Студенческая научная лаборатория кафедры гистологии ДГМА - Лабораториум
 home главная · контакты · форум · книги  
    

Устройство для наблюдения
методом фазового контраста КФ-4
(Техническое описание и инструкция по эксплуатации)

ТО и инструкция КФ-4
[Смотри также устройство КФ-5]
 
Ленинградское оптико-механическое объединение, 1975г.

I. НАЗНАЧЕНИЕ

Устройство для наблюдения методом фазового контраста КФ-4 предназначается для исследования малоконтрастных объектов, невидимых в микроскопе при обычных условиях наблюдения; устройство может применяться на биологических микроскопах типа «Биолам», в которых гильза для конденсора имеет посадочное отверстие диаметром 37 мм.

II. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ

Фазовые объективы — ахроматы:
ШифрУвеличение
крат
Числовая
апертура
Ф-ОМ-5100,30
Ф-ОМ-27200,40
Ф-МЩ400,65
Ф-ОМ-41901,25
Примечание. Объективы рассчитаны на длину тубуса 160 мм и толщину покровного стекла 0,17 мм.
 
Фазовый конденсор:

  фокусное расстояние — 15,44 мм

  числовая апертура — 0,8

Габаритные размеры — 110 x 97 x 47 мм. Вес — 0,3 кг.

III. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА

Изображение в микроскопе возникает вследствие дифракционных явлений света. Препарат для микроскопирования рассматривается как решётка с регулярной структурой, например как чередующиеся темные и светлые линии, расположенные на одинаковом расстоянии одна от другой. В результате дифракции свет, проходя через такую решётку, идет не только по своему первоначальному направлению, но и отклоняется в других направлениях под определенными углами к первоначальному. Эти углы будут тем больше, чем тоньше структура препарата.

Схематический ход лучей показан на рис. 1.

рис.1

Свет, исходящий из центра апертурной диафрагмы ЕР, проходит через конденсор К микроскопа, выходит из него параллельным пучком и падает на объект О, представляющий собой решетку. После этого свет идет в объектив по своему первоначальному направлению и, кроме того, вследствие дифракции отклоняется в направлениях ±1 и ±2 или в других направлениях, как показано пунктирными линиями. Эти пучки лучей собираются в фокальной плоскости АР объектива, где образуется изображение апертурной диафрагмы конденсора. В точке О' это изображение образовано лучами, прошедшими объект без отклонения, а в точках ±1 — отклоненными лучами.

Таким образом, в фокальной плоскости объектива получается так называемый «дифракционный спектр».

Пучки лучей, идущие от дифракционного спектра, собираются в плоскости изображения О", где вследствие их интерференции образуется изображение объекта О. Это изображение возникает только в том случае, если объектив пропускает хотя бы один первый дифракционный максимум, кроме нулевого максимума.

рис.2, рис.3

Дифракционный спектр можно увидеть, если вынуть окуляр и смотреть в тубус микроскопа. При этом в случае отсутствия препарата будет видна картина, изображенная на рис.2, а при наличии препарата в виде решетки — картина, изображенная на рис.3.

Интенсивность центрального максимума значительно больше интенсивности боковых максимумов, которые будут тем меньше, чем выше номер максимума.

Центральный яркий максимум возникает от лучей, идущих без отклонения. Боковые максимумы возникают от лучей, отклоненных на границе между темными и светлыми штрихами решетки.

Распределение интенсивности в дифракционном спектре зависит от соотношения ширины светлых и темных линий, а также от оптической их плотности. В микроскопии различают два вида объектов:

1. Объекты с различным светопоглощением на разных участках. Такие объекты изменяют интенсивность прошедшего через них света, то есть изменяют величину амплитуды колебания света, и поэтому называются «амплитудными». К этим объектам относятся все окрашенные препараты; изображаются они с большей или меньшей контрастностью,

2. Объекты с одинаковым светопоглощением на различных участках, но с различной оптической толщиной. Они не изменяют интенсивности прошедшего через них света, а изменяют лишь фазу его колебания. Это не может быть замечено глазом или заснято на фотопластинку, такие объекты невидимы и их принято называть «фазовыми». Фаза колебания света, прошедшего через объект, изменится пропорционально разности оптической толщины препарата. К фазовым препаратам относятся все неокрашенные неконтрастные препараты.

Фазовую решетку можно рассматривать как дифракционную решетку, которая состоит из чередующихся полос и щелей с одинаковым светопропусканием, но с различной оптической толщиной.

рис.4

Фазовая решетка изображена на рис. 4. Такая решетка вызывает изменение фазы в свете, проходящем через щели, по отношению к свету, проходящему через выступы.

При прохождении света через фазовую решетку, как и в случае прохождения через дифракционную решетку, наблюдается дифракция света; в фокальной плоскости объектива образуется дифракционный спектр, который отличается от дифракционного спектра амплитудной решетки интенсивностью центрального максимума (он значительно ярче) и разностью фаз между нулевым и боковыми максимумами.

По дифракционной теории в плоскости изображения О" (рис. 1) образуется изображение, подобное объекту, а так как объект был взят неконтрастный (невидимый), то и изображаться он будет в виде равномерно освещенного белого поля.

С помощью метода фазового контраста в плоскости изображения О" возможно получение контрастного изображения, в котором распределение интенсивности света будет соответствовать распределению разности фаз в объекте, и «невидимые» объекты станут видимыми.

Как показали теория и опыт, это вполне возможно. Необходимо только, чтобы дифракционный спектр, даваемый фазовой решеткой, был подобен дифракционному спектру амплитудной решетки. Для этого нужно изменить на 90° разность фаз между нулевым и боковыми максимумами и понизить интенсивность нулевого максимума. Следовательно, в фокальной плоскости объектива надо поместить пластинку, которая бы перекрыла центральный максимум, уменьшила его интенсивность и изменила фазу на 90°.

рис.5

Принцип действия поясняется на рис.5. Здесь O1 О О2 — объект, представляющий собой комбинацию щели О и выступов О1, и О2. Амплитуда колебания света изображена в виде вектора, длина которого определяет интенсивность света, а направление — фазу колебания. На объект падает пучок света с амплитудами А, А1 и А2, соответственно на щель и два соседних выступа. Если взят фазовый препарат, то интенсивность света, прошедшего через него, не изменяется, а следовательно, не изменяется и длина векторов А, А1 и А2.

Вектор А, пройдя через шель, не изменяет ни своей длины, ни фазы; векторы А1, и А2, оставаясь неизменными по длине, изменяют свое направление, (как показано на рисунке над выступом решетки.

Изменение направления векторов тем меньше, чем меньше разность хода в месте щели и выступа вследствие различной толщины объекта.

Векторы А1 и А2 над выступом решетки можно разложить на две составляющие по правилу параллелограмма, выбрав направление и величину одного из них такими же, как и у вектора над щелью. Тогда вторая составляющая, незначительная по величине, будет иметь с первой угол, близкий к 90° и увеличивающийся по мере увеличения разности хода. На рисунке эти составляющие показаны векторами a1 и a2.

Векторы А1°, А2° и А, обозначенные в плоскости АР векторами A1', A2' и A', будут участвовать в образовании нулевого максимума, а векторы а1 и а2, обозначенные в той же плоскости векторами а1' и a2',— в образовании боковых максимумов +1 и —2.

В плоскости АР помещена фазовая пластинка FP, которая перекрывает нулевой максимум, уменьшает его интенсивность на 50% и изменяет фазу колебания на 90°.

Состояние света, образующего нулевой максимум, после прохождения через фазовую пластинку будет изображаться векторами А1", А", А2", которые повернуты на 90° по отношению к векторам A', A1', A2' и по величине меньше их в два раза.

Согласно дифракционной теории в плоскости O2', O', O1' образуется изображение объекта. В точку О' приходит свет, образовавший нулевой максимум от щели с амплитудой А''', а в точки О2' и О1' — свет, образовавший нулевой максимум от выступа и боковые максимумы соответственно с амплитудами A2" и a2' - А1" и а1'. Эти векторы необходимо сложить по правилу параллелограмма, в результате чего получатся векторы А1''' и A2'''. Сравнивая их по величине с вектором А''', видим, что они меньше этого вектора, а это значит, что в плоскости О2', О', О1' получится в различных местах различная интенсивность света: в точках O2' и O1' освещенность будет меньше, чем в точке О', соответствующей более тонкой части препарата.

Таким образом, в поле зрения микроскопа будет видно изображение структуры решетки, в которой распределение интенсивности соответствует изменению фаз колебания. Как было сказано, для получения контраста необходимо изменить разность хода нулевого максимума, не изменяя разности хода боковых максимумов.

рис.6, рис.7

При использовании диафрагмы и фазовой пластинки в виде круга это не представляется возможным, так как нулевой и боковые максимумы перекрывают один другой, как это показано на рис. 3. Поэтому диафрагма и фазовая пластинка выбираются в виде кольца; при такой форме диафрагмы и фазовой пластинки перекрытие получается минимальным и практического значения не имеет.

На рис. 6 показано изображение, наблюдаемое в тубус микроскопа при использовании кольцевой диафрагмы конденсора и фазовой пластинки в виде кольца при отсутствии препарата, а на рис. 7 — при тех же условиях при наличии решетки.

IV. КОНСТРУКЦИЯ

рис.8

Общий вид устройства для наблюдения методом фазового контраста (набор объективов, конденсор и вспомогательный микроскоп) показан на рис.8.

Фазовые объективы. Объективы 1 для наблюдения методом фазового контраста отличаются от обычных ахроматических объективов только тем, что в плоскости зрачка выхода объектива нанесено фазовое кольцо, которое изменяет фазу нулевого максимума на 90° и уменьшает его интенсивность. Фазовое кольцо наносится на внутреннюю поверхность одной из склеенных линз, расположенной около выходного зрачка объектива. Если посмотреть на фазовый объектив со стороны резьбы, то на поверхности линзы можно увидеть темное кольцо.

На колпачке футляра таких объективов, помимо обычной гравировки, награвирована буква «Ф». Пользоваться этими объективами при обычных исследованиях не рекомендуется, так как в этом случае они дают пониженное качество изображения вследствие наличия фазовой пластинки.

Фазово-контрастное устройство КФ-4

Фазовый конденсор с револьвером. Конденсор 2 (рис. 8) для наблюдения методом фазового контраста по оптической схеме почти аналогичен обычному конденсору. Исключение составляют кольцевые диафрагмы 3, помещенные в фокальной плоскости фазового конденсора; диафрагмы вставляются в револьверный диск и применяются в соответствии с выбранным объективом.

Конденсор может быть использован для наблюдения обычным способом. Для этого под револьверным диском имеется ирисовая диафрагма, а в диске револьвера, кроме кольцевых диафрагм, — свободное отверстие для пропускания всего пучка света.

Фазовый конденсор вставляется в конденсородержатель микроскопа и зажимается винтом обычным способом.

Смена кольцевых диафрагм, в зависимости от применяемого объектива, производится поворотом револьверного диска за накатанную часть до фиксации, причем в окне кожуха конденсора должна появиться цифра, соответствующая увеличению применяемого объектива или буква «О», соответствующая свободному отверстию.

Два винта 4 служат для центрировки кольцевой диафрагмы относительно фазовой пластинки объектива.

Рукоятка 5 предназначена для открывания ирисовой диафрагмы.

Вспомогательный микроскоп МИР-4

Вспомогательный микроскоп. Вспомогательный микроскоп 6 применяется при центрировке положения изображения кольцевой диафрагмы конденсора относительно фазового кольца объектива.

Вспомогательный микроскоп вставляется в тубус микроскопа на место окуляра и по выполнении центрировки снова заменяется окуляром. Вспомогательный микроскоп состоит из патрубка с объективом и патрубка с окуляром. Патрубок с окуляром вставляется в патрубок с объективом и может перемещаться в нем; патрубок с окуляром стопорится в любом положении винтом 7.

V. МЕТОДИКА РАБОТЫ

1. Вставить в револьвер микроскопа фазовоконтрастные объективы, а в тубус микроскопа — выбранный окуляр.

2. Установить вместо нормального конденсора фазовый конденсор; при этом револьверный диск фазового конденсора должен быть повернут так, чтобы в окне кожуха была видна буква «О». Фазовый конденсор может постоянно оставаться на микроскопе, так как он годен и для обычных работ в проходящем свете.

3. Поместить на столик микроскопа препарат и сфокусировать на него тубус.

4. Установить осветитель по правилам нормального освещения. При этом нить лампы осветителя должна изображаться в плоскости ирисовой диафрагмы конденсора, а полевая диафрагма — в плоскости препарата. Полевая диафрагма должна быть отцентрирована по отношению к полю зрения объектива и открыта в соответствии с полем зрения окуляра (подробнее см. в описаниях микроскопа и осветителя) .

5. Открыть полностью ирисовую диафрагму конденсора.

6. Вставить вместо окуляра вспомогательный микроскоп и, перемещая его окуляр, сфокусировать на фазовое кольцо объектива (рис. 9). При фокусировке нельзя трогать рукоятки ни грубой, ни тонкой подачи микроскопа.

7. Включить вращением револьверного диска конденсора нужную кольцевую диафрагму, при этом в окне кожуха конденсора должна появиться цифра, соответствующая выбранному объективу; во вспомогательном микроскопе можно видеть, помимо фазового кольца, светлое кольцо диафрагмы (рис. 10).

8. Совместить с помощью центрировочных винтов 4 (рис. 8) светлое кольцо с темным кольцом (рис. 11).

9. Снять вспомогательный микроскоп и заменить его выбранным окуляром.

Для большего эффекта рекомендуется пользоваться светофильтрами, входящими в комплект микроскопа.

Следует помнить, что после смены объектива или препарата необходимо заново проверить центрировку кольцевой диафрагмы и фазового кольца, так как только после этого можно быть уверенным, что будет обеспечена надлежащая контрастность; неточное покрытие ведет к снижению контрастности:

Для перехода к наблюдению обычным способом в светлом поле достаточно переключить револьвер конденсора на букву «О» (свободное отверстие). При этом следует помнить, что при работе в светлом поле фазовые объективы дают ухудшенное качество изображения.

VI. ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И ИХ УСТРАНЕНИЕ

НеисправностьПричинаСпособ устранения
Поле зрения неравномерно освещено, появляются темные пятнаНеправильно установлен конденсор — полевая диафрагма изображается не в плоскости объектаПеремещая фазовый конденсор по высоте, добиться резкого изображения полевой диафрагмы в поле зрения объектива
После включения кольцевой диафрагмы поле зрения микроскопа становится темнымЗакрыта ирисовая диафрагма конденсораПолностью открыть диафрагму
Недостаточная контрастность изображенияПлохая центрировка кольцевой диафрагмы относительно фазового кольца объектива или включена не та диафрагмаПроизвести заново центрировку и проверить соответствие диафрагмы установленному объективу

VII. УХОД ЗА УСТРОЙСТВОМ

При получении устройства для наблюдения методом фазового контраста следует обратить внимание на сохранность упаковки и пломбы.

Устройство выпускается тщательно проверенным, и для обеспечения безотказной работы надо всегда содержать его в чистоте и предохранять от повреждений. Особое внимание следует обращать на чистоту оптических деталей, особенно объективов. Пыль с наружных оптических поверхностей устройства нужно смахивать беличьей кистью, а жировые налеты удалять мягкой тряпочкой или ватой, смоченной чистым бензином или ксилолом.

Разбирать объективы для чистки самим нельзя; следует отправить их для этого в оптическую мастерскую.

В нерабочее время принадлежности устройства рекомендуется укладывать в футляр.

См. следующую модель устройства — КФ-5.

Комментарии

Ваши сообщения, дополнения, отзывы, объявления.
Внимание спамерам: все ссылки публикуются через редирект (рефер) и не индексируются!
Ваш ip адрес записан: 54.198.2.110

Андрей
95.55.171.93
23-11-2011
продам кф-4
 могу предложить кф-4 за 3700.складское хранение
Юрий
178.94.189.37
29-01-2013
куплю
 куплю КФ-4.
Ув. Андрей, продаете ли Вы еще КФ-4?
С Ув
Руслан
94.180.218.140
10-02-2016
наборы
 http://www.lasertex.ru/index.php?chapter=products_view&pID=561 для него есть наборы для фазового контраста вместе с конденсатором, конденсатор темного поля, или еще какая-нибудь штука увеличивающая возможности (люминесценция, поляризация).
 
  для других приборов - пользуйтесь нашим форумом).
Оставьте Ваши контактные данные здесь:
 
 © 2008-2016, Laboratorium.dp.ua — документация на лабораторное оборудование. © Dr. Andy  
 
 

Авторство

Днепропетровская государственная медицинская академия, кафедра гистологии.
Адрес: 49005, Днепропетровск, ул. Севастопольская, 17 (морфологический корпус ДГМА).
info контактная информация, написать сообщение
Key words: laboratory equipment, microscopy histology, biology.   Ключевые слова: лаборатория, методики, техника, реактивы, описание приборов, инструкции, паспорт, медицина, биология, гистологические исследования, микроскопы.
в каталоге DMOZ! Rambler's Top100