Mikroskooppi ilman linssejä.

Lähes 300-vuotisen kehityshistoriansa aikana mikroskoopista on luultavasti tullut yksi suosituimmista optisista instrumenteista, jota käytetään laajalti kaikilla ihmisen toiminnan alueilla. Erityisen vaikeaa on yliarvioida sen roolia koululaisten opettamisessa, jotka oppivat omin silmin ympäröivään mikromaailmaan.

Ehdotetun mikroskoopin erottuva piirre on perinteisen web-kameran "epästandardi" käyttö. Toimintaperiaate on rekisteröidä suoraan tutkittavien kohteiden projektio CCD-matriisin pinnalle, kun niitä valaistaan yhdensuuntaisella valonsäteellä. Tuloksena oleva kuva näytetään PC-näytöllä.

Perinteiseen mikroskooppiin verrattuna ehdotetussa mallissa ei ole linsseistä koostuvaa optista järjestelmää, ja resoluutio määräytyy CCD-matriisin pikselikoon mukaan ja voi olla useita mikroneja. Mikroskoopin ulkonäkö on esitetty kuvassa. 1 ja fig. 2. Web-kamerana käytettiin Mustekin mallia “Wcam 300A”, jossa on värillinen CCD-matriisi, jonka resoluutio on 640x480 pikseliä. CCD-matriisin sisältävä elektroniikkakortti (kuva 3) irrotetaan kotelosta ja asennetaan pienten muutosten jälkeen valotiiviin kotelon keskelle avautuvalla kannella.Levyn muunnos käsitti USB-liittimen uudelleenjuottamisen, jotta CCD-matriisin pinnalle voidaan asentaa lisäsuojalasi ja tiivistää levyn pinta.

Kotelon kanteen tehdään läpimenevä reikä, jonka keskellä on kolmen kappaleen lohko LEDit eri hehkuvärejä (punainen, vihreä, sininen), joka on valonlähde. Lohko LEDit, vuorostaan on peitetty valonpitävällä kotelolla. Syrjäinen paikka LEDit matriisin pinnasta mahdollistaa suunnilleen yhdensuuntaisen valonsäteen muodostamisen mittauskohteeseen.

CCD-matriisi liitetään tietokoneeseen USB-kaapelilla. Ohjelmisto on vakiona ja se tulee web-kameran mukana.

Mikroskoopin kuvan suurennus on 50...100-kertainen, optinen resoluutio on noin 10 mikronia ja kuvan virkistystaajuus 15 Hz.

Mikroskoopin rakenne on esitetty kuvassa. 4 (ei mittakaavassa).

Sen suojaamiseksi mekaanisilta vaurioilta kvartsisuojalasi 6, jonka mitat ovat 1x15x15 mm, asennetaan CCD-matriisin 7 syöttöikkunaan suojaamaan sitä mekaanisilta vaurioilta. Elektroniikkalevyn suojaus nesteiltä ja mekaanisilta vaurioilta varmistetaan tiivistämällä sen pinta silikonitiivisteellä 8. Tutkittava kohde 5 sijoitetaan suojalasin pinnalle 6. Valaistus LEDit 2 on asennettu kannessa 4 olevan reiän keskelle ja peitetty ulkopuolelta valonpitävällä muovikotelolla 3. Tutkittavan kohteen ja lohkon välinen etäisyys LEDit on noin 50...60 mm.

Valaistus-LEDit (kuva 5) saavat virtaa kolmen sarjaan kytketyn galvaanikennon akusta 12, joiden jännite on 4,5 V.Virta kytketään päälle kytkimellä SA1, LED HL1 (1 kuvassa 4) on merkkivalo, joka sijaitsee suojakotelossa ja ilmoittaa syöttöjännitteen olemassaolosta. Valaistus-LEDit EL1-EL3 syttyvät ja siten valaistuksen väri valitaan kotelon 11 sivuseinässä olevilla kytkimillä SA2-SA4 (13).

Vastukset R1, R3-R5 ovat virtaa rajoittavia. Vastus R2 (14) on suunniteltu säätämään LEDien EL1-EL3 kirkkautta, se asennetaan kotelon takaseinään. Laite käyttää vakiovastuksia S2-23, MLT, muuttuvia vastuksia - SPO, SP4-1. Virtakytkin SA1 - MT1, kytkimet SA2 - SA4 - painike SPA-101, SPA-102, LED AL307BM voidaan korvata KIPD24A-K:lla

Koska ulostulokuvien näennäinen koko riippuu käytetyn näytönohjaimen ominaisuuksista ja monitorin koosta, mikroskooppi vaatii kalibroinnin. Se koostuu testiobjektin (läpinäkyvän kouluviivaimen) rekisteröimisestä, jonka mitat ovat tiedossa (kuva 6). Voit määrittää kuvan mittakaavan (suurennuksen) mittaamalla viivaimen lyöntien välisen etäisyyden näyttöruudulla ja korreloimalla ne todellisen koon kanssa. Tässä tapauksessa 1 mm näyttöruudusta vastaa 20 mikronia mitatusta kohteesta.

Mikroskoopilla voit tarkkailla erilaisia ilmiöitä ja mitata esineitä. Kuvassa Kuvassa 7 on kuva 500 ruplan setelin laserperforoinnista. Reikien keskimääräinen halkaisija on 100 µm ja reikien muodon vaihtelu on näkyvissä. Kuvassa Kuvassa 8 on kuva Hitachin värikuvaputkimaskista. Reikien halkaisija on noin 200 mikronia.

Hämähäkki, sen jalka ja viikset valittiin esimerkkeiksi biologisista esineistä; ne on esitetty kuvassa. 9 ja fig. 10, vastaavasti (viiksen halkaisija on noin 40 mikronia), kirjoittajan hiukset (halkaisija on 80 mikronia) - kuvassa.11, kalan suomut - kuvassa. 12. On mielenkiintoista seurata aineiden liukenemisprosesseja veteen. Suolan ja sokerin liuotusprosessit on annettu esimerkkinä. Kuvassa 13,a ja fig. Kuva 14a esittää kuivan suolan ja sokerikiteiden hiukkasia, vastaavasti, ja kuvassa 14a. 13.6 ja kuva 14.6 - niiden veteen liukenemisprosessi. Aineiden lisääntyneiden pitoisuuksien vyöhykkeet ja valon fokusoinnin vaikutukset liukenemiskeskuksiin näkyvät selvästi.