Mikroskop utan linser.

Under sin nästan 300-åriga utvecklingshistoria har mikroskopet förmodligen blivit ett av de mest populära optiska instrumenten, flitigt använt inom alla områden av mänsklig aktivitet. Det är särskilt svårt att överskatta dess roll i att undervisa skolbarn som lär sig om mikrovärlden omkring dem med egna ögon.

En utmärkande egenskap hos det föreslagna mikroskopet är den "icke-standardiserade" användningen av en konventionell webbkamera. Funktionsprincipen är att direkt registrera projektionen av objekten som studeras på ytan av CCD-matrisen när de belyses av en parallell ljusstråle. Den resulterande bilden visas på en PC-skärm.

Jämfört med ett konventionellt mikroskop har den föreslagna designen inget optiskt system som består av linser, och upplösningen bestäms av CCD-matrisens pixelstorlek och kan nå flera mikroner. Utseendet på mikroskopet visas i fig. 1 och fig. 2. Modellen “Wcam 300A” från Mustek, som har en färg CCD-matris med en upplösning på 640x480 pixlar, användes som webbkamera. Det elektroniska kortet med CCD-matrisen (fig. 3) tas bort från höljet och, efter mindre modifieringar, installeras i mitten av det ljustäta höljet med ett öppningsbart lock.Modifieringen av kortet bestod av omlödning av USB-kontakten för att göra det möjligt att installera ytterligare skyddsglas på ytan av CCD-matrisen och täta kortets yta.

Ett genomgående hål görs i huskåpan, i mitten av detta ett block om tre lysdioder olika färger av glöd (röd, grön, blå), som är en ljuskälla. Blockera lysdioder, i sin tur är täckt med ett ljustätt hölje. Avlägsen plats lysdioder från matrisens yta kan du bilda en ungefär parallell ljusstråle på mätobjektet.

CCD-matrisen är ansluten till datorn med en USB-kabel. Programvaran är standard och ingår i webbkameran.

Mikroskopet ger bildförstoring på 50...100 gånger, med en optisk upplösning på cirka 10 mikron med en bilduppdateringshastighet på 15 Hz.

Utformningen av mikroskopet visas i fig. 4 (ej skalenlig).

För att skydda den från mekanisk skada installeras kvartsskyddsglas 6 med dimensioner 1x15x15 mm på ingångsfönstret på CCD-matrisen 7 för att skydda det från mekanisk skada. Skydd av det elektroniska kortet mot vätskor och mekaniska skador säkerställs genom att försegla dess yta med silikontätningsmedel 8. Föremålet under studie 5 placeras på ytan av skyddsglas 6. Belysning lysdioder 2 är installerade i mitten av hålet i locket 4 och är täckta från utsidan med ett ljustätt plasthölje 3. Avståndet mellan föremålet som studeras och blocket lysdioder är ungefär 50...60 mm.

Lysdioderna (fig. 5) drivs av batteri 12 av tre seriekopplade galvaniska celler med en spänning på 4,5 V.Strömmen slås på med omkopplaren SA1, LED HL1 (1 i fig. 4) är en indikatorlampa, placerad på skyddshöljet och signalerar närvaron av matningsspänning. Belysningslysdioderna EL1–EL3 tänds och därmed väljs ljusfärgen med omkopplarna SA2–SA4 (13) placerade på höljets sidovägg 11.

Motstånd R1, R3—R5 är strömbegränsande. Motstånd R2 (14) är utformat för att justera ljusstyrkan på lysdioderna EL1-EL3; det är installerat på höljets bakre vägg. Enheten använder konstanta motstånd S2-23, MLT, variabla motstånd - SPO, SP4-1. Strömbrytare SA1 - MT1, omkopplare SA2 - SA4 - tryckknapp SPA-101, SPA-102, LED AL307BM kan ersättas med KIPD24A-K

Eftersom den skenbara storleken på de utgående bilderna beror på egenskaperna hos det använda grafikkortet och storleken på monitorn, kräver mikroskopet kalibrering. Den består i att registrera ett testobjekt (transparent skollinjal), vars dimensioner är kända (fig. 6). Genom att mäta avståndet mellan linjalslagen på skärmen och korrelera dem med den verkliga storleken kan du bestämma bildskalan (förstoring). I detta fall motsvarar 1 mm av skärmen 20 mikron av det uppmätta objektet.

Med hjälp av ett mikroskop kan du observera olika fenomen och mäta föremål. I fig. Figur 7 visar en bild av laserperforering av en 500 rubel sedel. Hålens medeldiameter är 100 µm, och en variation i formen på hålen är synlig. I fig. Figur 8 visar en bild av en Hitachi färgbildrörsmask. Hålens diameter är cirka 200 mikron.

En spindel, dess ben och mustasch valdes som exempel på biologiska föremål; de visas i fig. 9 och fig. 10, respektive (diametern på morrhåren är cirka 40 mikron), författarens hår (diametern är 80 mikron) - i fig.11, fiskfjäll - i fig. 12. Det är intressant att observera processerna för upplösning av ämnen i vatten. Processerna för att lösa upp salt och socker ges som exempel. I fig. 13,a och fig. 14a visar partiklar av torra salt- respektive sockerkristaller, och i fig. 13.6 och fig. 14.6 - processen för deras upplösning i vatten. Zoner med ökad koncentration av ämnen och effekterna av ljusfokusering vid upplösningscentra är tydligt synliga.