Тема 5. Конструювання вузлів освітлювачів

 

Лекція № 14. Конструювання вузла освітлювоча у мікроскопі

 

У мікроскопах освітлювачі грають дуже важливу роль, оскільки впливають на роздільну здатність. Мікроскоп розглядає дуже дрібну структуру предмету, тому моделлю предмету можуть бути дифракційні гратки з періодом . Теорія побудови зображення в мікроскопі базується на теорії дифракції. Здобуття якісного зображення згідно цієї теорії може бути досягнуте, коли дотримується принцип Аббе. Суть цього принципу полягає в тому, що зображення відповідає предмету коли в його побудові беруть участь не менше чим два дифракційні порядки. На рис.5.1предмет представлений у вигляді дифракційної гратки з періодом d. У побудові зображення беруть участь нульовий і перший дифракційний порядки. Із зменшенням періоду перший дифракційний порядок може вийти за межі числової апертури мікрооб'ектива і принцип Аббе не дотримується.

Рис. 5.1.Побудова зображення у мікроскопі

    Для того що б ввести нульовий і перший дифракційний порядки в межі числової апертури предмет за допомогою конденсора освітлюють похилими паралельними пучками. Внаслідок чого нульовий дифракційний порядок переміщається на край апертури, тоді промені першого дифракційного порядку так само потрапляють в межі числової апертури мікрооб'єктиву. Числові апертури конденсора і мікрооб'єктиву приймаються рівними, тоді роздільна здатність мікроскопа зростає удвічі і рівна:

, де .                        (5.1)

У мікроскопах застосовуються два типи освітлювачів – це освітлювачі світлого і темного поля. При освітленні по методу світлого поля, промені від освітлювача пройшовши об'єкт в  світлі, що проходить, або дзеркально відбившись від нього у відбитому світлі, потрапляють в мікрооб'єктив, створюючи позитивний амплітудний контраст. Світлі ділянки в результаті виглядають світлими, а темні - темними. При освітленні по методу темного поля промені від освітлювача безпосередньо в мікрооб'єктив не потрапляють і загальний фон виявляється темним. На темному фоні світлими виглядають ділянки, які краще розсіюють світло або дифузно відбивають. При цьому отримуємо негативний амплітудний контраст. В цьому випадку апертура освітлювача має бути більше апертури мікрооб'єктива.

Типовим прикладом освітлювача світлого поля в світлі, що проходить, є освітлювальна система за схемою Келлера (рис.5.2).

Рис. 5.2.Освітлювальна система Келлера

Схема включає такі компоненти: 1 – джерело випромінювання; 2 – колектив; 3 – польова діафрагма; 4 – апертурна діафрагма; 5 – конденсор; 6 – предметне скло; 7 – покривне скло; 8 – фронтальна лінза мікрооб'єктиву. Змінюючи діаметр польової діафрагми 3, можна регулювати розмір освітленої ділянки не міняючи рівень освітленості. Змінюючи розмір апертурної діафрагми 4, можна міняти рівень освітленості, не міняючи розміру освітленої ділянки.

При великих збільшеннях повітряні проміжки між елементами 5 і 6, 6 і 7 заповнюють імерсійною рідиною з метою вирівнювання показників заломлення відповідних середовищ. Цей прийом дозволяє збільшити числову апертуру микрооб'ектива і виключити явище повного внутрішнього відбиття. Як рідина може застосовуватися дистильована вода. Тоді на мікрооб'єктивах гравіюється позначення ВІ (водна іммерсія). Коли застосовується кедрове масло, на корпусі гравіюють позначення МІ (масляна іммерсія).

Якщо в мікроскопі використовується освітлювальна система, що працює у відбитому світлі по методу світлого поля, то застосовують два варіанти освітлювальних схем: освітлювальна системи Бека (рис.5.3а) і освітлювальна система Наше (рис.5.3б).

а                                                                                   б

Рис. 5.3.Освітлювальні системи Бека (а) і Наше (б)

На рис. 5.3 показані: 1 – джерело світла; 2- конденсор; 3 – світлоділильна пластина або призма; 4 – мікрооб'єктив; 5 – предмет;

6 – додаткова лінза; 7 – окуляр.

Прикладом освітлювача темного поля для роботи у відбитому світлі, є схема з параболоїдним конденсором.

Рис. 5.4. Освітлювач з параболоїдним конденсором

На рисунку  5.4. показані: 1 – джерело світла; 2 – лінзовий конденсор; 3 – діафрагма; 4 – світлодільник; 5 – параболоїдний конденсор; 6 – предмет;7 – мікрооб'єктив; 8 – додаткова лінза; 9 – окуляр.

 

Лекція № 15. Конструювання вузла освітлювача в проекційних та коліматорних приладах