Налаштування освітлення по Келлеру. Відеоурок

Сучасні лабораторні мікроскопи професійного рівня передбачають спеціальну методику налаштування освітлення по Келлеру. Вперше подібний принцип освітлення був запропонований в 1893р. німецьким професором Августом Келлером, співробітником компанії Carl Zeiss, і з тих пір широко застосовується в області традиційної мікроскопії. Техніка налаштування освітлення по Келлеру дозволяє досягти найкращого дозволу і контрасту для візуальних спостережень, і особливо важлива для мікрофотографії. Природно, налаштування освітлення по Келлеру використовується в біологічних мікроскопах при спостереженнях в світлому полі, при цьому граючи більш критично важливу роль при проведенні досліджень спеціальними методами, наприклад, фазово-контрастної мікроскопії.

Важливо пам'ятати, що налаштування освітлення по Келлеру повинна проводитися для кожного об'єктива окремо. Крім того, не меншу роль відіграють і товщина використовуваного предметного скла, і безпосередньо сам зразок. Так, у разі якщо лабораторія працює виключно зі стандартизованими стеклами однієї товщини і одним типом зразків, проводячи дослідження, наприклад, саме з 100х об'єктивом (наприклад, лабораторія, що займається гістологічними дослідженнями), то в такому випадку буде цілком достатньо одного виконати налаштування. В іншому ж випадку, Вам доведеться виконувати рутинну процедуру налаштування освітлення знову і знову.

Отже, висновок 1. Налаштування освітлення по Келлеру здійснюється, виходячи з трьох факторів:

• Чинник 1 – використовується об'єктив
• Фактор 2 – товщина предметного скла
• Фактор 3 – фізичні властивості досліджуваного препарату

*Примітка 1. Звернемо увагу, що правильна настройка освітлення по Келлеру грає більш критичну роль при спостереженнях з об'єктивами сухого типу, ніж з масляними об'єктивами.

На жаль, не всі сучасні лабораторні мікроскопи мають можливість налаштування освітлення по Келлеру. Тому при виборі професійно мікроскопа слід звертати увагу на наявність:

1. Юстируемого по висоті і центрируемого конденсора
2. Апертурної діафрагми конденсора
3. Польовий діафрагми лінзи колектора

Як же власне виконати налаштування освітлення по Келлеру?

Покрокова інструкція налаштування освітлення по Келлеру

Крок 1. Встановлюємо мікроскоп на робочий стіл і підключаємо його до мережі. Включаємо джерело освітлення.

Крок 2. У препаратодержателе координатного столика мікроскопа фіксуємо предметне скло з зразком, пофарбованим належним чином. Переконаємося, що предметне скло розташоване рівно, без перекосів злегка придавивши його по обидва боки.

*Примітка 2. Не слід докладати занадто багато зусиль при натисканні на предметне скло, щоб не пошкодити механізм переміщення столика вгору/вниз.

Крок 3. Необхідно повністю відкрити польову діафрагму лінзи колектора і апертурную діафрагму конденсора ірисового типу обертанням відповідних регулювальних кілець або важелів.

Крок 4. Конденсор мікроскопа слід акуратно підняти вгору до упору, використовуючи відповідний регулювальний механізм (ручка або важіль), як правило, розташовані зліва під предметним столиком.

*Примітка 3. Зверніть увагу, що конденсор не повинен упиратися в предметне скло, так як може просто змістити його з препаратодержателя. Як правило, виробники оптичних приладів передбачають обмежувач підняття конденсора максимально вгору, так що заводська настройка і не дозволить лінзі конденсора стикнутися з предметним склом. У той же час, трапляється, що лінза конденсора випадково вывинчена і впирається в предметне скло, в такому випадку необхідно акуратно закрутити лінзу назад.

*Примітка 4. Більшість мікроскопів оснащене конденсорами єдиної конструкції, проте зустрічаються і моделі з конденсорами з відкидною фронтальною лінзою (наприклад, мікроскоп Konus Biorex-3, Konus Infinity-3, Ulab XY-B2T та ін) або ж додаткової нижньої лінзою (наприклад, мікроскоп Bresser Science TRM-301), вводящимися або выводящимися з ходу променів відповідним чином. Встановлена наверх відкидна фронтальна лінза зменшує фокусна відстань конденсора, в той час як додаткова нижня лінза, навпаки, збільшує його фокусна відстань, що, в свою чергу, природно, впливає на розмір зображення апертурної діафрагми в площині препарату. У таких випадках, виконуючи процедуру налаштування освітлення по Келлеру для об'єктивів малих збільшень, слід відкинути верхню кришку лінзу колектора, або ж ввести нижню додаткову лінзу.

Крок 5. Вибираємо об'єктив, для якого буде проводитись налаштування освітлення по Келлеру. Звернемо увагу, що, як правило, об'єктиви малих збільшень 4х і 10х в лабораторіях використовуються не для безпосереднього проведення дослідження, а лише для пошуку препарату та центрування його в полі зору. Таким чином, спостереження зазвичай проводяться, поступово переходячи від об'єктивів з малими збільшеннями до об'єктивам з більшою кратністю. Найбільш часто першим об'єктивом для налаштування освітлення по Келлеру прийнято вибирати 10х об'єктив.

Крок 6. Спостерігаючи в окуляр мікроскопа регулюємо кільце реостата джерела освітлення для досягнення найбільш комфортною для очей інтенсивності освітлення препарату так, щоб освітлення і не сліпило, але і картинка не була темною.

Крок 7. Використовуємо ручки грубого і точного фокусування для налаштування максимально можливої різкості зображення препарату.

Крок 8. Повністю закриваємо польову діафрагму лінзи колектора обертанням відповідного регулювального кільця. При цьому необхідно переконатися, що в окуляри буде видно зображення польовий діафрагми або її частину.

Крок 9. З допомогою механізму юстування конденсора по висоті опускаємо його вниз до тих пір, поки не побачимо різке зображення польовий діафрагми, тобто чітко окреслені контури багатокутника.

Крок 10. В результаті виконання попереднього кроку ми можемо виявити, що наш багатокутник знаходиться зовсім не в центрі поля зору мікроскопа, що говорить про необхідність центрування конденсора за допомогою двох юстіровочних гвинтів, розташованих в оправі-тримачі конденсора. Таким чином, необхідно домогтися розташування польовий діафрагми по центру як можна більш точно.

*Примітка 5. Виконуючи центрування конденсора, будьте обережні і не змістіть його положення, встановлене по висоті.

Крок 11. Успішно завершивши центрування конденсора, слід акуратно відкрити польову діафрагму так, щоб краї багатокутника майже виходили за межу поля зору.

*Примітка 6. При необхідності слід трохи підкоригувати центрування конденсора.

Переконавшись в належній центрування конденсора, розкрийте польову діафрагму рівно на стільки, щоб висвітлювалося все видиме поле зору, але не більше. Повністю розкривати польову діафрагму не слід, так як це може призвести до погіршення якості зображення, зокрема до зниження контрастності через надмірну засвічення.

Крок 12. Останнім пунктом налаштування є регулювання апертурної діафрагми конденсора. Вважається, що для досягнення найкращого контрасту без втрати дозволу та деталей зображення апертурна діафрагма повинна бути відкрита на ≈65-80% від числової апертури об'єктива. Часто для такого налаштування з окулярного тубуса мікроскопа виймають окуляр і, спостерігаючи на відстані 10-20см, регулюють діаметр апертурної діафрагми так, щоб освітити близько ≈65-80% діаметра зіниці.

*Примітка 7. Описаний вище метод регулювання діаметра апертурної діафрагми може здатися не дуже зручним. З цієї причини багато сучасні мікроскопи оснащені спеціальною шкалою на конденсорі, що дозволяє максимально комфортно і оперативно виконувати настройку. Нанесена градуювання на конденсорі може бути виконана в двох варіаціях:

• Маркування із зазначенням збільшення об'єктива. У такому випадку Вам просто необхідно встановити діафрагму в положення, відповідне вибраному об'єктиву.
• Маркування із зазначенням числової апертури об'єктива. У такому разі необхідно встановити діафрагму в положення, рівне ≈65-80% від числової апертури об'єктива, що використовується.

*Примітка 8. При мікрофотографії часто виявляється корисним використання світлофільтрів. Зниження напруги і, як наслідок, яскравості зображення може призвести до переважання в спектрі теплих тонів з-за збільшення червоної і зменшення синьої складових. Щоб уникнути подібного явища для зниження інтенсивності світла рекомендується використання нейтральних сірих світлофільтрів, що встановлюються перед конденсором. Крім того, при дослідженні зразків, для яких не дуже важливий колір (наприклад, хромосом), може виявитися корисним синій світлофільтр, який характеризується більш короткою довжиною хвилі і високою роздільною здатністю. Таким чином, синій світлофільтр підвищує роздільну здатність мікроскопа і покращує якість картинки.

*Примітка 9. Виконувати процедуру налаштування освітлення по Келлеру слід виключно при візуальному спостереженні в окуляр, так як цифрові камери для мікроскопів характеризуються істотно більш вузьким полем зору, то спостерігаючи зображення на екрані ПК, налаштування освітлення по Келлеру буде менш точною і ефективною. Тому при занятті микрофотографией процедура налаштування повинна бути виконана все одно при візуальному спостереженні.

Переваги налаштування освітлення по Келлеру

Що ж дає така «важка» рутинна процедура, як налаштування освітлення по Келлеру? Не вдаючись у подробиці і нетрі науки, варто сказати, що достоїнствами освітлювальної системи за принципом Келлера є рівномірне освітлення об'єкта, можливість регулювання освітленості (числової апертури конденсора) і освітлюваного поля об'єкта, а також забезпечення телецентрического ходу променів. Регулювання польовий діафрагми впливає на величину освітлюваного поля зору, а регулювання апертурної діафрагми – яскравість, контрастність і роздільну здатність мікроскопа.

В результаті:

1. По-перше, вдається усунути небажані відблиски з бічних поверхонь тубуса мікроскопа
2. По-друге, досягається рівномірне освітлення препарату по всьому полю зору
3. По-третє, освітлення здійснюється виключно тієї ділянки препарату, який видно під мікроскопом. Додатковим плюсом тут є і те, що таким чином зменшується нагрівання зразка.
4. Усунення внутрішніх перевідбиттів дозволяє досягти найкращого контрасту, що особливо важливо при занятті микрофотографией
5. Вдається досягти максимального дозволу дрібних деталей.

Таким чином, на сьогоднішній день принцип освітлення по Келлеру є найбільш поширеною системою освітлення в професійних лабораторних мікроскопах, найбільш раціональним, збалансованим і оптимальним методом освітлення препарату.

Автор статті: Галина Цехмістро