През почти 300-годишната си история на развитие микроскопът вероятно се е превърнал в едно от най-популярните оптични устройства, широко използвани във всички области на човешката дейност. Особено трудно е да се надцени ролята му в обучението на ученици, които познават околния микрокосмос със собствените си очи.
Отличителна черта на предложения микроскоп е "нестандартното" използване на конвенционална уеб камера. Принципът на работа се състои в директното регистриране на проекцията на изследваните обекти върху повърхността на CCD матрицата при осветяване от паралелен лъч светлина. Полученото изображение се показва на компютърния монитор.
В сравнение с конвенционален микроскоп, предложеният дизайн няма оптична система, състояща се от лещи, а разделителната способност се определя от размера на пикселите на CCD матрицата и може да достигне до единици микрони. Появата на микроскопа е показана на фиг. 1 и фиг. 2. Като уеб камера е използван моделът на фирмата Mustek Wcam 300A, който има цветен CCD с разделителна способност 640x480 пиксела. Електронна платка с CCD матрица (фиг. 3) се отстранява от кутията и след малко усъвършенстване се монтира в центъра на светлоустойчивия корпус с отварящ се капак. Финализирането на платката се състои в повторно запояване на USB конектора, за да се осигури възможност за инсталиране на допълнително защитно стъкло върху повърхността на CCD матрицата и запечатване на повърхността на платката.
В капака на корпуса е направен проходен отвор, в центъра на който има блок от три светодиода с различни светещи цветове (червен, зелен, син), който е източник на светлина. LED блокът от своя страна е затворен от непрозрачен корпус. Отдалеченото разположение на светодиодите от повърхността на матрицата позволява образуването на приблизително успореден лъч светлина в обекта на измерване.
CCD устройството е свързано към компютър чрез USB кабел. Софтуер - пълен работен ден, включен в доставката на уеб-камерата.
Микроскопът осигурява увеличение на изображението 50 ... 100 пъти, с оптична резолюция около 10 микрона със скорост на опресняване на изображението от 15 Hz.
Дизайнът на микроскопа е показан на фиг. 4 (не за мащаб).
За входния прозорец на CCD матрицата 7 за нейната защита срещу механични повреди е монтирано кварцово защитно стъкло 6 с размери 1x15x15 mm. Защитата на електронната платка от течности и механични повреди се осигурява чрез запечатване на повърхността й със силиконов уплътнител 8. Тестовият обект 5 се поставя върху повърхността на защитното стъкло 6. Осветителните светодиоди 2 се монтират в центъра на отвора на капака 4 и се затварят външно от светлоустойчив пластмасов корпус 3. Разстоянието между изпитвания обект и светодиодния блок е приблизително 50 ... 60 мм.
Захранващите светодиоди (фиг. 5) се захранват от батерия от 12 от три 4.5 V, свързани в серийни клетки. Захранването се включва от превключвателя SA1, светодиодът HL1 (1 на фиг. 4) е индикатор, разположен върху защитния корпус и сигнализира за наличието на захранващо напрежение. Светодиодите за осветяване EL1 - EL3 са включени и по този начин цветът на осветлението се избира чрез превключватели SA2 - SA4 (13), разположени на страничната стена на корпуса 11.
Резисторите R1, R3 - R5 са ограничаващи тока. Резистор R2 (14) е проектиран да регулира яркостта на светодиодите EL1 - EL3, той е инсталиран на задната стена на корпуса.Устройството използва постоянни резистори C2-23, MLT, променливи - SPO, SP4-1. Превключвател за захранване SA1 - MT1, превключватели SA2 - SA4 - бутон SPA-101, SPA-102, LED AL307BM може да бъде заменен с KIPD24A-K
Тъй като видимият размер на изходните изображения зависи от характеристиките на използваната видеокарта и размера на монитора, микроскопът изисква калибриране. Състои се в регистриране на тестов обект (прозрачен училищен владетел), чиито размери са известни (фиг. 6). Чрез измерване на разстоянието между ударите на владетеля върху екрана на монитора и съпоставянето им с истинския размер, можете да определите мащаба на изображението (увеличение). В този случай 1 mm от екрана на монитора съответства на 20 μm от измерения обект.
С помощта на микроскоп можете да наблюдавате различни явления и да измервате обекти. На фиг. 7 показва изображение на лазерна перфорация на банкнота с деноминация от 500 рубли. Средният диаметър на отворите е 100 μm, разсейването на дупките във форма е видимо. На фиг. 8 е изображение на маска за цветна картина на Hitachi. Диаметърът на дупките е около 200 микрона.
Като пример за биологични обекти се избира паяк, неговата лапа и мустаци; те са показани на фиг. 9 и фиг. 10, съответно (диаметърът на мустаците е около 40 микрона), косата на автора (диаметър - 80 микрона) - на фиг. 11, рибни везни - на фиг. 12. Интересно е да наблюдавате процесите на разтваряне на вещества във вода. Като пример са дадени процесите на разтваряне на сол и захар. На фиг. 13а и фиг. Фиг. 14a показва частици от кристали на суха сол и захар, съответно, и Фиг. 13.6 и фиг. 14.6 - процесът на тяхното разтваряне във вода. Зоните на повишена концентрация на вещества и ефектите от фокусирането на светлината в центровете на разтваряне са ясно видими.
Източник: Радио 1`2008
