Mikroskop optyczny do obserwacji preparatów mikroskopowych – który wybrać?

Zdecydowanie interesuje Cię oglądanie preparatów mikroskopowych?

To świetnie! Nie pozostaje nic innego niż przyjrzeć się ofercie mikroskopów biologicznych,
która jest dość pokaźna.

Mikroskop optyczny do obserwacji preparatów mikroskopowych
– który wybrać?

Mikroskop dla początkujących, to przede wszystkim prosty sprzęt, do obserwacji zestawu podstawowych preparatów. Warto jednak zwrócić uwagę by jego budowa była oparta na prawdziwej optyce, co pozwoli uniknąć rozczarowania. Mikroskop-zabawka niezbyt zachęca do dalszej eksploracji tematu, ze względu na słabą jakość elementów optycznych, w tym obiektywów, która również przekłada się na niewyraźny obraz.

W niewielkiej cenie można kupić mikroskop, który jest wzorowany na dorosłych mikroskopach. Mikroskop szkolny 400x Duo-LED szczególnie polecamy dla początkujących. Wyposażony w szerokopolowy okular WF10x i obiektywy w obrotowej głowicy dają zakres powiększeń od 40x do 400x. Pojawiający się w jego nawie zwrot „DUO-LED” oznacza, że mikroskop ma podwójne podświetlenie, górne i dolne. Dodatkowo jest ono oszczędne i jasne ze względu na użycie LEDów, co z kolei przekłada się na możliwość zasilania bateryjnego i korzystania z niego nawet w terenie. Jest to mikroskop szkolny często wybierany do pracowni przyrodniczej ze względu na jego uniwersalność oraz dobry stosunek jakości do ceny.

Masz ochotę zagłębić się w parametry mikroskopów? Poniżej dowiesz się, na które elementy budowy mikroskopów należy zwrócić uwagę, by sprzęt posłużył nam długo i wydajnie.

Budowa mikroskopu optycznego – podstawowego wyposażenia pracowni biologicznej

Wyjaśnijmy sobie na wstępie:

Co to jest mikroskop optyczny?

Mikroskop optyczny – to rodzaj mikroskopu, w szkole najczęściej biologicznego, który do powiększenia obrazu badanego obiektu wykorzystuje światło przechodzące przez układ specjalnych soczewek. W biologii mikroskopy te służą do obserwacji specjalnie przygotowanych preparatów mikroskopowych, takich jak budowa tkanek, bakterie, komórki. Preparaty te w postaci cienkich, transparentnych wycinków są barwione i utrwalane, a następnie umieszczane na szkiełku podstawowym i przykrywane mniejszym szkiełkiem, tzw. szkiełkiem nakrywkowym.

W chemii i fizyce są używane do oglądania np. kryształów (w postaci cienkiej płytki), a w geologii niektórych minerałów (także w postaci cienkiej płytki).

Okular w mikroskopie biologicznym

Mikroskopy biologiczne standardowo wyposażone są w obiektywy szerokopolowe WF10x. Oznaczenie na okularze WF10x wskazuje na powiększenie, tu: 10x oraz na rodzaj okularu, tu szerokopolowy (od ang. WideField).

Okulary mikroskopowe umieszcza się w głowicy mikroskopu w tzw. nasadce okularowej, która może być jednookularowa, binokularowa lub trinokularowa, podobnie jak w przypadku mikroskopów stereoskopowych. W przypadku mikroskopów o głowicy dwuokularowej przydatną funkcją jest regulacja rozstawu okularów, a także regulacja dioptrii – przydatne w przypadku wady wzroku badacza lub możliwości oglądania preparatu mikroskopowego przez różne osoby, np. w warunkach pracowni szkolnej.

Niektóre okulary wyposażone są we wskaźnik. Jest to dosłownie igła umieszczona w części okularowej mikroskopu, która pomaga nauczycielowi nakierować ucznia na badany obiekt. Wskaźnik jest również przydatny podczas pracy w grupach, aby łatwiej było zlokalizować omawiany fragment preparatu mikroskopowego lub podczas pokazu realizowanego przez nauczyciela za pomocą mikroskopu cyfrowego podłączonego do tablicy multimedialnej.

Obiektywy do mikroskopu biologicznego

W dobrych szkolnych mikroskopach przeważnie stosuje się obiektywy achromatyczne. Warto zwrócić uwagę czy mają one dodatkowe oznaczenie DIN, czyli spełniają niemiecką normę optyczną. Z reguły za mikroskop z obiektywami DIN-owskimi zapłacimy więcej niż za taki z obiektywami uproszczonymi. Kolejną ważną i przydatną funkcją obiektywów szczególnie tych 40x, 60x i 100x jest amortyzacja (z ang. spring), oznaczane literą „S” przed powiększeniem obiektywu (S60x), . Jest to zabezpieczenie preparatu przed zgnieceniem, obiektyw przy zbytnim zbliżeniu do preparatu mikroskopowego cofa się lekko zapobiegając uszkodzeniu szkiełka nakrywkowego. W niektórych mikroskopach zastosowany jest jeszcze inny mechanizm zabezpieczający w postaci blokady stolika tzw. śrubą dystansową. Obiektywy „spring” dają za to możliwość maksymalnego zbliżenia do preparatu mikroskopowego.

W mikroskopach często występują obiektywy immersyjne, przeważnie o powiększeniu 100x. Są one oznaczone dodatkowo wielkością apertury N.A.≥1.25. Dodaje się do ich oznaczenia słowo "oil", ponieważ do pracy z takim obiektywem powinno używać się olejku immersyjnego, który zwiększa możliwości rozdzielcze mikroskopu. Mówiąc wprost, możemy obserwować badaną próbkę w większej rozdzielczości bez strat światła w soczewce, poprzez wypełnienie olejkiem przestrzeni między preparatem, a obiektywem mikroskopu (wypychając z tej przestrzeni powietrze). Po obejrzeniu preparatu mikroskopowego soczewkę obiektywu należy wyczyścić przy użyciu specjalnej substancji, np. ksylolu.

Jak obliczamy powiększenia mikroskopu optycznego?

Mnożąc wartość powiększenia każdego okularu przez wartość powiększenia każdego obiektywu.

Przykład
W mikroskopie wyposażonym w okular WF10x oraz obiektywy 4x, 10x i 40x możemy uzyskać kolejno powiększenia: 40-krotne (10x*4x), 100-krotne (10x*10x), 400-krotne (10x*40x).

Analogicznie w mikroskopie Mikroskop szkolny 600x/lustro, który posiada okular WF15x oraz najwyższy obiektyw 40x, możemy uzyskać maksymalne powiększenie 600x (15x*40x). Okular 15x można dokupić oddzielnie rozszerzając w ten sposób powiększenie mikroskopu z 400x do 600x.

Co to jest głowica rewolwerowa w mikroskopie?

Obiektywy umieszczone są głowicy rewolwerowej. Jest ona obrotowa i pozwala na szybką zmianę powiększenia. W dobrych mikroskopach stosuje się dodatkowo obiektywy parafokalne, czyli o tej samej odległości ogniskowej, aby po zmianie obiektywu otrzymać tę samą ostrość preparatu (ewentualnie z niewielką korektą). Głowica rewolwerowa w mikroskopach szkolnych najczęściej jest trójgniazdowa lub czterogniazdowa. Ilość miejsc w głowicy nie oznacza, że wszystkie muszą być zapełnione obiektywami. Można kupić mikroskop z głowicą czterogniazdową, ale wyposażony w trzy obiektywy, a potem dokupić czwarty według preferencji. Obiektywy można również wymieniać, ale ze względu na sporą ilość producentów i różnice wprowadzane w celu ograniczenia wymienności między markami, trzeba zwrócić uwagę, czy dany obiektyw będzie dobrze współpracował z innym mikroskopem, a jeżeli nie mamy takiej pewności zwrócić się do sprzedawcy, by dobrać odpowiedni obiektyw.

Wiesz już, że obiektywy mogą być:

• Achromatyczne

A te dodatkowo:

• Achromatyczne standardowe
• „S” - amortyzowane
• Immersyjne (oil)
• Parafokalne

Oprócz powyższych w mikroskopach mogą być użyte obiektywy semi planachromatyczne (w skrócie: Semi Plan), które mają dokładniejsze korekcje obrazu niż obiektywy achromatyczne. Jest jeszcze kilka innych rodzajów obiektywów stosowanych w mikroskopach, ale staramy się skupić na tych używanych w mikroskopach szkolnych i badawczych.

Jaki stolik w mikroskopie biologicznym wybrać?

Każdy mikroskop optyczny wyposażony jest w stolik, na którym umieszcza się szkiełko podstawowe z próbką lub gotowy preparat mikroskopowy.Stoliki mogą mieć różną wielkość, kształt, ale istotną różnicą jest sposób przytrzymywania preparatu. W standardowych mikroskopach biologicznych będących na wyposażeniu pracowni przyrodniczej znajduje się stolik z łapkami sprężynowymi (sprężynkowymi). Preparat jest przytrzymywany z dwóch stron przez „metalowe klipsy”, dzięki czemu próbka się nie poruszy.

Warto zainwestować w mikroskop ze stolikiem mechanicznym z przesuwem w płaszczyźnie XY. Stolik mechaniczny pozwoli precyzyjnie przesuwać preparat mikroskopowy, co jest niezwykle przydatne przy dużych powiększeniach. Zarówno stolik mechaniczny jak i stolik z łapkami sprężynowymi sprawdzi się w podstawowych obserwacjach preparatów, tyle że obecność tego pierwszego ma również przełożenie na cenę mikroskopu optycznego. Jeśli więc szukasz budżetowej wersji mikroskopu, to wybierz ten z prostszym stolikiem, tym bardziej, że istnieje możliwość dokupienia oddzielnie stolika krzyżowego, który także umożliwia precyzyjne przesuwanie preparatu (za pomocą pokręteł) w płaszczyźnie poziomej.

Do czego służy śruba makro- i mikrometryczna?

Ważnym elementem budowy mikroskopu są śruby makro i mikrometryczne. Ustawia się nimi odległość stolika od obiektywu, innymi słowy przybliża lub oddala preparat, uzyskując przy tym ostrość. Śruby te zwane są również pokrętłami zgrubnym i precyzyjnym, ponieważ pierwszą ustawia się ostrość zgrubnie, a dopiero potem precyzyjnie wyostrza obraz. Śruby te mogą być w droższych mikroskopach współosiowe (oba pokrętła umieszczone na jednej osi, symetrycznie po obu stronach) i z regulacją czułości ostrości.

Czym jest kondensor w mikroskopie?

Kondensor to element układu optycznego znajdującego się w mikroskopie, pod stolikiem, który koncentruje światło i skupia je na preparacie. Może być regulowany, wyposażony w diafragmę (irysową) regulującą strumień światła, a także posiadać uchwyt na filtry. Diafragma tęczówkowa (aperturowa) to inaczej przysłona irysowa, która umożliwia regulację wiązki świetlnej. Najczęściej w mikroskopach biologicznych występuje kondensor Abbego, który charakteryzuje się budową dwusoczewkową, co w efekcie powoduje zmniejszenie występowania aberracji sferycznej.

Jakie podświetlenie mikroskopu jest najlepsze?

Każdy rodzaj źródła światła użytego w mikroskopie ma swoje zalety i ograniczenia. Trzymając się założeń, że szukamy mikroskopu do użytku amatorskiego lub w obrębie szkolnej pracowni, mamy do wyboru poniższe rodzaje oświetleń mikroskopowych.

Na zdjęciu: Mikroskop szkolny 600x PLUS z dwoma rodzajami podświetlenia:

lustrem płasko-wklęsłym oraz podświetleniem LED zasilanym bateryjnie

Najprostsze, a zarazem najstarsze źródło światła używane w mikroskopach to po prostu lustro płasko-wklęsłe. Operujemy nim w taki sposób by odbić promienie świetlne, które następnie wpadają do kondensora. Mikroskop ze źródłem światła w postaci lusterka jest łatwy do przechowywania, przenoszenia, brak w nim baterii (które trzeba ładować lub wymieniać), nie ma elektroniki. Po prostu, optyczne urządzenie mechaniczne.

Mikroskopy z oświetleniem LED są obecnie najczęściej spotykane i wyparły z rynku dawniej popularne oświetlenie halogenowe. Podświetlenie LED zapewnia przede wszystkim płynną regulację natężenia światła. Zastosowanie mocy 0,3-1W pozwala na uzyskanie barwy białej lub zbliżonej do światła dziennego. Jest również bardzo oszczędne i nie emituje ciepła.

Jakie są rodzaje zasilania stosowane w mikroskopach optycznych?

Mikroskop optyczny podświetlany elektrycznie może być bezprzewodowy, a co za tym idzie mobilny. Czas pracy z takim mikroskopem jest ograniczony pojemnością baterii lub akumulatorków. Przy obecnie używanym w mikroskopach, energooszczędnym oświetleniu LED-owym, zasilanie bateryjne pozwala na pracę przez wiele godzin i spokojnie wystarczy na kilku do kilkunastu godzin lekcyjnych. Umożliwia to również łatwe przenoszenie i pracę z mikroskopem w terenie. Minusem jest jedynie konieczność ładowania baterii lub ich wymiany, które jak wiadomo zawsze wyczerpią się w najmniej oczekiwanym momencie. :)

Inną nowoczesną i zgodną z nurtem EKO formą zasilania źródła światła w mikroskopach jest ładowanie akumulatorków przy pomocy panelu fotowoltaicznego. Taka forma zasilania również zapewnia nam wygodę bezprzewodowej pracy z mikroskopem, a w dodatku jest ekonomiczna i ekologiczna, pozwala na interdyscyplinarne zastosowanie czystej energii z obserwacjami w biologii. Zalecamy zwracać uwagę na długość przewodu z panelem fotowoltaicznym, który powinien być długi tak ja w Mikroskop szkolny 40x-400x SOLAR z zasilaczem fotowoltaicznym, by zapewnić swobodną pracę podczas ładowania.

Mikroskop można zasilać również bezpośrednio z sieci, za pomocą zasilaczy sieciowych. Z reguły jest to opcja zarezerwowana bardziej dla mikroskopów przemysłowych i specjalistycznych, ze względu na konieczność zachowania ciągłości pracy i duży pobór mocy. W szkolnych mikroskopach ze względu na ich przenoszenie na ławki, bardziej sprawdzają się zasilania łączone, pozwalające na pracę bezprzewodową, tj. zasilacz + akumulatorki lub zasilacz + baterie.

Ergonomia pracy

Podsumowując wcześniejsze uwagi dotyczące wygody i jakości pracy nauczyciela oraz organizacji pracy uczniów podczas zajęć z mikroskopowania, warto zwrócić uwagę przy zakupie na:

1) jakość optyki zastosowanej w danym mikroskopie;
2) jego ciężar (obecnie używa się lekkich stopów);
3) rodzaj oświetlenia i możliwość bezprzewodowej pracy;
4) długość pracy w wersji bezprzewodowej;
5) pokrętła mikro- i makrometryczne (a nie tylko makro-);
6) stolik mechaniczny lub możliwość jego dokupienia później;
7) tubus łatwy do uchwycenia i przenoszenia mikroskopu, a najlepiej specjalna rączka (przydatne przy rozdzielaniu mikroskopów na ławki szkolne w klasopracowni;
8) możliwość regulacji strumienia światła pokrętłem (najlepiej płynna, a nie skokowa);
9) wersja cyfrowa mikroskopu, czyli możliwość oglądania na dołączanym ekranie LCD lub możliwość podłączenia do ekranu;
10) obsługa gwarancyjna i pogwarancyjna (firma-sprzedawca z wieloletnim doświadczeniem).

Mikroskopy optyczne szkolne i dla początkujących

Mikroskopy biologiczne badawcze i dla zaawansowanych