Merceksiz mikroskop.

Neredeyse 300 yıllık gelişim tarihi boyunca mikroskop, muhtemelen insan faaliyetinin tüm alanlarında yaygın olarak kullanılan en popüler optik araçlardan biri haline geldi. Çevrelerindeki mikro dünyayı kendi gözleriyle öğrenen okul çocuklarına eğitim vermedeki rolünü abartmak özellikle zordur.

Önerilen mikroskobun ayırt edici özelliği, geleneksel bir Web kamerasının "standart dışı" kullanımıdır. Çalışma prensibi, paralel bir ışık huzmesi ile aydınlatıldığında, incelenen nesnelerin projeksiyonunu doğrudan CCD matrisinin yüzeyine kaydetmektir. Ortaya çıkan görüntü bir PC monitöründe görüntülenir.

Geleneksel bir mikroskopla karşılaştırıldığında önerilen tasarımda lenslerden oluşan bir optik sistem bulunmuyor ve çözünürlük CCD matrisinin piksel boyutuna göre belirleniyor ve birkaç mikrona ulaşabiliyor. Mikroskopun görünümü Şekil 2'de gösterilmektedir. 1 ve Şek. 2. Web kamerası olarak Mustek'in 640x480 piksel çözünürlüklü renkli CCD matrisine sahip “Wcam 300A” modeli kullanıldı. CCD matrisli elektronik kart (Şekil 3) kasadan çıkarılır ve küçük değişikliklerden sonra, açılır kapaklı ışık geçirmez kasanın ortasına yerleştirilir.Kartın modifikasyonu, CCD matrisinin yüzeyine ek koruyucu cam takmayı ve kartın yüzeyini kapatmayı mümkün kılmak için USB konektörünün yeniden lehimlenmesini içeriyordu.

Mahfaza kapağında, ortasında üç bloktan oluşan bir delik açılır. LED'ler Bir ışık kaynağı olan farklı renklerde (kırmızı, yeşil, mavi) parıltı. Engellemek LED'lerise ışık geçirmez bir kasa ile kaplanmıştır. Uzak yer LED'ler matrisin yüzeyinden ölçüm nesnesi üzerinde yaklaşık olarak paralel bir ışık huzmesi oluşturmanıza olanak sağlar.

CCD matrisi bir USB kablosu kullanılarak PC'ye bağlanır. Yazılım standarttır ve Web kamerasına dahildir.

Mikroskop, 15 Hz görüntü yenileme hızıyla yaklaşık 10 mikron optik çözünürlükle 50...100 kat görüntü büyütme sağlar.

Mikroskobun tasarımı Şekil 2'de gösterilmektedir. 4 (ölçekli değil).

Mekanik hasarlardan korumak için, CCD matrisi 7'nin giriş penceresine, mekanik hasarlardan korumak için 1x15x15 mm boyutlarında kuvars koruyucu cam 6 monte edilmiştir. Elektronik kartın sıvılardan ve mekanik hasarlardan korunması, yüzeyinin silikon dolgu macunu 8 ile kapatılmasıyla sağlanır. İncelenen nesne 5, koruyucu cam 6 yüzeyine yerleştirilir. Aydınlatma LED'ler 2, kapaktaki (4) deliğin ortasına monte edilir ve dışarıdan ışık geçirmez bir plastik kasa (3) ile kaplanır. İncelenen nesne ile blok arasındaki mesafe LED'ler yaklaşık 50...60 mm'dir.

Aydınlatma LED'leri (Şekil 5), 4,5 V voltajlı üç seri bağlı galvanik hücrenin 12 numaralı piliyle çalıştırılır.Güç, SA1 anahtarı kullanılarak açılır, LED HL1 (Şekil 4'te 1), koruyucu kasanın üzerinde bulunan bir gösterge ışığıdır ve besleme voltajının varlığını bildirir. Aydınlatma LED'leri EL1–EL3 açılır ve böylece aydınlatma rengi, muhafazanın 11 yan duvarında bulunan SA2–SA4 anahtarları (13) kullanılarak seçilir.

R1, R3—R5 dirençleri akım sınırlayıcıdır. Direnç R2 (14), EL1-EL3 LED'lerinin parlaklığını ayarlamak için tasarlanmıştır, kasanın arka duvarına monte edilmiştir. Cihaz sabit dirençler S2-23, MLT, değişken dirençler - SPO, SP4-1 kullanır. Güç anahtarı SA1 - MT1, anahtarlar SA2 - SA4 - basmalı düğme SPA-101, SPA-102, LED AL307BM, KIPD24A-K ile değiştirilebilir

Çıktı görüntülerinin görünen boyutu, kullanılan video kartının özelliklerine ve monitörün boyutuna bağlı olduğundan mikroskop kalibrasyon gerektirir. Boyutları bilinen bir test nesnesinin (şeffaf okul cetveli) kaydedilmesinden oluşur (Şekil 6). Monitör ekranındaki cetvel darbeleri arasındaki mesafeyi ölçerek ve bunları gerçek boyutla ilişkilendirerek görüntü ölçeğini (büyütme) belirleyebilirsiniz. Bu durumda monitör ekranının 1 mm'si ölçülen nesnenin 20 mikronuna karşılık gelir.

Mikroskop kullanarak çeşitli olayları gözlemleyebilir ve nesneleri ölçebilirsiniz. İncirde. Şekil 7, 500 rublelik bir banknotun lazerle delinmesini gösteren bir görüntüyü göstermektedir. Deliklerin ortalama çapı 100 µm'dir ve deliklerin şeklinde bir değişiklik görülmektedir. İncirde. Şekil 8, Hitachi renkli resim tüpü maskesinin görüntüsünü göstermektedir. Deliklerin çapı yaklaşık 200 mikrondur.

Biyolojik nesnelere örnek olarak örümcek, bacağı ve bıyığı seçilmiş; Şekil 2'de gösterilmektedirler. 9 ve Şek. Sırasıyla 10 (bıyık çapı yaklaşık 40 mikron), yazarın saçı (çap 80 mikron) - Şekil 2'de.11, balık pulları - Şek. 12. Maddelerin suda çözünme süreçlerini gözlemlemek ilginçtir. Tuz ve şekerin çözündürülmesi işlemleri örnek olarak verilmiştir. İncirde. 13,a ve şek. Şekil 14a sırasıyla kuru tuz ve şeker kristallerinin parçacıklarını göstermektedir ve Şekil 14a'da sırasıyla kuru tuz ve şeker kristalleri parçacıkları gösterilmektedir. 13.6 ve Şek. 14.6 - suda çözünme süreci. Madde konsantrasyonunun arttığı bölgeler ve ışığın çözünme merkezlerinde odaklanmasının etkileri açıkça görülebilir.