MICROSCOOP ZONDER LENZEN.

Send

Gedurende zijn bijna 300-jarige ontwikkelingsgeschiedenis is de microscoop waarschijnlijk een van de meest populaire optische apparaten geworden die op grote schaal worden gebruikt in alle gebieden van menselijke activiteit. Het is vooral moeilijk om zijn rol in het onderwijzen van schoolkinderen die de omringende microkosmos met eigen ogen kennen, te overschatten.

Een onderscheidend kenmerk van de voorgestelde microscoop is het "niet-standaard" gebruik van een conventionele webcamera. Het werkingsprincipe bestaat uit de directe registratie van de projectie van de bestudeerde objecten op het oppervlak van de CCD-matrix wanneer deze wordt verlicht door een parallelle lichtstraal. Het resulterende beeld wordt weergegeven op een pc-monitor.

In vergelijking met een conventionele microscoop mist het voorgestelde ontwerp een optisch systeem dat bestaat uit lenzen, en de resolutie wordt bepaald door de pixelgrootte van de CCD-matrix en kan eenheden van microns bereiken. Het uiterlijk van de microscoop is weergegeven in Fig. 1 en fig. 2. Mustek stevig Wcam 300A-model werd gebruikt als een webcamera en heeft een kleuren-CCD met een resolutie van 640x480 pixels. Een elektronisch bord met een CCD-matrix (afb. 3) wordt uit de behuizing verwijderd en na een beetje verfijning in het midden van de lichtdichte behuizing geïnstalleerd met een openingsdeksel. De afwerking van het bord bestond uit het opnieuw solderen van de USB-connector om de mogelijkheid te bieden extra beschermend glas op het oppervlak van de CCD-matrix te installeren en het oppervlak van het bord af te dichten.

Er is een doorgaand gat gemaakt in het deksel van de behuizing, in het midden daarvan is er een blok van drie LED's met verschillende gloeikleuren (rood, groen, blauw), wat een lichtbron is. Het LED-blok wordt op zijn beurt afgesloten door een ondoorzichtige behuizing. De externe locatie van de LED's vanaf het matrixoppervlak maakt de vorming van een ongeveer parallelle lichtstraal op het meetobject mogelijk.

De CCD is via een USB-kabel op een pc aangesloten. Software - fulltime, inbegrepen bij de levering van de webcamera.

De microscoop biedt een beeldvergroting van 50 ... 100 keer, met een optische resolutie van ongeveer 10 micron met een beeldverversingssnelheid van 15 Hz.

Het ontwerp van de microscoop is weergegeven in Fig. 4 (niet op schaal).

Voor het ingangsvenster van de CCD-matrix 7 voor zijn bescherming tegen mechanische schade, werd een kwarts beschermglas 6 met afmetingen 1x15x15 mm geïnstalleerd. Bescherming van de elektronische kaart tegen vloeistoffen en mechanische schade wordt gewaarborgd door het oppervlak af te dichten met siliconenkit 8. Het testobject 5 wordt op het oppervlak van het beschermglas 6 geplaatst. Verlichting-LED's 2 worden in het midden van de opening van het deksel 4 geïnstalleerd en worden extern afgesloten door een lichtdichte plastic behuizing 3. De afstand tussen het testobject en het LED-blok is ongeveer 50 ... 60 mm.

De power-LED's (afb. 5) worden gevoed door een batterij van 12 van de drie in serie geschakelde cellen van 4,5 V. De voeding wordt ingeschakeld door de SA1-schakelaar, de HL1-LED (1 in afb. 4) is een indicator op de beschermkap en signaleert de aanwezigheid van voedingsspanning. De verlichtings-LED's EL1-EL3 worden ingeschakeld en daardoor wordt de verlichtingskleur geselecteerd door schakelaars SA2-SA4 (13) die zich op de zijwand van de behuizing 11 bevinden.

Weerstanden R1, R3-R5 - stroombegrenzing. Weerstand R2 (14) is ontworpen om de helderheid van de LED's EL1-EL3 aan te passen, deze is geïnstalleerd op de achterwand van de behuizing. Het apparaat gebruikt constante weerstanden C2-23, MLT, variabel - SPO, SP4-1. Stroomschakelaar SA1 - MT1, schakelaars SA2-SA4 - drukknop SPA-101, SPA-102, LED AL307BM kan worden vervangen door KIPD24A-K

Aangezien de schijnbare grootte van de uitgevoerde beelden afhankelijk is van de kenmerken van de gebruikte videokaart en de grootte van de monitor, moet de microscoop worden gekalibreerd. Het bestaat uit het registreren van een testobject (transparante schoolliniaal) waarvan de afmetingen bekend zijn (fig. 6). Door de afstand tussen de lijnen van de liniaal op het beeldscherm te meten en deze te correleren met de ware grootte, kunt u de beeldschaal (vergroting) bepalen. In dit geval komt 1 mm van het beeldscherm overeen met 20 μm van het gemeten object.

Met behulp van een microscoop kunt u verschillende fenomenen observeren en objecten meten. In fig. 7 toont een afbeelding van laserperforatie van een coupure van 500 roebel. De gemiddelde diameter van de gaten is 100 μm, de spreiding van de gaten in vorm is zichtbaar. In fig. 8 is een afbeelding van een Hitachi kleurenbeeldmaskermasker. De diameter van de gaten is ongeveer 200 micron.

Als een voorbeeld van biologische objecten worden een spin, zijn poot en snor geselecteerd; ze worden getoond in Fig. 9 en fig. 10, respectievelijk (de diameter van de snor is ongeveer 40 micron), het haar van de auteur (diameter - 80 micron) - in Fig. 11, vissenschubben - in fig. 12. Het is interessant om het oplossingsproces van stoffen in water te observeren. Als voorbeeld worden de oplossingsprocessen van zout en suiker gegeven. In fig. 13a en fig. Fig. 14a toont respectievelijk deeltjes droog zout en suikerkristallen, en Fig. 13.6 en fig. 14.6 - het proces van hun oplossing in water. Zones met een verhoogde concentratie van stoffen en de effecten van focusseerlicht op de oplossingscentra zijn duidelijk zichtbaar.