наиболее простой ответ – конденсор используется для регулировки интенсивности освещения исследуемого объекта. Однако, отметим, что это слишком простоя формулировка, не отображающая суть использования конденсора полностью. Важно понимать, что конденсор микроскопа обеспечивает не только улучшенное освещение препарата, но и более высокое разрешение изображения. Таким образом, используя конденсор, Вы получаете возможность регулировать не только яркость изображения, но и его контрастность, глубину резкости и равномерность освещения при проведении наблюдений объектов под микроскопом в проходящем свете.

Именно поэтому, при выборе микроскопа мы рекомендуем Вам обращать внимание на наличие конденсора, его тип и параметры. Безусловно, детские микроскопы-игрушки часто вообще не имеют конденсора в своей конструкции; в конструкции обучающих микроскопов для школьников обычно имеется несъемный и неподвижный конденсор. При этом в качественных профессиональных микроскопах конденсор должен быть съемным и подвижным. Учтите, что ни один качественный лабораторный микроскоп не может быть не оборудован качественным конденсором большой числовой апертуры.

Помимо этого, обратите внимание на наличие апертурной диафрагмы при конденсоре. В профессиональных лабораторных микроскопах используется ирисовая диафрагма, позволяющая плавно регулировать интенсивность освещения препарата. В то время как в недорогих детских и обучающих микроскопах диафрагма может быть дисковой (диск с несколькими отверстиями разной апертуры, т.е. диаметра) либо же вообще отсутствовать.

Заметка. Если Вам необходимо отрегулировать положение конденсора и центрировать его, перемещайте конденсор перпендикулярно оптической оси. А для фокусировки следует перемещать конденсор по вертикали, выше/ниже (таким образом, изменяя угол схождения световых лучей), а также регулировать апертурную диафрагму конденсора, изменяя диаметр пучка света, освещающего препарат.

Помните, что конденсор – это один из основных элементов микроскопа, влияющих на качество изображения объекта, исследуемого под микроскопом. Не забывайте, что без сфокусированного должным образом конденсора просто невозможно получить правильное освещения. Также при выборе лабораторного микроскопа учтите, что иммерсионные объективы с большой числовой апертурой требуют наличие специального конденсора, имеющего иммерсионный контакт с нижней поверхностью предметного стекла исследуемого препарата.

Что обозначает маркировка конденсора? На фронтальную часть конденсора микроскопа наносится маркировка, состоящая из букв N.A. и некоторого числа, указывающего на числовую апертуру конденсора. Для получения наилучших результатов числовая апертура конденсора должна быть больше либо приблизительно равна числовой апертуре объектива. Учтите, что числовая апертура конденсора уменьшается при перемещении его вниз по оптической оси, а также при сужении и перекрытии отверстия апертурной диафрагмы конденсора. Помимо этого, в маркировке может указываться тип конденсора: Dark Field, Phase Contrast и т.п.

В зависимости от типа используемого конденсора лаборанты могут проводить исследования различными методами освещения и контрастирования: исследования по методу светлого поля, косого освещения, темного поля, фазового контраста и пр. Однако сейчас мы не будем подробно рассматривать методы микроскопии, этой теме мы посвятим отдельную статью.

Принята следующая классификация конденсоров:

Наиболее распространен простейший конденсор Аббе. Конденсор Аббе был изобретен немецким физиком-оптиком Эрнстом Аббе в 1870 г.  Конденсор Аббе используется в конструкции большинства стандартных лабораторных микроскопов для концентрации и фокусировки света при работе с мощными объективами (40х и выше), так как такие объективы обычно обладают очень малыми диаметрами апертуры. По своей оптической конструкции конденсор Аббе представляет собой неисправленный по качеству изображения двухлинзовый конденсор. Конденсор Аббе состоит из двух неахроматических линз: двояковыпуклой  линзы и плосковыпуклой линзы, которая обращена к исследуемому объекту (плоская сторона направлена вверх). Апертура конденсора Аббе N.A.= 1,20. Конденсор Аббе имеет ирисовую диафрагму и подходит для выполнения большинства задач, связанных с исследованиями препарата под микроскопом методами светлого поля и фазового контраста.

• Апланатический конденсор имеет более сложную конструкцию и состоит из трех линз, расположенных в следующем порядке: верхняя линза – плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следуют вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Апланатический конденсор исправлен в отношении таких искажений, как сферическая аберрация и кома. Числовая апертура конденсора N.А.=1,40. Апланатический конденсор также имеет ирисовую диафрагму.
• Ахроматический конденсор – конденсор, полностью исправленный в отношении таких искажений как хроматическая и сферическая аберрация. Использование ахроматического конденсора особенно рекомендуется для микрофотографии, обеспечивая получение более качественных фотоснимков, с лучшей цветопередачей и без искажений.
• Конденсор темного поля – это специальный тип конденсора, предназначенный для получения эффекта темного поля, собственно, отсюда и его название. Конденсор темного поля позволяет направить пучок света мимо фронтальной линзы объектива. Для исследования препарата под микроскопом по методу темного поля Вы можете купить специальный темнопольный конденсор либо же получить его из стандартного светлопольного конденсора, установив непрозрачный диск определенного размера в плоскости ирисовой диафрагмы конденсора.

Также отметим, что при работе с объективами малого увеличения стандартные конденсоры могут не позволить настроить подходящее освещение всего большого поля зрения. Поэтому, чтобы не опускать конденсор ниже его правильного положения, и тем самым не вызывать ухудшение качества изображения, в конструкции некоторых конденсоров может быть предусмотрено наличие верхней откидной линзы. Помимо этого, существуют также такие конструкции микроскопов, в которых перед конденсором размещается дополнительная линза, либо микроскопы с дополнительными линзами между коллектором и конденсором, расположенными в основании станины микроскопа.

Напоследок, добавим, что конструкцией конденсора также может быть предусмотрен держатель различных цветных фильтров, особенно полезных при исследовании слишком тонких и прозрачных образцов.

Еще раз повторим, что если Вы собираетесь купить лабораторный микроскоп, обязательно обращайте внимание на наличие, тип, конструкцию и параметра конденсора. Не забывайте, что для правильной работы микроскопа недостаточно, чтобы микроскоп имел высококачественные объективы и окуляры, для этого также необходимо хорошее освещение и качественный конденсор, который бы позволил Вам регулировать интенсивность и равномерность освещения.

Автор статьи: Галина Цехмистро