Enhetsomvandlare

Definitioner och formler

Okular med brett fält 10× med fältnummer 20 mm och 16 mm. Fältnumret är inte ingraverat på det vänstra okularet; det bestämdes genom att mäta den inre membrandiametern. Glasögontecknet på det vänstra okularet visar att det är konstruerat som ett högpunkts- eller ögonavlastningsokular och kan användas av personer med glasögon.

Beräkning av mikroskopets synfält

Mikroskopets synfält är den maximala diametern på det område som är synligt när man tittar genom okularet (det blir okularets synfält) eller använder en kamera (det blir kamerans synfält). Mikroskopets synfält begränsas av objektivlinsen, diametern på den inre mekaniska optiska vägen (röret), de använda okularen och kamerasensorns storlek. Om en DSLR-kamera med fullformat används för att ta bilder och videor är dess sensorstorlek vanligtvis större än de andra begränsande faktorerna.

Varje mikroskopokular kännetecknas av minst två nummer: dess förstoring (10× är det vanligaste) och fältnumret. Okularets fältnummer (förkortat FN och ibland FOV) är synfältets diameter i millimeter mätt vid det mellanliggande verkliga bildplanet. Synfältet definieras av en fast (eftersom den inte kan ändras) cirkulär öppning (membran) i okularet som, beroende på utformning, kan vara antingen mellan okularlinserna eller under dem. I de flesta fall bestämmer fältmembranets öppningsdiameter (kallad fältnummer FN) för okularet synfältsdiametern.

Fasta inre membraner för FN=16 mm och FN=20 mm okularer. 1. Okularmembran

Mikroskopets synfältsdiameter i det plan där provet är placerat definieras av följande formel:

varvid

DFV är diametern för synfältet i provplanet,

FN är fältnumret i millimeter (det hänvisar till diametern i millimeter för det fasta membranet inuti okularet; Det är vanligtvis markerat på okularet och kallas ibland synfältsnummer),

MO är objektivets förstoring (markerat på objektivlinsen), och

MT är tublinsens förstoringsfaktor (om sådan finns; tublinsen är placerad i mikroskopets optiska väg mellan objektivet och okularet för att producera en mellanliggande verklig bild).

Från denna formel kan vi bestämma fältantalet:

Till exempel, för objektivet 10×, tubförstoringsfaktorn 1× och FN = 15, har vi

1 mm (1 division = 0.01 mm) och 50 mm (1 division = 0,5 mm) kalibreringsglas

Som du kan se av formeln ovan har okulär förstoring ingen effekt på synfältet. Till exempel har ett 10×/18- och 12×/18-okular samma okularfältdiameter FN = 18 mm.

Observera att denna beräkning endast är en uppskattning. För att få fram det faktiska synfältet för just ditt mikroskop med ett visst objektiv och okularobjektiv måste ditt mikroskop kalibreras med hjälp av ett kalibreringsglas. Denna kalibrering måste utföras för varje kombination av okular och objektivlinser.

Om ett okular ersätts med en kamera, särskilt om kameran installeras i stället för det binokulära huvudet, kommer synfältet att bestämmas av storleken på kamerans bildsensor (för kameror med relativt små sensorer) och/eller mikroskopets objektiv. När man använder en kamera med en liten sensor är det vanligt att man använder ett reduktionsobjektiv, som installeras på kameran. En kamera med en stor sensor kommer däremot att se hela fältet som endast bestäms av mikroskopobjektivet.

En aphis betraktad genom samma 10× plan akromatobjektiv och olika 10× okular med FN = 16.7 och FN = 20; notera samma storlek på aphisbilden och olika fältstorlekar på grund av olika okular

Som nämndes ovan beror fältdiametern vanligen på förstoringen av mikroskopobjektivet och fältbländaren i okularet. Objektivlinsens utformning sätter emellertid också en gräns för synfältet. I tidiga mikroskop gav objektivlinser en maximal diameter på synfältet, mätt vid det mellanliggande reella bildplanet, som var mindre än 18 mm. Moderna objektiv, inte bara dyra planapokromater utan även vanligt förekommande planakromater, ger en maximal användbar diameter mätt vid det mellanliggande planet som kan överstiga 28 mm. Till exempel ger de okromater utan namn som visas nedan maximal diameter för synfältet vid det mellanliggande bildplanet 19,2-39.0 mm beroende på objektivets förstoring:

Tidigare är synfältet när det betraktas genom okular begränsat av det okulära synfältet. Följande tabell visar synfältet för 10 × 20 mm okular med plan akromatiska objektiv:

Notera att för att ta bilderna av ascaris lumbricoides-ägg och kycklingblodceller som visas nedan använde vi samma objektiv utan namn som visas nedan och en Canon 5D Mk II DSLR fullformatkamera.

Beräkning av mikroskopets synfält för högre eller lägre objektivförstoring

Fyra no-name plan akromatobjektiv ($162)

Ibland är mikroskopets synfält känt för en viss kombination av okular och objektivobjektiv, och vi behöver bestämma synfältet för ett objektiv med högre eller lägre förstoring. Följande formel används för att beräkna mikroskopets synfält för en högre förstoringseffekt om man känner till synfältet för en lägre förstoringseffekt.

varvid

DHP är mikroskopets synfältdiameter för en objektivlins med högre effekt,

DLP är mikroskopets synfältdiameter för en objektivlins med lägre effekt,

MHP är objektivlinsens förstoring med högre effekt, och

MLP är objektivlinsens förstoring med lägre effekt.

För ett mikroskop med ett 10×-okular och 45×-objektiv är förstoringen till exempel 10 × 45 = 450 och synfältet 0,33 mm. Hur stort blir synfältet om vi ändrar objektivet till 100×? För att beräkna detta använder vi formeln ovan.

Om vi löser denna proportion för DHP får vi

Ett mikroskop med ett 40× objektiv och ett 10×/20 okular; synfältet är 450 μm; storleken på ett fertilt ägg (uppe till höger) av Ascaris lumbricoides är 60 μm

Beräkning av den faktiska storleken på ett preparat

För att uppskatta den faktiska storleken på ett preparat placeras det på scenen, objektivet väljs med den lämpligaste förstoringen och antalet objekt N som kan rymmas över synfältets cirkel DFV uppskattas. Den faktiska storleken Lsp bestäms med hjälp av följande formel:

Ett mikroskop med ett 40×-objektiv och ett 10×/20-okular; synfältet är 450 μm; storleken på en kycklingblodcell är 12 μm;

Till exempel kan cirka 2,5 mikroorganismer rymmas över synfältsdiametern, vilket är lika med 0,33 mm. Då är den uppskattade storleken på mikroorganismen

Hur man INTE köper ett mikroskop (med ett biologiskt mikroskop från Miko India som exempel)

Detta är hur detta Miko mikroskop ser ut om man inte tar isär det för att se vad som finns inuti

Nedan finner du en mycket ovanlig beskrivning av det mikroskop som används för att göra illustrationer till denna och andra miniräknare. Det är dock svårt att motstå frestelsen att berätta en historia om hur jag köpte ett nytt mikroskop tillverkat av Miko India, en föga känd mikroskoptillverkare som på den mycket konkurrensutsatta mikroskopmarknaden positionerar sig som ”en av de ledande tillverkarna och exportörerna av vetenskapliga instrument/laboratorieinstrument.” Jag ville ge det ett försök eftersom nystartade företag ibland kan göra mycket bra produkter. Dessutom visar en imponerande meritlista för den indiska rymdforskningsorganisationen att de kan göra riktigt bra optiska instrument. Här är vad jag fick.

Jag har länge velat köpa ett mikroskop eftersom jag ofta behöver ta bilder av små saker som mikrochips för dessa enhetsomvandlare och miniräknare. Den här gången bestämde jag mig för att slå två flugor i en smäll – att skaffa ett mikroskop och att göra flera mikroskopräknare med hjälp av mitt nya mikroskop för att göra experiment och illustrationer. Jag är ingen expert på optik och när det är nödvändigt att studera något nytt försöker jag alltid lära mig teorin genom experiment och praktisk verksamhet.

Så, här har vi ett helt nytt binokulärt mikroskop som köptes på eBay för 163 US-dollar från Miko India, ”en av de ledande tillverkarna och exportörerna av vetenskapliga/laboratorieinstrument, mikroskop osv.”. Eftersom jag kommer ihåg att en bild säger mer än tusen ord kommer jag att presentera några bilder som visar vad som finns inuti detta ”optiska precisionsinstrument” som ser trevligt ut från utsidan.

Jag bör notera att konstigt nog har detta mikroskop ett stativ av god kvalitet, ett mekaniskt steg och ett vridbart nosstycke. Alla mekaniska delar fungerar smidigt. Allt annat är dock av mycket dålig kvalitet och täckt av smuts och avslagen färg. Observera att Miko India positionerar detta mikroskop som ett biologiskt precisionsinstrument och inte som en leksak eller ett studentmikroskop.

Alla objektivlinser är repade och smutsiga. Jag har inte demonterat dem, men jag är säker på att kvaliteten på de optiska ytorna inte är bättre än kvaliteten på metall- och plastdelarna i dessa objektiv.

Fler bilder på objektiven avslöjar att de är dåligt bearbetade och har dålig krombeläggning. En hel del repor och flisade delar.

1. Nu ska vi titta på vad som finns inuti elboxen. Alla metalldelar har tillverkats av en amatör i hans eller hennes garage och definitivt inte i den optiska fabriken hos ”en av de ledande tillverkarna och exportörerna av vetenskapliga/laboratorieinstrument”.
2. Det damm och den smuts som visas på den här bilden fanns överallt i mikroskopet. Jag var tvungen att rengöra det innan jag testade.

1. Felaktig jordanslutning; jordkabeln är ansluten till plasthöljet. 2. Dåligt tillverkat LED-fäste med otillräcklig yta för LED-kylning. 3. Inget termiskt fett placerades mellan LED-kylflänsen och fästet

Denna optiska bana ovanför det roterande nosstycket ska vara snyggt bearbetad och täckt med svart färg för att minska interna reflektioner; i den här enheten är färgen vit och det finns flera fickor i aluminiumkroppen

Råttligt tillverkade prismor med rostiga fästanordningar och böjda skruvar i mikroskophuvudet.

Ristatade optiska ytor på Abbe-kondensorn.

Efter någon dags reparationsarbete och byte av objektiv och okular med optik av god kvalitet har jag nu ett bra mikroskop.

I min åsikt är mikroskoppriset definitivt inte en indikator på kvalitet. När du betalar för ett märkesmikroskop betalar du 90 % eller till och med mer för namnet (du kan lika gärna betala för luften) och 10 % för själva saken. Om du förstår och lätt kan lära dig hur saker och ting fungerar kan du köpa saker utan namn. Om du däremot inte gillar att sätta igång hjärnan är det bättre att betala för ett märkesnamn. Jag är säker på att man för ungefär 200 dollar och till och med 150 dollar kan köpa ett binokulärt biologiskt mikroskop av hyfsad kvalitet tillverkat i Kina. Hur som helst, nästan allt tillverkas i Kina nuförtiden! Ibland kan man dock få en sak som jag beskrev här.

Tillbaka, efter att ha spenderat en del tid och pengar, använde jag detta mikroskop för att förbereda illustrationer för alla mikroskopkalkylatorer som du kan hitta på den här webbplatsen, inklusive den här kalkylatorn. Jag kommer att använda detta mikroskop under lång tid.

Denna artikel skrevs av Anatoly Zolotkov

.