במהלך כמעט 300 שנות ההיסטוריה של הפיתוח שלו, המיקרוסקופ הפך כנראה לאחד המכשירים האופטיים הפופולריים ביותר, בשימוש נרחב בכל תחומי הפעילות האנושית. קשה במיוחד להעריך יתר על המידה את תפקידה בהוראת תלמידי בית ספר הלומדים על עולם המיקרו שסביבם במו עיניהם.
מאפיין ייחודי של המיקרוסקופ המוצע הוא השימוש ה"לא סטנדרטי" במצלמת אינטרנט קונבנציונלית. עקרון הפעולה הוא רישום ישיר של הקרנת האובייקטים הנבדקים על פני השטח של מטריצת ה-CCD כשהם מוארים בקרן אור מקבילה. התמונה המתקבלת מוצגת על צג מחשב.
בהשוואה למיקרוסקופ קונבנציונלי, לעיצוב המוצע אין מערכת אופטית המורכבת מעדשות, והרזולוציה נקבעת על פי גודל הפיקסלים של מטריצת CCD ויכולה להגיע למספר מיקרונים. מראה המיקרוסקופ מוצג באיור. 1 ואיור. 2. הדגם "Wcam 300A" מבית Mustek, בעל מטריצת CCD צבעונית ברזולוציה של 640x480 פיקסלים, שימש כמצלמת אינטרנט. הלוח האלקטרוני עם מטריצת CCD (איור 3) מוסר מהמארז ולאחר שינויים קלים, מותקן במרכז המארז האטום לאור עם מכסה נפתח.השינוי של הלוח כלל הלחמה מחדש של מחבר ה-USB על מנת לאפשר להתקין זכוכית מגן נוספת על פני מטריצת ה-CCD ולאטום את פני הלוח.
בכיסוי הדיור נוצר חור עובר, שבמרכזו גוש של שלושה נוריות צבעים שונים של זוהר (אדום, ירוק, כחול), המהווה מקור אור. לַחסוֹם נוריות, בתורו, מכוסה במעטפת חסינת אור. מיקום מרוחק נוריות מפני השטח של המטריצה מאפשר לך ליצור קרן אור מקבילה בערך על אובייקט המדידה.
מטריצת CCD מחוברת למחשב באמצעות כבל USB. התוכנה סטנדרטית ומצורפת עם מצלמת האינטרנט.
המיקרוסקופ מספק הגדלה של תמונה של פי 50...100, ברזולוציה אופטית של כ-10 מיקרון עם קצב רענון תמונה של 15 הרץ.
עיצוב המיקרוסקופ מוצג באיור. 4 (לא לפי קנה מידה).
כדי להגן עליו מפני נזק מכני, מותקנת זכוכית מגן קוורץ 6 במידות 1x15x15 מ"מ על חלון הקלט של מטריצת CCD 7 כדי להגן עליה מפני נזק מכני. הגנה על הלוח האלקטרוני מנוזלים ונזקים מכניים מובטחת על ידי איטום פני השטח שלו עם איטום סיליקון 8. האובייקט הנבדק 5 מונח על פני השטח של זכוכית מגן 6. תאורה נוריות 2 מותקנים במרכז החור בכיסוי 4 ומכוסים מבחוץ במעטפת פלסטיק חסינת אור 3. המרחק בין האובייקט הנבדק לבלוק נוריות הוא בערך 50...60 מ"מ.
נוריות התאורה (איור 5) מופעלות באמצעות סוללה 12 של שלושה תאים גלווניים המחוברים בסדרה במתח של 4.5 וולט.הכוח מופעל באמצעות מתג SA1, LED HL1 (1 באיור 4) הוא נורית חיווי, הממוקמת על מעטפת המגן ומאותתת על נוכחות של מתח אספקה. נוריות התאורה EL1–EL3 נדלקות וכך צבע התאורה נבחר באמצעות מתגים SA2–SA4 (13) הממוקמים בדופן הצד של המארז 11.
נגדים R1, R3-R5 מגבילים זרם. הנגד R2 (14) נועד להתאים את בהירות ה-LED EL1-EL3; הוא מותקן על הקיר האחורי של המארז. המכשיר משתמש בנגדים קבועים S2-23, MLT, נגדים משתנים - SPO, SP4-1. מתג הפעלה SA1 - MT1, מתגים SA2 - SA4 - לחצן SPA-101, SPA-102, LED AL307BM ניתן להחליף ב-KIPD24A-K
מכיוון שהגודל הנראה של תמונות הפלט תלוי במאפייני כרטיס המסך המשמש ובגודל הצג, המיקרוסקופ דורש כיול. הוא מורכב מרישום אובייקט מבחן (סרגל בית ספר שקוף), שמידותיו ידועות (איור 6). על ידי מדידת המרחק בין משיכות הסרגל על מסך הצג ותיאום ביניהם עם הגודל האמיתי, ניתן לקבוע את קנה המידה של התמונה (הגדלה). במקרה זה, 1 מ"מ של מסך הצג מתאים ל-20 מיקרון של האובייקט הנמדד.
בעזרת מיקרוסקופ ניתן לצפות בתופעות שונות ולמדוד עצמים. באיור. איור 7 מציג תמונה של ניקוב לייזר של שטר של 500 רובל. הקוטר הממוצע של החורים הוא 100 מיקרומטר, ונראה וריאציה בצורת החורים. באיור. איור 8 מציג תמונה של מסכת צינור תמונה צבעוני של Hitachi. קוטר החורים הוא כ-200 מיקרון.
עכביש, רגלו ושפמו נבחרו כדוגמאות לחפצים ביולוגיים; הם מוצגים באיור. 9 ואיור. 10, בהתאמה (קוטר השפם הוא כ-40 מיקרון), שערו של המחבר (קוטר 80 מיקרון) - באיור.11, קשקשי דגים - באיור. 12. מעניין להתבונן בתהליכי פירוק חומרים במים. תהליכי המסת המלח והסוכר מובאים כדוגמה. באיור. 13,א ואיור. 14a מציג חלקיקים של גבישי מלח יבשים וגבישי סוכר, בהתאמה, ובאיור. 13.6 ואיור. 14.6 - תהליך פירוקם במים. אזורים של ריכוז מוגבר של חומרים והשפעות של מיקוד אור במרכזי פירוק נראים בבירור.
