Що таке конденсор? Класифікація конденсорів, і навіщо вони потрібні?

Як Ви вже, напевно, здогадалися, мова піде про освітлювальну частини біологічного світлового мікроскопа, а саме – про конденсори. На жаль, приймаючи рішення, який купити мікроскоп, багато хто просто не звертає уваги на дану характеристику мікроскопа, а все через те, що не розуміють, що це таке і його призначення.

Перш за все, скажемо кілька слів про розташування конденсора, де його шукати, і як він виглядає. Конденсор світлового мікроскопа знаходиться між предметним столиком і джерелом світла. Конденсор являє собою лінзу або систему лінз, що збирають промені від джерела світла і спрямовують сформований світловий пучок на зразок. Що стосується оптичної конструкції конденсора, то вона тим складніша, чим вища його числова апертура.

Навіщо потрібен конденсор, за що він відповідає? Найбільш проста відповідь – конденсор використовується для регулювання інтенсивності освітлення досліджуваного об'єкта. Однак, зазначимо, що це занадто просте формулювання, що не відображає суть використання конденсора повністю. Важливо розуміти, що конденсор мікроскопа забезпечує не тільки покращене освітлення препарату, але і більш високу деталізацію зображення. Таким чином, використовуючи конденсор, Ви отримуєте можливість регулювати не тільки яскравість зображення, але і його контрастність, глибину різкості і рівномірність освітлення під час проведення спостережень об'єктів під мікроскопом у світлі, що проходить.

Саме тому, при виборі мікроскопа ми рекомендуємо Вам звертати увагу на наявність конденсора, його тип і параметри. Безумовно, дитячі мікроскопи-іграшки часто взагалі не мають конденсора в своїй конструкції; в конструкції навчальних мікроскопів для школярів зазвичай є незнімний і нерухомий конденсор. При цьому в якісних професійних мікроскопах конденсор має бути знімним і рухливим. Зауважте, що жоден якісний лабораторний мікроскоп не може бути не обладнаний якісним конденсором великої числової апертури.

Крім цього, зверніть увагу на наявність апертурної діафрагми конденсора. У професійних лабораторних мікроскопах використовується ірисова діафрагма, що дозволяє плавно регулювати інтенсивність освітлення препарата. У той час коли в недорогих дитячих та навчальних мікроскопах діафрагма може бути дисковою (диск з декількома отворами різної апертури, тобто діаметру) або ж взагалі відсутня.

Примітка. Якщо Вам необхідно відрегулювати положення конденсора і центрувати його, переміщайте конденсор перпендикулярно оптичній осі. А для фокусування слід переміщати конденсор по вертикалі, вище/нижче (таким чином, змінюючи кут сходження світлових променів), а також регулювати апертурну діафрагму конденсора, змінюючи діаметр пучка світла, що висвітлює препарат.

Пам'ятайте, що конденсор – це один з основних елементів мікроскопа, що впливають на якість зображення об'єкта, що досліджується під мікроскопом. Не забувайте, що без сфокусованого належним чином конденсора просто неможливо отримати правильне освітлення. Також при виборі лабораторного мікроскопу враховуйте, що імерсійні об'єктиви з великою числовою апертурою вимагають наявності спеціального конденсора, що має імерсійний контакт з нижньою поверхнею предметного скла досліджуваного препарату.

Що означає маркування конденсора? На фронтальну частину конденсора мікроскопа наноситься маркування, що складається з букв N. A. і деякого числа, що вказує на числову апертуру конденсора. Для отримання найкращих результатів числова апертура конденсора повинна бути більше або приблизно дорівнювати числовій апертурі об'єктива. Враховуйте, що числова апертура конденсора зменшується при переміщенні його вниз вздовж оптичної осі, а також при звуженні і перекритті отвору апертурної діафрагми конденсора. Крім цього, у маркуванні може вказуватися тип конденсора: Dark Field, Phase Contrast і т. п.

Залежно від типу використовуваного конденсора лаборанти можуть проводити дослідження різними методами освітлення і контрастування: дослідження за методом світлого поля, косого освітлення, темного поля, фазового контрасту та ін. Однак зараз ми не будемо детально розглядати методи мікроскопії, цій темі ми присвятимо окрему статтю.

Прийнята наступна класифікація конденсорів:

Найбільш поширений найпростіший конденсор Аббе. Конденсор Аббе був винайдений німецьким фізиком-оптиком Ернстом Аббе у 1870р. Конденсор Аббе використовується в конструкції більшості стандартних лабораторних мікроскопів для концентрації і фокусування світла при роботі з потужними об'єктивами (40х і вище), оскільки такі об'єктиви мають дуже малі діаметри апертури. За своєю оптичною конструкцією конденсор Аббе являє собою невиправлений за якістю зображення дволінзовий конденсор. Конденсор Аббе складається з двох неахроматичних лінз: двоопуклої лінзи і плоскоопуклої лінзи, яка звернена до досліджуваного об'єкта (плоска сторона спрямована вгору). Апертура конденсора Аббе N.A.= 1,20. Конденсор Аббе має ірисову діафрагму і підходить для більшості завдань, пов'язаних з дослідженнями препарату під мікроскопом методами світлого поля і фазового контрасту.

• Апланатичний конденсор має більш складну конструкцію і складається з трьох лінз, розташованих в наступному порядку: верхня лінза – плоскоопукла (плоска сторона спрямована до об'єктиву), далі йдуть вогнуто-опукла і подвійно-опуклої лінзи. Апланатичний конденсор виправлений щодо таких спотворень, як сферична аберація і кома. Числова апертура конденсора N. А.=1,40. Апланатичний конденсор також має ірисову діафрагму.
• Ахроматичний конденсор – конденсор, повністю виправлений щодо таких спотворень як хроматична і сферична аберація. Використання ахроматичного конденсора особливо рекомендується для мікрофотографії, забезпечуючи отримання більш якісних фотознімків, з кращим відтворенням кольору і без спотворень.
• Конденсор темного поля – це спеціальний тип конденсора, призначений для отримання ефекту темного поля, власне, звідси і його назва. Конденсор темного поля дозволяє спрямовувати пучок світла повз фронтальної лінзи об'єктива. Для дослідження препарату під мікроскопом за методом темного поля Ви можете придбати спеціальний темнопольний конденсор або одержати його зі стандартного світлопольного конденсора, встановивши непрозорий диск певного розміру в площині ірисової діафрагми конденсора.

Також відзначимо, що при роботі з об'єктивами малого збільшення стандартні конденсори можуть не дозволити налаштувати відповідне освітлення всього великого поля зору. Тому, щоб не опускати конденсор нижче його правильного положення, і тим самим не викликати погіршення якості зображення, в конструкції деяких конденсорів може бути передбачена наявність верхньої відкидної лінзи. Крім цього, існують також такі конструкції мікроскопів, в яких перед конденсором розміщується додаткова лінза, або мікроскопи з додатковими лінзами між колектором і конденсором, розташованими на підставі станини мікроскопа.

Наостанок додамо, що конструкцією конденсора також може бути передбачений тримач різних кольорових фільтрів, що можуть бути корисні під час дослідження надто тонких і прозорих зразків.

Ще раз повторимо, що якщо Ви збираєтеся купити лабораторний мікроскоп, обов'язково звертайте увагу на наявність, тип, конструкцію та параметри конденсора. Не забувайте, що для правильної роботи мікроскопа недостатньо, щоб мікроскоп мав високоякісні об'єктиви і окуляри, для цього також необхідно хороше освітлення і якісний конденсор, який би дозволив Вам регулювати інтенсивність і рівномірність освітлення.

Автор статті: Галина Цехмістро