Systemy optyczne mikroskopów

Obiektyw

Obiektyw składa się z kilku soczewek, które powiększają obiekt i wyświetlają obraz w powiększeniu. W zależności od różnicy ogniskowej dostępne są obiektywy o różnych powiększeniach, takich jak 4×, 10×, 40× i 50×. Oprócz powiększenia wskaźniki pokazujące wydajność obiektywu obejmują również aperturę numeryczną i odległość roboczą.
Światło przechodzące przez soczewkę generuje aberrację kolorów (rozmycie kolorów), która ma inny współczynnik załamania światła w zależności od długości fali. Aby temu zapobiec, opracowano następujące obiektywy:

- Obiektyw achromatyczny

Obiektywy zaprojektowane tak, aby współczynniki załamania przy dwóch długościach fali (kolorów) światła były takie same. Ten typ soczewek jest szeroko stosowany, częściowo ze względu na ich przystępną cenę.

- Obiektyw semi-apochromatyczny (obiektyw fluorytowy)

Soczewki zaprojektowane tak, aby współczynniki załamania przy trzech długościach fali (kolorów) światła były takie same. Obiektywy tego typu stosuje się do obserwacji fluorescencyjnych, ponieważ jest zapewniony współczynnik przepuszczania światła ultrafioletowego o długości fali około 340 nm.

- Obiektyw apochromatyczny

Soczewki zaprojektowane tak, aby współczynniki załamania przy trzech długościach fali (kolorów) światła były takie same, jak w przypadku soczewek semi-apochromatycznych. Ten typ obiektywu charakteryzuje się dużą aperturą numeryczną i lepszą rozdzielczością, dlatego jest często stosowany w badaniach wymagających szczegółowych obserwacji. Wysoka wydajność oznacza również wyższą cenę.

- Obiektyw planarny

Obiektyw, w którym aberracja krzywizny pola jest korygowana w taki sposób, że ostrość uzyskuje się nie tylko pośrodku widoku obiektywu, ale także na jego obrzeżach. Jeśli w wymienionych powyżej obiektywach skorygowano aberrację krzywizny pola, są one nazywane odpowiednio obiektywami achromatycznymi planarnymi, obiektywami fluorytowymi planarnymi i obiektywami apochromatycznymi planarnymi. W większości przypadków na boku obiektywów znajduje się napis „PLAN”.

- Obiektyw immersyjny

Zwiększa aperturę numeryczną poprzez wypełnienie cieczą przestrzeni między soczewką obiektywu a próbką, aby uzyskać wysoką rozdzielczość. Obiektyw immersyjny, w którym zastosowano olej, jest nazywany obiektywem immersyjnym olejowym, a obiektyw immersyjny, w którym zastosowano wodę – obiektywem immersyjnym wodnym. Pierwszy z nich ma na boku oznaczenie „HI” lub „OIL”, a drugi „W” lub „WATER”.

Obiektyw okularowy (okular)

Obiektyw do zamontowania po stronie obserwatora. Obraz powiększony przez soczewkę obiektywu jest dalej powiększany przez soczewkę okularu w celu obserwacji. Obiektyw okularowy składa się z jednej do trzech soczewek i jest również wyposażony w mechanizm zwany przysłoną pola widzenia, który usuwa niepotrzebne światło odbite i aberrację.
Dostępne są różne typy, w zależności od powiększenia, jakie zapewniają, np. 7× i 15×. Oprócz powiększenia, wydajność obiektywu jest reprezentowana przez średnicę pola widzenia, która pokazuje zakres pola widzenia.
W przeciwieństwie do soczewek obiektywu im większe powiększenie soczewki okularu, tym krótsza jest długość.
W zależności od konstrukcji przysłony pola widzenia lub zastosowania dostępne są następujące obiektywy:

- Obiektyw Huygensa

Składa się z dwóch soczewek płasko-wypukłych. Ten typ obiektywu jest używany do małych powiększeń i charakteryzuje się przysłoną pola widzenia umieszczoną w tubusie obiektywu.

- Obiektyw Ramsdena

Ten typ obiektywu charakteryzuje się przysłoną pola widzenia umieszczoną na zewnątrz tubusu obiektywu.

- Obiektyw periplanarny

Koryguje aberrację chromatyczną powiększenia i inne właściwości, aby umożliwić wyraźną obserwację, nawet na obrzeżach pola widzenia.

- Obiektyw kompensacyjny

Obiektyw okularowy, który kompensuje aberrację spowodowaną przez soczewkę obiektywu.

- Obiektyw szerokokątny

Zapewnia szerokie pole widzenia i jest stosowany głównie do obserwacji organizmów żywych i minerałów.

- Obiektyw o szerokim polu widzenia

Zapewnia jeszcze szersze pole widzenia i jest stosowany głównie w mikroskopach stereoskopowych.

Kondensor

Układ optyczny montowany pod stolikiem. Obiektyw ten umożliwia regulację ilości światła, aby równomiernie oświetlić obiekty. Jest przydatny do obserwacji w dużym powiększeniu. Istnieją różne rodzaje kondensorów, od ogólnych kondensorów Abbego po kondensory achromatyczne, które korygują aberrację kolorów.

- Kondensor Abbego

Prosty obiektyw kondensorowy, który jest często stosowany w mikroskopach instalowanych w instytucjach edukacyjnych.

- Kondensor achromatyczny

Obiektyw kondensorowy, który koryguje aberrację barwną. Obiektywy kondensorowe achromatyczne aplanatyczne są dostępne jako typ zaawansowany, który może korygować krzywiznę pola.

- Kondensor uniwersalny

Umożliwia szeroki zakres obserwacji, takich jak obserwacja w ciemnym polu, kontrast fazowy, kontrast różnicowo-interferencyjny i obserwacja w świetle spolaryzowanym.

Informacje o powiększeniu

Całkowite powiększenie obserwacyjne stanowi iloczyn powiększeń soczewek obiektywu i okularu. Na przykład powiększenie soczewki obiektywu wynosi 20×, a powiększenie soczewki okularu wynosi 10×, co zapewnia całkowite powiększenie 200×.
Powiększenie 1× odnosi się do stanu, w którym obiekt jest oglądany za pomocą oka z odległości 250 mm. 250 mm jest uważane za odległość, z której ludzkie oko może najłatwiej oglądać badany obiekt. Jest to tak zwana odległość wyraźnego widzenia. Powiększenie obiektywu okularowego uzyskuje się, dzieląc odległość wyraźnego widzenia przez ogniskową obiektywu.

Jak czyścić obiektywy

Do czyszczenia potrzebne są przede wszystkim następujące narzędzia:

• Dmuchawa (sprężone powietrze)
• Papier do czyszczenia obiektywu
• Waciki bawełniane
• Środek czyszczący (zalecany przez producenta, alkohol absolutny, mieszanina eteru i alkoholu, woda destylowana itp.)

1. Czyszczenie za pomocą dmuchawy lub innego urządzenia

Najpierw należy usunąć kurz i brud z obiektywu za pomocą dmuchawy lub sprężonego powietrza.
(Ze względu na jego wysokie ciśnienie sprężone powietrze nie powinno być używane do niektórych obiektywów. Przy podejmowaniu decyzji o jego użyciu należy zapoznać się z instrukcją obsługi).

2. Usuwanie plam

Użyć środka czyszczącego zaleconego przez producenta: alkoholu absolutnego, mieszaniny eteru i alkoholu lub wody destylowanej. Nie używać środka do czyszczenia okularów, ponieważ zawiera środek przeciw parowaniu.
W przypadku użycia łatwopalnego środka czyszczącego, takiego jak eter, należy uważać, aby nie doszło do jego zapłonu. Wyłączyć wcześniej urządzenia elektroniczne znajdujące się w otoczeniu. Należy również zwrócić uwagę na wentylację w pomieszczeniu.
Nanieść niewielką ilość środka czyszczącego na materiał pyłoszczelny, taki jak gaza, włóknina lub papier czyszczący, następnie delikatnie wytrzeć soczewkę ruchem spiralnym od środka do zewnętrznego obwodu. W przypadku małych obiektywów należy owinąć papier soczewkowy wokół końcówki wacika i przetrzeć soczewkę bez użycia nadmiernej siły.
Powyższa procedura czyszczenia może być również stosowana w przypadku obiektywów kondensorowych.
Po użyciu soczewki obiektywu imersyjnego olejowego należy ją oczyścić, ponieważ w przeciwnym razie powierzchnia soczewki ulegnie zniszczeniu. Zebrać pozostałości oleju za pomocą papieru czyszczącego, a następnie delikatnie przetrzeć soczewkę papierem czyszczącym zwilżonym środkiem czyszczącym.