Slon3: настройка освещения по Кёлеру своими руками
Столько занимает полная процедура на бинокулярном микроскопе с конденсором Аббе, если делать её с объективом 10×/0,25 и окрашенным срезом толщиной 8 мкм. Метод предложил Август Кёлер в 1893 году в Carl Zeiss, и с тех пор порядок действий не поменялся.
Снизу вверх: лампа, полевая диафрагма, апертурная диафрагма и конденсор, препарат, объектив, окуляр
Что должно стоять на столе до настройки по Кёлеру
Кёлер настраивается один раз под конкретный объектив, поэтому препарат и объектив выбирают заранее, а не по ходу дела.
- Объектив для настройкиМалая апертура даёт спокойное поле и прощает промах по высоте конденсора. На 4×/0,1 поле зрения доходит до 5 мм, на 40×/0,65 — уже 0,5 мм.
10×/0,25 - ПрепаратОкрашенный гистологический срез. Толще 8 мкм — слои начнут накладываться, и резкую границу лепестков полевой диафрагмы поймать труднее.
8 мкм - Покровное стеклоНомер 1½. Фактический разброс в партии 0,16–0,19 мм, и для сухих объективов с апертурой выше 0,65 эти сотые уже дают сферическую аберрацию.
0,17 мм - КонденсорДвухлинзовый Аббе цветит края поля, ахроматический и апланатический дают чистую границу диафрагмы. У Slon3 чаще спрашивают именно про Аббе — он стоит в большинстве учебных штативов.
Аббе, NA 1,25 - Зазор до предметного стеклаПередняя линза конденсора не должна касаться стекла: препарат просто выскочит из держателя столика.
1–3 мм - ЛампаГалогенная 30–100 Вт с цветовой температурой около 3200 К или светодиодный модуль. Яркость крутят регулятором лампы, а не диафрагмой.
30–100 Вт
Что ломается при юстировке конденсора и лампы
- Столик, поднятый вслепую, вдавливает препарат в объектив. Подпружиненный носик уходит внутрь всего на 2–3 мм, дальше лопается покровное стекло и царапается фронтальная линза.
- Конденсор, поднятый до упора без контроля, упирается в предметное стекло и сдвигает препарат из направляющей.
- Лампу меняют только на остывшем и обесточенном микроскопе, в перчатках: отпечаток пальца на колбе выгорает и снижает светоотдачу.
- Ртутные горелки на 100 и 200 Вт и любые источники для флуоресценции дают ультрафиолет. Тубус без окуляра при включённой горелке смотреть нельзя.
- Остановитесь и вызовите сервис-инженера, если центрировочные винты конденсора закончились, а пятно не идёт в центр, или лампа мерцает при стабильном напряжении. Разбирать осветитель и объектив самому не нужно: групп линз в объективе до девяти, юстируются они на стенде.
Девять шагов настройки освещения по Кёлеру
У каждого шага есть признак, по которому видно, что он выполнен. Если признака нет, дальше идти бессмысленно.
-
Шаг 1. Раскрыть обе диафрагмы и поднять конденсор
Полевая диафрагма коллектора в основании штатива и апертурная диафрагма конденсора открываются полностью, кронштейн конденсора поднимается в верхнее положение. Откидную фронтальную линзу вводят в ход лучей, если работаете выше 10×.
Сделано верно: поле светится ровно, без тёмного серпа по краю. -
Шаг 2. Свести окулярные тубусы под своё межзрачковое расстояние
Тубусы сдвигают или раздвигают, пока два световых круга не сольются в один. Диоптрийное кольцо на подвижном окуляре ставят в нулевое положение.
Сделано верно: обоими глазами виден один круг, без «восьмёрки». -
Шаг 3. Сфокусировать препарат объективом 10×
Фронтальную линзу подводят примерно на 5 мм к стеклу, дальше расстояние только увеличивают, глядя в окуляры. Точную резкость добирают микровинтом.
Сделано верно: структура среза читается, пусть и с бликами. -
Шаг 4. Закрыть полевую диафрагму почти в точку
В поле зрения остаётся яркое пятно, обычно нерезкое и смещённое от центра. Это нормально — центрировки ещё не было.
Сделано верно: освещена только центральная часть поля. -
Шаг 5. Поймать высотой конденсора грань лепестков полевой диафрагмы
Конденсор ведут вверх-вниз до резкого многоугольника. У конденсора Аббе край всегда будет цветным — это не ошибка настройки, а его уровень коррекции.
Сделано верно: сине-зелёный ободок уходит наружу за грань, а не в поле зрения. -
Шаг 6. Свести многоугольник в центр центрировочными винтами
Два винта на кронштейне конденсора двигают изображение диафрагмы по XY. Удобнее, когда диаметр многоугольника почти совпадает с полем зрения.
Сделано верно: зазор между гранью и краем поля одинаков со всех сторон. -
Шаг 7. Раскрыть полевую диафрагму чуть за край поля зрения
Лепестки должны уйти за границу окуляра, но ненамного: лишний свет вне поля превращается в блики и съедает контраст.
Сделано верно: тени лепестков не видно, центрировка не сбилась. -
Шаг 8. Выставить апертурную диафрагму по зрачку объектива
Окуляр вынимают, глаз держат в 10–20 см от тубуса и смотрят на выходной зрачок. Диафрагму закрывают до 65–80% диаметра зрачка — это и есть рабочий компромисс между разрешением и контрастом. Ориентир по шкале на корпусе конденсора: для 10×/0,25 указатель встаёт около 0,18–0,20.
Сделано верно: светлый круг занимает примерно две трети зрачка. -
Шаг 9. Довести яркость лампой и вернуть окуляр
Экспозицию правят регулятором накала или нейтральными фильтрами. При смене объектива правят обе диафрагмы, а высоту конденсора не трогают.
Сделано верно: поле ровное по всей площади, пыль осветителя не видна.
Чек-лист Slon3: Кёлер настроен или только кажется
Отметьте пункты, которые выполняются прямо сейчас на вашем микроскопе. Slon3 at собирает этот список из типовых обращений в поддержку.
Ошибки с апертурной диафрагмой: что видно и что происходит на самом деле
Прикрыл апертуру — стало контрастнее
Картинка потемнела, границы структур будто резче.
Пошли дифракционные артефакты
Отклонённый свет перекрывает прямой, вокруг деталей появляются ореолы и ложные полосы, которых в препарате нет. Рабочая апертура системы падает вместе с разрешением.
Открыл диафрагму полностью — максимум разрешения
Светло, ярко, видно всё поле.
Контраст смыт бликами
Свет переотражается от оптических поверхностей, тонкие детали тонут в засветке. Конус конденсора должен заполнять 70–90% апертуры объектива, а не больше.
Пылинка в поле — грязный препарат
Точка перемещается вместе с картинкой.
Сор в сопряжённой плоскости изображения
Резкая соринка лежит на стекле выхода тубуса, на сетке окуляра или на препарате. Нерезкая — на верхней линзе конденсора или на фронтальной линзе объектива.
Если поле так и не выровнялось
Снимите кадр пустого поля без препарата на тех же настройках и посмотрите градиент. Ровный перепад яркости от края к краю — вопрос к центрировке лампы и конденсора, локальное пятно — к чистоте оптики. На объективе 4× конденсор может не осветить поле даже при полностью открытой полевой диафрагме: тогда откидную фронтальную линзу выводят из хода лучей.
Проверьте парфокальность: у большинства биологических штативов парфокальное расстояние 45,0 мм, и при переходе с 10× на 40× резкость должна теряться минимально. Если каждый объектив приходится ловить заново, дело не в освещении.