MIKROSKOP OHNE LINSEN.

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In seiner fast 300-jährigen Entwicklungsgeschichte hat sich das Mikroskop wahrscheinlich zu einem der beliebtesten optischen Geräte entwickelt, die in allen Bereichen der menschlichen Tätigkeit weit verbreitet sind. Es ist besonders schwierig, seine Rolle beim Unterrichten von Schülern zu überschätzen, die den umgebenden Mikrokosmos mit eigenen Augen kennen.

Ein charakteristisches Merkmal des vorgeschlagenen Mikroskops ist die "Nicht-Standard" -Verwendung einer herkömmlichen Webkamera. Das Funktionsprinzip besteht in der direkten Erfassung der Projektion der untersuchten Objekte auf die Oberfläche der CCD-Matrix bei Beleuchtung durch einen parallelen Lichtstrahl. Das resultierende Bild wird auf einem PC-Monitor angezeigt.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Mikroskop fehlt dem vorgeschlagenen Entwurf ein optisches System, das aus Linsen besteht, und die Auflösung wird durch die Pixelgröße der CCD-Matrix bestimmt und kann Einheiten von Mikrometern erreichen. Das Aussehen des Mikroskops ist in Abb. 2 dargestellt. 1 und fig. 2. Als Web-Kamera wurde das Modell Wcam 300A der Firma Mustek verwendet, das ein Farb-CCD mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixel besitzt. Eine elektronische Platine mit einer CCD-Matrix (Abb. 3) wird aus dem Gehäuse entfernt und nach einer kleinen Verfeinerung mit einem Öffnungsdeckel in der Mitte des lichtdichten Gehäuses installiert. Die Fertigstellung der Platine bestand darin, den USB-Stecker erneut zu löten, um die Möglichkeit zu bieten, zusätzliches Schutzglas auf der Oberfläche der CCD-Matrix anzubringen und die Oberfläche der Platine abzudichten.

In den Gehäusedeckel wurde eine Durchgangsbohrung eingebracht, in deren Mitte sich ein Block von drei LEDs unterschiedlicher Leuchtfarben (rot, grün, blau) befindet, bei denen es sich um eine Lichtquelle handelt. Der LED-Block ist wiederum durch ein undurchsichtiges Gehäuse verschlossen. Die Entfernung der LEDs von der Matrixoberfläche ermöglicht die Bildung eines annähernd parallelen Lichtstrahls am Messobjekt.

Der CCD wird über ein USB-Kabel mit einem PC verbunden. Software - Vollzeit, im Lieferumfang der Web-Kamera enthalten.

Das Mikroskop bietet eine 50- bis 100-fache Bildvergrößerung bei einer optischen Auflösung von etwa 10 Mikrometern und einer Bildwiederholfrequenz von 15 Hz.

Der Aufbau des Mikroskops ist in Abb. 1 dargestellt. 4 (nicht maßstabsgetreu).

Für das Eintrittsfenster der CCD-Matrix 7 wurde zum Schutz vor mechanischer Beschädigung ein Quarzschutzglas 6 mit den Abmessungen 1x15x15 mm eingebaut. Der Schutz der Elektronikplatine vor Flüssigkeiten und mechanischen Beschädigungen wird durch Versiegeln ihrer Oberfläche mit Silikondichtmittel 8 gewährleistet. Der Prüfling 5 wird auf die Oberfläche des Schutzglases 6 gelegt. Leuchtdioden 2 sind in der Mitte der Öffnung des Deckels 4 angebracht und von außen durch ein lichtdichtes Kunststoffgehäuse 3 verschlossen. Der Abstand zwischen Prüfling und LED-Block beträgt ca. 50 ... 60 mm.

Die Betriebs-LEDs (Abb. 5) werden von einer Batterie mit 12 von drei in Reihe geschalteten 4,5-V-Zellen gespeist. Die Stromversorgung erfolgt über den SA1-Schalter, die HL1-LED (1 in Abb. 4) befindet sich auf der Schutzabdeckung und signalisiert das Vorhandensein von Versorgungsspannung. Die Beleuchtungs-LEDs EL1-EL3 werden eingeschaltet und dadurch wird die Beleuchtungsfarbe durch Schalter SA2-SA4 (13) ausgewählt, die sich an der Seitenwand des Gehäuses 11 befinden.

Widerstände R1, R3-R5 - Strombegrenzung. Der Widerstand R2 (14) dient zur Helligkeitsanpassung der LEDs EL1-EL3 und ist an der Gehäuserückwand angebracht. Das Gerät verwendet Konstantwiderstände C2-23, MLT, variabel - SPO, SP4-1. Leistungsschalter SA1 - MT1, Schalter SA2-SA4 - Taster SPA-101, SPA-102, LED AL307BM können durch KIPD24A-K ersetzt werden

Da die scheinbare Größe der ausgegebenen Bilder von den Eigenschaften der verwendeten Grafikkarte und der Größe des Monitors abhängt, muss das Mikroskop kalibriert werden. Es besteht darin, ein Testobjekt (transparentes Schullineal) zu registrieren, dessen Abmessungen bekannt sind (Abb. 6). Indem Sie den Abstand zwischen den Strichen des Lineals auf dem Bildschirm messen und sie mit der tatsächlichen Größe korrelieren, können Sie den Bildmaßstab (Vergrößerung) bestimmen. In diesem Fall entspricht 1 mm des Bildschirms 20 μm des Messobjekts.

Mit einem Mikroskop können Sie verschiedene Phänomene beobachten und Objekte messen. In Abb. Fig. 7 zeigt ein Bild der Laserperforation einer Banknote mit einem Nennwert von 500 Rubel. Der mittlere Durchmesser der Löcher beträgt 100 µm, die Streuung der Löcher in der Form ist sichtbar. In Abb. 8 ist ein Bild einer Hitachi-Farbbildmaskenmaske. Der Durchmesser der Löcher beträgt ca. 200 µm.

Als ein Beispiel für biologische Objekte werden eine Spinne, ihre Pfote und ihr Schnurrbart ausgewählt; sie sind in fig. 9 und fig. 10 (der Durchmesser des Schnurrbartes beträgt etwa 40 Mikrometer), die Haare des Autors (Durchmesser - 80 Mikrometer) - in Abb. 11, Fischschuppen - in Abb. 12. Es ist interessant, die Prozesse der Auflösung von Substanzen in Wasser zu beobachten. Als Beispiel werden die Auflösungsprozesse von Salz und Zucker angegeben. In Abb. 13a und fig. Fig. 14a Partikel von Trockensalz- bzw. Zuckerkristallen zeigt und 13.6 und Abb. 14.6 - der Prozess ihrer Auflösung in Wasser. Deutlich erkennbar sind Zonen mit erhöhter Stoffkonzentration und die Wirkung der Lichtfokussierung in den Auflösungszentren.