MIKROSKOP BEZ OBJEKTIVŮ.

Send

Během své téměř 300leté historie vývoje se mikroskop stal pravděpodobně jedním z nejpopulárnějších optických zařízení široce používaných ve všech oblastech lidské činnosti. Obzvláště obtížné je přeceňovat její roli ve výuce školáků, kteří znají okolní mikrokosmos vlastníma očima.

Charakteristickým rysem navrhovaného mikroskopu je „nestandardní“ použití konvenční webové kamery. Princip činnosti spočívá v přímé registraci promítání sledovaných objektů na povrch matice CCD při osvětlení paralelním paprskem světla. Výsledný obrázek se zobrazí na monitoru PC.

Ve srovnání s konvenčním mikroskopem postrádá navrhovaná konstrukce optický systém skládající se z čoček a rozlišení je určováno velikostí pixelu matice CCD a může dosáhnout jednotek mikronů. Vzhled mikroskopu je znázorněn na Obr. 1 a Obr. 2. Jako webkamera byl použit model firmy Mustek firmy Wcam 300A, který má barevný CCD s rozlišením 640 x 480 pixelů. Elektronická deska s CCD maticí (obr. 3) se vyjme z pouzdra a po malém zdokonalení se nainstaluje do středu neprůhledného pouzdra s otevíracím víkem. Finalizace desky spočívala v opětném pájení konektoru USB, aby se zajistila možnost instalace dalšího ochranného skla na povrch matice CCD a utěsnění povrchu desky.

V krytu krytu byl vytvořen průchozí otvor, ve středu kterého je blok tří LED diod různých barev záře (červená, zelená, modrá), což je světelný zdroj. Blok LED je zase uzavřen neprůhledným pouzdrem. Vzdálené umístění LED od povrchu matrice umožňuje vytvoření přibližně rovnoběžného paprsku světla na měřeném objektu.

CCD je připojeno k PC pomocí USB kabelu. Software - na plný úvazek, součástí dodávky webové kamery.

Mikroskop poskytuje zvětšení obrazu 50 ... 100krát, s optickým rozlišením asi 10 mikronů s obnovovací frekvencí obrazu 15 Hz.

Konstrukce mikroskopu je znázorněna na Obr. 4 (nikoliv v měřítku).

Pro vstupní okno matrice CCD 7 pro ochranu před mechanickým poškozením bylo instalováno křemenné ochranné sklo 6 o rozměrech 1 x 15 x 15 mm. Ochrana elektronické desky před tekutinami a mechanickým poškozením je zajištěna utěsněním jejího povrchu silikonovým tmelem 8. Zkušební objekt 5 je umístěn na povrch ochranného skla 6. Osvětlovací LED 2 jsou umístěny ve středu otvoru víka 4 a jsou zevně uzavřeny plastovým pouzdrem odolným proti světlu 3. Vzdálenost mezi testovacím objektem a blokem LED je přibližně 50 ... 60 mm.

Napájecí LED (obr. 5) jsou napájeny baterií 12 ze tří 4,5 V článků zapojených do série. Napájení se zapíná spínačem SA1, LED HL1 (1 na obr. 4) je umístěna na ochranném krytu a signalizuje přítomnost napájecí napětí. Osvětlovací LED diody EL1-EL3 jsou zapnuty, a tím je vybrána barva osvětlení pomocí spínačů SA2-SA4 (13) umístěných na boční stěně pouzdra 11.

Rezistory R1, R3-R5 - proudové omezení. Rezistor R2 (14) je určen k nastavení jasu LED diod EL1-EL3, je instalován na zadní stěně pouzdra. Zařízení používá konstantní rezistory C2-23, MLT, variabilní - SPO, SP4-1. Vypínač SA1 - MT1, spínače SA2-SA4 - tlačítko SPA-101, SPA-102, LED AL307BM lze nahradit KIPD24A-K

Protože zdánlivá velikost výstupních obrazů závisí na vlastnostech použité grafické karty a velikosti monitoru, mikroskop vyžaduje kalibraci. Spočívá v registraci testovacího objektu (průhledného školního pravítka), jehož rozměry jsou známé (obr. 6). Měřením vzdálenosti mezi tahy pravítka na obrazovce monitoru a jejich korelací se skutečnou velikostí můžete určit měřítko obrázku (zvětšení). V tomto případě odpovídá 1 mm obrazovky monitoru 20 μm měřeného objektu.

Pomocí mikroskopu můžete pozorovat různé jevy a měřit objekty. Na obr. 7 ukazuje obrázek laserové perforace bankovky nominální hodnoty 500 rublů. Průměrný průměr děr je 100 μm, je vidět rozptyl otvorů ve tvaru. Na obr. 8 je obrázek masky masky barevné masky Hitachi. Průměr otvorů je asi 200 mikronů.

Jako příklad biologických objektů je vybrán pavouk, jeho tlapa a knír; jsou znázorněny na obr. 9 a Obr. 10, respektive (průměr kníru je asi 40 mikronů), vlasy autora (průměr - 80 mikronů) - na Obr. 11, rybí šupiny - na obr. 12. Je zajímavé sledovat procesy rozpouštění látek ve vodě. Jako příklad jsou uvedeny procesy rozpouštění soli a cukru. Na obr. 13a a Obr. Obr. 14a ukazuje částice krystalů suché soli a cukru, a Obr. 13.6 a Obr. 14.6 - proces jejich rozpouštění ve vodě. Zóny zvýšené koncentrace látek a účinky zaostřovacího světla na centra rozpouštění jsou jasně viditelné.