Световая и электронная микроскопия

Световая и электронная микроскопия

Источники света в оптической микроскопии

В оптической микроскопии источник света играет очень важное значение в формировании изображения. Грамотный выбор источника света позволяет успешно проводить множество исследований, будь то рутинная задача анализа мазка или гистологического препарата, вплоть до сложнейшей многоканальной конфокальной микроскопии. В статье мы рассмотрим самые популярные на сегодняшний момент источники света, преимущества и недостатки «конкурирующих» систем для решения схожих задач, возможности применения того или иного источника света в зависимости от поставленной задачи.

Галогенная лампа (Halogen bulb)

Галогенные лампы в современных микроскопах встречаются наиболее часто, хотя в последнее время их активно вытесняет светодиодное освещение. Их основное применение – светлопольная микроскопия в отраженном и проходящем свете. Поляризационные исследования, решение множества материаловедческих и биологических задач, где необходимо получать изображения в видимом свете без применения флуоресценции.

Галогенная лампа 6V 20W широко используется в рутинных микроскопах проходящего света

В микроскопах используются галогенные лампы различной мощности (от 20 до 100 Вт). Цветовая температура галогенных ламп находится в районе 3400К (100W Philips 7023). Свет галогенных ламп подчеркивает теплые тона, смещен в сторону теплых оттенков, поэтому для получения изображений, приближенных к цветовой температуре дневного освещения, обычно используют цветобалансирующий фильтр (LBD или Daylight filter).

LBD фильтр для коррекции цветовой температуры 100 Вт галогенной лампы

Достоинства галогенных ламп – малый размер осветителей, отсутствие необходимости активного охлаждения (достаточно пассивной вентиляции), невысокая стоимость и хорошая цветопередача.
К недостаткам можно отнести сравнительно низкую яркость, малый срок службы около 50 часов.

Ртутная флуоресцентная/люминесцентная лампа HBO (Mercury HBO Lamp)

Ртутные газоразрядные лампы высокого давления применяются для получения качественных флуоресцентных изображений. Они в 10-100 раз ярче ламп накаливания и могут обеспечить интенсивное освещение в выбраном диапазоне длин волн по всей видимой и УФ области спекта при использовании соответсвующих фильтров.
Этот источник света очень надежен и дает хорошую плотность светового потока.

Ртутная флуоресцентная лампа HBO 100

Самой популярной ртутной лампой, применяемой в микроскопии, является лампа HBO 100W. Уникальная спектральная характеристика лампы идеально подходит для исследователей, занимающихся флуоресценцией. Только треть спектра испускания лампы находится в видимой области. Около половины спектра лежит в ультрафиолетовой области, поэтому при работе с подобными источниками необходимо уделять должное внимание защите, в первую очередь, глаз исследователя, а во вторую очередь, стойкости к УФ излучению исследуемых препаратов. Остальная часть излучения ртутной лампы рассеивается в виде теплового длинноволнового ИК излучения.

Спектральная интенсивность ртутной лампы HBO 100

Ртутная газоразрядная лампа имеет одно из самых высоких значений яркости среди непрерывно работающих источников света и очень тесно приближена к идеальной модели точечного источника света. Тем не менее, ртутные лампы имеют большие колебания интенсивности, зависящие от эрозии электродов, магнитных полей в помещении, а также периодическое отклонение дуги (флаттер), возникающее из-за конвекционных потоков в парах ртути. Эти особенности ртутной лампы препятствуют ее использованию в количественных оценках флуоресценции (измерение яркости флуоресценции и т.п.)

Ламповый домик ртутной лампы HBO 50. Имеются регулировочные винты настройки положения лампы, зеркала а также мощный радиатор, позволяющий отводить тепловое излучение.

Помимо перечисленных артефактов дуговой природы света ртутной лампы, у нее есть ряд следующих недостатков: малый срок службы (200 часов), значительное изменение спектральной характеристики в зависимости от возраста лампы, необходимость временных промежутков между включениями для полного остывания лампы.
В типовой конфигурации оптического микроскопа, ртутная лампа находится внутри специализированного осветителя, состоящего из корпуса лампы, вогнутого зеркального рефлектора, а также регулируемой системы линз коллектора для фокусировки дуги лампы.

Читайте также:  Слезятся глаза после наращивания ресниц что делать и почему щиплет веки

В зависимости от конструкции, ртутный ламповый домик (это микроскопический термин, в английском языке lamphouse) может также содержать фильтры, блокирующие УФ излучение лампы, а также Hot Mirror фильтры для снижения теплового излучения, нагревающего внутренние линзы микроскопа и исследуемый образец.

Ртутная лампа требует тщательной юстировки для освещения образца равномерным полем максимальной интенсивности. Подробно настройка ртутного лампового домика описана в статье «Юстировка лампового домика флуоресцентной лампы HBO».

Металлогалоидные лампы (Metal Halide Arc Lamps)

Сегодня металлогалоидные лампы постепенно вытесняют ртутные и ксеноновые лампы с позиции флуоресцентных источников.

Конструктивно такие осветители выполнены в виде высокопроизводительной дуговой лампы, размещенной на эллиптическом отражателе. Отражатель фокусирует свет на торце жидкого световода для последующей передачи его на вход оптической системы микроскопа. Иногда металлогалоидные осветители дополнены колесами фильтров (filter wheels) для выбора необходимой длины волны возбуждения, а также специальными шиберами и нейтральными фильтрами для коррекции плотности и интенсивности освещения. Спектр металлогалоидной лампы имеет схожие очертания с «ртутным» спектром, однако более сильная межпиковая интенсивность вместе с большей шириной пиков позволяет получать флуоресценцию на 50% мощнее чем ртутные лампы HBO 100.

Спектральная чувствительность металлогалоидной лампы в сравнении со ртутной лампой HBO. Интенсивность пиков металлогалоидной лампы немного ниже, но мощность в межпиковых областях и ширина пиков позволяют получать качественные флуоресцентные изображения.

Металлогалоидные лампы прекрасно подходят для экспериментов с живыми клетками с использованием EGFP (зеленый флуоресцентный белок). Кроме того они производят гораздо более равномерное освещение в пространстве из-за конструкции жидкого световода и конденсора. Более равномерная жизненная характеристика лампы вместе со сроком службы в 2 тысячи часов (против 200 часов у ртутных осветителей) позволяют проводить количественные анализы флуоресценции.

Светодиодные источники света (Light-Emitting Diodes, LEDs)

Светодиодные источники света – самое перспективное направление из новых технологий в микроскопии. Эти универсальные полупроводниковые осветители обладают всеми функциями ламп накаливания и газоразрядных ламп, имея при этом возможность работать от батареек, а также низковольтных и недорогих импульсных блоков питания.

Разнообразные спектральные характеристики LED осветителей позволяют выбрать необходимый светодиод и установить оптимальное возбуждение в диапазоне длин волн, охватывающем ультрафиолетовую, видимую и ближнюю ИК области. Кроме того, новые мощные светодиоды обладают достаточной интенсивностью для получения качественного флуоресцентного изображения.

Спектральная характеристика светодиодов, использующихся в световой микроскопии.

Компактные светодиоды можно комбинировать в одном ламповом блоке для получения мультиканального флуоресцентного изображения, либо для получения UV и видимого изображения.

Светодиодный осветитель, комбинирующий три светодиодных источника при помощи полупрозрачных зеркал. Позволяет работать с мультиканальной флуоресценцией.

Существует возможность устанавливать современные светодиодные осветители в микроскопы заказчика вне зависимости от возраста и состояния прибора. Эта процедура позволяет вывести качество изображения на новый уровень при использовании старой оптики и при минимальных финансовых затратах. Подробнее об этом можно прочитать в статье Модернизация микроскопа. LED Освещение.

Светлопольная микроскопия

Современная микроскопия имеет большое количество методов, на основании которых функционируют самые различные микроскопы, сферы применения которых весьма различны. И часто возникают споры и дилеммы о том, что же лучше: световой или, как его еще называют, оптический микроскоп, либо же электронный.

Читайте также:  Укрепление ногтей акриловой пудрой под гель-лак как делать правильно

Стоит сразу отметить некоторый момент – это частая путаница в понятиях таких, как электронный микроскоп и цифровой. Именно эти понятия так часто можно увидеть, когда их употребляют в неуместном варианте.

Основные характеристики светового микроскопа

Метод световой микроскопии весьма распространен и пой сей день в некоторых отраслях науки и техники.

Оптический микроскоп состоит из окуляра, объектива, предметного столика, осветителя и конденсора. В результате прохождение лучей света через объект, изображение попадает в объектив и визуализируется в окуляре микроскопа.

Сравнение электронного и светового микроскопа

Цифровые микроскопы – это лишь оборудование, которое выводит получаемое изображение из оптического микроскопа на экран монитора компьютера, при помощи чего исследователь может детально рассмотреть нюансы объекта. А электронный микроскоп имеет совершенно иной метод получения изображения: через объект проходят не световые лучи, а электроны, которые, ударяясь о поверхность объекта, формируют нюансы его поверхности и структурных особенностей. Они строят геометрический образ изучаемого объекта.

Световой микроскоп (оптический) — преимущества и недостатки

Конечно же, у оптического микроскопа есть свои преимущества, а также недостатки. Однако, каждый покупатель, выбирая такое оборудование, должен отталкиваться от его потребностей, а также сферы, в которой будет работать микроскоп, от направленности лаборатории.

Если речь идет о базовых задачах микроскопа, как, например, его использование в лаборатории школы института, которое обусловливает обучающие цели, тогда, конечно же, выбор падает на оптический (световой) микроскоп. В световой микроскоп можно увидеть все, чего требует базовая школьная программа по биологии.

Естественно, что покупка для таких целей какого-либо другого типа и класса оборудования просто необоснованно. Если же речь идет о какой-либо исследовательской лаборатории, где необходимы нюансы микроскопического строения объекта, как, например, в области вирусологии, криобиологии, томографии, либо нейрохирургии или же других узкоспециализированных областей, тогда, естественно, световой микроскоп будет неуместен для использования в таких направлениях деятельности.

Что это означает: преимущества светового микроскопа? Это означает лишь одно – о преимуществах либо недостатках конкретного вида микроскопа можно говорить только опираясь на сферу, в которой он будет использоваться. Так как. Например, в школьном кабинете биологии просто нецелесообразно использование дорогого, практически недоступного электронного микроскопа, когда можно использовать дешевый световой прибор, а в научно-исследовательском институте просто недопустимо и бесполезно будет использование оптического простого микроскопа, который попросту не даст никаких результатов в конкретной научной деятельности, так как его увеличения и разрешения просто не будет хватать для такой работы.

Преимущество светового микроскопа перед электронным

Если попросить работника лаборатории «определи преимущество использования световой микроскопии перед электронной», то даже начинающий исследователь сможет назвать основные плюсы работы с таким видом оборудования.

  • Ценовая политика. В этом аспекте световому микроскопу просто нет равных. Конечно же, обычный оптический микроскоп – это сравнительно бюджетный вариант, который позволит получить базовые возможности в сфере микроскопии объектов. Цена может значительно варьировать, микроскопы можно приобрести от трех-пяти тысяч, достигая пятидесяти-шестидесяти тысяч рублей. И именно такая доступность данного вида оборудования делает световой микроскоп довольно востребованным инструментов для лаборатории, нуждающейся в базовых моментах микроскопии объектов, подлежащих изучению.
  • Компактные габариты оборудования. Габариты такого оборудования для микроскопии в учебном классе средней школы составляют около 50 сантиметров в высоту и удобно размещаются на учебном столе школы.
  • Доступность и простота микроскопии. Действительно, микроскопированию объектов на оптическом микроскопе может научиться даже ребенок. Прозрачные объекты такие, как срез различных растений, простейшие микроорганизмы, рассматриваются при помощи проходящего света, а непрозрачные объекты, например, плата рассматриваются при помощи при помощи отраженного света.
Читайте также:  Бородавка под ногтем,около пальцев рук и ног как избавиться, фото

Преимущества светового микроскопа перед электронным

Уважаемые читатели, не путайте электронную микроскопию и цифровую. Сегодня под видом ЭМ некоторые производители предлагают непросвещённым пользователям USB-микроскопы, которые также являются световыми, но они просто выводят полученное изображение на экран компьютера или ноутбука. Действие же электронной микроскопии основано на построении увеличенного изображения микрообъекта при помощи движущегося пучка электронов. Т.е. не свет, а заряженные частицы сталкиваются с препятствием в виде участка исследуемого объекта и, отражаясь, выстраивают геометрический образ его поверхности.

Преимущества светового микроскопа перед электронным имеет высокую значимость только по отношению к простым учебным или базовым лабораторным исследованиям (например, медицинская диагностика методом биопсии или научная работа по определению группы таксона в классификации растений). Медик, биолог или школьный учитель наглядно видят и чувствуют в ходе своей профессиональной деятельности достоинства оптической техники. Но специалисты в области криобиологии, томографии, фармацевтического контроля, вирусологии, эксперты в материаловедении или нанометрической метрологии – могут обосновано заявить об обратном и будут тоже правы.

В чем здесь дилемма – преимущества одного или другого типа микроскопии рассматриваются только с привязкой к конкретной деятельности. Например, говоря о промышленности или исследовательской металлографии – просвечивающие электронные микроскопы окажутся полезнее вследствие высочайшей разрешающей способности, превосходящей разрешение оптики в десятки тысяч раз. А если сфера применения – обучение школьников биологии или анализ крови пациента медицинского учреждения – то обычный микроскоп оказывается предпочтительнее, дешевле, проще, удобнее.

Таким образом, преимущества светового микроскопа перед электронным можно сформулировать только для определенной группы людей и представителей некоторых профессий. К ним относятся – дети (дошкольники, школьники, студенты), преподаватели и наставники, руководители тематических биологических кружков, медработники (лаборанты, врачи, медсестры) поликлиник, больниц и ветеринарных клиник, санинструкторы СЭС. Также сюда можно отнести тех, кто не исследует клеточные микроструктуры растительных и животных тканей, но которым требуется увеличение непрозрачных материалов – камней, монет, минералов, радиодеталей и микросхем и т.д. Тогда сами «преимущества» можно обозначить такие:

  • Ценовая доступность. Стоимость варьируется от 3-4 до 50-60 тысяч, в зависимости от реализованного функционала и качества оптики. При этом хорошие современные просвечивающие или растровые ЭМ стоят от полумиллиона и выше.
  • Компактность. Лабораторный или учебный микроскоп компактно располагается на столе, его высота всего 30-40 сантиметров. А под ПЭМ нужно выделять гораздо больше рабочего пространства – как правило много места занимает оборудование с излучателем электронов, зондом, вакуумной системой, детекторами анализа излучения.
  • Простота методов исследования. Если смотрится полупрозрачный или прозрачный микропрепарат (клетка растения, срез мышечной ткани, одноклеточный микроорганизм), то применяется методика проходящего света (включается подсветка снизу). Если рассматривается непрозрачное тело (допустим, печатная плата радиоэлектронного изделия) – активируется верхний осветитель и микроскопирование осуществляется в отраженном освещении. Всю информацию о наблюдаемом препарате несут обычные лучи света, прошедшие сквозь образец или отразившиеся от него. Этим простейшим способам наблюдения могут научиться даже дети. Но при эксплуатации электронно-растровых приборов требуется специальная техническая подготовка и опыт. Оператору приходится организовать процесс бомбардирования электронами исследуемой поверхности (которые в итоге и формируют геометрию микроструктуры структуры материала).
Ссылка на основную публикацию
Самые эффективные мази от герпеса на губах для быстрого лечения
Мази от герпеса Какая самая хорошая мазь от герпеса на губах? пластырь Compeed, маленький круглый прозрачны, заживает быстро, ну и...
Салон красоты Beauty﹨ТК «Космос»﹨Московский район﹨Санкт-Петербург
Лицо и тело: коррекция и окрашивание бровей Далеко не каждый человек имеет идеальные от природы брови, исправить эту ошибку возможно...
Салон красоты Небесные ласточки (Пыжевский) �� — отзывы, телефон, адрес и время работы салона красот
Небесные ласточки, салон красоты отзывы Ваши отзывы не останутся незамеченными! Официальный представитель этой организации отвечает на отзывы на этом сайте....
Самые эффективные мази от грибка на ногах
Лекарства от грибка на ногах Грибок ногтей на ногах - крайне неприятное заболевание, которое приносит ощутимый дискомфорт и массу неудобств....
Adblock detector