Główne elementy mikroskopu świetlnego

Mikroskopy świetlne są niezbędnymi narzędziami w badaniach biomedycznych. Komponenty optyczne umożliwiają uzyskanie znacznie większej rozdzielczości obrazu niż w przypadku obserwacji gołym okiem. Dzięki połączeniu mikroskopii z cyfrowym przetwarzaniem obrazów badacze mogą poprawić widoczność obrazu i dokonywać precyzyjnych pomiarów ilościowych.

Ten film przeprowadzi Państwa przez główne elementy mikroskopu oraz ich funkcje. Dzień dobry, nazywam się Victoria Sanon Frolic i reprezentuję Core Optical Imaging Facility na University of Texas Health Science Center w San Antonio. Dzisiaj przedstawię najważniejsze komponenty mikroskopu biologicznego oraz ich podstawowe funkcje.

Zapraszamy na prezentację mikroskopu. Przed rozpoczęciem pracy z mikroskopem najlepiej zapoznać się z jego budową oraz funkcjami poszczególnych elementów. Jest to odwrócony mikroskop świetlny Nikon eclipse TI, przystosowany zarówno do mikroskopii w świetle przechodzącym, jak i epi-fluorescencyjnej.

Kierunek wzdłuż osi mikroskopu będzie określany jako oś Z, a kierunki prostopadłe jako osie X i Y. Najpierw przyjrzymy się tubusowi okularowemu, rewolwerowi z obiektywami oraz stolikowi. Są to główne komponenty mikroskopu odpowiedzialne za tworzenie obrazu.

Elementy te stanowią interfejs między obserwatorem a mikroskopem. Chwytając za podstawę tubusów okularów dwuocznych, można dostosować rozstaw źreniczny, przesuwając je bliżej lub dalej od siebie. Pozwala to na komfortową obserwację oboma oczami.

Jednocześnie można teraz niezależnie dostosować ostrość okularu dla każdego oka. Powiększenie okularu jest oznaczone na tubusie. Do celów akwizycji obrazu do mikroskopów rutynowo montuje się kamery.

W tym konkretnym modelu zastosowano adapter z mocowaniem C, który umożliwia przyłączenie kamery CCD do bocznego portu korpusu mikroskopu. Poprzez obrót pokrętła mikroskopu ustawia się pryzmat tak, aby skierować promienie światła tworzące obraz z dala od okularów i w stronę kamery zamontowanej w porcie kamerowym. Różne obiektywy, które w głównej mierze określają powiększenie i rozdzielczość, są zamontowane na obrotowej rewolwerze.

Każdy obiektyw jest oznakowany specyfikacjami, takimi jak powiększenie, apertura numeryczna, wymagane medium immerysyjne, np. olej, gliceryna lub powietrze, grubość szkiełka nakrywki oraz inne szczególne cechy, takie jak tryb oświetlenia, światło opuszczające okulary i rewolwer nieogniskowane lub projektowane w nieskończoność. Tubus zawiera dodatnią soczewkę skupiającą, która skupia światło obrazu dla okularu lub kamery. Po zapoznaniu się z elementami tworzącymi obraz w mikroskopie, przyjrzyjmy się komponentom, które pomogą nam ustawić ostrość obrazu i dokonać regulacji światła przechodzącego.

Następnie przyjrzymy się stolikowi przedmiotowemu, który jest mechanicznym nośnikiem utrzymującym preparat na szkiełku. Poprzez obracanie pokrętłami można przesuwać preparaty w kierunkach x i y. W konfiguracji mikroskopu odwróconego stolik jest nieruchomy, a ostrość preparatu ustawia się poprzez przesuwanie obiektywów w górę i w dół wzdłuż osi Z za pomocą pokręteł grubego i cienkiego ustawienia znajdujących się na korpusie mikroskopu.

Teraz przyjrzymy się komponentom oświetlenia prześwietlającego w mikroskopie świetlnym, które dostarczają światła niezbędnego do wizualizacji preparatów. Po pierwsze, mamy lampę oraz jej obudowę, które zapewniają oświetlenie preparatu. W mikroskopii świetlnej lampa to zazwyczaj niskonapiżowa żarówka halogenowa z włóknem wolframowym, której można regulować natężenie światła. Za źródłem światła może znajdować się migawka służąca do kontrolowania czasu naświetlania.

Bezpośrednio za źródłem światła znajduje się regulacja przysłony pola; przysłona ta kontroluje obszar lub pole preparatu, który ma zostać oświetlony. Następnym elementem jest kondensor, którego główną funkcją jest skupienie jasnego, jednorodnego oświetlenia na preparacie. Przesłona irysowa znajdująca się na dole kondensora kontroluje kąt stożka oświetlenia kondensora padającego na preparat.

Regulacja tej przysłony pozwala kontrolować rozmiar i aperturę numeryczną stożka światła skierowanego na preparat, co zapewnia prawidłowe oświetlenie, kontrast oraz głębię ostrości; optyczna regulacja przysłony kondensora pozwala na właściwe wypełnienie przedniej soczewki obiektywu. W idealnym przypadku regulację tę należy przeprowadzić dla każdego obiektywu, aby w pełni wykorzystać potencjał soczewki. W przypadku oświetlenia epifluorescencyjnego źródłem światła jest zazwyczaj lampa ksenonowa lub rtęciowa.

W naszym mikroskopie zastosowano źródło światła oparte na lampie łukowej z rtęcią, z którą należy obchodzić się ostrożnie, ponieważ w przypadku niewłaściwego użytkowania może ona pęknąć. Podczas instalacji żarówki należy bezwzględnie używać rękawiczek, gdyż odciski palców i zanieczyszczenia mogą tworzyć punkty przegrzania i spowodować pęknięcie lampy. Zdecydowanie zaleca się, aby nie eksploatować lampy łukowej przez czas dłuższy niż określony w jej specyfikacji.

Ścieżka światła fluorescencyjnego obejmuje przysłonę pola oraz przysłonę aperturową, podobnie jak w przypadku ścieżki światła przechodzącego. Po przejściu przez te przysłony światło napotka zestaw filtrów, które wybierają szerokość pasma światła i kierują oświetlenie do obiektywu, aby dotarło ono do preparatu w ścieżce oświetlenia epifluorescencyjnego; w tym układzie obiektyw pełni funkcję zarówno kondensora, jak i obiektywu.

Właśnie zaprezentowaliśmy główne elementy mikroskopu świetlnego. Zacząłem od omówienia komponentów odpowiedzialnych za tworzenie obrazu, mianowicie okularów, obiektywu oraz kamery CCD. Następnie omówiliśmy manipulację stolikiem, pokrętła regulacji ostrości oraz kondensator.

To już wszystko. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w badaniach mikroskopowych.