Modificatie en test van achromatische microscooplens 10x0.25 160/0.17 (China, geen naam)

Materiaal speciaal voor Radozhiva bereid Rodion Eshmakov.

Dit artikel presenteert de eenvoudigste en goedkoopste ($ 10) van de microscooplens zonder naam met een vergroting van 10x gevonden op de uitgestrektheid van de Chinese markt. Moderne instapmicroscopen met een buisafstand van 160 mm en een RMS-standaardvatting zijn uitgerust met dergelijke lenzen in zeer verschillende externe versies, en daarom zal deze lens voor veel beginnende microscopisten waarschijnlijk de eerste XNUMXx-lens zijn. Het blijkt dat zelfs een ultrabudgetoplossing goed kan dienen, vooral na aanpassingen en aanpassingen, die hieronder zullen worden besproken. Er wordt enige informatie gegeven over microscopische optica, terminologie, classificatie en toepassingsmethoden hier.

Технические характеристики

Optisch ontwerp – 4 lenzen in 2 groepen (type aplanata Richter), zonder het gebruik van speciale elementen;

Type correctie – achromat;
Buisafstand – 160 mm;
Vergrotingsfactor – 10x;
Numeriek diafragma – 0.25;
Lateraal chromatisme (verhoog chromatisme) – ~0%;
Brandpuntsafstand - 16 mm;
Relatief diafragma – ~F/2;
De geschatte beeldveldgrootte is 18 mm;
Parfocale afstand – 45 mm;
Werkafstand – 7 mm;
Afdekglas – 0.17 mm (in feite is het gebruik ervan optioneel);
Onderdompeling vereist - nee;
Montagetype – RMS-standaard (4/5” x 1/36” draad);
Kenmerken - microscopische lens, heeft geen irisdiafragma en een focusmechanisme.

Lensontwerp en modificatie

De 10×0.25 lens heeft een metalen behuizing en een zwart kleurenschema. In tegenstelling tot duurdere lenzen uit de lijn Abonnement 160/0.17 Sommige onderdelen zijn gemaakt van plastic: het lensopeningdiafragma (heldere diameter - 9 mm) en de ergonomische geribbelde ring. Markeringen die de lensparameters aangeven, zijn met verf aangebracht op de zwarte verwijderbare buitenring (“shirt”), zonder gravure.

De afmetingen van de lens zijn met name vergelijkbaar met die van andere 10x lenzen LOMO 10×0.4 L, maar het ontwerp van het lensblok is vergelijkbaar met de Sovjet 8×0.2 achromaten: de lens heeft geen complex lenscentreersysteem.

Voor demontage schroeft u eenvoudigweg het kunststof diafragma en de achterste gleufmoer los. Hierna kunt u de twee lenscomponenten in de frames en het metalen tussenlensinzetstuk verwijderen. Het optische ontwerp van de lens is vergelijkbaar met dat van de Sovjet-Unie 9×0.2 epi, maar maakt gebruik van modernere optische materialen. Dus volgens Röntgenfluorescentieanalyse (Bruker M1 Mistral), de negatieve lenzen van de lens zijn gemaakt van niobium vuurstenen uit de “milieuvriendelijke” brillenlijn zoals CDGM HF of H-ZF, en de positieve lenzen zijn gemaakt van zware kronen van de CDGM H-ZK type.

 

 

In het geval van het Richter-schema is het gebruik van “loodvrije” HF/H-ZF-brillen in negatieve lenzen uiterst ongewenst, omdat de waarde van de relatieve gedeeltelijke dispersie PgF voor dergelijke materialen veel, veel hoger is in vergelijking met vergelijkbare materialen. “verouderde” F/ZF-loodglazen. Omdat de omvang van de longitudinale chromatische aberratie kan worden geschat als het verschil tussen de PgF-waarden van kroon en vuursteen, gerelateerd aan het verschil in Abbe-getallen, is het duidelijk dat een lens die loden vuurstenen gebruikt voor de vervaardiging van negatieve lenzen minder zal hebben kleurkwaliteit dan dezelfde lens op loodvrij glas. Dit effect is zo belangrijk dat de wijdverbreide overgang naar het gebruik van loodvrij glas in de jaren negentig leidde tot de noodzaak om veel oude optische circuits, die na vervanging van glasmerken niet langer een acceptabel kwaliteitsniveau opleverden, opnieuw te berekenen.

Ter compensatie van sferochromatische aberraties die inherent zijn aan lenzen met a aplanata Richterwerd op een 3D-printer een diafragma met een lichtdiameter van 6 mm vervaardigd, dat de relatieve opening van de lens ongeveer halveert. Uiteraard leidt dit tot een toename van de diffractie-effecten, maar zoals later zal worden aangetoond, zijn het de sferochromatische aberraties die de resolutie van deze lens beperken, en niet de diffractie.

 

Het bleek dat er geen matzwarte verkleuring is op de interne oppervlakken van de 10×0.25-lens en dat het frame van de voorlens volledig is gemaakt van glanzend metaal zonder de uiteinden van de lens zwart te maken. Ik heb het lot niet eens verleid en allereerst heb ik alle glanzende oppervlakken bedekt met matzwarte verf: de lensframes, het tussenlensinzetstuk. Als u deze stap overslaat, zal het contrast van de afbeelding zeker extreem zwak zijn.

Het is grappig, maar ze zijn de anti-coating van de optiek in deze lens niet vergeten: alle oppervlakken van de lenzen van deze Chinese 10x0.25 zijn paars. De aanwezigheid van een antireflectiecoating op de optiek is een groot pluspunt, zelfs als de zwarting tijdens de productie met succes is “geoptimaliseerd”: je kunt deze lens zelf zwart maken, maar thuis een antireflectiecoating aanbrengen is simpelweg niet mogelijk.

 

De coating, ontworpen voor gebruik in visuele apparaten, zorgt voor een transmissiepiek in het groene gebied van het spectrum en snijdt de blauw-violette en infrarode spectrale bereiken enigszins af. Dit is echter alleen merkbaar bij laboratoriuminstrumenten. De vorm van de curve suggereert dat de open plek uit 1-2 lagen bestaat. De transmissielimiet voor de korte golflengte is ongeveer 350 nm.

Vanuit het oogpunt van gebruiksgemak van de lens is het daarnaast van belang dat deze lens een vrij grote werkafstand heeft van 7 mm. Dit is voldoende om zijverlichting te leveren voor het werken in gereflecteerd licht.

Foto's van het uiterlijk van de lens worden hieronder weergegeven.

 

We kunnen concluderen dat het ontwerp en de afwerking van de lens volledig overeenkomen Zijn prijs. Deze Chinese naamloze 10x0.25 achromat heeft goed gemaakte, gecoate optiek, gehuisvest in een middelmatige behuizing zonder tekenen van lichtbescherming. Wanneer u de lens "zoals hij is" gebruikt, kunt u veel problemen met het beeldcontrast verwachten, wat vooral van cruciaal belang is bij microfotografie. Aan de andere kant ligt de eenvoud van het ontwerp zeker in de handen van degenen die bereid zijn de lens te demonteren en fabrieksfouten te corrigeren.

Beeldkwaliteit

De naamloze 10×0.25 achromat heeft bij volle opening een goede beeldscherpte in het centrale gebied, maar chromatische aberratie in de vorm van paarse randen zijn extreem sterk. Qua on-axis beeldkwaliteit is de lens merkbaar inferieur aan een duurder exemplaar Plan 10×0.25 en vergelijkbaar met het Sovjet 8×0.2, 9×0.2 Plan of 9×0.2 epi.

Onverwacht heeft deze 10×0.25 een vrijwel vlak veld, zeker als je de lens vergelijkt met de Sovjet-lens achromat 9×0.2 Epi. Het resterende astigmatisme van deze lens is echter meer uitgesproken, en daarom zal het niet mogelijk zijn om een ​​beeld aan de rand zo scherp te krijgen als in het midden van het beeld, zelfs niet bij herfocussering.

 

Afgaande op het zwartniveau is het gemakkelijk te zien dat de gemodificeerde Chinese lens een nog groter beeldcontrast heeft dan de Sovjet Epi 9×0.2, wat ik over het algemeen niet de schuld gaf van het contrast. De reden hiervoor is uiteraard de aanwezigheid van een antireflectiecoating op de optiek en de wijziging van de lichtbescherming van de lens. Bovendien is het vermeldenswaard: het is onwaarschijnlijk dat de lens goed zou hebben gepresteerd zonder zwart te worden - geen enkele coating van de optiek zal beschermen tegen herreflecties van licht in de lange buis tussen de lenzen!

De Chinese lens verbetert aanzienlijk qua veldresolutie en vergeleken met de gemodificeerde lens LOMO 10 × 0.4 L (met opening van 8 mm) – vanwege een lager niveau van astigmatisme en bijna nul lateraal chromatisme. Maar in het centrale gebied is de Chinese lens merkbaar inferieur.

 

In dit opzicht werd een poging gedaan om de lensopening te beperken om sferochromatisme te egaliseren - naast de standaardopening met een diameter van 9 mm werd er nog een met een diameter van 6 mm geïnstalleerd. De lens heeft dus ongeveer 1 stop diafragma verloren, wat overeenkomt met een numerieke opening van ~0.18 en een opening van ~F/2.8. Met deze parameters bedraagt ​​de diffractiebeperking van de resolutie 40 lijnen/mm versus 55 lijnen/mm bij een numerieke apertuur van 0.25. Is dit verlies aanzienlijk? Helemaal niet: de resultaten van het modelleren van het optische ontwerp van de LOMO Plan 9×0.2-lens, die qua beeldkwaliteit op de as vergelijkbaar is met de Chinese 10×0.25 in kwestie, toonden aan dat de werkelijke resolutie niet hoger is dan 30 lijnen/mm vanwege de invloed van aberraties bij gebruik op een moderne camera. Je hoeft dus geen enkele kwelling te ervaren bij het stoppen van de Chinese 10x0.25 van 9 naar 6 mm.

Het diafragma levert echt voordelen op: met een diafragma van 6 mm blijkt de omvang van longitudinale chromatische aberraties merkbaar lager te zijn, hoewel het niet mogelijk was om de gemodificeerde LOMO 10x0.4 L te overtreffen in beeldkwaliteit in het centrale gebied. Als de Chinezen een ‘leidende’ versie van deze 10x0.25 hadden gehad, zou het resultaat misschien beter zijn geweest.

 

Hieronder staan ​​foto's zonder stapeling op een full frame camera Sony A7's en een gemodificeerde 10×0.25 lens – met zwarting en een diafragma van 6 mm – op een gemodificeerde NPZ M-10 microscoop met een buisafstand van 160 mm.

Lijst met objecten op de foto: 1 – Brief van het LOMO-embleem op het micrometerobject, 2-4 – Kristallen van chroom (III) acetylacetonaat, 5-6 – kristallen van elementaire zwavel, 7-8 – kristallen van kaliumbisoxalatocupraathydraat, 9-10 – kristallijn sulfide-zirkoniumdisulfide, 11 – naaldvijloppervlak, 12 – bladharen van planten in gepolariseerd licht.

Hierna volgen foto's gemaakt met stapelen in Helicon Focus. Ik raad aan aandacht te besteden aan dit programma voor degenen die geïnteresseerd zijn in het verwerken van macrofoto's: in tegenstelling tot stapelen met standaard Photoshop-tools, vindt beeldverwerking in Helicon Focus plaats in multi-threaded modus (meerdere keren sneller op multi-core processors), beter controleerbaar en adequaat zelfs met standaardinstellingen.

Lijst met objecten: 1-3 – kristallen van chroom (III) acetylacetonaat, 4-6 – kristallen van elementaire zwavel, 7-8 – kristallen van kaliumbisoxalatocupraathydraat, 9-11 – kristallijn zirkoniumsulfide-disulfide, 12 – naaldvijloppervlak .

Alle reviews van RMS standaard microscooplenzen met een buisafstand van 160 mm:

Moderne optica van Chinese fabrikanten:

• Review van de lens met lage vergroting 2/0.05 160/- (geen naam, China). Problemen bij het construeren van lenzen met een lage vergroting voor microscopen
• 4x0.1 160/0.17 achromat (China, geen naam)
• Microscopische optica op een camera. Review van microscooplens Plan 4x0.1 160/0.17 (China, geen naam)
• 10x0.25 160/0.17 achromat (China, geen naam) - modificatie en test
• Review van de Planachromat-microscooplens Plan 20x0.4 160/0.17 (geen naam, China)

Recensies van Sovjet-lenzen voor microscopen:

• LOMO Epi 9x0.2 (aangepast)
• LOMO 10x0.4 L (OM-33L) - modificatie en test
• Herziening van achromatische microscooplens LOMO 21×0.4 190-P (OM-8P)

Bevindingen

eenvoudig moderne naamloze 10×0.25 – een goede budgetoplossing die de kosten volledig rechtvaardigt. De lens is niet zonder nadelen: het eenvoudige optische ontwerp beheerst sferochromatisme niet goed, de extreme kostenbesparing heeft geleid tot het verlies van lichtbescherming en, als gevolg daarvan, van het beeldcontrast bij gebruik “zoals het is”. De tekortkomingen van de lens zijn echter redelijk corrigeerbaar, en na een eenvoudige aanpassing kan de lens zeker allerlei oude, goedkope 8-10x achromaten volledig vervangen. Het is zeer waarschijnlijk dat een fundamentele verbetering van de kwaliteit van een 10x lens alleen kan worden bereikt door het ontwerp enorm ingewikkeld te maken en dure materialen te gebruiken, wat betekent dat deze naamloze 10×0.25 kan worden beschouwd als ‘de beste onder de slechtste’. inclusief zelfs onder sommigen duurdere lenzen.