Čo je kondenzor na mikroskope (a čo robí)

Harry Flores 28-09-2023
Harry Flores

Mikroskop sa zvyčajne skladá z týchto častí: objektív okulára, objektív, stolík, základňa, kondenzor a osvetľovač. Všetky tieto časti majú svoje špecifické funkcie, ktoré zabezpečujú správne fungovanie mikroskopu.

Kondenzátor je jedným z najdôležitejších komponentov, pretože jeho úlohou je zhromažďovať svetlo a odrážať ho cez objektív. Výsledkom je jasne osvetlená vzorka na scéne, ktorú môžete vidieť cez objektív.

Zväčšime (slovná hračka) úlohu kondenzátora a porozprávajme sa o rôznych typoch mikroskopov, ktoré môžete na mikroskope očakávať.

Čo je kondenzor na mikroskope?

Kondenzátor je šošovka alebo sústava šošoviek, ktoré sa používajú na konvergenciu alebo divergenciu svetla. V mikroskopii je kondenzátor nevyhnutnou súčasťou, ktorá zabezpečuje osvetlenie pozorovanej vzorky.

Najbežnejším typom kondenzátora je Abbeho kondenzátor, ktorý používa kombináciu šošoviek na riadenie dráhy svetla pri jeho vstupe do objektívu mikroskopu. Keďže objektívy s veľkým výkonom majú malé priemery, potrebujú dostatok svetla na vytvorenie jasného obrazu. Preto sa svetlo musí sústrediť a nasmerovať tak, aby prechádzalo stredom objektívu. Kondenzátor je zodpovedný zapre túto úlohu.

Kondenzátory poskytujú osvetlenie jasného poľa, ktoré je najbežnejším typom mikroskopie. Pri mikroskopii jasného poľa svetlo prechádza vzorkou a je viditeľné pre pozorovateľa. Kontrast v obraze vzniká rozdielmi v tom, ako svetlo prechádza vzorkou.

V ideálnom prípade by sa numerická apertúra (NA) kondenzora mala zhodovať s NA použitého objektívu. NA je meradlom schopnosti objektívu zbierať svetlo a jeho schopnosti rozlíšiť jemné detaily. Ak je NA kondenzora príliš nízka, obraz bude matný a málo kontrastný. Na druhej strane, obraz vytvorený v dôsledku vysokej NA bude preexponovaný a rozmazaný.

Kondenzátory v mikroskope so 400-násobným zväčšením majú zvyčajne numerickú apertúru 1,2. Tieto kondenzátory pracujú s objektívmi s nižším výkonom, ako napríklad 4x, 10x a 40x.

Kde sa nachádza kondenzor na mikroskope?

Kondenzátor sa nachádza pod stolíkom alebo v ňom, teda v časti mikroskopu, kam sa umiestňuje preparát. Je pripojený k zdroju svetla, zvyčajne halogénovej žiarovke. Okrem toho je umiestnený tak, aby svetlo svietilo cez stolík na preparát.

Vo väčšine prípadov je kondenzor pevne umiestnený na určitom mieste. Nemôžete teda meniť vzdialenosť medzi ním a objektívmi. Tento mechanizmus sa líši od niektorých zložených mikroskopov s nastaviteľným kondenzorom, ktorý môžete posúvať hore alebo dole.

Ako to funguje?

Kondenzátor na mikroskope funguje tak, že zhromažďuje svetlo, ktoré prechádza objektívom, a zaostruje ho do jednej oblasti. Keďže kondenzátor je nad zdrojom svetla, zhromaždené svetlo najprv prechádza pozorovaným objektom a až potom sa dostane do kondenzátora.

Svetlo potom prechádza otvorom v spodnej časti kondenzátora a je zaostrené na vzorku. Veľkosť otvoru v spodnej časti kondenzátora možno nastaviť tak, aby sa zmenilo množstvo svetla zaostreného na vzorku.

Jednoducho povedané, kondenzor zhromažďuje svetlo a sústreďuje ho na svetelný kužeľ. Výsledkom je, že svetelný kužeľ osvetľuje objekt, ktorý pozorujete pod mikroskopom. Uhol svetelného kužeľa a clona musia byť primerané typu objektívu, ktorý používate. Tieto dva parametre môžete upraviť nastavením veľkosti clony.

Pozri tiež: 10 najlepších reflexných zameriavačov v roku 2023 - recenzie a výber najlepších

Membrána s premenlivou clonou na kondenzore reguluje množstvo svetla, ktoré prechádza objektívom, nastavením veľkosti otvoru v spodnej časti kondenzora.

Typy kondenzátorov na mikroskope

Kondenzátory možno rozdeliť do troch typov na základe ich účelu a typu korekcie, ktorú ponúkajú. Korekcia v mikroskope sa dosahuje pomocou systému šošoviek v kondenzátore, ktorý kompenzuje všetky aberácie objektívov mikroskopu. Tu sú tri typy kondenzátorov v mikroskopoch:

1. Abbeho kondenzátor

Ernst Abbe vynašiel Abbeho kondenzor v roku 1870. Kondenzátor je namontovaný pod stolíkom mikroskopu a zhromažďuje a sústreďuje svetlo prechádzajúce vzorkou pred vstupom do objektívu.

Abbeho kondenzor má dva hlavné ovládacie prvky. Prvým je mechanizmus, ktorý vzďaľuje alebo približuje kondenzor k javisku. Druhým je clona, ktorá je zodpovedná za ovládanie priemeru svetelného lúča.

Je dôležité poznamenať, že Abbeho kondenzor je určený na prácu s obmedzeným počtom objektívov mikroskopov, zvyčajne s krátkou pracovnou vzdialenosťou. Na nastavenie jasu, kontrastu a osvetlenia môžete použiť ovládacie prvky kondenzora. Keďže aplanatický kužeľ v kondenzore má numerickú apertúru len 0,6, je ťažké používať tieto kondenzátory s vysokovýkonnými mikroskopmi szväčšenie viac ako 400x.

Abbeho kondenzor má dve šošovky: bi-konvexnú a plano-konvexnú. Plano-konvexná šošovka je v spodnej časti, zatiaľ čo bi-konvexná šošovka je v hornej časti. Šošovky majú sklenenú alebo kremennú konštrukciu.

Dvojkonvexná šošovka je zodpovedná za zhromažďovanie svetla, zatiaľ čo plankonvexná šošovka sústreďuje svetlo prechádzajúce vzorkou.

Oprava: Abbeho kondenzor neupravuje chromatickú ani sférickú aberáciu. Chromatická aberácia znamená, že rôzne farby svetla sa zaostrujú v rôznych bodoch, zatiaľ čo sférická aberácia je, keď sú stred a okraje obrazu ostré, ale stred je rozmazaný.

2. Aplanatický kondenzátor

Aplanatický kondenzor je zložitejší typ vynájdený na korekciu sférickej aberácie. Aplanatický kužeľ v kondenzore má oveľa vyššiu numerickú apertúru, čo ho robí ideálnym pre vysokovýkonné mikroskopy.

Oprava: Aplanatické kondenzátory korigujú sférickú aberáciu.

3. Špecializované kondenzátory

Niekedy bude na dosiahnutie najlepších výsledkov potrebné použiť špecializovaný kondenzor. Napríklad pri mikroskopii s fázovým kontrastom alebo pri mikroskopii DIC bude potrebné použiť špecializovaný kondenzor.

Pri mikroskopii s fázovým kontrastom sa svetlo prechádzajúce vzorkou mierne fázovo posúva. Posun je výsledkom rozdielnych indexov lomu vzorky a okolitého prostredia. Špecializovaný kondenzor má fázový prstenec, ktorý posúva svetlo prechádzajúce cez neho o určitú hodnotu. Posun sa udržiava vo fáze so vzorkou, čím sa detaily vzorky stávajú viditeľnejšími.

Podobne výskumníci používajú špecializované kondenzátory v Hoffmanových modulačných a diferenciálnych interferenčných kontrastných systémoch. Tieto systémy využívajú interferenciu svetla na zvýšenie kontrastu nezafarbených vzoriek. Hoffmanov modulačný kontrastný systém využíva dvojlomnú dosku v kondenzátore na rozdelenie svetla na dva lúče, ktoré majú rôzne cesty. Dvojlomná doska je zvyčajne vyrobená z kremeňa, alemožno použiť aj iné materiály.

Diferenciálna interferenčná kontrastná mikroskopia tiež využíva interferenciu svetla, ale nevyžaduje dvojlomnú dosku. Namiesto toho sa svetlo rozdelí na dva lúče pomocou Wollastonovej hranola. Oba lúče sa pohybujú po rôznych dráhach a sú rekombinované v zadnej ohniskovej rovine objektívu. Tieto dva lúče navzájom interferujú, čím vytvárajú kontrast v obraze.

Špecializované kondenzátory sú užitočné aj pri epifluorescenčnej mikroskopii, ktorá využíva fluorescenciu na štúdium vzoriek. Epifluorescenčný mikroskop má v kondenzore dichromatické zrkadlo, ktoré odráža špecifické vlnové dĺžky svetla. Ostatné vlnové dĺžky zatiaľ prepúšťa. Excitačné svetlo prechádza vzorkou a emitovaná fluorescencia je nasmerovaná na dichromatické zrkadlo.Zrkadlo odráža fluorescenciu smerom k objektívu, zatiaľ čo nežiaduce svetlo je blokované. Výsledkom je, že na obrázku je viditeľná len fluorescencia a pozadie je čierne.

Oprava: Špecializované kondenzátory môžu korigovať všetky aberácie v závislosti od ich konštrukcie.

Kde sa používa?

Mikroskopický kondenzátor má v lekárskej vede a výskume rôzne využitie. Tu je niekoľko miest, kde majú kondenzátory zásadnú úlohu. Najčastejšie sa používajú vo výskumných laboratóriách a nemocniciach.

Výhody kondenzátorov na mikroskope

Kondenzátor je neoddeliteľnou súčasťou mikroskopu. Sústreďuje svetlo prichádzajúce cez objektív na vzorku. Tu je niekoľko výhod kondenzátorov:

Ideálne pre veľké zväčšenia

Pri pozorovaní vzoriek pri veľkom zväčšení je nevyhnutné mať dobre zaostrený obraz. Kondenzátor to pomáha dosiahnuť tým, že poskytuje rovnomerné a intenzívne osvetlenie.

Je vhodnejšie nepoužívať kondenzor, keď si niečo prezeráte pri malom zväčšení, pretože môže obmedziť vaše zorné pole. Kondenzor je však nevyhnutný, keď potrebujete vidieť jemné detaily.

Umožňuje techniky osvetlenia vzoriek

Osvetlenie vzorky znamená výber správneho zdroja svetla a filtrov na získanie najlepšieho obrazu vzorky. Typ kondenzora, ktorý máte, určuje techniky, ktoré môžete použiť pri mikroskopovaní.

Medzi štandardné osvetľovacie techniky patrí mikroskopia v jasnom poli, fázový kontrast a tmavé pole. Tieto techniky môžu uľahčiť špecializované kondenzátory.

Zlepšuje kontrast

Kondenzátor môže tiež pomôcť zlepšiť kontrast, čo je dôležité, keď sa snažíte zobraziť jemné detaily. Napríklad NA kondenzátora sa môže zvýšiť, aby poskytol lepší kontrast s vašou vzorkou.

Dosahuje väčšiu hĺbku ostrosti

Čím väčšia je hĺbka ostrosti, tým väčšia časť vzorky bude zaostrená. Ak si vzorku pozeráte pod mikroskopom bez kondenzora, hĺbka ostrosti bude pomerne malá. Preto bude zaostrená len malá časť vzorky.

Pridaním kondenzora sa zväčší hĺbka ostrosti, čo vám umožní vidieť naraz väčšiu časť preparátu. Môže to byť výhodné, keď sa snažíte zobraziť trojrozmerný preparát.

Nevýhody kondenzátorov na mikroskope

Hoci je kondenzor mikroskopu nevyhnutný na zabezpečenie sústredeného a intenzívneho svetelného lúča na vzorku, má aj niekoľko nevýhod.

Vytvára aureolu

Jednou z nevýhod kondenzátora je, že okolo jasných objektov v zornom poli môže vytvárať "halo" alebo "prstenec".

Difrakcia svetla ju spôsobuje pri prechode kondenzorovým objektívom. Halo možno minimalizovať použitím clonového uzáveru na zníženie množstva difraktovaného svetla.

Limity zorného poľa

Ak niečo pozorujete pri malom zväčšení, kondenzor môže obmedziť zorné pole. Stane sa to vtedy, keď svetelný lúč z kondenzora nie je dostatočne veľký na to, aby osvetlil celé zorné pole.

Žiadna korekcia aberácie

Abbeho kondenzor nekoriguje chromatickú a sférickú aberáciu. Tieto aberácie spôsobujú rôzne indexy lomu skla. Výsledkom je, že farby sú zaostrené na rôzne body, čo môže spôsobiť "dúhový" efekt na okrajoch objektov.

Často kladené otázky

Prečo je dôležitý kondenzor mikroskopu?

Kondenzátor mikroskopu je nevyhnutný, pretože sústreďuje svetlo na vzorku a vytvára jasný obraz. Okrem toho kondenzátor môže tiež kontrolovať množstvo svetla, ktoré dopadá na vzorku, čo je nevyhnutné na nastavenie kontrastu. Plošné a špecializované kondenzátory tiež korigujú chromatickú a sférickú aberáciu.

Ako nastaviť kondenzor mikroskopu?

Kondenzátor sa musí posúvať nahor alebo nadol, aby sa svetlo zaostrilo na vzorku. Množstvo svetla, ktoré dopadá na vzorku, možno regulovať nastavením clony.

Táto membrána sa nachádza v spodnej časti kondenzátora. Má niekoľko lamiel, ktoré sa otvárajú a zatvárajú, aby sa regulovalo množstvo svetla, ktoré prechádza.

Je Abbeho kondenzátor ideálny pre špičkové aplikácie?

Nie, Abbeho kondenzor nekoriguje chromatickú a sférickú aberáciu. Preto by nemal byť vašou prvou voľbou, ak chcete čo najkvalitnejší obraz. Je však dobrou voľbou pre všeobecné použitie.

Záverečné myšlienky

Kondenzátor je neoddeliteľnou súčasťou mikroskopu, pretože zaostruje svetlo a pomáha vytvárať jasný obraz. Tri hlavné typy kondenzátorov sú Abbeho, aplanatický a špecializovaný. Všetky tieto kondenzátory vykonávajú primárnu úlohu, ktorá sa od kondenzátora vyžaduje. Posledné dva však korigujú aj rôzne aberácie svetla, aby sa vytvoril vysokokvalitný a jemný obraz.

Typ kondenzátora, ktorý si vyberiete, závisí od typu mikroskopie, ktorú vykonávate, alebo od vzorky, ktorú skúmate.

Zdroje
  • //www.celestron.com/blogs/knowledgebase/what-is-a-condenser
  • //en.wikipedia.org/wiki/Condenser_(optika)
  • //www.pathwooded.com/post/what-is-a-microscope-condenser-and-what-is-it-used-for
  • //zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/basics/opticalsystems.html
  • //scopedetective.com/microscope-condenser-functions/#Where_is_the_Condenser_on_a_Microscope

Odporúčaný obrázok: Dani Kristiani, Shutterstock

Pozri tiež: Sú labute agresívne? Je pravda, že môžu lámať kosti?

Harry Flores

Harry Flores je uznávaný spisovateľ a vášnivý birder, ktorý strávil nespočetné množstvo hodín objavovaním sveta optiky a pozorovania vtáctva. Harry, ktorý vyrastal na okraji malého mestečka na severozápade Pacifiku, si vyvinul hlbokú fascináciu svetom prírody a táto fascinácia bola ešte intenzívnejšia, keď začal objavovať prírodu sám.Po dokončení svojho vzdelania začal Harry pracovať pre organizáciu na ochranu voľne žijúcich živočíchov, ktorá mu dala príležitosť cestovať široko ďaleko do niektorých z najodľahlejších a najexotickejších miest na planéte, aby študoval a dokumentoval rôzne druhy vtákov. Práve počas týchto ciest objavil umenie a vedu optiky a okamžite ho to zaujalo.Odvtedy Harry strávil roky štúdiom a testovaním rôznych optických zariadení vrátane ďalekohľadov, ďalekohľadov a fotoaparátov, aby pomohol ostatným birderom vyťažiť zo svojich skúseností čo najviac. Jeho blog, venovaný všetkým veciam súvisiacim s optikou a vtáctvom, je pokladnicou informácií, ktoré priťahujú čitateľov z celého sveta, ktorí sa chcú dozvedieť viac o týchto fascinujúcich témach.Vďaka svojim rozsiahlym znalostiam a odborným znalostiam sa Harry stal uznávaným hlasom v komunite optiky a vtáctva a jeho rady a odporúčania sú široko vyhľadávané začiatočníkmi aj skúsenými birdermi. Keď nepíše alebo nesleduje vtáctvo, Harryho sa dá zvyčajne nájsťhranie sa s výbavou alebo trávenie času s rodinou a domácimi miláčikmi doma.