Приборы ЦКП

 

МИКРОСКОПЫ

СВЕТОВЫЕ МИКРОСКОПЫ ПРОХОДЯЩЕГО СВЕТА

Особенности конструкции прямых микроскопов: объективы расположены над предметным столиком, оптическая система проходящего света освещает образец снизу вверх, осветительная система имеет возможность настройки по Кёлеру. В связи с особенностями конструкции, прямые микроскопы в основном предназначены для исследования препаратов, находящихся на предметном стекле (стандартная толщина 1,1 мм) и накрытых покровным стеклом (стандартная толщина 0,17 мм).

Для проведения анатомических, цитологических и гистологических исследований используются прямые микроскопы Carl Zeiss Axio Lab. A1, Axioskop 40 (рис. 1), Axio Scope. A1 с цветными цифровыми камерами высокого разрешения AxioCam MRс 5 и Axiocam 506 color с программами AxioVision 4.8 и ZEN 2012 (blue edition) для получения, обработки и анализа изображений.

Общая характеристика¹:
Окуляры: WF 10x, 16x.
Поле зрения окуляров: 20 мм, 23 мм
Объективы: 5х, 10х, 20х, 40х, 63х, 100х.
Увеличение: от х50 до х1600 при визуальном наблюдении.

Примечание.
Увеличение на бумажных отпечатках определяется по формуле:
Т(бум.) = Т(об.) х Т (ад.) х D (бум.) / D (мат.),
где Т (об.) – увеличение объектива; Т (ад.) – увеличение адаптера микроскопа = 0,63; D (бум.) – диагональ бумажного снимка в мм; D (мат.) – диагональ матрицы камеры = 11 мм.

 

Рис. 1. Микроскоп Axioskop 40.²

Для проведения морфологических исследований используется прямой микроскоп Carl Zeiss Axiolab A, снабженный комплектом объективов Epiplan, позволяющий работать как в проходящем, так и в отраженном свете. Последнее особенно актуально при изучении некоторых пылевидных семян, например семян Орхидных. Их размеры колеблются в пределах 0,35–3,30 мм в длину и 0,08–0,30 мм в ширину. Ещё мельче зародыш – 0,05–0,26 мм в длину и 0,04–0,19 мм в ширину.

Общая характеристика:
Окуляры: WF 10x.
Поле зрения окуляров: 20 мм, 23 мм
Объективы: 5х, 10х, 20х, 40х,100х.
Увеличение: от х50 до х1000 при визуальном наблюдении.

 

ИНВЕРТИРОВАННЫЕ МИКРОСКОПЫ

Микроскопы инвертированные – это оптические микроскопы, отличающиеся тем, что объектив в них располагается под наблюдаемым предметом, а конденсор – сверху. 

Особенности и технические характеристики

В конструкции биологического лабораторного инвертированного микроскопа может отсутствовать покровное стекло, обычное в других приборах. Его функцию выполняет стеклянное дно лабораторной посуды, через которое и ведется наблюдение. Объективы микроскопа расположены под исследуемым образцом, осветительный конденсор находится сверху.

Для данного вида микроскопов характерно наличие относительно большого предметного стола, удобного для размещения лабораторной посуды любого размера и формы. Увеличенное расстояние конденсора и большое рабочее расстояние между объектом и объективом дает возможность проводить необходимые манипуляции с образцом, располагать руки оператора и инструменты над предметом исследования. Возможность использования микроманипуляторов делает прибор незаменимым в решении широкого круга задач разного профиля. Толщина объекта, имеющая ограничения для прямых микроскопов, для инвертированных микроскопов большой роли не играет. Их конструкция позволяет исследовать крупные объекты или вещества, расположенные в специальной лабораторной посуде (колбы, чашки Петри, планшеты). В ЦКП имеется три типа инвертированных микроскопов.

Микроскоп Axiovert 40C с цветной цифровой камерой высокого разрешения AxioCam MRс 5 (5 Мп матрица) и с программой AxioVision 4.8 для получения, обработки и анализа изображений.

Общая характеристика:
Окуляры: WF 10x.
Объективы: 5х, 10х, 20х, 40х.
Увеличение: от х50 до х400 при визуальном наблюдении.

Микроскоп Primovert с цветной цифровой камерой высокого разрешения AxioCam ERc 5s (5 Мп матрица) и установленной компьютерной программой ZEN 2012 (blue edition).

Общая характеристика:
Окуляры: WF 10x.
Объективы: 4х, 10х, 20х, 40х.
Увеличение: от х40 до х400 при визуальном наблюдении.

Микроскоп Primovert monitor (рис. 2) имеет встроенную камеру и собственный монитор для получения, обработки и анализа изображений. Оба микроскопа позволяют сохранять изображение на SD карту, минуя компьютер.

 

Рис. 2. Микроскоп Primovert monitor (со встроенной камерой и монитором).

Общая характеристика:
Объективы: 4х, 10х, 20х, 40х.
Увеличение: от х4 до х40.
Носитель данных: карта памяти SD.
Выход/порты: USB 2.0.

МИКРОСКОП С ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ ОСВЕТИТЕЛЕМ

Микроскоп биологический бинокулярный Primo Star iLED (рис. 3,а) со светодиодным флуоресцентным осветителем с цветной цифровой камерой высокого разрешения AxioCam MRс 5 (5 мегапиксельная матрица) и с программой AxioVision 4.8 для получения, обработки и анализа изображений.

Микроскоп отлично подходит для проведения многих лабораторных исследований и повседневных применений, где используются методы исследования на базе флуоресценции и методы светлого поля (см. 3, б).

  

Рис. 3. Микроскоп Primo Star iLED (а) и фотография среза корневища Convallaria majalis, полученная с помощью светодиодного флуоресцентного осветителя (б). Фото А.А. Красникова.

Общая характеристика:
Окуляры: WF 10x.
Объективы: 5х, 10х, 20х, 40х, 63х, 100х.
Увеличение: от х50 до х1000 при визуальном наблюдении.
Длина волны флуоресцентного осветителя (на базе светодиода) – 470 нм.

 

СТЕРЕОМИКРОСКОПЫ       

Стереомикроскопы дают объёмное изображение, т.к. для формирования изображения на сетчатке правого и левого глаза имеют отдельные оптические ветви, оптические оси которых, на всём своём протяжении (схема Грену) или на определённом участке (схема Аббэ) имеют наклон друг относительно друга. Кроме объёмного изображения стереомикроскопы характеризуются относительно небольшим увеличением (по сравнению с прямыми и инвертированными микроскопами) большими полями зрения в плоскости препарата и большой глубиной резкости. Подходят для изучения относительно крупных образцов, часто без предварительной пробоподготовки.

Для проведения морфологических исследований применяется стереомикроскоп Carl Zeiss SteREO Discovery.V12 с цветной цифровой камерой высокого разрешения AxioCam HRc (макс. разрешение снимка 13 Мп) и с программой AxioVision 4.8 для получения, обработки и анализа изображений (рис. 4, 5).

 

Рис. 4. Микроскоп SteREO Discovery.V12.

Общая характеристика:
Окуляры: WF 16x.
Объективы: 0,65х, 1х, 1,5х.
Увеличение: от х8 до х240 при визуальном наблюдении.
Поле зрения: 1,5–46 мм.

  

 

  

Рис. 5. Фотографии, полученные при помощи стереомикроскопа SteREO Discovery.V12: а – обоеполый цветок Stellaria graminea; б – женский цветок Acer negundo; в – опушение стебля Urtica dioica; г – головчатые железки на листочках обертки Cichorium intybus; д – расширенная часть семянки Taraxacum officinale; е – семена Astragalus versicolor.  Фото А.А. Красникова.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ СКАНИРУЮЩИЕ МИКРОСКОПЫ

Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ, или растровые электронные микроскопы (РЭМ) — микроскопы, в которых исследуемый образец сканируется сфокусированным электронным пучком в условиях промышленного вакуума. Базовое оснащение таких микроскопов позволяет изучать морфологию поверхности образца, проводить измерения размеров, формы, ориентации и других параметров микро- и нанообъектов в диапазоне размеров от нескольких сантиметров до долей нанометров. Современный СЭМ позволяет работать в широком диапазоне увеличений приблизительно от 10 крат (то есть эквивалентно увеличению сильной ручной линзы) до 1 000 000 крат, что приблизительно в 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов.

Для исследования поверхности семян, плодов, листьев и т.п. установлен сканирующий электронный микроскоп Hitachi TM-1000 (Япония) с оригинальным программным обеспечением (рис. 6–8).

Микроскоп позволяет исследовать биологические объекты без напыления.

Продолжительность периода времени от включения питания микроскопа до перехода к исследованию образцов составляет всего около 3 минут.

 

Рис. 6. Микроскоп Hitachi TM-1000.

Общая характеристика:
Ускоряющее напряжение - 15 кВ (неизменное).
Увеличение от x20 до x10000.
Детектор - высокочувствительный полупроводниковый детектор обратно рассеянных электронов.
Разрешение: 30 нм.
Диапазон перемещений столика: по оси Х - 15 мм; по оси Y - 18 мм (перемещение только по осям Х и Y).
Перемещение столика производится вручную.
Максимальная просматриваемая область: 3,5мм (квадратная).

 

Рис. 7. Интерфейс программы управления микроскопом Hitachi-TM 1000.

   

 

   

Рис. 8. Фотографии, полученные при помощи микроскопа Hitachi TM-1000: а – развивающееся соцветие мягкой пшеницы Triticum aestivum Фото О.Б. Добровольской; б – лист Elymus subfibrosus с верхней стороны. Фото А.А. Красникова; в – лист Leymus dasystachys с нижней стороны. Фото А.А. Красникова; г – кристаллы в спермодерме Viola arvensis. Фото Т.В. Елисафенко; д – поверхность семени Myricaria bracteata. Фото Е.М. Лях; e – солевыводящая железа на листе  Myricaria bracteata. Фото Е.М. Лях.

 

Для исследования поверхности семян, плодов, листьев и т.п. c большим разрешением установлен сканирующий электронный микроскоп Carl Zeiss EVO MA 10 (рис. 9, 10) с программой SmartSEM под управлением Windows XP. 

 

Рис. 9. Микроскоп EVO MA 10.

Общая характеристика:
Диапазон ускоряющих напряжений 0,2–30 кВ.
Диапазон вакуума: 10–400 Па.
Увеличение: от х5 до х1000 000.
Детекторы: BSD и VPSE.
Разрешение:
3.0 нм (2 нм) при 30 кВ — SE режим;
4.5 нм при 30 кВ — BSD (в режиме VP);
20 нм (15 нм) при 1 кВ – SE режим;
10 нм при 3 кВ — SE режим.
Перемещение столика: X = 80 мм, Y = 100 мм, Z = 35 мм, наклон 0° ÷ +90°, вращение 360°.
Максимальная высота образца – 100 мм.

   

 

Рис. 10. Фотографии, полученные при помощи микроскопа EVO MA 10: а – поверхность семянки Taraxacum officinale при большом увеличении. Фото А.А. Красникова; б – внешний вид ооспоры Chara globata (Streptophyta, Charales), Израиль; в – гранулированная скульптура поверхности ооспоры Chara vulgaris (Streptophyta, Charales), Абхазия; г – губчатая скульптура поверхности ооспоры Nitella gracilis (Streptophyta, Charales), Карелия; б – г  Фото Р.Е. Романова.

 

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Для подготовки образцов и препаратов для исследования имеются следующее оборудование и приборы:

1. Стереомикроскопы (Бинокулярные лупы) МС, МСП-1 (рис. 11, а),Stemi 2000-C,  Stemi DV4 (рис. 11, б) для предварительной подготовки образцов.

        

а                                                                                  б

Рис. 11. Стереомикроскопы МСП-1 (а) и Stemi DV4 (б).

2. Микротомы – инструменты для приготовления срезов фиксированной и не фиксированной биологической ткани, а также небиологических образцов для оптической микроскопии толщиной 1–50 микрометров. Обычно используются металлические ножи. Существует несколько основных разновидностей микротомов: с подачей материала на нож (ротационный, HM-325, рис.12, а) и с подачей ножа на материал (санные HM-430 производства Microm (Германия) и МС-2 (СССР, г. Харьков) (рис.12, б).

Для замораживания объектов используются замораживающие устройства KS-34 (Германия) или термоохлаждающий столик ТОС-II (СССР).

  

                                           а                                                                                          б

Рис. 12. Микротомы: а – ротационный HM-325; б – санный МС-2 с термоохлаждающим столиком ТОС-II (блок питания не показан).

3. Напылитель Mini SC 7620 (Quorum Technologies, Великобритания) (рис. 13). Установка для напыления тонких проводящих металлических и углеродных покрытий на образцы для SEM методом катодного распыления в среде аргона (металлы) или при низком вакууме (углерод). Толщина покрытий может быть от 1 до 20 нм.

 

Рис. 13. Напылитель Mini SC 7620 (вакуумный насос не показан).

4. Лиофильные сушки обеспечивают обезвоживание биологических объектов в условиях низких температур и вакуума: тканей, белков, нуклеиновых кислот, вакцин и пр. методом лиофилизации (криогенного высушивания в вакууме замороженных биопрепаратов) с целью их длительного хранения и изучения.

Для подготовки образцов для исследования на сканирующих электронных микроскопах используется лиофильная сушка Labconco FreeZone (рис. 14), модель  7740030 (США).

Общая характеристика:
Емкость конденсатора – 1 л.
Производительность, л/сут – 1.
Рабочая температура –50°C.

 

Рис. 14. Лиофильная сушка Labconco FreeZone.