Устройство микроскопа и его назначение
Изучение морфологических признаков микробов - их формы, строения и величины клеток, способности к движению и пр. - производится с помощью оптического прибора - микроскопа (от греческого «микрос» - малый, «скопео» - смотрю). Из выпускаемых биологических микроскопов лучшими являются МБИ-1, МБИ-2, МБИ-3, МБР-1 и некоторые другие.
Основные части микроскопа: оптическая система (объектив и окуляр), осветительная оптическая система (конденсор и зеркало) и механическая часть. Оптическая система создает увеличенное изображение объекта. Механическая часть обеспечивает перемещение оптической системы и наблюдаемого объекта (предмета). Основными частями механической системы микроскопа (рис. 60) являются: штатив, предметный столик, тубусодержатель с револьвером и винты для передвижения тубуса - макрометрический и микрометрический.
Макрометрический винт (кремальера, или зубчатка) служит для грубой наводки микроскопа. Микрометрический винт является механизмом тонкой подачи и служит для окончательной, точной фокусировки микроскопа на препарат. Полный оборот микровинта передвигает тубус микроскопа на 0,1 мм. Микрометрический винт является одной из наиболее хрупких частей микроскопа, и обращаться с ним нужно особенно осторожно. Наиболее четкое и ясное изображение получают передвижением тубуса с помощью макро- и микрометрического винтов при соответствующей настройке освещения. Тубус микроскопа закреплен в верхней части штатива в тубусодержателе. Предметный столик также укреплен в верхней части штатива. У современных микроскопов предметный столик почти всегда делается подвижным. Он приводится в движение двумя винтами, расположенными по обе стороны столика. При помощи этих винтов препарат вместе со столиком передвигается в разных направлениях, что в значительной степени облегчает рассмотрение препарата в различных его точках. Закрепление препарата на столике производится двумя клеммами (зажимами).
Кроме подвижных столиков, некоторые микроскопы снабжаются крестообразными столиками. Препараты в этом случае перемещают в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Две шкалы на столике позволяют отмечать интересующие исследователя участки препарата, с тем чтобы их можно было легко отыскать при повторном микроскопировании.
В нижней части тубусодержателя находится револьвер с отверстиями, снабженными нарезкой. В эти отверстия ввинчиваются объективы. Объективы составляют наиболее важную и дорогую часть микроскопа. Это сложная система двояковыпуклых линз, заключенных в металлическую оправу. Объективы увеличивают рассматриваемый предмет, давая действительное увеличенное обратное изображение.
Все объективы делятся на ахроматы и апохроматы. Ахроматы более распространены вследствие своей простоты и дешевизны. В них имеется шесть линз, изготовленных из оптического стекла. Изображение, получаемое с помощью ахроматов, наиболее резкое в центре. Края поля вследствие хроматической аберрации часто бывают окрашены в синий, желтый, зеленый, красный и другие цвета. Апохроматы состоят из большего числа линз (до 10). Для их изготовления употребляется стекло различного химического состава: борное, фосфорное, флюорит, квасцы. В апохроматах в значительной степени устранена хроматическая аберрация.
Обычно микроскопы снабжаются тремя объективами, на которых указывается даваемое ими увеличение: объективы 8Х (малое увеличение), 40Х (среднее увеличение) и 90Х (большое увеличение). Объективы 8Х и 40X являются сухими системами, так как при работе с ними между препаратом и объективом находится слой воздуха. Лучи света, проходя сквозь среды различной плотности (показатель преломления воздуха п=1, стекла п=1,52) и попадая из среды более плотной (стекло) в менее плотную (воздух), сильно отклоняются и не полностью попадают в объектив микроскопа. Поэтому сухими объективами можно пользоваться только при сравнительно небольших увеличениях (до 500-600 раз).
Чем больше увеличение, тем меньшего диаметра должны быть линзы. Поэтому при больших увеличениях слишком малая часть лучей попадает в линзу объектива и изображение получается недостаточно отчетливое. Во избежание этого прибегают к иммерсии (погружению) объектива в среду, имеющую коэффициент преломления, близкий к коэффициенту преломления стекла. Таким иммерсионным, или погружаемым, объективом в биологических микроскопах является объектив 90X. При работе между этим, объективом ц предметным стеклом помещают каплю иммерсионного (чаще всего кедрового) масла, коэффициент преломления которого равен 1,51. Объектив погружают непосредственно в масло, световые лучи проходят через однородную систему не преломляясь и не рассеиваясь, что способствует получению четкого изображения рассматриваемого объекта.
В верхнюю часть тубуса микроскопа вставляется окуляр. Окуляр состоит из двух собирающих линз: одной, обращенной к объективу, и второй, обращенной к глазу. Между ними в окуляре имеется диафрагма, которая задерживает боковые лучи и пропускает лучи, параллельные оптической оси. Это обеспечивает более контрастное промежуточное изображение. Глазная линза окуляра увеличивает изображение, полученное от объектива. Окуляры изготовляются с собственным увеличением в 7Х, 10Х, 15Х раз. Общее увеличение микроскопа равняется произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. При комбинировании окуляров с объективами можно получить различные увеличения - от 56 до 1350 раз.
Конденсор представляет собой двояковыпуклую линзу, которая собирает отраженный от зеркала свет в пучок и направляет его в плоскость препарата, что обеспечивает наилучшее освещение объекта. Поднятием и опусканием конденсора можно регулировать степень освещенности препарата. В нижней части конденсора расположена ирис-диафрагма, посредством которой также можно менять яркость освещения, суживая или, наоборот, полностью раскрывая ее.
Зеркало, имеющее две отражающие поверхности - плоскую и вогнутую, укреплено на качающемся рычажке, при помощи которого его можно устанавливать в любой плоскости. Вогнутой стороной зеркала пользуются редко - при работе со слабыми объективами. Зеркало отражает световые лучи и направляет их в объектив через ирис-диафрагму конденсора, конденсор и рассматриваемый объект. В нижней части оправы конденсора имеется откидная рамка, которая служит для установки светофильтров.
Микроскоп - сложный оптический прибор, он требует осторожного и бережного обращения, соответствующих навыков в работе. Надлежащий уход за прибором и тщательное соблюдение правил пользования гарантируют безупречность и долговременность его службы. Качество изображения в микроскопе в значительной степени зависит от освещения, поэтому настройка освещения является важной подготовительной операцией.
Работа с микроскопом может проводиться как при естественном, так и при искусственном освещении. При ответственных работах пользуются искусственным освещением, применяя осветитель ОИ-19. При естественном освещении нужно пользоваться рассеянным боковым, а не прямым солнечным светом.
Современные микроскопы МБИ-2, МБИ-3 снабжаются бинокулярными насадками типа АУ-12, имеющими собственное увеличение 1,5х, и прямым сменным тубусом (рис. 61). При использовании бинокулярной насадки микроскопирование облегчается, так как наблюдение производится обоими глазами и зрение не утомляется.
