Как проводить измерения на микроскопе? Часть 1

Содержание

1. Измерения на микроскопе линейных размеров с помощью штриховой пластины в окуляре (окулярного микрометра).

2. Измерение линейных размеров с помощью окулярного винтового микрометра

3. Измерения с помощью камеры и компьютера

4*. Измерение разности высот (по оси z)

Зачастую исследователям в лабораториях, помимо визуального наблюдения объектов под увеличением, требуется точная оценка различных размеров исследуемых объектов. Световые оптические микроскопы позволяют проводить высокоточные измерения в латеральной плоскости, а также оценочные измерения высоты объектов. Для проведения таких операций на микроскопах используются специальные приспособления. О них и пойдет речь в этой статье.

1. Измерение линейных размеров с помощью окулярного микрометра (штриховой пластины в окуляре).

Самое простое решение — использование внутреннего пространства окуляра. Поскольку окуляр конструируется специальным образом так, чтобы промежуточное микроскопическое изображение оказывалось внутри него, то в этой плоскости можно разместить штриховую пластину, содержащую сетки, шкалы и другие элементы сравнения (рис. 1). Она представляет собой стеклянную пластину малой толщины с нанесёнными или выгравированными штрихами с определённой периодичностью. Такие пластины рассчитываются с высокой точностью для обязательного совпадения с полевой диафрагмой окуляра. Поскольку с диафрагмой сопряжена плоскость препарата, то штрихи сетки видны всегда так же чётко, как и промежуточное изображение, формирующееся на диафрагме при наблюдении через окуляры (при этом только в одном из них находятся пластина). Более дорогой и качественный вариант исполнения окулярной сетки — в виде сэндвича между двумя стёклами. Такая конструкция позволяет избавиться в фокусе изображения от любых загрязнений и повреждений на поверхности сетки.

Окулярные микрометры с различными визирными линиями — Рисунок 1 – Окулярные стеклянные пластины с различными визирными линиями

Деления находятся на равном удалении друг от друга (чаще всего — 0.1 мм). Для того чтобы измерить, к примеру, расстояние между объектами или сам объект, необходимо ориентировать препарат так, чтобы оцениваемый отрезок располагался как можно ближе к оси штрихов (см. рис. 2). Далее величину d, получаемую в результате вычисления разности между штрихами, в пределах которых находится объект (в этом случае 8 штрихов, что означает 8∙0.1 мм = 0.8 мм) нужно разделить на кратность увеличения объектива (M). Увеличение окуляра при этом не учитывается в расчёте, так как оно возникает уже после сформированного промежуточного изображения.

Однако если на микроскопе установлен промежуточный блок увеличения (оптовар), то полученное значение нужно разделить ещё на кратность этого блока.

Результат измерения диаметра этого объекта (D) с объективом 10x:

D = d : M = 0,8 мм / 10 = 0,08 мм = 80 мкм

Измерения на микроскопе с помощью микрометра — Рисунок 2 – Измерение протяженности объекта на примере пыльцы

Создание на заводе объективов с абсолютно идентичным увеличением невозможно — всегда существует какая-то погрешность. При необходимости более точных измерений можно осуществить калибровку объектом-микрометром, которое обычно представляет собой стеклянный слайд с нанесённой точной шкалой (цена деления для лабораторного микроскопа —0.01 мм, длина всей шкалы 1000 мкм). Этот инструмент располагают под объективом, и с его помощью измеряют корректирующие поправки, которые затем умножают на все измеренные окулярным микрометром величины, либо сразу определяют цену деления шкалы.

Из рис. 3а видно, что c объективом 10x штрихи окулярной шкалы и шкалы объекта-микрометра полностью совпадают, и дополнительная калибровка не требуется. Таким образом, в 1000 мкм объекта-микрометра укладывается 100 делений окулярной шкалы, т.е. цена деления второй при таком увеличении составляет 1000 мкм ÷ 100 = 10 мкм.

При увеличении 20x цена деления должна быть в два раза меньше (5 мкм). Однако рис. 3б показывает, что с объективом 20x возникло некоторое разногласие между штрихами. В этом случае 100 делений окулярной шкалы составляют 49 делений от шкалы объекта-микрометра (хотя должно было быть 50) с ценой деления 0.01 мм (т.е. действительный размер 49 делений ∙ 0.01 мм = 0.49 мм = 490 мкм). Это значит, что цена деления окулярной шкалы не 5 мкм, а 490 мкм ÷ 100 делений = 4.9 мкм. Рассчитанная таким образом цена деления для каждого объектива далее умножается на количество делений, равное размеру измеряемого объекта.