Как выбрать объектив для микроскопа?

Объективы рассматриваются исходя из их характеристик и задач, которые будет выполнять микроскоп.

Наиболее важные характеристики объектива:

Кривизна, или плоскостность поля зрения (часть поля зрения, которая находится в фокусе);
Цветокоррекция;
Увеличение и разрешающая способность.

Кривизна изображения

Поясним термин «кривизна изображения». Представьте себе шар диаметром несколько миль. Посмотрите на него с точки зрения настройки окуляров/ объективов. Если после того, как верх шара вошёл в фокус, мы продолжаем приближаться к его поверхности, то всё большая и большая его часть оказывается в фокусе. Этого выглядит так, будто поле зрения расширяется из центра.

Когда примерно 2/3 поля зрения оказывается в фокусе, центр начинает размываться, поскольку фокус переходит к периферии. Вот этот эффект и называется кривизной изображения.

Основные параметры микрообъективов устанавливаются стандартами фирм-производителей (UIS2, ICS, ICO, ISO, DIN, JIN, EC, ГОСТ).

DIN (Deutsche Industrial Normen). Этот исторически первый стандарт определяет длину тубуса, равную 160 мм, высоту объектива 45 мм (расстояние от плоскости предмета до опорного торца объектива), стандартные диаметры окуляров, резьбу объективов, кодировку объективов в виде цветной полоски вокруг объектива (красной для увеличения 4х, жёлтой — 10х, белой — 100х и т. д.).

Стандарт JIN отличается длиной тубуса 170 мм.

Тубус — это расстояние от верхней линзы окуляра до плоскости зрачка микрообъектива (примерно совпадающей с последней линзой объектива). Объективы на тубус 160 мм (или 170 мм) включают в себя стандартные ахроматические объективы, при использовании которых в фокусе оказывается около 2/3 поля зрения; полупланобъективы — 80 % поля зрения в фокусе, а так же планобъективы — 100 % поля зрения в фокусе.

Нужно внимательно изучать документацию производителя. Китайские производители используют термин „flat field" для обозначения полуплоского, a „plan" — полностью плоского поля. Еще используют для этого же соответственно термины „achromatic" и „plan", „microplan" обозначает полуплоское поле, у других — совершенно плоское.

Объективы-ахроматы не могут быть использованы для получения микрофотографий, так как будут давать низкую детализацию и искажение изображений.

Стандарты DIN, JIN в всязи с технологическим прогрессом уходят в прошлое и заменяются новыми, более современными и улучшенными.

У мировых производителей, таких как Olympus всегда указывается класс и коррекция объектива, которая не вводит в заблуждение пользователя. Olympus производит оптику стандарта UIS2.

UIS2- Данный стандарт оптики определяет длину тубуса, скорректированную на бесконечность, при этом изображение, даваемое объективом, возникает в бесконечности, а окуляр приводит это изображение в определённую плоскость.

Объективы UIS2 имеют планахроматическую коррекцию, что дает абсолютную уверенность в качестве изображения.

Ахроматический объектив

Размывающееся по краям изображение

Планахроматический объектив (Olympus CX31)

Четкость изображения по всему полю зрения, высокая детализация структур

Цветокоррекция и цветопередача

По цветокоррекции (исправлению хроматической аберрации положения) объективы разделяются на ахроматические, полуапохроматические (флюоритовые) и апохроматические.

Представим ситуацию: Вы-бактериолог и перед Вами мазок, окрашенный по Грамму. Вы нашли нужное поле зрения и начинаете подстраивать фокус, при этом бактерии, окрашенные синим стают красными и наоборот. Разумеется, это ухудшает точность исследования и дальнейшую постановку диагноза.

У ахроматических объективов UIS2 исправлена световая аберрация положения для двух длин волн—красных и синих лучей, то есть фокус для этих лучей сводится в одну точку. Зелёные лучи имеют более короткий фокус и не создают аберрацию. По этой причине контуры в изображении объекта вырисовуются четко и цветопередача не нарушается.

Увеличение и разрешающая способность

Желудок человека,окраска Гематоксилин-эозин

В гистологии самые используемые красители — гематоксилин и эозин (Н&Е), которые имеют соответственно красный и синий цвет. Скрининг препаратов проводится на объективе 10-20х и желательно видеть общую картину среза, для перехода на нужную область. Простой ахроматический объектив даст более низкое качество изображения, как Вы видели в таблице.

Вывод- для задач гистологии необходимы только планахроматические объективы (PLN,PLCN).

Флюоритовые объективы UIS2 ( UPLFLN,LUCPLFLN ) используют флюоритовое стекло, которое сводит все области спектра ближе к одному фокусу. По исправлению хроматической аберрации положения эти объективы занимают промежуточную позицию между ахроматами и апохроматами.Эти объективы имеют лучшее разрешение по оси Z и прекрасно передают флуоресцентный сигнал при методах FISH и научных задачах.

Апохроматические объективы UIS2 (PLAPON,UPLSAPO) полностью выравнивают фокус трех основных цветов и сводят все остальные области спектра практически к одинаковому фокусу.Эти объективы используются в исследовательских системах и конфокальных микроскопах.

Чем выше качество объектива, тем выше его цена, достигаемое увеличение и необходимость критической фокусировки из-за снижения глубины резкости. Всегда подбирайте объектив, который соответствует Вашим задачам.

Небольшая справка по оптическим терминам:

Аберрация

Оптический дефект, обусловленный линзой. Невозможность линзы сфокусировать лучи в одной точке

Хроматческая

Присутствует в системе линз, когда лучи составляющих цветов белого света фокусируются не одновременно, что приводит к нежелательным цветным интерференционным полосам на изображении.

Сферическая

Когда лучи одного цвета, проходящие близко к краю линзы, не фокусируются в той же точке, что и лучи, проходящие ближе к центру линзы. Изображение получается нерезким и не может быть сфокусировано с помощью грубого или мягкого винта.