Osvětlovací systémy pro stereo-mikroskopy

27.11.2015
Tento článek dává uživatelům stereo-mikroskopů užitečné rady při volbě optimálního osvětlení nebo osvětlovacích systémů pro pozorování vzorku. Osvětlení použité pro mikroskopické pozorování má velmi významný vliv na konečnou kvalitu obrazu. Výběr osvětlení pro dosažení nejlepších výsledků závisí na typu vzorku, aplikaci a účelu mikroskopického pozorování [1, 2, 3, 4]. 
Následující informace by měly pomoci uživatelům mikroskopu vybrat osvětlovací systémy (obr. 1), které produkují nejlepší výsledky pro zobrazování.

Obr.01a.jpg   Obr.01b.jpg
Obr. 1 – Leica LED5000 a LED3000 osvětlení

Výhody LED (Light Emitting Diode) osvětlení

Ve srovnání s běžně používanými halogenovými svítidly poskytuje technologie LED osvětlení pro zobrazování několik výhod:
  • delší životnost (25 000 až 50 000 hodin),
  • nižší spotřeba energie,
  • přirozená barevná teplota,
  • zdroj „studeného světla“ způsobuje méně uvolněného tepla (vhodné pro tepelně citlivé vzorky),
  • praktický kompaktní design,
  • konstantní barevná teplota i při nízkých úrovních jasu.

Klíčové faktory pro výběr osvětlení

Existuje několik důležitých faktorů, které je třeba zvážit při výběru správného typu osvětlení pro vysoce kvalitní pozorování a zobrazování vzorku:
  • Jaký typ vzorku bude pozorován?
  • Které části vzorku budou pozorovány?
  • Jaké problémy jsou se současným typem osvětlení?
  • Je nutné mít přístup k vzorku při mikroskopickém pozorování, např. manipulace se skalpelem, pinzetou, páječkou, nebo jinými pomůckami?
Uživatelé si mohou vyzkoušet více typů osvětlení s cílem nalézt optimální osvětlení, např. při domluvené demonstraci různých osvětlovacích soustav s prodejním zástupcem firmy Leica Microsystems nebo autorizovaným prodejcem, před rozhodnutím, kterou z nich koupit.
Osvětlovací systémy řady Leica LED5000 se používají hlavně pro vysoce výkonné stereo mikroskopy, např. Leica M125, M165,M205. Systémy řady LED3000 se používají hlavně pro běžné stereo-mikroskopy, např. Leica S4, S6, S8 APO, M50, M60, M80 [5]. Některé základní informace o osvětlení řady Leica LED5000 a LED3000 jsou uvedeny níže. 

Přehled osvětlovacích systémů LED (Light-Emitting Diode) 

Obrázek 2 znázorňuje kruhové osvětlení (RL), které dává jasné a rovnoměrné osvětlení vhodné pro mnoho typů vzorků. Kromě toho jsou k dispozici difuzory a polarizační sady. Tyto doplňky snižují problémy oslnění a zvýraznění skvrn.

Obr.02b.jpg         Obr.02a.jpg
Obr. 2 – Kruhové osvětlení – Ring Light (RL)


Obrázek 3 znázorňuje koaxiální osvětlení (CXI), kdy je světelný paprsek veden skrz optiku a odražen od vzorku. Takový typ osvětlení je nejlepší pro hladké a reflexní vzorky. Je užitečné zejména v případě, kdy musí být posouzeny jemné trhliny nebo kvalita povrchu.


Obr.03b.jpgObr.03a.jpg
Obr. 3 – Koaxiální osvětlení – Coaxial illumination (CXI)

Obrázek 4 znázorňuje blízké vertikální osvětlení (NVI) s LED diodami umístěnými velmi blízko optické osy, a tak poskytuje osvětlení téměř bez stínu. Je praktické pro vzorky s vybráním a hlubokými dírami, nebo vzorky, které vyžadují dlouhé pracovní vzdálenosti.

Obr.04b.jpgObr.04a.jpg
Obr. 4 – Blízké vertikální osvětlení – Near vertical illumination (NVI)

Obrázek 5 znázorňuje bodové osvětlení (SLI) s pružnými husími krky. Nabízí vysoký kontrast osvětlení vhodný pro mnoho typů vzorků.

Obr.05b.jpgObr05a_bileorez.jpg
Obr. 5 – Bodové osvětlení – Spotlight illumination (SLI)

Obrázek 6 znázorňuje difuzní a vysoce difúzní (rozptýlené) osvětlení (DI a HDI) určené pro vysoce reflexní vzorky, které se obtížně pozorují vzhledem k velikosti zpětně odraženého světla.

Obr.06b.jpgObr.06a.jpg
Obr. 6 – Difúzní a vysoce difúzní osvětlení – Diffuse and highly diffuse illumination (DI a HDI)

Obrázek 7 znázorňuje multi-kontrastní osvětlení (MCI) využívající kontrast osvětlení ze dvou různých směrů a úhlů.

Obr.07b.jpgObr07a.jpg
Obr. 7 – Multi-kontrastní osvětlení – Multi-contrast illumination (MCI)

Obrázek 8 znázorňuje podsvícené osvětlení (BLI), které poskytuje osvětlení transparentních vzorků.

Obr.08b.jpgObr.08a.jpg
Obr. 8 – Podsvícené osvětlení – Back light illumination (BLI)

Výsledky s Leica LED5000 a LED3000 osvětlením

Příklady výsledných snímků za použití různých typů osvětlení jsou uvedeny na obrázcích 9–12. Snímky byly pořízeny s Leica M165 stereo-mikroskopem, Leica DFC495 digitální kamerou a osvětlovacímsystémem řady LED3000 nebo LED5000.

Obr.09_1.jpg   Obr.09_2.jpg
Obr. 9 – Vlevo: kruhové osvětlení (RL), vpravo: blízké vertikálníosvětlení (NVI)

Obr.10_1.jpg   Obr%2010_2.jpg
Obr. 10 – Vlevo: kruhové osvětlení (RL), vpravo: koaxiální osvětlení (CXI)

Obr.11a.jpg   Obr.11b.jpg
Obr. 11 – Vlevo: kruhové osvětlení (RL), vpravo: vysoce difúzní osvětlení (HDI)

Obr.12a.jpg   Obr.12b.jpg   Obr.12c.jpg
Obr. 12. Vlevo: CXI, střed: RL, vpravo: NVI

Závěr

Nalezení nejlepšího osvětlovacího systému pro pozorované vzorky stereo-mikroskopem není vždy jednoduché. Rady a doporučení uvedená v této zprávě mohou pomoci uživatelům při výběru různých osvětlovacích soustav, které dávají nejlepší obrazové výsledky při sledování stereo-mikroskopem a při záznamu obrazu.

Literatura
[1] Nelson, L.: Sample Determines Lighting Techniques, Back to Basics Microscopy. R&D Magazine 43 (7): 49 (2001)
[2] Diez, D.: Metallography – an Introduction: How to Reveal Microstructural Features of Metals and Alloys. Science Lab
[3] Christian, U., and Jost, N.: Metallography with Color and Contrast:The Possibilities of Microstructural Contrasting. Science Lab
[4] Ockenga, W.: Polarization Contrast: An Introduction. ScienceLab
[5] Goeggel, D.: Factors to Consider When Selecting a StereoMicroscope. Science Lab