Обзор объектива микроскопа ЛОМО Эпи 9x0.2, адаптированного в двух вариантах под стандарт RMS

Материал специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Объектив ЛОМО Эпи 9×0.2 – ахромат малого увеличения с резьбой крепления М27 предназначен для «больших» исследовательских микроскопов и рассчитан на наблюдение объекта в отраженном свете при помощи подсветки посредством специального зеркального конденсора, расположенного коаксиально с объективом. Такой объектив нельзя присоединить к обычному микроскопу стандарта RMS, а надо ли это делать – рассмотрим в этой статье. Большая часть вопросов об устройстве микроскопа, разновидностях объективов и об их практическом использовании разобрана здесь.

Технические характеристики:

Оптическая схема – 4 линзы в 2 группах, апланат Рихтера, не использует специальных оптических стекол;

Тип коррекции – ахромат;
Тубусное расстояние – 190 мм (в заводском исполнении);
Кратность увеличения – 9x (при тубусном расстоянии 190 мм);
Числовая апертура (NA) – 0.2;
Фокусное расстояние (длина тубуса ÷ увеличение) – 21 мм;
Эффективное относительное отверстие (1 ÷ 2 NA) – 1:2.5;
Парфокальное расстояние – 45 мм;
Рабочее расстояние – 7 мм при тубусном расстоянии 190 мм, 8 мм при тубусном расстоянии 160 мм;
Толщина покровного стекла – 0 мм;
Требуется иммерсия – нет;
Тип крепления – резьба М27;
Особенности – микроскопный объектив, не имеет ирисовой диафрагмы и фокусировочного механизма.

Конструкция и адаптация ЛОМО Эпи 9×0.2

Из-за наличия встроенного конденсора для наблюдения непрозрачных объектов ЛОМО Эпи 9×0.2 обладает увеличенным диаметром корпуса и большей в сравнении со стандартом RMS резьбой. Корпус легко разбирается с помощью часовой отвертки, есть возможность полного отделения малогабаритного линзоблока объектива для последующей пересадки в новый корпус.

Существует два варианта адаптации этого объектива: 1) с установлением нового тубусного расстояния 160 мм; 2) с сохранением тубусного расстояния 190 мм.

В первом случае объектив будет работать с обычными биологическими и учебными микроскопами точно так же, как он работал бы на своем исходном микроскопе. Для этого между прежней посадочной плоскостью объектива и турелью микроскопа потребуется удлинительное кольцо толщиной 30 мм для компенсации разницы тубусных расстояний, что приведет к увеличению парфокального расстояния объектива. Для такой адаптации хорошо подходит установка линзоблока в выпотрошенный неликвидный объектив ЛОМО 40×0.65 (подпружиненный вариант). Для улучшения контраста изображения в пространство между задней линзой объектива и посадочной резьбой предпочтительнее установить светозащитную втулку, а для защиты передней линзы я сделал для нее недлинный плотный тубус. Фото адаптированного объектива ниже.

Второй вариант переделки значительно меньше по габаритам и проще в изготовлении, но влечет уменьшение тубусного расстояния на 30 мм, а значит – снижение увеличения до ~8x и вероятное усиление полевых аберраций. Линзоблок объектива легко вкручивается в резьбу задней гайки объектива ЛОМО 40×0.65 (вариант без пружины) – достаточно лишь аккуратно отрезать носовую часть неисправного донора. Адаптированный таким способом объектив показан на фото далее в сравнении с «длинным» вариантом.

Вообще, ЛОМО Эпи 9×0.2 – это более продвинутый вариант очень-очень дешевого и распространенного штатного объектива старых учебных микроскопов 8×0.2. От прародителя Эпи 9×0.2 отличается большим рабочим расстоянием, более высокой культурой изготовления и наличием просветления на линзах – у моих экземпляров просветлены все поверхности, кроме первой. При этом есть информация о существовании объективов, у которых и первая поверхность имеет покрытие. Понятно, что это не слишком убедительно звучит для оправдания переделки объектива стоимостью 5$ в подобие объектива стоимостью 5$, однако об этом поговорим подробнее при рассмотрении оптических свойств. В отрыве от нюансов адаптации, ЛОМО Эпи 9×0.2 – весьма удобный и довольно универсальный объектив для микроскопии, который позволяет окунуться в настоящий микромир, сильно отличающийся масштабом от типично достигаемого с помощью фотообъективов со специальными приспособлениями. Довольно большое рабочее расстояние облегчает работу со светом, что делает объектив предпочтительнее современного китайского Plan 10×0.25, например.

Оптические свойства

Объектив ЛОМО Эпи 9×0.2 обладает хорошей резкостью в центральной области кадра, но страдает выраженными сферохроматическими аберрациями (яркие фиолетовые или желтые окантовки). По качеству изображения на оси объектив уступает китайскому Plan 10×0.25.

При наблюдении плоских объектов резкость сильно падает к краю кадра из-за сильной кривизны поля. При этом астигматизм у объектива исправлен очень хорошо – при перефокусировке по краю кадра и при использовании стекинга резкое изображение получить не проблема.

«Короткий» вариант (тубусное расстояние 190 мм) в сравнении с «длинным» (тубусное расстояние 160 мм) отличается визуально большим полем, что согласуется с его расчетным увеличением 8x. Значительной разницы между двумя вариантами адаптированного объектива в качестве изображения обнаружено не было.

Главным достоинством объектива ЛОМО Эпи 9×0.2 (и его прародителя – ЛОМО 8×0.2) является полное отсутствие латеральных хроматических аберраций, что позволяет использовать его без компенсационных систем (окуляров или других приспособлений). Для сравнения: штатный объектив микроскопом «Биолам» ЛОМО План 9×0.2 имеет заметные красно-синие хроматические аберрации, хотя и может похвастаться практически идеально плоским полем. Точно так же китайский Plan 10×0.25 сильно проигрывает в качестве изображения старому советскому ахромату именно из-за неприлично высокого уровня латерального хроматизма.

Благодаря наличию просветляющего покрытия оптики (~физическое, MgF2) и малому числу оптических элементов, ЛОМО Эпи 9×0.2 примечателен еще и высоким контрастом изображения – достаточно сравнить с упомянутым выше ЛОМО План 9×0.2 – непросветленным позором. Конечно, Эпи 9×0.2 будет лучше и в сравнении с обычным 8×0.2. Кроме того, ЛОМО Эпи 9×0.2 имеет высокое светопропускание (легкие оптические стекла) и, теоретически, может применяться для съемки в УФ – коротковолновый край поглощения составляет 340 нм.

Далее приведены примеры фотографий (без стекинга), выполненные с помощью микроскопа М10 и камеры Sony A7s в прямом фокусе на оба варианта объектива. По большей мере я применял объектив для съемки кристаллов соединений, полученных в учебном практикуме студентами 1 курсе Химфака. Для интересующихся – указание объектов на фото:

1 – IPS дисплей смартфона;
2, 3 – неизвестный оксородановольфрамат аммония в ампуле;
4 – люминесцентный кубановый комплекс иодида меди(I) с пиридином при освещении белым светом и УФ 370 нм;
5 – сульфат ванадила на медной подложке;
6-8 – хлорид гексаамминникеля.

Далее – примеры фото на ту же связку, но со стекингом в Photoshop. Указание объектов:
1 – контактная площадка чипа газового сенсора, с которыми я работаю в лаборатории;
2 – место пайки усика-контакта подложки к штыревому контакту чипа;
3 – гидрат сульфата ванадила на медной подложке;
4-6 – хлорид гексаамминникеля;
7 – цезий-ванадиевые квасцы;
8 – молибдат кобальта(II) в двух кристаллических модификациях – розовой и серо-зеленой;
9 – сульфат хрома(II)-гидразиния;
10, 11 – роданокобальтат калия;
12 – дигидрат диоксалатокупрата калия;
13 – калий-никелевый шенит;
14 – соль Рейнеке;
15 – неизвестный оксородановольфрамат аммония;
16 – неизвестный оксородановольфрамат аммония после окисления на воздухе.

Все обзоры объективов микроскопов стандарта RMS с тубусным расстоянием 160 мм:

Современная оптика китайских производителей:

• Обзор объектива малого увеличения 2/0.05 160/- (no-name, Китай). Проблематика построения объективов малого увеличения для микроскопов
• 4x0.1 160/0.17 ахромат (Китай, no-name)
• Микроскопная оптика на фотокамере. Обзор микроскопного объектива Plan 4x0.1 160/0.17 (Китай, no-name)
• 10x0.25 160/0.17 ахромат (Китай, no-name) - модификация и тест
• Обзор микроскопного объектива-планахромата Plan 20x0.4 160/0.17 (no-name, Китай)

Обзоры советских объективов для микроскопов:

• ЛОМО Эпи 9x0.2 (адаптированный)
• ЛОМО 10x0.4 Л (ОМ-33Л) - модификация и тест
• Обзор микроскопного объектива-ахромата ЛОМО 21×0.4 190-П (ОМ-8П)

 

Выводы

ЛОМО Эпи 9×0.2 – ультрабюджетный (~5-10$) объектив малых увеличений, удобный в использовании из-за большого рабочего расстояния и обладающий приемлемым для фотосъемки уровнем качества за счет наличия просветляющего покрытия оптики, отличной коррекции астигматизма и латеральной хроматики. Объектив определенно рекомендую, несмотря на необходимость адаптации и кажущееся наличие современных альтернатив.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь и здесь.