Класифікація об'єктивів мікроскопа

При виборі мікроскопа важливо звертати увагу на об'єктиви, встановлені в його револьверної голівці. Об'єктиви мікроскопа – один з найважливіших елементів оптичної системи мікроскопа, в результаті визначають якість зображення (яскравість, чіткість, цветопередчу тощо), а також роздільну здатність мікроскопа. У даній статті ми поговоримо про об'єктивах біологічних мікроскопів.

Відразу ж скажемо кілька слів про об'єктивах дитячих мікроскопів іграшок, лінзи яких виготовлені з оптичного пластику, і відсіємо їх подальшого обговорення. Очевидними недоліками таких об'єктивів є, по-перше, дуже слабка роздільна здатність, тобто такий об'єктив не дозволить Вам виявити багатьох мікроскопічних деталей досліджуваного зразка, а, по-друге, наявність низки оптичних спотворень, зокрема неправильна передача кольору, тьмяність і розмитість (особливо при високих збільшеннях).

Шкільні ж мікроскопи будуть мати вже скляну оптику, тобто лінзи об'єктивів будуть виготовлені з оптичного скла. Хоча, звичайно ж, вони все ж будуть поступатися за якістю дорогих об'єктивів для лабораторних мікроскопів. Крім того, слід звернути увагу і на те, що часто об'єктиви шкільних мікроскопів мають незнімну конструкцію, тобто вони закріплені в револьверної голівці намертво.

Тепер перейдемо до докладного вивчення параметрів об'єктивів лабораторних біологічних мікроскопів.

Найбільш поширені в світі стандарти об'єктивів біологічних мікроскопів

Існує два найбільш поширених стандарту об'єктивів: DIN і JIS.

• Стандарт DIN - Deutsches Institut fur Normung (Німецький інститут стандартизації)
• Стандарт JIS - Japan Industrial Standards (Японські промислові стандарти)

Об'єктиви стандарту DIN розраховані для роботи з мікроскопами з довжиною тубуса 160 мм і мають парфокальную висоту 45мм. Об'єктиви стандарту JIS розраховані для роботи з мікроскопами з довжиною тубуса 170мм і мають парфокальную висоту 36мм. Таким чином, об'єктиви стандарту DIN забезпечують більшу робочу відстань. Об'єктиви цих двох стандартів взаємозамінні, проте ж будуть мати різницю в збільшенні приблизно на 10%: об'єктив JIS, встановлений в мікроскоп DIN, дасть на 10% менше збільшення, а об'єктив DIN, встановлений в JIS мікроскоп, - на 10% більше збільшення. Різьба у об'єктивів цих стандартів ідентична – це RMS (Royal Microscopical Society – пер. Королівське Мікроскопічне Товариство) різьба 0.7965" (20.23 мм) x 36TPI (TPI - число витків різьби на дюйм). Набагато рідше зустрічається різьблення стандартів M25 (метрична 25мм різьблення об'єктива) і M32 (метрична 32мм різьблення об'єктива).

Крім того, сьогодні багато сучасні мікроскопи оснащені об'єктивами, скоригованими на нескінченність – Infinity Corrected. Такі об'єктиви набагато більш дорогі, проте вони дозволяють встановлювати додаткові оптичні елементи вздовж «паралельного оптичного шляху», не вносячи спотворень, що буде особливо корисним для флуоресцентних, поляризаційних, фазово-контрастного мікроскопа та ін Як правило, виробники мікроскопів використовують свої запатентовані розробки і мають свої унікальні стандарти Infinity Corrected об'єктивів, тому ми рекомендуємо купувати подібні об'єктиви того ж бренду, що і Ваш мікроскоп.

*Примітка. Парфокальные об'єктиви – це об'єктиви, які не потребують значної перефокусовування при зміні збільшення.

Конструктивні особливості об'єктивів

Крім того, об'єктиви розрізняються на сухі і иммерсионные. Так об'єктиви з числовою апертурою меншою одиниці є сухими, а об'єктиви з числовою апертурою більшою одиниці називаються масляними і вимагають використання імерсії для роботи з ними. Потужні об'єктиви, ка правило, від 40х мають підпружинену конструкцію для запобігання пошкодження предметного скла.

Ступінь корекції оптичних спотворень

Ще одна класифікація об'єктивів полягає в їх відмінності за ступенем виправлення оптичних спотворень. Як правило, Ви можете зустріти такі маркування, нанесені на корпус об'єктива

• ACHRO - ахроматичні об'єктиви
• APO - апохроматические объективые
• S-Plan, Semi-Plan - полупланахроматические об'єктиви
• PLAN - планахроматичні об'єктиви
• Plan APO - планапохроматические об'єктиви

Що ж означають ці маркування?

1. За ступенем виправлення хроматичної аберації розрізняють два типи об'єктивів: ахроматичні і апохроматические. Ахроматичні об'єктиви зустрічаються найбільш часто і коштують істотно дешевше апохроматических об'єктивів, так як мають більш просту оптичну схему. Виправляючи хроматичну аберацію для довжин хвиль двох кольорів (червоний і синій), а також сферичну аберацію для довжини хвилі одного кольору (зеленого), ахроматичні об'єктиви формують досить непогана якість зображення, хоча хроматизм, що виявляється у райдужній окантовці об'єктів, залишається все ще трохи помітний. Що ж стосується апохроматических об'єктивів, то тут ми маємо справу з корекцією хроматизму для довжин хвиль трьох кольорів (червоного, синього і зеленого кольорів), а також корекцію сферичної аберації для довжин хвиль двох-трьох кольорів. Як правило, апохроматические об'єктиви також мають велику числову апертуру (N. A.), і, як наслідок, більш високу роздільну здатність. При цьому обидва типи об'єктивів значною мірою страждають від кривизни поля і деформації, стають ще більш помітними із зростанням збільшення мікроскопа.

Багато виробники також пропонують сьогодні флюоритові (Fluo, Fluorite) об'єктиви, у яких подібно до ахроматичних об'єктивів хроматизм виправлений для двох довжин хвиль синього і червоного кольору, а ось сферична аберація – для довжин хвиль двох-трьох кольорів. Флюоритові об'єктиви також відрізняються більш високою роздільною здатністю і кращим контрастом у порівнянні з ахроматичними об'єктивами.

2. Залежно від ступеня виправлення кривизни поля на корпусі об'єктиву може бути нанесена додаткове маркування полуплан (Semi-Plan) або план (План). Кривизна поля проявляється в нерівномірному різкості зображення по полю зору. Дане спотворення полягає в тому, що при спостереженні плоского об'єкта, перпендикулярного оптичної осі, ми отримаємо його зображення, що лежить на увігнутою або опуклою поверхні. Таким чином, коли ми доб'ємося необхідної різкості в центрі, по краю поля зору зображення буде не в фокусі, нечітким і розмитим. Так, для ахроматичних об'єктивів кривизна поля виправлена приблизно на 65% поля зору, для полуплан або семиплан об'єктивів – на 80%, план для об'єктивів – 90%.

Виправлення кривизни поля можливо як для ахроматичних, так і апохроматических об'єктивів. Так з цією метою в Plan об'єктивах доданий спеціальний лінзовий елемент, що, закономірно, призводить до істотного подорожчання об'єктива. Використання план об'єктивів рекомендується для мікрофотографії, зокрема відмінним вибором буде планапохроматический об'єктив, в якому будуть практично повністю виправлені як хроматизм, так і кривизна поля.

Таким чином, ми отримуємо наступні можливі варіанти об'єктивів:

Покриття, що просвітлює, лінз об'єктивів

Для досягнення кращої яскравості і чіткості зображення на лінзи об'єктивів повинно бути нанесено спеціальне покриття, що просвітлює, що зменшує кількість відбитого світла, і, як наслідок, підвищує коефіцієнт світлопропускної здатності оптичної системи, що, в свою чергу, призводить до формування більш яскравого, контрастного зображення.

Продовження слідує...

Автор статті: Галина Цехмістро