Механические узлы и принадлежности микроскопов

Из назначения микроскопа- исследовать различные микропрепараты при больших увеличениях (до 1500´) с предельно возможными апертурами объективов- вытекают основные требования, предъявляемые к конструкции штативов микроскопов и точности выполнения его механизмов.

Глубина изображения микроскопа с объективом 90´1,30 и окуляром 15´ равна Т-0,24 мкм. Жесткость штатива и предметного столика должна быть такова, чтобы после точной фокусировки и снятия усилий с рукоятки резкость изображения не нарушались, т.е. чтобы взаимное перемещение объектива и препарата не превышало 0,24 мкм.

Кинематическая чувствительность механизма точной фокусировки равна глубине изображения, деленной на величину предельного поворота рукоятки микромеханизма, который ещё может быть установлен наблюдателем и принимается равным одному градусу. Таким образом, кинематическая чувствительность микромеханизма должна быть равной 0,24 мкм на один градус рукоятки.

При больших увеличениях поле зрения микроскопа не превышает 0,12 мм в плоскости объекта. Если принять, что ошибка приведения препарата к центру поля зрения не должна превышать 0,1 градуса поля зрения, то кинематическая чувствительность механизмов перемещения столика должна быть 0,006 мм на градус поворота рукоятки.

Малое поле зрения микроскопа требует высокой точности центрировки гнезд револьвера и объективов, равной 0,01 мм. Достаточно жёсткие требования предъявляются также к перпендикулярности предметного столика оси микроскопа и опрного торца тубуса к его оси, к параллельности перемещения тубуса или столика при грубой и тонкой фокусировки и т.д.

Как следует из приведенных цифр, штатив микроскопа должен обладать большей жесткостью, высокой точностью механизмов и хорошей плавностью их ходов.

Основными узлами штатива микроскопа являются:

1) основание (башмак), которое служит опрой всего микроскопа и несет всю конструкцию штатива;

2) тубусодержатель, несущий наблюдательный тубус;

3) механизм грубого перемещения тубуса или столика;

4) механизм точной фокусировки столика или тубуса;

5) тубус микроскопа с окуляром и револьвером для крепления объективов;

6) предметный столик

7) осветительная система

Существует три основных компоновки механизмов штатива.

В старом штативе С-образной формы грубого и точного перемещения расположены в тубусодержателе и воздействуют непосредственно на тубус.

В новом Г-образной формы механизмы установлены в специальной коробке, укрепленный на основании, и перемещают тубусожержатель вместе с тубусом.



На рис. 1.14 показан биологический микроскоп МБР-1 с Г-образным штативом, который является сейчас основной формой штативов микроскопов. На основании 1 укреплена коробка микромеханизма 2, на которой расположены тубусодержатель 3, предметный столик 4, конденсор 5 с апертурной диафрагмой и поворотное зеркало 6. На тубусодержателе укреплены револьвер 7 с объективом и монокулярный наклонный тубус 8 с окуляром. Фокусировка микроскопа осуществляется грубо рукояткой 9, точно- рукояткой 10.

В новых универсальный микроскопах Г-образный тубусодержатель жестко закреплён на основании, а механизмы перемещения воздействуют на предметный столик микроскопа. Неподвижный Г-образный тубусодержатель лучше двух предыдущих, таккак вследствие отсутствия направляющих у него больше жёсткость и его можно нагружать различными принадлежностями, причем фокусировка нарушаться не будет.

Механизм грубого перемещения воздействует либо на тубус или на тубусодержатель, либо на предметный стол. Чтобы устанавливать на тубус специальные осветители ил на стол толстые предметы, величина грубого перемещения тубуса или столика должна быть не менее 30 мм. Направляющие для грубого перемещения обычно выполняются из латуни в виде ласточкина хвоста. Механизм привода составляют стальная трубка и латунная косозубая рейка. Передаточное отношение ось-рейка равно 0,05 мм/град.

Механизм точной фокусировки устанавливается на микроскопах средних и больших увеличений, когда глубина резкого изображения становится меньше кинематической чувствительности механизма грубой фокусировки. Кроме прямого назначения- точной наводки на резкое изображение препарата- механизм иногда используют для измерения протяжённости препарата вдоль оптической оси. Точность наведения на отдельные плоскости объекта зависит от глубины резкости Г. Расчёт показывает, что для глубинных измерений с ошибкой не выше 1 мкм необходим объектив с апертурой не ниже 0,75.



Величина точного перемещения тубуса или предметного столика обычно не превышает 2…2,5 м.

Основными элементами механизма точной фокусировки являются направляющие и собственно механизм.

Направляющие чаще всего выполняются в виде ласточкина хвоста; в микроскопах повышенной точности применяются шариковые или роликовые направляющие.

Во всех современных микроскопах принято соотношение, при котором перемещению тубуса или столика на 0,1 м соответствует полный оборот рукоятки микромеханизма. Это означает, что кинематическая чувствительность микромеханизма, равная 0,3 мкм/град, обеспечивает необходимую точность фокусировки при использовании самых высокоапретурных объективов.

В отечественных микроскопах применяют зубчато-рычажные, винто-рычажные и винтовые микромеханизмы. В биологических микроскопах распространён зубчато-рычажный микромеханизм Майера (рис.1.15). Вращение отсчётного барабанчика 1 через систему зубчатых колёс передаётся на сектор 2, качающийся на призме 3. В лунку сектора вставлен штифт с коническими концами 4, его верхний конец упирается в направляющую 5 и передаёт ей поступательное движение. Направляющая соединена с тубусом или с предметным столиком.

Передаточное движение механизма таково, что при повороте рукоятки 1 на одно деление тубус перемещается на 0. 02 м. На рукоятке таких делений 50, а механизм рассчитан на 25 оборотов рукоятки, поэтому общее перемещение тубуса от микромеханизма равно 2,5 мм.

Мёртвый ход устраняется пружиной 7, установленной между рупором 6 и направляющей. Эта пружина действует через штифт на сектор и прижимает его к призме.

Винто-рычажный микромеханизм применяется в металлографическом микроскопе МИМ-7 и микроинтерферометрах типа МИИ (рис. 1.16). Перемещения направляющей h и винта H связаны линейной зависимостью:

где L и l – длины малого и большого рычагов.

Этот наиболе перспективный микромеханизм не имеет теоретической ошибки, выдерживает большие нагрузки, стабилен в работе и длительное время не даёт расфокусировки.

В последних моделях отечественных и зарубежных микроскопов рукоятки механизмов грубой и точной фокусировки выведены на одну ось, причём действуют независимо, а для обоих механизмов применена одна высококачественная направляющая. Таким путём удалось упростить управление и значительно повысить жёсткость микроскопа. В коаксиальном механизме с одной направляющей, разработанном Р.М. Рагузиным, механизм грубой фокусировки выполнен винтовым, а точной фокусировки- винто-рычажным.

Тубус микроскопа бывает прямым (часто выдвижным) или наклонённым (см. рис. 1.14). Механическая длина тубуса равна 160 Верхняя часть тубуса имеет наружный диаметр 25- 0,14 мм, а внутренний 23,2+0,14 мм. В нижней части укреплён револьвер с объективами. Резьба для крепления объективов дюймовая: угол профиля 55°, диаметр 4/5" (от 19,825 до 19,909 мм) и шаг 1/36".

Предметные столики микроскопов отличаются большим разнообразием: от простейшего прямоугольного плоского до сложнейшего столика Фёдорова, позволяющего поворачивать препарат вокруг нескольких осей.

Наиболее распространён круглый вращающийся столик (см. рис. 1.14) с верхней поворотной частью, которая может к тому же перемещаться двумя винтами, установленными в неподвижной части столика.

В новых исследовательских микроскопах успешно применяется большой крестообразный столик с коаксиальной подачей расположенной под столиком перпендикулярно к его поверхности. Такие столики имеют большую площадь, удобный препаратоводитель, но не имеют поворота.

Разнообразные принадлежности к микроскопам предназначены либо для расширения возможностей исследования, либо для улучшения условий работы наблюдателя. Например, конденсоры тёмного поля и фазовоконтрасные устройства повышают контраст изображения; объект-микрометры, окулярные микрометры и интеграторы позволяют проводить измерения; люминесцентные принадлежности помогают исследовать специальные препараты; спектральные и фотометрические насадки дают возможность выделить малые участки и провести спектрофотометрический анализ; фотографические насадки, рисовальные аппарты, насадки сравнения служат целям документальных исследований; бимолекулярные насадки и препаратоводители создают лучшие условия для наблюдения и удобства в работе.

Большинство принадлежностей, выпускаемых отдельно, входит в комплекты больших и универсальных моделей микроскопов. Подробное описание принадлежностей можно найти в монографии по микроскопам [14].

Биологические микроскопы.

Все биологические микроскопы делятся на три группы:

1) биологические упрощённые, которые служат для простейших исследований и учебных целей в школах и техникумах;

2) биологические рабочие, предназначенные для стандартных исследований. Выпускаются модели МБР-1 (рис. 1.14), МБР-3, дорожный МБД-1, «Биолам-70» и другие;

3) биологические исследовательские, которые применяются для научных работ. Выпускаются модели МББ-1А, МБИ-11, МБИ-15, МБИ-6.

Биологический микроскоп МБИ-15 является универсальной исследовательской моделью и позволяет проводить визуальное наблюдение объектов, используя все существующие методы исследования. Освещение объектов проходящим светом осуществляется по методу светлого (прямое и косое освещение) и тёмного поля, методами фазового и интерференционного контрастов, а также в поляризованном свете. В отражённом свете исследования могут проводиться в светлом и тёмном поле, при смешанном освещении, а также в свете собственной люминесценции объектов, возбуждаемой коротковолновым излучением в области длин волн 3600 … 4500 Å.

Фотографирование осуществляется плёночной камерой с размером кадра 24´36 мм или пластиночной камерой 9´12 см.

В комплект микроскопа входят объективы: а) планахромат 3,5´0,1 (ОМ-3); б) ахромат 90´(0,6 … 1,25) (О6М-90); в) планохроматы 10´0,30 (ОПА-1), 16´0,40 (ОПА-2), 40´0,65 (ОПА-3), 60´0,85 (ОПА-4), 100´1,25 (ОПА-5); г) ахроматы для люминесценции 10´0,40 (ОМ-33Л), 30´0,90 (О5В-30Л), 40´0,75 (ОМ-23Л), 70´1,23 (ОМ-25Л); д) ахроматы для фазового контраста 10´0,30 (ФОМ-5Л), 20´0,40 (ФОМ-27), 40´0,65 (ФМЩ-Л); окуляры: а) Гюйгенса 8´ (АМ-8), б) компенсационный К10´ (АМ-14); в) широкоугольные компенсационные 8´ (АКШ-8) и 16´ (АКШ-16).

Набор объективов и окуляров позволяет получать увеличения : при наблюдении от 28´ до 1900´, при фотографировании на плёнку от 23´ до 2600´ и на пластинку от 42´ до 4800´.

На рис. 1.17 приведена оптическая схема микроскопа МБИ-15. Осветитель выполнен по принципу Келера.

Работа осветителя в проходящем свете.Коллектор 3 совместно с осветителями 10, 12 и 14 проектируют источник света 1 в плоскость апертурной ирисовой диафрагмы 15. Основным источником света является лампа накаливания ОП12-100 (12в, 100 вт). Полевая ирисовая диафрагма 11 линзами 12, 14 и панкратическим конденсором 17 (ПК-2) проектируется в плоскость объекта 20. Вместо панкратического конденсора могут применяться конденсор тёмного поля 47 (ОИ-13) и конденсор 19 (А=1,2 и А=0,3). При смене конденсора ПК-2 апертурная диафрагма 15 вместе с линзой 14 выключаются, и на их место устанавливается телесистема 16.

Оптическая длина тубуса микроскопа равна 190 мм, поэтому при использовании объектива 21, рассчитанного на длину тубуса 160 мм, применяется ахроматическая линза 22, увеличивающая общий масштаб изображения в 1,2 раза.


7389232812503728.html
7389313135638351.html
    PR.RU™