Каталог товаров
Заказать звонок
measurements

Как проводить измерения на микроскопе? Часть 2

2. Измерение линейных размеров с помощью окулярного винтового микрометра.

Эта статья — вторая часть статьи про измерения на микроскопе. Ссылка на первую часть статьи.

Данный способ позволяет осуществить измерение быстрее и проще, чем с окулярной пластиной. Вместо обычного окуляра устанавливается блок с окуляром и отсчётным механизмом (см. рис. 4).

Измерения на микроскопе
Рисунок 4 – Окулярный винтовой микрометр

В фокальной плоскости окуляра винтового микрометра находится неподвижная шкала и подвижная сетка, которая приводится в движение вращением винта с помощью наружного барабана. Сетка (нить) перемещается поперёк поля зрения (см. рис. 5). На неподвижной шкале также могут присутствовать опорные линии для удобства отсчёта. Отсчёт производится посредством поворота винта (шаг которого обычно составляет 1 мм) — затем снимают показания барабана при каждом положении нити и рассчитывают разницу между ними. По неподвижной шкале отсчитывают целые доли: на сколько целых делений шкалы переместились риски, считая от нуля; а с помощью барабана — сотые доли (по риске неподвижной части механизма). Результатом является сумма обоих отсчётов.

Измерения на микроскопе с винтовым микрометром
Рисунок 5 – Сдвиг подвижного перекрестия и нити (чёрный цвет) относительно неподвижной шкалы (красный цвет) в окулярном микрометре

Для более продвинутых пользователей существует цифровой окулярный микрометр, значительно облегчающий измерения на микроскопе и исключающий ошибки в подсчёте делений. Принцип его действия так же прост, как и у предыдущего, однако он позволяет измерить расстояние между штрихами с наибольшей точностью. При этом он не требует кропотливого вычисления разности между отсчётами, а обнуление можно провести нажатием одной кнопки. Кроме того, иногда встречаются модели с возможностью передачи измеренных данных непосредственно в компьютер.

3. Измерения с помощью цифровой камеры и компьютера.

Камера в сочетании с компьютером является мощным, точным, быстрым и гораздо более удобным инструментом для проведения измерения на микроскопе. Прежде всего, это решение позволяет значительно уменьшить ошибку оператора за счет анализа цифрового изображения с предварительной калибровкой по эталону (выполняется один раз). Измерения не требуют каких-либо ручных вычислений, как и в случае с цифровым окулярным микрометром. Более того, измерять объект можно не только по вертикали или горизонтали, а также более одного одномоментно.

То есть можно провести множество всевозможных измерений на одном снимке или сразу на «живом» видео одновременно — начертить линии, окружности, прямоугольники, точки, полигональные фигуры, масштабные линейки и прочее, определить расстояния, углы, площади, радиусы и так далее (см. рис. 6). Также возможно сделать панорамное изображение большой области (сшивка в плоскости XY), изображение с высоким динамическим диапазоном и мультифокальное изображение с большой глубиной резкости, сформированное из нескольких оптических срезов. Существуют различные алгоритмы анализа изображения, подсчета объектов на изображении, их селекции и многое другое — всё зависит от функционала приобретённого программного обеспечения.

Измерения на микроскопе в программе ADF Image Capture
Рисунок 6 – Проведение измерений посредством камеры и программного обеспечения. Измерения на микроскопе ADF U300

Кроме этого, снижается утомляемость во время долгой работы за окулярами, поскольку изображение объекта передаётся на устройство вывода (монитор), расположенное наиболее комфортным образом.

Конечно, безусловным минусом данного способа можно назвать финансовый аспект, поскольку необходимо приобретать тринокулярный тубус вместо бинокулярного (с портом для камеры), адаптер, компьютер и камеру. Можно использовать обычный фотоаппарат, поскольку его конструкция схожа с человеческим глазом, однако качество снимка получается плохим из-за оптической несогласованности. Поэтому для лучшего качества изображения должна быть специальная камера — для микроскопа. Стоит отметить, что можно встретить бюджетный вариант камеры, которая устанавливается вместо одного из окуляров (поэтому тубус используется бинокулярный). Однако в этом случае наблюдение происходит посредством только одного окуляра, при этом качество изображения достаточно посредственное. Но, так или иначе, подобная модернизация микроскопа позволяет повысить эффективность исследований.

Немаловажно заметить, что точное измерение площади объектов, а также измерение периметра и длины объектов не идеально прямой формы, к примеру, сине-зеленых водорослей при оценке качества воды невозможно осуществить другим методом, так как в случае использования окулярного микрометра величина погрешности будет существенной, а измерение площади вообще потребует специальной окулярной шкалы с нанесенной сеткой и высчитыванием количества совмещенных квадратов.

Цифровые камеры, укомплектованные программным обеспечением для проведения измерений, доступны в нашем каталоге:

4*. Измерение разности высот (по оси Z)

Если на винтах фокусировки есть шкала с рисками, то имеется возможность определения высот по третьей координате (размерность). Количество делений на ручке варьируется и зависит от точности фокусировочного устройства. Так, на рис. 6 шаг винта тонкой фокусировки составляет 2 мкм (необходимо разницу между двумя числовыми значениями разделить на количество делений между ними). Если взять рельефный образец и в одном поле зрения сфокусироваться сначала на одну плоскость, а затем навести фокус на другую плоскость, то разница между значениями на шкале тонкого винта будет являться разницей высот (или просто высотой объекта). При этом за счёт того, что объектив с бóльшим увеличением и, соответственно, числовой апертурой обладает меньшей глубиной резкости, измерение Z-координат осуществляется несколько точнее из-за лучшего попадания в фокус опорных плоскостей.

Однако всё равно такие измерения на микроскопе носят ориентировочный характер в связи с сильной погрешностью.

Измерения на микроскопе - винт фокусировки
Рисунок 7 – Винты фокусировочного устройства с градуировкой

Кроме того, существуют различные микрометрические индикаторы, которые упираются щупом в столик микроскопа. За счёт опускания/поднятия щупа движением столика происходит изменение числового значения, которое точно отражает различие в высоте.

Системы с моторизованным фокусом позволяют посредством сканирования слоями создать 3D-карту объекта. При этом всегда точно известна толщина как самого оптического среза (слой, который находится в фокусе), так и измеренные высоты. Специально для измерения профиля объекта существуют профилометры, обеспечивающие по оси Z точность порядка 5 нм, принцип работы которых основан на интерференции двух лучей — опорного и объектного.

daniil

Даниил Гожальский, технический специалист, MSc in Nanotechnology

Последние публикации

Показать все
Как проводить измерения на микроскопе? Часть 1
Как проводить измерения на микроскопе? Часть 1
Содержание 1. Измерения на микроскопе линейных размеров с помощью штриховой пластины в окуляре (окулярного микрометра).…
Поляризация света. Поляризационная микроскопия
Поляризация света. Поляризационная микроскопия
Солнце и практически все искусственные источники света излучают световые волны, векторы напряжённости электрического поля которых…
Выбор объективов для микроскопа – Часть 4
Выбор объективов для микроскопа – Часть 4
8. Какой метод наблюдения будет использоваться? Нужна ли методика повышения контраста? Эта статья - четвертая…
Показать все
Подберем лабораторное оборудование для работы
Подберем лабораторное оборудование для работы
Закажите лабораторное оборудование указав контактные данные и мы с вами свяжемся в ближайшее время.

Этот сайт использует cookies.