Advies
Microscopen: Onmisbaar in de geneeskunde, laboratoria, biologie
Veel ontdekkingen in de geneeskunde, de biologie en tal van andere wetenschappen hebben we te danken aan een ingenieus optisch instrument: de microscoop. Lees hier de belangrijkste feiten over microscopen, hun ontwikkeling, werking en kenmerken. U leert ook waar u op moet letten bij de aankoop.
Oculair
Dit is een cilinder met twee of meer lenzen en een diafragmaschijf aan het bovenste uiteinde van de buis. Het vergroot het tussenliggende beeld dat door de lens wordt geproduceerd en geeft het rechtop en zijdelings correct weer voor de kijker. Veel typen zijn onderling verwisselbaar, gangbare vergrotingen variëren van 5x tot 20x, waarbij factor 10 het meest voorkomt.
Microscopen met slechts één beeld worden monoculair genoemd; zij vertegenwoordigen de traditionele vorm van dit instrument. Ze zijn geschikt voor incidenteel werk en als instapinstrument, bijvoorbeeld voor beginners in de microscopie of voor kinderen en jongeren.
Microscopen met twee oculairen, de zogenaamde binoculaire modellen, zijn algemeen aanvaard in de professionele sector. Ze kunnen langere tijd worden gebruikt, omdat geen van beide ogen gesloten hoeft te worden.
Trinoculaire microscopen daarentegen hebben drie oculairen, twee voor de ogen van de waarnemer en één als aansluiting voor opnameapparatuur zoals digitale camera's.
Objektief
De onderkant van een typische samengestelde optische microscoop bestaat uit een of meer objectieve lenzen. Ze zitten meestal in hun eigen cilindervormige behuizing. Moderne microscopen voor algemeen gebruik hebben drie tot vijf objectieven die in een draaibare houder, de revolver, zijn geschroefd. Hiermee kan snel de gewenste vergroting worden gekozen.
Microscoopobjectieven worden gekenmerkt door twee parameters: Vergroting en numerieke opening. De eerste varieert gewoonlijk van 5 tot 100, de tweede van 0,14 tot 0,7, wat overeenkomt met brandpuntsafstanden van ongeveer 40 tot 2 millimeter. Lenzen met een hogere vergroting hebben meestal een hogere numerieke apertuur en een kleinere scherptediepte in het resulterende beeld. Voor sommige krachtige objectieven zijn vaak aangepaste oculairen nodig om de beste optische prestaties te verkrijgen.
Podium
Het podium is een platform onder de objectieven waarop het te bekijken specimen ligt. Een gat in het midden van de tafel laat licht door het preparaat in het objectief vallen voor verlichting. Gewoonlijk heeft het podium metalen klemmen om microscoopglaasjes vast te houden, rechthoekige glazen platen met typische afmetingen van 25 bij 75 millimeter, waartussen het preparaat wordt geplaatst.
Bij vergrotingen van meer dan honderd keer is het niet raadzaam een objectglaasje met de hand te verplaatsen. Een mechanisch aangedreven podium maakt ook kleine bewegingen van de dia mogelijk via regelknoppen die de dia opnieuw positioneren.
Statief
Het gehele optische geheel wordt traditioneel bevestigd op een stijf statief met een stevige basis. Het biedt vaak bevestigingspunten voor diverse microscoopbedieningselementen, zoals bedieningselementen voor het scherpstellen, meestal een groot kartelwiel voor de grove en een klein wiel voor de fijne scherpstelling. Andere kenmerken kunnen bestaan uit bedieningsorganen voor de lampen of voor het afstellen van de condensator.
Lichtbron
In het eenvoudigste geval richt een microscoop met doorvallend licht daglicht of kunstlicht via een spiegel op het objectief en door het objectglaasje. De meeste microscopen hebben een eigen instelbare en regelbare lichtbron in plaats van de spiegel - vaak een halogeenlamp, hoewel LED-verlichting steeds gebruikelijker wordt. De zogenaamde Köhler-verlichting, met haar heldere en zeer evenwichtige licht, wordt vaak aangeboden op duurdere instrumenten.
Bij microscopen met gereflecteerd licht is de lichtbron niet onder maar naast de tafel gemonteerd. Deze verlichtingsmethode wordt aanbevolen voor plastic voorwerpen die niet kunnen worden getransillumineerd.
Condensator
Condensator verwijst naar lenscombinaties die het licht van de verlichtingsbron van onderaf op het te onderzoeken object richten. Gewoonlijk heeft een condensor regelaars voor diafragma's of filters om de verlichting te versterken en te intensiveren. Voor belichtingstechnieken zoals donkerveld-, fasecontrast- en differentiële-interferentiecontrastmicroscopie zijn extra optische componenten nodig.
Digitale microscoop
Digitale microscopen zijn in de fabriek al uitgerust met een microscoopcamera, die tegenwoordig grotendeels digitaal is, en de waarneming van een object vindt uitsluitend plaats op het computerscherm of op het geïntegreerde kleurenscherm. Deze vorm van microscoop kan soms ook geheel of gedeeltelijk via de computer worden bestuurd. Het grootste voordeel van digitale microscopie is dat het een uitgebreidere analyse van het microscoopbeeld mogelijk maakt, bijvoorbeeld het meten van afstanden of oppervlakten, en op biologisch of medisch gebied het kwantificeren van een fluorescerende of histologische kleuring. Werken met een digitale microscoop is ook veel relaxter, omdat de ogen niet in nauw contact hoeven te staan met het instrument.
Er zijn ook digitale microscopen met een laag vermogen verkrijgbaar, de zogenaamde USB-microscopen. Het zijn in wezen webcams met een krachtige macrolens en maken in het algemeen geen gebruik van doorvallend licht. De camera wordt meestal rechtstreeks aangesloten op de USB-poort van een computer, zodat de beelden zichtbaar zijn op de monitor. Sommige modellen hebben interne opslagmogelijkheden op SD-kaarten, beelden kunnen dan via een USB-kabel naar de computer worden overgebracht. USB-microscopen bieden relatief lage vergrotingen tot ongeveer 200 maal. Verlichting met hoog vermogen wordt gewoonlijk geleverd door LED's of halogeenlampen.
Stereo-microscopen
Stereomicroscopen zijn optische microscopen waarmee een preparaat kan worden bekeken bij vergrotingen tot ongeveer 100 maal. Het instrument gebruikt twee afzonderlijke optische paden met twee objectieven en twee oculairen om een enigszins verschillende kijkhoek voor het linker- en rechteroog te verkrijgen. Deze opstelling geeft een driedimensionaal beeld van het onderzochte monster, waarbij de plasticiteit sterk afneemt naarmate de vergrotingsfactor toeneemt.
Stereomicroscopen worden vaak gebruikt voor oppervlakteonderzoek van vaste monsters of voor werkzaamheden van dichtbij, zoals dissectie, microchirurgie, horlogemakerij, vervaardiging van printplaten of inspectie en gebroken oppervlakken. Zij worden daarom vaak aangetroffen in de verwerkende industrie voor fabricage, inspectie en kwaliteitscontrole.
Stereo-zoom microscopen
In plaats van lensgroepen met een vaste vergrotingsfactor hebben sommige stereomicroscopen een zoomlens met twee parallelle bundelbanen en vaak een 10-voudige zoomfactor. Hierdoor kan het preparaat continu worden in- en uitgezoomd over een groot bereik - bijvoorbeeld van 8x tot 80x - vergelijkbaar met een zoomlens op foto- en videocamera's.
Stereomicroscopen zijn zeer geschikt voor kwaliteitscontrole en voor assemblage- en reparatiewerkplaatsen, bijvoorbeeld in de elektronica- en halfgeleiderindustrie, alsook in biologische laboratoria en onderzoek.
Zoals bij elk "gereedschap" hangen microscopen af van het gewenste doel. U hebt bijvoorbeeld een doorlichtmicroscoop met vergrotingsfactoren tot 1000 maal nodig als u zeer kleine monsters zoals bacteriën of waterorganismen in detail wilt bekijken. Als u daarentegen op zoek bent naar een microscoop voor kwaliteitscontrole van printplaten, zou een opvallendlicht-microscoop met een vergroting van twee of minder dan drie cijfers geschikt zijn.
Urenlang met één oog dichtgeknepen aan een microscoop werken is niet bepaald aangenaam. Veel comfortabeler zijn binoculaire microscopen, d.w.z. instrumenten met twee oculairen waardoor u tegelijkertijd kijkt. Als u de microscoopbeelden ook wilt digitaliseren, zijn trinoculaire systemen ideaal: zij hebben een extra oculair voor het aansluiten van camera's. Of u kunt rechtstreeks gaan voor een USB-microscoop die u kunt aansluiten op een pc. Het bekijken en opnemen van de beelden is hier erg handig.
FAQ – veelgestelde vragen
Wat betekent de term "uittredepupil" in een oculair?
In de optica is de uittredepupil een virtuele opening in een optisch systeem. De grootte en vorm van dit diafragma is van cruciaal belang voor de prestaties van het instrument, omdat het oog van de waarnemer alleen licht kan zien als het door deze kleine opening gaat. De term uittredepupil wordt soms ook gebruikt om de diameter van de virtuele opening aan te duiden.
Werken digitale microscopen ook zonder PC?
Ja, sommige digitale microscopen met een geïntegreerd kleurenscherm kunnen de beelden rechtstreeks op een microSD-geheugenkaart schrijven. De overdracht naar de computer gebeurt dan later via een USB-kabel. In de regel zijn deze microscopen uitgerust met een oplaadbare batterij en kunnen dus ook zonder externe stroombron worden gebruikt, bijvoorbeeld in de natuur.