Mikroskopas be lęšių.

Per beveik 300 metų trukusią kūrimo istoriją mikroskopas tikriausiai tapo vienu populiariausių optinių instrumentų, plačiai naudojamų visose žmogaus veiklos srityse. Ypač sunku pervertinti jos vaidmenį mokant moksleivius, kurie savo akimis sužino apie juos supantį mikropasaulį.

Išskirtinis siūlomo mikroskopo bruožas yra „nestandartinis“ įprastos interneto kameros naudojimas. Veikimo principas yra tiesiogiai registruoti tiriamų objektų projekciją į CCD matricos paviršių, kai apšviečiamas lygiagrečiu šviesos pluoštu. Gautas vaizdas rodomas kompiuterio monitoriuje.

Palyginti su įprastu mikroskopu, siūlomame konstrukcijoje nėra optinės sistemos, susidedančios iš lęšių, o skiriamąją gebą lemia CCD matricos pikselių dydis ir ji gali siekti kelis mikronus. Mikroskopo išvaizda parodyta 1 pav. ir fig. 2. Kaip žiniatinklio kamera buvo naudojamas Mustek modelis „Wcam 300A“, turintis spalvotą CCD matricą su 640×480 pikselių raiška. Elektroninė plokštė su CCD matrica (3 pav.) išimama iš korpuso ir, atlikus nedidelius pakeitimus, montuojama šviesai nepralaidžio korpuso su atidaromu dangteliu centre. Plokštės modifikavimas susideda iš USB jungties perlitavimo, kad ant CCD matricos paviršiaus būtų galima sumontuoti papildomą apsauginį stiklą ir užplombuoti plokštės paviršių.

Korpuso dangtyje padaryta kiaurymė, kurios centre yra trijų blokas Šviesos diodai skirtingų spalvų švytėjimas (raudona, žalia, mėlyna), kuris yra šviesos šaltinis. LED blokas savo ruožtu yra padengtas šviesai nepralaidžiu korpusu. Šviesos diodų nutolimas nuo matricos paviršiaus leidžia suformuoti maždaug lygiagretų šviesos spindulį ant matavimo objekto.

CCD matrica yra prijungta prie kompiuterio naudojant USB kabelį. Programinė įranga yra standartinė ir įtraukta į interneto kamerą.
Mikroskopas suteikia vaizdo padidinimą 50…100 kartų, optinė skiriamoji geba apie 10 mikronų ir vaizdo atnaujinimo dažnis 15 Hz.
Mikroskopo konstrukcija parodyta 4 pav. (ne pagal mastelį).

Siekiant apsaugoti jį nuo mechaninių pažeidimų, ant CCD matricos 7 įvesties langelio yra sumontuotas kvarcinis apsauginis stiklas 6, kurio matmenys yra 1x15x15 mm, kad apsaugotų nuo mechaninių pažeidimų. Elektroninės plokštės apsauga nuo skysčių ir mechaninių pažeidimų užtikrinama jos paviršių sandarinant silikoniniu sandarikliu 8. Tiriamas objektas 5 dedamas ant apsauginio stiklo paviršiaus 6. Apšvietimo šviesos diodai 2 sumontuoti dangtelio skylės centre 4 ir iš išorės uždengti šviesai nepralaidžiu plastikiniu korpusu 3. Atstumas tarp tiriamo objekto ir LED bloko yra apie…60 mm50.
Apšvietimo šviesos diodai (5 pav.) maitinami trijų nuosekliai sujungtų galvaninių elementų, kurių įtampa yra 4,5 V, baterija 12. Maitinimas įjungiamas jungikliu SA1, LED HL1 (1 pav. 4) yra indikatoriaus lemputė, esanti ant apsauginio korpuso ir signalizuoja apie maitinimo įtampos buvimą. Apšvietimo šviesos diodai EL1–EL3 įjungiami, todėl apšvietimo spalva parenkama naudojant jungiklius SA2–SA4 (13), esančius korpuso šoninėje sienelėje 11.

Rezistoriai R1, R3-R5 yra ribojantys srovę. Rezistorius R2 (14) skirtas reguliuoti šviesos diodų EL1-EL3 ryškumą; jis sumontuotas ant galinės korpuso sienelės. Įrenginyje naudojami pastovūs rezistoriai S2-23, MLT, kintamieji rezistoriai – SPO, SP4-1. Maitinimo jungiklis SA1 – MT1, jungikliai SA2-SA4 – mygtukas SPA-101, SPA-102, LED AL307BM galima pakeisti KIPD24A-K

Kadangi matomas išvesties vaizdų dydis priklauso nuo naudojamos vaizdo plokštės charakteristikų ir monitoriaus dydžio, mikroskopą reikia kalibruoti. Ją sudaro bandomojo objekto (skaidrios mokyklos liniuotės), kurio matmenys žinomi, registravimas (6 pav.). Išmatavę atstumą tarp liniuotės potėpių monitoriaus ekrane ir koreliuodami juos su tikruoju dydžiu, galite nustatyti vaizdo skalę (padidinimą). Šiuo atveju 1 mm monitoriaus ekrano atitinka 20 mikronų išmatuoto objekto.

Naudodami mikroskopą galite stebėti įvairius reiškinius, matuoti objektus. 7 pav. parodytas 500 rublių banknoto perforacijos lazeriu vaizdas. Vidutinis skylių skersmuo yra 100 µm, matosi skylių formos kitimas. 8 pav. parodytas Hitachi spalvoto vaizdo vamzdelio kaukės vaizdas. Skylių skersmuo yra apie 200 mikronų.

Biologinių objektų pavyzdžiais pasirinktas voras, jo koja ir ūsai; jie pavaizduoti 9 pav. ir pav. 10, atitinkamai (ūsų skersmuo apie 40 mikronų), autoriaus plaukai (skersmuo 80 mikronų) – 11 pav., žuvų žvynai – 12 pav. Įdomu stebėti medžiagų tirpimo vandenyje procesus. Kaip pavyzdys pateikiami druskos ir cukraus tirpinimo procesai. 13 pav.,a ir fig. 14a parodytos atitinkamai sausos druskos ir cukraus kristalų dalelės, o 13.6 pav. ir fig. 14.6 – jų ištirpimo vandenyje procesas. Aiškiai matomos padidėjusios medžiagų koncentracijos zonos ir šviesos fokusavimo poveikis tirpimo centruose.