Система обучения оптическому микроскопу

1. Введение в систему

    Система обучения оптическому микроскопу ориентирована на обучение и в основном охватывает содержание курсов по микроскопии на уровне бакалавриата. Вся система состоит из десяти блоков, каждый из которых посвящен отдельной теме, в основном включая оптические свойства, технологию визуализации и конструкцию микроскопа.

1. Оптическая визуализация

    Блок формирования оптического изображения является основным элементом всей системы. В этом разделе мы покажем студентам:

• Как пользоваться цифровыми камерами и спектрометрами;
• Основы спектроскопии и измерения линз и их фокусных расстояний;
• Настроить «бесконечную оптическую систему»;
• Использование оптической техники.

2. Аберрации и освещение

• Попросите студентов изобразить цель теста разрешения;
• Изучите влияние различных объективов и аберраций на качество изображения;
• Исследуйте влияние «когерентного» и «некогерентного» освещения на внешний вид изображений.

Рис. 1. Мишень для проверки разрешения, включенная в комплект

3. Колер Освещение

    Освещение по Колеру — широко используемый метод освещения при визуализации с помощью микроскопа. К оптическому пути добавляются две линзы, чтобы сделать освещение плоскости образца более равномерным, тем самым улучшая качество изображения. В этом блоке мы познакомим студентов с:

• Научитесь создавать систему визуализации для микроскопии на основе освещения по Колеру;
• Понимать роль каждого компонента в системе и способы его настройки;
• Изучите понятие сопряженных плоскостей.

Рисунок 2. Типичная конфигурация освещения Kohler.

4. Теория визуализации Аббе

    Теория изображения Аббе описывает основные принципы и характеристики систем формирования изображений линз и является широко используемой теорией оптического изображения. Основная идея теории визуализации Аббе состоит в том, чтобы использовать волновую природу света для объяснения предела разрешения микроскопа, что дает рекомендации по проектированию и использованию микроскопов высокого разрешения для наблюдения мельчайших деталей.

Рисунок 3. Визуализация Аббе и ее влияние на разрешение.

    Согласно теории Аббе, наблюдаемый объект можно рассматривать как сложную двумерную дифракционную решетку. При освещении объекта монохроматической плоской волной (в это время вся система становится когерентной отображающей системой) возникает дифракция Фраунгофера. В задней фокальной плоскости микроскопа формируется фраунгоферова дифракционная картина объекта. В этом модуле мы покажем студентам, как использовать цветные и черно-белые камеры для наблюдения за условиями изображения поверхности образца и задней фокальной поверхности линзы.

5. Метод сравнения

    В предыдущих модулях студенты получили углубленное понимание теории Аббе и концепций передаточных функций модуляции. Они также узнали о влиянии когерентного и некогерентного освещения на качество изображения. Далее они изучат различные механизмы контрастирования.

• Направлять студентов в настройку фазово-контрастных микроскопов;
• Сравните изображения в светлом поле, изображения в темном поле и изображения с фазовым контрастом различных образцов.

6. Флуоресцентная микроскопия.

    Отдел флуоресцентной микроскопии помогает студентам изучать флуоресцентную визуализацию. Реальная важность флуоресценции заключается в том, что технология флуоресценции может маркировать определенные особенности биомолекул, присоединяя флуоресцентные красители к антителам, тем самым обеспечивая визуализацию и локализацию конкретных молекул внутри клеток. Студенты узнают об испускании и возбуждении флуоресценции и будут использовать различные фильтры для визуализации флуоресценции.

Рисунок 4. Эпифлуоресцентная визуализация.

7. Спектр и фильтры

• Помогать студентам выполнять калибровку спектрометров по длине волны;
• Попросите студентов протестировать спектры пропускания различных оптических компонентов и рассчитать их коэффициент пропускания;
• Изучите свойства различных типов фильтров и ограничения интерференционных фильтров.