Меню

Система освещения по келеру



Освещение по Келлеру

Практические советы Витальное окрашивание Прижизненное окрашивание Домашняя лаборатория Занимательная микроскопия Изготовление микропрепаратов Камера Горяева Классификация и маркировка объективов микроскопов Комбинации цветных стекол для выделения спектра Методы микроскопирования Методы исследования простейших Методы и приемы биологического эксперимента Микроскопия для начинающих Микроскопические измерения Модификации контрастной окраски по Граму Необходимое оборудование Общие методы заключения препаратов Организация и оснащение гистологической лаборатории Освещение по Келлеру Подготовка предметных стекол Поляризационная микроскопия Правила работы с микроскопом Правила ведения лабораторного журнала Приобретение микроскопа Приготовление микропрепаратов членистоногих Техника приготовления гистологических препаратов Фототубус для цифровых камер Формидрон инструкция по применению

Освещение по Келлеру

Вся современная микроскопия, с помощью которой исследователи стремятся понять, как соотносится получаемое в микроскопе изображение с физико-химической природой препарата, начинается с освещения по Кёллеру.

Система освещения в микроскопе служит для того, чтобы, во-первых, получить равномерно освещенное поле зрения, на котором детали образца могут быть хорошо различимы, и, во-вторых, осветить образец как можно более широким пучком света с целью достичь максимального разрешения мелких деталей.

1. Линза, находящаяся впереди источника света, формирует изображение источника света не в плоскости препарата.

2. Вторая линза (конденсор) переносит изображение поверхности первой линзы на исследуемый образец. Она имеет минимальное фокусное расстояние, чем достигается максимальный раствор конуса света, падающего на образец.

Настройка системы освещения по Келлеру

Фирмы — изготовители микроскопов прилагают подробную инструкцию к каждому типу выпускаемого микроскопа, но в лабораториях описания часто теряются или в них не считают нужным заглядывать.

Подготовка к настройке освещения

Проверьте, что ваш микроскоп имеет коллекторную линзу, которая находится между лампой и конденсором. Эта линза может быть встроена в основание микроскопа, но и в данном случае она устанавливается для того, чтобы проецировать изображение источника света на ирисовую диафрагму конденсора. Когда диафрагма закрыта, при помощи зеркала можно увидеть, так ли это в действительности. Во многих случаях, однако, нить лампы бывает не видна из-за того, что мешает матовое стекло. В таких случаях необходимо просто полностью осветить ирисовую диафрагму конденсора. В некоторых типах микроскопов для этого нет котировочных приспособлений, но принцип остается прежним. Могут иметься винты, центрирующие нить лампы относительно коллекторной линзы. На коллекторной линзе может находиться ирисовая диафрагма, которая называется диафрагмой поля зрения.

Проверьте наличие в микроскопе конденсора и его диафрагмы.

В хороших системах диафрагма находится в передней фокальной плоскости конденсора. Она называется апертурной диафрагмой.

Конденсор может иметь дополнительные приспособления для настройки. В конденсоре с верхней откидной линзой последняя может перемещением рукоятки вводиться или выводиться из хода лучей. В конденсоре альтернативной конструкции имеется нижняя дополнительная линза, которая может вводиться или выводиться из хода лучей. Верхняя откидная линза, будучи введена в ход лучей, уменьшает фокусное расстояние конденсора, в то время как дополнительная нижняя линза во втором случае, если она находится в ходе лучей, увеличивает фокусное расстояние конденсора. Эти переключения влияют на размер изображения апертурной диафрагмы в плоскости препарата. Обратите внимание на возможности центровки конденсора, а также его диафрагмы.

Окуляр можно вынуть и заменить на вспомогательный микроскоп (фазовый телескоп), который может быть сфокусирован на заднюю поверхность объектива, или, более точно, на заднюю фокальную плоскость объектива. Некоторые микроскопы имеют сменные окуляры с вращающейся вспомогательной линзой, которая превращает окуляр в фазовый телескоп. В такой системе также должна быть возможность фокусировки. Проверьте это на вашем микроскопе.

Сфокусируйте как следует изображение полевой диафрагмы, перемещая конденсор вверх или вниз. Обратите внимание, что в процессе фокусировки по краю диафрагмы появится желтая или синяя кайма. Если оба цвета присутствуют вокруг края одновременно, то это следствие плохой юстировки, которую нужно тогда произвести заново.

Отцентрируйте изображение полевой диафрагмы. В большинстве случаев для этого используются центровочные винты конденсора. Для проверки центровки раскрывайте полевую диафрагму до тех пор, пока ее граница не приблизится вплотную к краю поля зрения.

Откройте полевую диафрагму так, чтобы ее граница была вне поля зрения. Именно на этом этапе обнаруживается, что для объективов с малым увеличением изображение полевой диафрагмы недостаточно велико, чтобы заполнить все поле зрения. В этом случае следует либо откинуть верхнюю линзу, либо ввести добавочную нижнюю линзу. После этого конденсор должен быть вновь сфокусирован, как указано выше.

Выньте окуляр, вставьте фазовый телескоп (или переключите сменную окулярную линзу) и сфокусируйте его на заднюю фокальную плоскость (з. ф. п.) объектива. В том, что фокус наведен, можно убедиться, увидев в поле зрения диафрагму конденсора. Чтобы удостовериться в этом, откройте и закройте диафрагму конденсора. Микроскоп может быть снабжен приспособлением для ее центровки по отношению к з. ф. п. объектива. Если оно есть, то проделайте эту операцию (будьте осторожны, чтобы не нарушить центровочными винтами положение конденсора, которое вы уже установили).

Установите такой размер апертурной диафрагмы, чтобы ее изображение занимало около 70% з. ф. п. объектива. Вы увидите, что блики с боковых поверхностей тубуса микроскопа исчезают по мере того, как вы производите юстировку.

Вы можете также заметить изображение нити лампы в центре ярко освещенного пятна. Это правильно. Если есть возможность центрировать апертурную диафрагму, отцентрируйте ее по отношению к объективу и затем, используя центровочные винты лампы, отцентрируйте в свою очередь и ее. Наличие матового стекла приведет к тому, что это изображение будет нечетким, так что центрировать придется по максимальной яркости.

Вставьте окуляр и убедитесь, что вы достигли наилучшей ситуации для данных положений объектива и конденсора. При излишней яркости освещенность нельзя уменьшать, регулируя размер освещенной апертуры. Регулировка интенсивности освещения детально рассмотрена на этапе 10.

При смене объектива проверьте этапы 3—6. Вы увидите, что некоторая юстировка нужна на этапе 6 и минимальная— на остальных этапах. Затем пройдите этап 7, где необходимо существенно изменить размер освещенного пятна апертурной диафрагмы, для того чтобы она соответствовала числовой апертуре (NA) нового объектива.

При визуальной микроскопии яркость изображения может регулироваться изменением напряжения на лампе. Однако снижение напряжения приведет к преобладанию в спектре теплых тонов из-за увеличения красной и уменьшения синей составляющих. Этот метод непригоден для целей фотографии. Как при визуальной микроскопии, так и при фотомикрографии интенсивность света может быть ослаблена с помощью нейтральных серых светофильтров, которые устанавливаются перед конденсором.

Установка света по Кёллеру

1. Включите свет и отцентрируйте его, следуя инструкции фирмы-изготовителя.

2. Взяв контрастный препарат, содержащий окрашенные компоненты, сфокусируйте его, используя объектив Х10.

3. Глядя в окуляры, постепенно закрывайте полевую диафрагму до тех пор, пока она не станет видна в плоскости образца. Она может быть/не быть четко сфокусирована и может быть/не быть в центре поля зрения.

4. Сфокусируйте как следует изображение полевой диафрагмы, перемещая конденсор вверх или вниз. Обратите внимание, что в процессе фокусировки по краю диафрагмы появится желтая или синяя кайма. Если оба цвета присутствуют вокруг края одновременно, то это следствие плохой юстировки, которую нужно тогда произвести заново.

5. Отцентрируйте изображение полевой диафрагмы. В большинстве случаев для этого используются центровочные винты конденсора. Для проверки центровки раскрывайте полевую диафрагму до тех пор, пока ее граница не приблизится вплотную к краю поля зрения.

6. Откройте полевую диафрагму так, чтобы ее граница была вне поля зрения. Именно на этом этапе обнаруживается, что для объективов с малым увеличением изображение полевой диафрагмы недостаточно велико, чтобы заполнить все поле зрения. В этом случае следует либо откинуть верхнюю линзу, либо ввести добавочную нижнюю линзу. После этого конденсор должен быть вновь сфокусирован, как указано выше

Источник

Система освещения по Кёллеру – признак профессионального микроскопа!

Первое и самое важное, что есть в микроскопе — это система освещения. От того, какая система освещения используется в микроскопе зависит разрешение получаемой картинки, комфорт при длительной работе персонала, возможность использования цифровых камер для архивирования полученных результатов и т. д.

Некоторые производители микроскопов делают упрощенную систему освещения ( так называемое «предустановленное освещение по Кёлеру», критическое освещение), что убирает несколько узлов управления микроскопом, удешевляя микроскоп.

Одним из следствий упрощенной системы освещения являетсяя потеря разрешения и низкая детализация изображений и сложность в их интерпретации. Упрощенная система освещения используется в микроскопах учебного класса (CX21, Nikon E100, Primo star).

Согласно стандарту оснащения клинико-диагностической лаборатории (ПРИКАЗ Минздравсоцразвития РФ от 16.03.2010 N 151н (в ред. Приказа Минздравсоцразвития РФ от 29.09.2011 N 1087н), в лаборатории должен быть «Микроскоп стандартный лабораторный — 2 шт.). Ведущий производитель микроскопов Olympus производит модели лабораторного класса Olympus CX31 , Olympus CX41, которые соответствуют данному стандарту оснащения.

Наличие освещения по Келеру является первым признаком профессионального микроскопа.Что дает освещение по Келеру в практической работе:

  • однородность освещенности в плоскости препарата (отсутствие затемнений по краям);
  • удаление артефактов — пользователь видит поверхность объекта без пыли от осветителя и покровного стекла;
  • за счет соответствия апертур осветителя и объектива достигается максимальное разрешение изображения исследуемого объекта;
  • освещение по Келеру так же необходимо для работы с такими методами контрастирования как фазовый контраст, темное поле, поляризация,флуоресценция и т. д. Без настройки освещения по Кёллеру указанные методы не будут работать в принципе, так как предполагают полностью прямой ход лучей по всему оптическому пути.

Настройка освещения по Кёлеру производится следующим образом:

2.Закройте полевую диафрагму

При этом Вы увидите такую картину

3. Поднимите конденсор с помощью ручки на его рабочую высоту.

При этом Вы увидите края полевой диафрагмы.

4. Отцентрируйте полевую диафрагму с помощью винтов центровки.

Источник

Освещение Köhler — Köhler illumination

Келеровское освещение — это метод освещения образца, используемый для оптической микроскопии в проходящем и отраженном свете (транс- и эпи-освещении) . Освещение по Келлеру действует для создания равномерного освещения образца и гарантирует, что изображение источника освещения (например, нити накала галогенной лампы ) не будет видно на полученном изображении. Келеровское освещение — преобладающий метод освещения образцов в современной научной световой микроскопии. Это требует дополнительных оптических элементов, которые более дороги и могут отсутствовать в более простых световых микроскопах.

Содержание

История и мотивация

До освещения Келера критическое освещение было преобладающим методом освещения образца. Основное ограничение критического освещения состоит в том, что изображение источника света (обычно лампочки ) падает в той же плоскости, что и изображение образца, то есть нить накала лампы видна на конечном изображении. Изображение источника света часто называют изображением нити накала . Таким образом, критическое освещение дает неравномерное освещение образца; яркие области на изображении нити освещают эти области образца сильнее. Неравномерное освещение нежелательно, так как это может привести к появлению на изображении таких артефактов, как блики и тени.

Для рассеивания изображения нити накала можно использовать различные методы, включая снижение мощности источника света или использование колбы из опалового стекла или рассеивателя из опалового стекла между колбой и образцом. Все эти методы в некоторой степени функциональны для уменьшения неравномерности освещения, однако все они уменьшают интенсивность освещения и изменяют диапазон длин волн света, который достигает образца.

Чтобы устранить эти ограничения, Август Келер разработал метод освещения, который использует идеально расфокусированное изображение источника света для освещения образца. Эта работа была опубликована в 1893 году в Zeitschrift für wissenschaftliche Mikroskopie, а вскоре после этого был опубликован английский перевод в Журнале Королевского микроскопического общества.

Освещение Келера также было разработано в контексте не отображающей оптики .

Оптические принципы

Основным ограничением критического освещения является формирование изображения источника света в плоскости изображения образца. Освещение Келлера решает эту проблему, обеспечивая идеальную расфокусировку изображения источника света в плоскости образца и сопряженных с ним плоскостях изображения . На лучевой диаграмме светового пути освещения это можно увидеть как формирующие изображение лучи, проходящие параллельно через образец.

Освещение Келера требует для работы нескольких оптических компонентов:

  1. Коллекционная линза и / или полевая линза
  2. Полевая диафрагма
  3. Диафрагма конденсатора
  4. Конденсаторная линза

Эти компоненты располагаются в указанном порядке между источником света и образцом и управляют освещением образца. Коллекторные / полевые линзы собирают свет от источника света и фокусируют его в плоскости диафрагмы конденсатора. Конденсаторная линза проецирует этот свет, не фокусируя его, через образец. Эта схема освещения создает два набора сопряженных плоскостей изображения, один с изображением источника света, а другой с образцом. Эти два набора плоскостей изображения находятся в следующих точках (цифры и буквы см. На рисунке):

Плоскости изображения источников света (отмечены светло-зеленой полосой на изображении):

  • Лампа накаливания (1)
  • Диафрагма конденсатора (2)
  • Задняя фокальная плоскость объектива (3)
  • Окошко (4)

Плоскости изображения образцов:

  • Полевая диафрагма (A)
  • Образец (B)
  • Промежуточная плоскость изображения (диафрагма окуляра) (C)
  • Сетчатка глаза или датчик камеры (D)

Преимущества

Основным преимуществом освещения Келера является равномерное освещение образца. Это уменьшает артефакты изображения и обеспечивает высокую контрастность образца. Равномерное освещение образца также имеет решающее значение для передовых методов освещения, таких как фазовый контраст и микроскопия с дифференциальным интерференционным контрастом .

Регулировка диафрагмы конденсатора изменяет контраст образца . Кроме того, изменение размера диафрагмы конденсора позволяет регулировать глубину резкости образца путем изменения эффективной числовой апертуры микроскопа. Роль диафрагмы конденсора аналогична диафрагме в фотографии, хотя диафрагма конденсора микроскопа функционирует, управляя освещением образца, а диафрагма камеры работает, управляя освещением детектора.

Изменение диафрагмы конденсатора позволяет свободно регулировать количество света, попадающего в образец, без изменения длины волны присутствующего света, в отличие от снижения мощности источника света с критическим освещением (которое изменяет цветовую температуру лампы). Эта регулировка всегда связана с изменением числовой апертуры системы, как указано выше, и поэтому регулировка интенсивности источника освещения с помощью других средств все еще необходима.

Путем регулировки полевой диафрагмы изображение апертуры полевой диафрагмы в плоскости образца устанавливается на размер немного больше, чем отображаемая область образца (что, в свою очередь, соответствует части изображения образца, брошенной в ограничитель поля окуляра). ). Поскольку полевая диафрагма, образец и ограничитель поля окуляра находятся на сопряженных плоскостях изображения , эта регулировка позволяет освещающим лучам полностью заполнять поле зрения окуляра, сводя к минимуму количество постороннего света, который должен блокироваться ограничителем поля окуляра. Такой посторонний свет рассеивается внутри системы и ухудшает контраст.

Тестирование и настройка освещения Köhler

Микроскопы, использующие освещение Келера, необходимо регулярно проверять на правильность юстировки. Процедура перестройки проверяет, находятся ли правильные оптические компоненты в фокусе на двух наборах сопряженных плоскостей изображения; плоскости изображения источника света и плоскости изображения образца.

Выравнивание оптических компонентов на плоскости изображения образца обычно выполняется сначала путем загрузки исследуемого образца и его фокусировки путем перемещения объектива или образца. Тогда полевая диафрагма частично закрывается; края диафрагмы должны находиться в тех же сопряженных плоскостях изображения, что и образец, поэтому должны быть в фокусе. Фокус можно регулировать, поднимая или опуская линзы конденсатора и диафрагму. Наконец, полевая диафрагма снова открывается и выходит за пределы поля зрения.

Чтобы проверить совмещение компонентов на плоскости изображения источника света, необходимо снять окуляр, чтобы можно было наблюдать промежуточную плоскость изображения (положение диафрагмы окуляра) либо напрямую, либо с помощью фазового телескопа / линзы Бертрана . Источник света (например, нить накала лампы) и края диафрагмы конденсатора должны быть в фокусе. Любые оптические компоненты на задней фокальной плоскости объектива (например, фазовое кольцо для фазово-контрастной микроскопии) и на диафрагме конденсора (например, кольцо для фазово-контрастной микроскопии) также должны быть в фокусе.

Источник

Читайте также:  Дополнительное освещение для овощей

Свет и его значения © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

1. Сфокусируйте изображение на объективе 10х.