Pokud hovoříme o zvětšení u optických mikroskopů, jimiž pozorujeme obraz okem v okuláru, pak srovnáváme kolikrát je větší obraz zobrazený mikroskopem pozorovaný okem oproti skutečným rozměrům objektu. Pokud bychom zůstali u poměrového zvětšení, pak bychom měli porovnávat, kolikrát je větší obraz na monitoru oproti skutečným rozměrům objektu. Pokud se u mikroskopu před snímacím senzorem používá další optický člen (např. zvětšení objektivu mikroskopu je vyznačené na těle objektivu). Další hodnota je diagonální rozměr monitoru. Jelikož se většinou uvádí v palcích (inch), pak jej přepočteme na milimetry vynásobením 25,4. Poslední číslo, které pro určení celkového zvětšení potřebujeme, je rozměr diagonály senzoru. Pozor, zde označení senzoru neznamená rozměr diagonály v palcích. U senzorů je potřeba dohledat délku diagonály podle technických parametrů výrobců. Většinou se jedná o kompaktní zařízení s vestavěnou optikou, která dává zvětšený obraz pozorovaného objektu. U těchto mikroskopů udávají výrobci různá zvětšení (např. Takto připojená kamera snímá obraz zvětšený objektivem mikroskopu.
Digitální mikroskop umožňuje snadné pořízení vysoce kvalitních snímků. Často se používá pro rychlou a snadnou dokumentaci, kontrolu kvality (QC), analýzu poruch a výzkum a vývoj v různých oblastech. Každý, kdo začíná pracovat s mikroskopem, dříve nebo později narazí na nějaké potíže. Takže, pokud jste si právě koupili nový mikroskop, je velice pravděpodobné, že máte hlavu plnou otázek. To je zcela pochopitelné a je to tak v pořádku.
Jaké zvětšení vlastně potřebuji? Je zorné pole pro mě nějaké důležité? Proč potřebuji dodatečné okuláry? Abyste v tom měli jasno, připravili jsme pro vás souhrn odpovědí na vaše nejčastější dotazy. Hledáme mikroskop pro vzdělávání. Typický složený optický mikroskop má tři nebo čtyři objektivy se zvětšením 4x, 10x, 40x a 100x (olejové imerze). Objektiv se zvětšením 4x poskytuje možnost nejmenšího zvětšení, takže budete moci pozorovat velkou oblast vzorku. Tímto způsobem snadno najdete vhodnou oblast pro následné podrobnější pozorování.
Jakmile tuto oblast najdete, umístěte ji do středu zorného pole a přepněte na objektiv s vyšší hodnotou zvětšení. Pomocí mikroskopu můžete snadno měřit velikost vzorku, nejdříve však musíte mikroskop zkalibrovat. K tomu potřebujete stupnici mikrometru (nazývanou nitkový kříž) integrovanou do okuláru mikroskopu, a také měřicí stupnici na stojanu mikroskopu. Nitkový kříž obsahuje dílky, ty ale nemůžete použít přímo pro měření. Dejme tomu, že máte stupnici na stojanu se stupni o velikosti 0,01 mm. Pokud zarovnáte stupnici na stojanu se stupnicí v okuláru, dílky na ose X stupnice okuláru budou odpovídat dílkům osy Y měřicí stupnice na stojanu. Pro výpočet hodnoty zvětšení mikroskopu jednoduše vynásobte hodnotu zvětšení okuláru mikroskopu hodnotou zvětšení čočky objektivu.
Celkové zvětšení typického složeného mikroskopu s okulárem 10x a objektivy 4x, 10x, 40x, 100x tak bude 40x, 100x, 400x a 1000x v závislosti na použité čočce. Stejný princip se používá také pro stereoskopické mikroskopy. Některé stereoskopické mikroskopy jsou vybaveny objektivy s variabilním zvětšením v rozsahu 0,75x-7,5x. V mikroskopii se ohniskovou vzdáleností rozumí vzdálenost mezi čočkou objektivu a horní částí pozorovaného objektu. Ohnisková vzdálenost optického systému určuje, jak efektivně dokáže systém shromažďovat a zaostřovat světelné paprsky.
Existuje několik různých způsobů, jak fotografovat pomocí mikroskopu. Mnoho moderních mikroskopů je vybaveno integrovanými digitálními fotoaparáty, které jsou připojené k počítači pomocí USB kabelu. Tyto modely mikroskopů umožňují velmi snadné fotografování. Fotografovat však můžete i s mikroskopem, který nemá vestavěný fotoaparát. Existuje mnoho různých druhů fotoaparátů k mikroskopu, které lze nasadit na mikroskop místo okuláru. Pomocí speciálního adaptéru můžete ke svému mikroskopu připevnit kompaktní fotoaparát nebo DSLR (digitální zrcadlovku). Kompaktní fotoaparát se připevní tak, aby se jeho čočka objektivu „dívala“ do okuláru mikroskopu.
Tato otázka je trochu zavádějící, definice výkonu má v tomto ohledu více aspektů. Například optické (světelné) mikroskopy jsou běžně vybaveny čtyřmi objektivy: 4x a 10x jsou objektivy o nízkém výkonu, zatímco 40x a 100x objektivy zajišťují vysoký výkon. Celkové zvětšení (dosažené s okulárem 10x) menší než 400x charakterizuje mikroskop s nízkým výkonem, naopak zvětšení s hodnotou přes 400x znamená vysoký výkon.
“Hledáme mikroskop pro vzdělávání. Záleží na účelu vašich pozorování. Základní mikroskopy pro vzdělávání se prodávají většinou se třemi objektivy (4x, 10x a 40x). Maximální výkon zvětšení je u těchto modelů 400x. Pokročilé modely mikroskopů pro vzdělávání jsou vybaveny také čtvrtým objektivem - objektivem 100x (s použitím olejové imerze). Pomocí objektivu s okulárem 10x a technikou olejové imerze můžete dosáhnout zvětšení až 1000x. Zvětšení 1000x vám umožňuje pozorovat cílové objekty ve vysokém detailu. Nicméně, tak velké zvětšení znamená potíže při zaostření na pozorovaný objekt. Je vyžadována technika olejové imerze (což může být opravdu pracný úkol) a samotný objektiv je poměrně drahou záležitostí.
Dioptrická úprava vám umožňuje zaostřit jeden okulár nezávisle na druhém a kompenzovat tak rozdíl mezi dioptriemi vašich očí. Zorné pole je průměr osvětleného kruhu pozorovaného přes okulár. Čím vyšší zvětšení, tím menší zorné pole. Achromatické objektivy redukují výskyt sférických a chromatických aberací. Tento typ objektivu má ploché pole zaostření na střed 65 % zorného pole. Planachromatické objektivy dokonale odstraňují barevné aberace. Poskytují ploché zorné pole a zajišťují tak velmi ostrý obraz na celém snímku. Semiapochromatické objektivy poskytují průměrnou kvalitu obrazu (v porovnání s achromatickými a planachromatickými objektivy). Apochromatické objektivy (v porovnání s achromatickými objektivy) poskytují ostřejší obraz v jasnějších barvách.
Pomocí amatérského mikroskopu není možné pozorovat bakterie. Důvodem je to, že jsou prostě příliš malé. Bakterie můžete pozorovat pouze mikroskopem, který je schopen poskytnout zvětšení alespoň 1200x, vzorek musí být navíc zbarvený. Na takové pozorování byste tedy potřebovali poměrně výkonný model mikroskopu a speciální metodu zpracování vzorku. Lupa (zvětšovací sklo) je jednoduchá optická pomůcka vhodná pro pozorování drobných předmětů. Bývá složena z jedné nebo více spojných skleněných čoček s malou ohniskovou vzdáleností, které jsou upevněny ve vhodné objímce. Hlavní charakteristikou lupy je její schopnost zvětšení, vyjadřovaná v jednotkách dioptrií, které jsou převrácenou hodnotou ohniskové vzdálenosti udanou v metrech (D = 1/f, například pro f = 0,25 m má čočka 4 dioptrie).
Při přímém pozorování lupou umísťujeme pozorovaný předmět do vzdálenosti kratší než je ohnisková vzdálenost (obrázek). Vznikne tak zvětšený přímý a neskutečný obraz. Zvětšení je dáno vztahem Z = L/f, kde L je konvenční zraková vzdálenost (asi 25 cm) a f je ohnisková vzdálenost lupy. Pro malé zvětšení (asi do trojnásobku) stačí použít jednoduchou čočku (bikonvexní nebo plankonvexní plochou stěnou k oku).
Mikroskop (starší český název drobnohled) je přístroj k pozorování malých objektů a jejich struktur, pouhým okem nerozeznatelných. Podle vlnové délky použitého záření a schopnosti rozlišit dva body od sebe rozeznáváme mikroskopy světelné a elektronové. Světelný mikroskop je tvořen dvěma soustavami skleněných čoček sestavených v objektivu a okuláru. Pro pozorování je třeba, aby pozorovaný předmět byl umístěn mezi jedno- až dvojnásobkem ohniskové vzdálenosti objektivu. Celkové zvětšení mikroskopu se rovná součinu zvětšení objektivu (Zobj) a okuláru (Zok).
Při použití binokulárního mikroskopu je třeba násobit celé zvětšení koeficientem binokulární hlavice, který je na ní vyznačen (1,2 nebo 1,5). U nových mikroskopů je koeficient zvětšení roven 1,0. Zvětšení objektivu se někdy vyjadřuje poměrem délky tubusu mikroskopu (S) k ohniskové vzdálenosti objektivu (fobj). Zobj = S/fobj. Zvětšení okuláru pak vyjadřuje vztah Zok = L/fok kde L je konvenční délka a fok ohnisková délka okuláru.
Rozlišovací schopnost mikroskopu nelze libovolně zvyšovat např. stupňováním okulárového zvětšení, neboť je omezena vlnovou délkou světla. Nejmenší vzdálenost dvou bodů ve struktuře (d), (kterou dovede objektiv ještě rozlišit, tj. zobrazit odděleně od sebe), je závislá na vlnové délce použitého záření a na numerické apertuře objektivu. Numerická apertura (NA) je dána součinem indexu lomu prostředí (n) a sinu úhlu (θ) mezi osou objektivu a krajním paprskem. Nejlepší objektiv s NA 1,4 dokáže tedy rozlišit ve viditelném světle (400-720 nm) dvě struktury vzdálené d = 560 / (1,4 × 0,8) ≈ 500 nm. Zvětšení mikroskopových objektů mívá hodnoty 4x až 100x (s NA 0,07-1,4).
Okuláry mají zpravidla zvětšení 4 až 20násobné. Mikroskop zobrazuje pouze část předmětu, ležící v určité vzdálenosti od objektivu. Čím větší je NA objektivu, tím menší je hloubka ostrosti. Mikroskop elektronový je přístroj v principu analogický mikroskopu světelnému, avšak oblast viditelného světla je nahrazena svazkem elektronů s vlnovou délkou krátkou 0,002 nm. Jeho rozlišovací schopnost může být až 100× větší než u mikroskopu světelného. Rozlišení SEM je dáno průměrem stopy primárních elektronů na povrchu vzorku a objemem vzorku, ze kterého vystupuje detekovatelný signál. Průměr stopy se zhoršuje s vyšším proudem a teplotou zdroje elektronů a s větší vzdáleností vzorku od zdroje.
Současně s rostoucí energií primárních elektronů roste velikost interakční oblasti v materiálu vzorku, čímž se rozlišovací schopnost mikroskopu zhorší. Ve skutečnosti je rozlišení mikroskopu menší, než udává teorie nebo parametry konkrétního mikroskopu. Primární elektrony se pohybují rychlostmi, které se příliš neliší od rychlosti světla ve vakuu, a proto mají i velkou kinetickou energii. Při jejich interakci se vzorkem tuto energii předávají a vzorek tedy mechanicky i chemicky poškozují. Tyto interakce se omezují pouze na povrch vzorku do hloubky desetin tloušťky vzorku. Užitečné zvětšení mikroskopu lze definovat jako poměr velikosti stopy na obrazovce a velikosti stopy elektronového svazku na zkoumaném vzorku. V praxi se volí většinou zvětšení až 10krát větší, než je užitečné zvětšení.
Na obr. 208 je zobrazena ukázka zvětšení obrazu se zachováním rozlišovací schopnosti. Na obr. Při velkém zvětšení může být výsledný obraz rozmazaný. Aby obraz rozmazaný nebyl, musíme se rostoucím zvětšením „přidávat informaci“ o obrázku. Mikroskop se skládá ze dvou spojných čoček: objektivu a okuláru. Velmi malý předmět umístíme mezi jedno- a dvojnásobek ohniskové vzdálenosti objektivu. Za objektivem vznikne zvětšený, převrácený a skutečný obraz, a okulár pak funguje jako lupa. Celkové zvětšení získáme jako součin příčného zvětšení objektivu a úhlového zvětšení okuláru.
Rozdíl mezi základními a pokročilými modely vzdělávacích mikroskopů spočívá také v možnosti použít olejovou imerzi pro dosažení 1000× zvětšení s okulárem 10× a objektivem 100×. Avšak takové zvětšení vyžaduje přesnou techniku zaostření a drahé objektivy. Zorné pole a hloubka ostrosti se mění s torchou konstelací NA a zvětšení. Pro dioptrické úpravy existuje možnost zaostření jednoho okuláru nezávisle na druhém.
Jaké zvětšení vlastně potřebuji? Je zorné pole pro mě nějak důležité? Proč potřebuji dodatečné okuláry? Abyste v tom měli jasno, připravili jsme pro vás souhrn odpovědí na vaše nejčastější dotazy.
Užitečné zvětšení mikroskopu lze definovat jako poměr velikosti stopy na obrazovce a velikosti stopy elektronového svazku na zkoumaném vzorku. Pro průměr svazku elektronů na zkoumaném vzorku 10 nm a rozlišení obrazovky 0,1 mm, získáváme užitečné zvětšení. Obr. Na obr. 208 je ukázána ukázka zvětšení obrazu se zachováním rozlišovací schopnosti. Obr. Nápověda 1 Z čeho se mikroskop skládá a jak funguje? Řešení nápovědy 1 Mikroskop se skládá ze dvou spojných čoček. První budeme nazývat „objektiv“ a druhou „okulár“.
Nápověda 4 Odvoďte vztah pro příčné zvětšení objektivu. Využitím následujícího obrázku určíme, čemu odpovídá poměr výšky obrazu a předmětu. Celkové zvětšení mikroskopu získáme jako součin příčného zvětšení objektivu a úhlového zvětšení okuláru.
Nápověda 5 Co je úhlové zvětšení okuláru? Jak ho vypočítáme? Určete ohniskovou vzdálenost okuláru. Řešení nápovědy 5 Úhlové zvětšení okuláru γ2 nám říká, kolikrát je úhel, pod kterým bychom pozorovali předmět skrz okulár větší oproti úhlu, pod kterým bychom pozorovali předmět pouhým okem. Okulár funguje jako lupa. Celkové zvětšení získáme jako součin příčného zvětšení objektivu a úhlového zvětšení okuláru.
Řešení konkrétního příkladu: Zvětšení mikroskopu je 150. Ohnisková vzdálenost objektivu je 5 mm a okuláru 50 mm. Dioptrická korekce a koeficient binokulární hlavice mohou ovlivnit výsledné hodnoty, ale uvedený příklad ukazuje základní postup výpočtu.
tags: #uzitecne #zvetseni #mikroskopu