Стереомикроскопы: Преимущества, недостатки и особенности

Стереоскопический микроскоп или стереомикроскоп – это оптико-механический прибор, который используют для исследования объектов с возможностью воспринимать их объём.

Преимущества и особенности стереомикроскопа

Основные отличия стереоскопических от других типов микроскопов:

·        Возможность наблюдать объекты в объёме (стереоскопическое изображение).

·        Возможность получать прямое изображение без использования оборачивающих тубусных линз.

·        Возможность исследовать крупные образцы, благодаря объективам с большими рабочими расстояниями.

·        Возможность использовать объективы с кратностью менее 1х для увеличения рабочего расстояния и уменьшения результирующего увеличения микроскопа.

·        Возможность наблюдать крупные образцы в фокусе, благодаря большой глубине резкости объективов.

·        Возможность наблюдать более широкое поле зрения.

В обычные (прямые и инвертированные) микроскопы изображение можно увидеть только плоским. В стереоскопические микроскопы можно увидеть сразу два изображение – своё для левого и правого глаз. Взаимный наклон оптических путей, передающих изображение в каждый из глаз, повторяет механизм восприятия объёма из обычной жизни.

Возможность установки объективов маленького увеличения (0,3х, 0,5х, 0,75х и пр.) позволяет достичь сразу нескольких целей, которые достичь на обычных микроскопах просто невозможно: увеличенное до десятков сантиметров рабочее расстояние под объективом; манипуляции с крупными объектами или инструментами; наблюдение всего объекта в фокусе; работа в широком поле зрения.

Стереоскопические микроскопы применяются в следующих областях:

Области применения стереомикроскопов самые разные:

·        медицина (микрохирургия, ЭКО);

·        биология (зоология, ботаника);

·        материаловедение (металлография, минералогия);

·        контроль качества производств (фильтры, микросхемы);

·        ювелирное дело;

·        микроэлектроника (пайка и контроль качества);

·        судебная экспертиза (анализ и исследование улик).

Дополнительный объектив-линза стереомикроскопа

Использование стереомикроскопов делает изучение макрообъектов более удобным и информативным.

Доступные на рынке сегодня стереомикроскопы довольно надёжны, практичны в использовании, долговечны. Для их оснащения используется оптика от доступной до высококачественной. Они обладают высоким потенциалом к дооснащению, позволяя использовать одну и ту же модель в разных областях применения. Тринокулярные насадки позволяют установить на микроскоп цифровую камеру.

Изображения, получаемые с помощью современных стереомикроскопов, имеют высокие показатели яркости, контраста и детализации, благодаря использованию качественных оптических компонентов, не дающих искажений и не нарушающих цветопередачу.

Виды стереоскопических микроскопов

Из-за широкого применения стереоскопических микроскопов в различных областях, производители предлагают на выбор модели, имеющие конструктивные отличия и подходящие под конкретные цели.

Стереомикроскопы можно разделять по нескольким признакам. Среди них можно встретить аналоговые и цифровые модели. Также их можно разделить по оптической схеме: Аббе и Грену.

Построение оптической схемы по Аббе отличается большим полем зрения, а получаемое изображение не имеет искажений, корректируются аберрации объектива. Схема Аббе используется для получения изображений высокого качество, чаще всего применяется в более продвинутых и дорогих моделях стереомикроскопов (исследовательского класса).

Построение оптической схемы по Грену отличается большим фокусным расстоянием, что достигается за счёт уменьшения поле зрения. Также в схеме Грену меньше корректируются аберрации объектива. Такая схема используется учебных и лабораторных стереомикроскопах.

Также стереомикроскопы разделают по следующим признакам:

·        Модели с фиксированным увеличением. Самые простые микроскопы для самых разных применений.

·        Модели со ступенчатой сменой увеличений (система Галилея). Изменение увеличения осуществляется сменой увеличительной линзы при повороте ручки оптического барабана.

·        Модели с плавной сменой увеличения (панкратическая система или Zoom). Современные модели.

·        Модели, имеющие выход для подключения цифровой камеры. Современные микроскопы оснащены интегрированными цифровыми камерами.

·        Модели, предназначенные для проведения различных микрохирургических операций. Самые сложные и дорогие стереомикроскопы. Имеют высокую степень технологичной сложности, требования к безопасности для пациентов, а также обеспечивают высокий комфорт работы специалиста.

Стереомикроскопы лучших мировых производителей (Nikon, Olympus, Leica, Zeiss) – это высокоточные оптико-механические устройства, оснащаемые тринокулярными и бинокулярными тубусами, разъёмами для установки цифровых камер. Дооснащая такие микроскопы дополнительными окулярами и объективами-линзами возможно получение оптического увеличения более 600 крат.

Такие элементы как наклоняемый тубус, коаксиальные ручки грубого и тонкого фокуса, частичная моторизация функций, использование LED источников света повышают эргономику и энергоэффективность современных стереоскопических микроскопов, а также дают возможность длительной работы без технического обслуживания и ремонта.

Для защиты образцов от статического электричества некоторые стереомикроскопы имеют функцию ESD-защиты. Для работы в чистых зонах и в помещениях с повышенной влажностью и/или температурой современные стереоскопические микроскопы оснащают оптикой, имеющей противогрибковое покрытие. Также микроскопы изготавливают из материалов, стойких к воздействию дезинфицирующих растворов.

Стереомикроскоп – это прибор, в первую очередь предназначенный для изучения небольших объектов с сохранением их объёмного восприятия. Это оптико-механическое устройство, позволяющее наблюдать объекты в отражённом и проходящем свете.

Стереоскопические микроскопы и их особенности

Стереоскопические микроскопы кардинально отличаются от обычных (прямых и инвертированных) микроскопов. Они больше похожи на увеличительные очки, которые пользователь надевает, чтобы подробнее рассмотреть объект интереса.

В то время как в обычных микроскопах изображение передаётся по одному оптическому пути, а лишь в тубусе раздваивается для удобства наблюдения обоими глазами, в стереомикроскопе изображение идёт по двум непараллельным оптическим путям, симулируя тем самым человеческое зрение. В окулярах стереомикроскопа оба глаза видят разные изображения, давая возможность воспринимать объём объекта наблюдения.

Ещё одной особенностью построения изображения в стереомикроскопах является прямая ориентация изображения, а не перевёрнутая, как в обычных микроскопах.

Формирование изображения в стереомикроскопе

Оптическая схема стереоскопических микроскопов построена так, что изображение формируется для каждого из окуляров разное – оно идёт по своему оптическому пути, а сами пути наклонены по отношению к вертикали. Тем самым имитируется человеческое зрение, позволяющее воспринимать объекты наблюдения в объёме, а дополнительное оптическое увеличение даёт возможность рассмотреть объекты подробнее, обращая внимание на важные детали.

Поскольку стереомикроскопы играют роль своеобразных увеличительных очков, пользователь имеет возможность проводить под микроскопом манипуляции с точностью и удобством, недоступным невооружённому глазу. Дополнительное удобство обеспечивается большим рабочим расстоянием стереомикроскопов. Тем самым у пользователя появляется возможность исследовать и проводить манипуляции с крупными объектами, что недоступно при использовании обычных (прямых и инвертированных) микроскопов.

Устройство стереомикроскопов

Все стереоскопические микроскопы по устройству оптической схемы делятся на 2 типа:

·        Оптическая схема Грену.

В стереоскопических микроскопах с оптической схемой по типу Грену изображение передаётся в окуляры по двум отдельным непараллельным оптическими путями. По сути такой микроскоп представляет из себя два отдельных окуляра, две разворачивающие призмы, два отдельных объектива. В результате изображение объекта получается трапециевидным из-за недостаточного наклона оси оптических путей. Хоть это и не заметно человеческому глазу, после длительного времени, проведённого за таким микроскопом, возникает высокая усталость и утомляемость пользователя, дискомфорт в глазах. Микроскопы по схеме Грену отличаются высокой чувствительностью к настройке фокусировки каждого из окуляров. К сильным сторонам схемы Грену можно отнести высокую контрастность изображения и глубину резкости. Простота конструкции обеспечивает компактность микроскопов со схемой Грену.

·        Оптическая схема Аббе.

В стереоскопических микроскопах с оптической схемой по типу Грену изображение строится с помощью одного объектива, ось которого не имеет наклона по вертикали. Это позволяет работать на микроскопе в широком поле зрения, снижает искажения изображения. Недостатком такой схемы является её высокая стоимость.

На обеих схемах доступно использование тринокулярных тубусов для передачи изображения на цифровую камеру. В таком случае изображение берётся только из одного оптического пути.

Система освещения стереомикроскопов

Как и в любом другом микроскопе, в стереомикроскопе важна качественная система освещения. Чаще всего стереомикроскопы используются для изучения объектов в отражённом свете. На смену галогеновым лампам пришли качественные, долговечные и энергоэффективные светодиодные (LED) источники света. На выбор доступны как мощные светодиоды, свет от которых передаётся по гелевым световодам, так и самостоятельные LED осветители (кольцевые или точечные), состоящие из одного или множества отдельных светодиодных ламп небольшого размера. Современные кольцевые LED осветители дают возможность наблюдать объект без теней, регулировать температуру освещения (холодный голубой, нейтральный белый либо тёплый жёлтый), использовать секторальное освещение объекта, а также применять методику тёмного поля.

Выбор стереомикроскопа

Если целью использования стереомикроскопа является получение качественных изображений высокого разрешения рекомендуется остановить свой выбор на микроскопе с оптической схемой Аббе (высокие показатели контраста и детализации).

От размера объектов интереса и требуемого увеличения зависит выбор кратности дополнительных объективов. Расширить диапазон увеличений возможно за счёт комплектации микроскопа револьверным устройством для установки нескольких объективов и дополнительными окулярами.

В выборе системы смены увеличения предпочтение стоит отдавать плавной (панкратической) системе Zoom, вместо ступенчатой (дискретной).

При возможности и достаточном бюджете стоит сразу оснащать стереомикроскоп цифровой камерой. Современные камеры при разумной стоимости работают с частотой 60 кадров в секунду и разрешением 4К (3840 х 2160 пикселей), имеют возможность работать только с монитором (через HDMI? без использования ПК), а также имеют функцию дополнительного цифрового увеличения и увеличения резкости изображения.

Стереоскопические микроскопы — это современное оборудование, предназначенное для самых различных применений, объединяет которые необходимость использование преимуществ стереомикроскопов над обычными микроскопами – объёмное восприятие объекта изучения, возможность производить манипуляции либо работать с крупными объектами под объективом.

Выбор стереомикроскопа – это непростая задача, которую лучше доверить профессионалам в области микроскопии. Они смогут подобрать микроскоп под любые задачи, учитывая Ваш бюджет, не упустят важных деталей, тем самым помогая Вам сэкономить время, средства, и сконцентрироваться на любимой работе!