Feliz

Material especialmente para Radozhiva preparado Rodion Eshmakov.

Este artigo apresenta o mais simples e barato ($ 10) da lente do microscópio sem nome com ampliação de 10x encontrada na vastidão do mercado chinês. Os microscópios básicos modernos com uma distância de tubo de 160 mm e uma montagem RMS são equipados com essas lentes em versões externas muito diferentes e, portanto, provavelmente, para muitos microscopistas iniciantes, esta lente será a primeira lente dez vezes maior. Acontece que mesmo uma solução ultra-orçamentária pode servir bem, especialmente após modificações e modificações, que serão discutidas a seguir. São fornecidas algumas informações sobre óptica microscópica, terminologia, classificação e métodos de aplicação. aqui.

características técnicas

Design óptico – 4 lentes em 2 grupos (tipo aplanata Richter), sem utilização de elementos especiais;

Tipo de correção – acromática;
Distância do tubo – 160 mm;
Fator de ampliação – 10x;
Abertura numérica – 0.25;
Cromatismo lateral (aumentar cromatismo) – ~0%;
Distância focal - 16 mm;
Abertura relativa – ~F/2;
O tamanho estimado do campo de imagem é de 18 mm;
Distância parfocal – 45 mm;
Distância de trabalho – 7 mm;
Vidro de cobertura – 0.17 mm (na verdade, seu uso é opcional);
É necessária imersão - não;
Tipo de montagem – padrão RMS (rosca 4/5” x 1/36”);
Características - lente microscópica, não possui diafragma de íris e mecanismo de foco.

Design e modificação de lentes

A lente 10x0.25 possui corpo de metal e esquema de cores preto. Ao contrário das lentes mais caras da linha Plano 160/0.17 Algumas peças são feitas de plástico: o diafragma de abertura da lente (diâmetro transparente - 9 mm) e o anel ergonômico com nervuras. As marcações que indicam os parâmetros da lente são aplicadas no anel externo removível preto (“camisa”) com tinta, sem gravação.

As dimensões da lente são semelhantes a outras lentes 10x, em particular LOMO 10×0.4 L, mas o design do bloco da lente é semelhante aos acromáticos soviéticos 8×0.2: a lente não possui nenhum sistema complexo de centralização de lente.

Para desmontar, basta desparafusar o diafragma de plástico e a porca com fenda traseira - depois disso, você pode remover os dois componentes da lente nas armações e o inserto de metal entre lentes. O design óptico da lente é semelhante ao soviético 9×0.2 Epi, mas utiliza materiais ópticos mais modernos. Então, de acordo com Análise de fluorescência de raios X (Bruker M1 Mistral), as lentes negativas da lente são feitas de sílex de nióbio da linha de óculos “amigos do meio ambiente” como CDGM HF ou H-ZF, e as lentes positivas são feitas de coroas pesadas do CDGM H-ZK tipo.

 

 

No caso do esquema Richter, o uso de óculos HF/H-ZF “isentos de chumbo” em lentes negativas é extremamente indesejável, uma vez que o valor da dispersão parcial relativa PgF para tais materiais é muito, muito maior em comparação com similares. Vidros de chumbo F/ZF “desatualizados”. Como a magnitude da aberração cromática longitudinal pode ser estimada como a diferença entre os valores de PgF da coroa e da pederneira, relacionada à diferença nos números de Abbe, fica claro que uma lente que utiliza pederneiras de chumbo para a fabricação de lentes negativas terá menos cromaticidade do que a mesma lente em vidro sem chumbo. Este efeito é tão importante que a transição generalizada para o uso de vidro sem chumbo na década de 1990 levou à necessidade de recalcular muitos circuitos ópticos antigos, que deixaram de fornecer um nível de qualidade aceitável após a substituição das marcas de vidro.

Para compensar as aberrações esferocromáticas inerentes às lentes com aplanata Richter, um diafragma de abertura com diâmetro de luz de 3 mm foi fabricado em uma impressora 6D, que reduz aproximadamente pela metade a abertura relativa da lente. É claro que isso leva a um aumento nos efeitos de difração, mas, como será mostrado mais adiante, são as aberrações esferocromáticas que limitam a resolução desta lente, e não a difração.

 

Descobriu-se que não há escurecimento fosco nas superfícies internas da lente 10×0.25, e a moldura da lente frontal é totalmente feita de metal brilhante sem escurecer as extremidades da lente. Nem tentei o destino e antes de tudo cobri todas as superfícies brilhantes com tinta preta fosca: as armações das lentes, a inserção entre lentes. Se você pular esta etapa, com certeza o contraste da imagem ficará extremamente fraco.

É engraçado, mas não se esqueceram do anti-revestimento da ótica desta lente: todas as superfícies das lentes desta chinesa 10x0.25 são roxas. A presença de um revestimento anti-reflexo na ótica é uma grande vantagem, mesmo que o escurecimento tenha sido “otimizado” com sucesso durante a produção: você mesmo pode escurecer essa lente, mas simplesmente não é possível aplicar o revestimento anti-reflexo em casa.

 

O revestimento, projetado para uso em dispositivos visuais, fornece um pico de transmissão na região verde do espectro e corta ligeiramente as faixas espectrais azul-violeta e infravermelha. No entanto, isto só é perceptível em instrumentos de laboratório. A forma da curva sugere que a clareira consiste em 1-2 camadas. O limite de transmissão de comprimento de onda curto é de aproximadamente 350 nm.

Do ponto de vista da facilidade de uso da lente, também é importante que esta lente tenha uma distância de trabalho bastante grande de 7 mm. Isso é suficiente para fornecer iluminação lateral para trabalhar com luz refletida.

Fotos da aparência da lente são mostradas abaixo.

 

Podemos concluir que o design e o acabamento da lente correspondem totalmente Seu preço. Este acromático 10x0.25 chinês sem nome possui ótica revestida e bem feita, alojada em um corpo medíocre, sem sinais de proteção contra luz. Ao usar a lente "como está", você pode esperar muitos problemas com o contraste da imagem, o que é especialmente crítico ao fazer microfotografia. Por outro lado, a simplicidade do design está definitivamente nas mãos de quem está pronto para desmontar a lente e corrigir defeitos de fábrica.

Qualidade de imagem

O acromático 10x0.25 sem nome tem boa nitidez de imagem na região central em abertura total, mas aberração cromática na forma de bordas roxas são extremamente fortes. Em termos de qualidade de imagem no eixo, a lente é visivelmente inferior a uma mais cara Plano 10×0.25 e semelhante ao Plano Soviético 8×0.2, 9×0.2 ou 9×0.2 Epi.

Inesperadamente, esta 10×0.25 tem um campo quase plano, especialmente quando você compara a lente com a soviética acromático 9×0.2 Epi. Porém, o astigmatismo residual desta lente é mais pronunciado e, portanto, não será possível obter imagens nas bordas tão nítidas como no centro do quadro mesmo durante a refocagem.

 

A julgar pelo nível de preto, é fácil perceber que a lente chinesa modificada tem contraste de imagem ainda maior do que a Epi 9x0.2 soviética, que, em geral, não culpei pelo contraste. A razão para isso é obviamente a presença de um revestimento anti-reflexo na ótica e a modificação da proteção contra luz da lente. Além disso, é importante notar: é improvável que a lente tivesse um bom desempenho sem escurecimento - nenhum revestimento da óptica protegerá contra re-reflexos de luz no longo tubo entre as lentes!

A lente chinesa melhora significativamente em termos de resolução de campo e quando comparada com a modificada LOMO 10×0.4 L (com abertura de 8 mm) – devido a um nível mais baixo de astigmatismo e cromatismo lateral próximo de zero. Mas na região central, a lente chinesa é visivelmente inferior a ela.

 

Nesse sentido, procurou-se limitar a abertura da lente para nivelar o esferocromatismo - ao lado da abertura padrão com diâmetro de 9 mm, foi instalada outra com diâmetro de 6 mm. Assim, a lente perdeu aproximadamente 1 ponto de abertura, o que corresponde a uma abertura numérica de ~0.18 e abertura de ~F/2.8. Com estes parâmetros, a limitação da resolução da difração é de 40 linhas/mm versus 55 linhas/mm com uma abertura numérica de 0.25. Essa perda é significativa? De forma alguma: os resultados da modelagem do design óptico da lente LOMO Plan 9×0.2, que é semelhante em qualidade de imagem no eixo à chinesa 10×0.25 em questão, mostraram que sua resolução real não ultrapassa 30 linhas/mm devido à influência de aberrações quando usada em uma câmera moderna. Portanto, você não precisa sofrer nenhum tormento ao diminuir o chinês 10x0.25 de 9 para 6 mm.

A abertura realmente traz benefícios - com uma abertura de 6 mm, a magnitude das aberrações cromáticas longitudinais acaba sendo visivelmente menor, embora não tenha sido possível superar a LOMO 10x0.4 L modificada em qualidade de imagem na região central. Talvez se os chineses tivessem uma versão “lead” deste 10x0.25 o resultado teria sido melhor.

 

Abaixo estão as fotos sem empilhamento em uma câmera full frame Sony A7 e uma lente modificada 10×0.25 – com escurecimento e abertura de 6 mm – em um microscópio NPZ M-10 modificado com distância do tubo de 160 mm.

Lista de objetos na foto: 1 – Letra do emblema LOMO no objeto micrométrico, 2-4 – Cristais de acetilacetonato de cromo(III), 5-6 – cristais de enxofre elementar, 7-8 – cristais de hidrato de bisoxalatocuprato de potássio, 9-10 – sulfeto cristalino-dissulfeto de zircônio, 11 – superfície da lima da agulha, 12 – pelos das folhas das plantas em luz polarizada.

A seguir estão as fotos tiradas com empilhamento no Helicon Focus. Recomendo prestar atenção a este programa para quem está interessado no processamento de fotos macro: ao contrário do empilhamento com ferramentas padrão do Photoshop, no Helicon Focus o processamento de imagens ocorre no modo multithread (várias vezes mais rápido em processadores multi-core), mais controlado e adequado mesmo com configurações padrão.

Lista de objetos: 1-3 – cristais de acetilacetonato de cromo (III), 4-6 – cristais de enxofre elementar, 7-8 – cristais de bisoxalato de potássio cuprato hidratado, 9-11 – sulfeto-dissulfeto de zircônio cristalino, 12 – lima de agulha superfície.

Todas as análises de lentes de microscópio padrão RMS com distância de tubo de 160 mm:

Óptica moderna de fabricantes chineses:

• Revisão da lente de baixa ampliação 2/0.05 160/- (sem nome, China). Problemas de construção de lentes de baixa ampliação para microscópios
• 4x0.1 160/0.17 acromático (China, sem nome)
• Óptica microscópica em uma câmera. Revisão da lente do microscópio Plan 4x0.1 160/0.17 (China, sem nome)
• 10x0.25 160/0.17 acromático (China, sem nome) - modificação e teste
• Revisão e teste comparativo de acromático microscópico 20/0.40 160/0.17 (China, sem nome)
• Revisão da lente do microscópio Planachromat Plan 20x0.4 160/0.17 (sem nome, China)

Avaliações de lentes soviéticas para microscópios:

• LOMO Epi 9x0.2 (adaptado)
• LOMO 10x0.4 L (OM-33L) - modificação e teste
• Revisão da lente de microscópio acromática LOMO 21×0.4 190-P (OM-8P)

Descobertas

Simples moderno sem nome 10×0.25 – uma boa solução orçamental que justifica plenamente o seu custo. A lente tem suas desvantagens - o design óptico simples não controla bem o esferocromatismo, a extrema redução no custo levou à perda de proteção contra luz e, como consequência, à perda de contraste da imagem ao usar “como está”. No entanto, as deficiências da lente são bastante corrigíveis e, após uma simples modificação, a lente pode definitivamente substituir totalmente todos os tipos de acromáticos antigos e baratos de 8 a 10x. É muito provável que uma melhoria fundamental na qualidade de uma lente 10x só possa ser alcançada complicando muito o seu design e usando materiais caros, o que significa que esta 10×0.25 sem nome pode ser considerada “a melhor entre as piores”. inclusive entre alguns lentes mais caras.