Импортозамещение

Разговоры об «импортозамещении» идут уже довольно давно, лет десять. До последнего времени, однако, эта идея никак не становилась «руководящим принципом» отечественных производителей оптической техники, и тем более продавцов такой техники на отечественном рынке. Теперь, в связи с известными обстоятельствами, ситуация меняется. Наряду с «параллельным» и «серым» импортом приходится осваивать и пресловутое импортозамещение. Дело это хлопотное и для многих не только не выгодное, но и «не очень понятное» (особенно для продавцов, которые привыкли, что «за всё отвечает изготовитель», а они только доставляют «товар» потребителю). Для реализации реального импортозамещения требуются профессиональные технические знания, а их «мало кто имеет».

К чему мы обо всём этом говорим? Нет, конечно, не из желания кого-то «подкузьмить» или сказать, что только мы, как разработчики, обладаем такими профессиональными техническими знаниями. Цель представленного ниже «обзора», помочь участникам отечественного рынка разобраться в нюансах технической политики некоторых зарубежных фирм, образцы оптической техники которых уже «куплены раньше» и используются в лабораториях, клиниках, вузах и других отечественных учреждениях.

Речь сегодня о световых микроскопах.

Итак, во многих учреждениях (в основном, «бюджетных») используются модели световых микроскопов таких «основных» мировых брендов, как Nikon, Olympus и Zeiss. Приборы Leica тоже представлены, но это либо бюджетные микроскопы «20 летней и более давности», либо исследовательские модели высшего класса, которых не так много. Ещё интересна продукция фирмы Mitutoyo. Микроскопов первые трёх брендов, можно сказать, «очень много». Для потребителя не важно то, что все эти микроскопы (учебные, бюджетные, лабораторные и даже некоторые исследовательские) изготавливаются в Китае (или, как модно обозначать - PRC). Потребитель готов платить за бренд. Да, собственно, уже заплатил, приборы уже находятся в эксплуатации.

Так вот, вопрос, как сегодня наладить обслуживание этих микроскопов (в процессе их эксплуатации)? Где приобретать расходные материалы, комплектующие и вышедшие из строя компоненты и узлы (в первую очередь, объективы, окуляры, конденсоры и т.п)? Как обеспечить функциональность и работоспособность приобретённых ранее микроскопов – ведь сегодня все эти бренды «ушли» с российского рынка.

Не будем здесь обсуждать предложения некоторых «продвинутых» дилеров, предлагающих «параллельный импорт» комплектующих и «расходников», это их дело, бизнес и ответственность.

Нам в последнее время сразу несколько китайских фирм предлагали начать торговать микроскопами а’ля Nikon, Olympus и Zeiss. Мол, подделаем всё, что надо и любую мульку наклеим. Но «мы идём другим путём», поэтому мы не предлагаем нашим клиентам такие микроскопы. Традиционно в рамках отечественного проекта Labor-Microscopes^® мы предлагаем световые микроскопы своих торговых марок ЛабоМед, ЛабоМет, ЛабоПол, ЛабоСтеми и некоторых других. Такая техническая политика реализуется уже на протяжении 18 лет, а наши микроскопы хорошо зарекомендовали себя на отечественном рынке благодаря высокому качеству сборки, надёжности при эксплуатации, а также широкой номенклатуре узлов и принадлежностей, в том числе, оригинальных. Кстати, зарекомендовали себя не хуже бюджетных моделей упомянутых брендов. Отличительной нашей особенностью является также работа технических специалистов высшей квалификации, разработчиков микроскопов (инженеров по расчёту оптических систем, конструированию оптико-механических конструкций и др), а также другой оптической техники. Эти специалисты не раз подтверждали свою высшую квалификацию, участвуя в различных видах отечественной и международной кооперации, тематических конференциях и т.п.

Так вот, именно наличие таких специалистов позволяет нам «не пустословить» об аспектах импортозамещения, а предлагать нашим клиентам реальные световые микроскопы, оптические, оптико-механические и оптико-электронные изделия, которые могут заменить импортные – без потери потребительских свойств и параметров последних. Также, по желанию клиента мы можем модернизировать импортный прибор, усовершенствовать его и придать новые потребительские качества. Мы не претендуем на выполнение профилактических и ремонтных работ уже поставленных приборов «сторонних изготовителей», это работа поставщиков и дилеров. А вот предложить качественные аналоги микроскопов и комплектующих, например, объективов, окуляров и пр. – «со знанием дела», это наше. Пожалуйста, обращайтесь, мы предложим решение импортозамещения, в частности, по моделям световых микроскопов таких брендов, как Nikon, Olympus, Zeiss, Leica и Mitutoyo и их комплектующих. Ну и других, конечно, тоже….например, наши специалисты в рамках кооперации с китайским правительством в качестве международных экспертов посетили практически все их заводы-изготовители микроскопов – и прекрасно осведомлены как о нюансах их технической политики, так и частных конструкторских решениях.

Как нам кажется, представленные ниже «тезисы» из книги нашего технического специалиста Д.Н Фролова должны помочь участникам отечественного рынка разобраться в некоторых технических нюансах построения современных систем микроскопов, в первую очередь, зарубежных фирм. Это нужно для того, чтобы уменьшить количество ошибок и «нестыковок» при обслуживании, ремонте и дооснащении «купленных раньше» микроскопов.

«Это может показаться странным, но, несмотря на прогресс в моторизации, использующий, например, сенсорные и «шаговые» механизмы во многих потребительских устройствах, световой микроскоп бюджетного сегмента рынка все еще остается очень примитивным «оптомеханическим» устройством, использующим технологии 19-го века. Получается так, что исследователь вынужден использовать, например, механическую систему фокусировки, вращая пальцами приводы, и смотреть через окуляр (когда технологии цифровых приёмников изображения развиваются так бурно). По сравнению с любым современным цифровым фотоаппаратом (не говоря уже о смартфонах и других цифровых гаджетах) современный бюджетный микроскоп кажется просто «средневековым монстром», который абсолютно не приспособлен к реалиям сегодняшнего дня.

Чем объясняется эта ситуация, которая является существенным препятствием на пути развития бюджетной микроскопии? Очевидно, что оптикой, оптической системой микроскопа, в основе которой лежит объектив.

В бюджетной микроскопии, объем которой занимает не менее 75% рынка, используются объективы «первого поколения», предложенные Аббе много десятилетий назад. Это ахроматические объективы, аберрационная коррекция которых далека от совершенства; более того, «объективы» полны компромиссов. Попытки модернизировать оптические системы объективов Аббе не предпринимались более 100 лет, поскольку их оптические системы оказались настолько простыми и дешевыми в изготовлении, насколько это возможно.

Было выполнено проектирование других бюджетных объективов, качество изображения которых улучшено по сравнению с классическими объективами Аббе. Комплекты таких объективов были освоены в серийном производстве; они использовались в биологических микроскопах бюджетного сегмента. Можно условно назвать эти объективы как объективы «второго поколения». Эти объективы отличаются высококачественной коррекцией аберраций, но такие аберрации, как кривизна изображения и хроматическая разность увеличений (ХРУ, или «боковая цветность», или «вторичный хроматизм», «латеральная цветность»), остались не полностью исправленными (например, когда микроскоп скомплектован, остаточное значение ХРУ 0.8% для всех объективов компенсируется в визуальном канале - с помощью специального окуляра). На следующей Фигуре приведена иллюстрация качества изображения, полученного с использованием объективов с линейным увеличением 25х числовой апертурой NA=0.50 и линейным увеличением 40х числовой апертурой NA=0.65 при проекции на цифровой приемник. Фотографии «линий», полученные с их помощью, характерны для изображений, полученных с помощью оптики, в которой не полностью исправлены такие аберрации, как кривизна изображения и хроматическая разность увеличений (ХРУ).

Фигура: Изображения «линий» после объективов «второго поколения» 25x0.50 и 40x0.65

Если проанализировать эти два изображения, можно увидеть, что фрагменты структуры объекта, расположенного в центре поля, выглядят очень резкими и без паразитной окраски. Но изображения фрагментов объекта, расположенных на периферии линейного поля, имеют явные искажения по форме и цвету.

Попытки в конце прошлого столетия ввести бюджетные объективы «третьего поколения» в производство микроскопов бюджетного сегмента, в которых эти аберрации (кривизна изображения и ХРУ) были бы полностью исправлены - не увенчались успехом. Прежде всего, потому, что тогда технологическое оборудование, например, оптические станки и приспособления не соответствовали требуемому уровню. Некоторые оптические элементы объективов оказались слишком сложными и довольно дорогими по себестоимости. Сегодня технологическая ситуация изменилась, и микроскопия бюджетного сегмента ожидает изменения в номенклатуре элементной базы, в первую очередь, объективов. Ожидается массовое использование бюджетных объективов «третьего поколения», потребительские параметры которых значительно улучшены по сравнению с предшественниками.

Качество изображения объективов бюджетного сегмента «первого поколения» и «второго поколения» наименее комфортно для исследователей, использующих простые микроскопы, в первую очередь из-за устойчивой тенденции в расширении использования цифровых систем визуализации. Растет число микроскопов, даже тех, которые служат для школы, оснащенных цифровыми камерами, и теперь это даже вроде некоторого стандарта для световой микроскопии. Соответственно, требуется совершенствование элементной базы световых микроскопов, в первую очередь объективов.

Какие отличительные черты характерны для объективов бюджетных микроскопов «третьего поколения»? Сегодня на рынке представлено множество различных моделей световых микроскопов большого количества производителей. Некоторые микроскопы реализуют конечную длину тубуса (160 мм для объективов), другие - бесконечную оптическую длину тубуса; но при этом параметрический ряд фокусных расстояний для объективов различен для разных производителей. Однако независимо от названия производителя, типоразмеров, конструктивных решений для микроскопов и объективов, которые они производят, изменения происходят, в основном, в оптическом изображении, его качестве. Качество повышается за счет принципиальных изменений в понятии качества аберрационной коррекции именно, объективов.

Изучение многих технических решений (путем анализа патентов, статей, исследования реальных микроскопов) показало, что до сих пор в сегменте массового производства многие производители (даже признанные лидеры в области оптического приборостроения) используют «компенсационный» метод аберрационной коррекции в микроскопе. В этом случае, например, окуляр или дополнительная фокусирующая (тубусная) система спроектированы таким образом, чтобы обладать (компенсационными) значениями некоторых аберраций. В этом случае оптическое проектирование всех объективов, которые используются в микроскопе (иногда даже только в конкретной модели микроскопа этого производителя), выполняется с учетом влияния «компенсационных» аберраций окуляра или тубусной системы.

Существует мнение, что такая концепция не соответствует требованиям исследователей, поскольку в этом случае так называемая «свободная комплектация» по объективам разных моделей микроскопов невозможна. Действительно, в реальных исследованиях человек, у которого имеется штатив (микроскоп) для его оснащения хотел бы выбрать лучшие объективы из всего доступного арсенала, и не обязательно того же производителя. С «компенсационной» концепцией это невозможно, поскольку полученное качество изображения при сочетании «произвольно» выбранного объектива с имеющимся микроскопом (разных производителей или разных моделей одного производителя) - в большинстве случаев не даст удовлетворительного качества изображения.

Кроме того, различные изготовители микроскопов реализуют различные геометрические и габаритные параметры оптико-механических конструкций объективов. Так, парфокальная высота объективов одного составляет 60 мм, у других 45 мм, у третьих 90мм; параметры присоединительной резьбы объективов (для присоединения к револьверному устройству микроскопа) также отличаются, диаметр резьбы может составлять 20.32мм, 25мм, 26мм, 27мм, 30мм, 32мм и др. Разумеется, высоту объектива и диаметр присоединительной резьбы можно померить, но вот для определения к какому «поколению» относится конкретный объектив (степень аберрационной коррекции) – нужны специальные знания.

Очевидно, «в идеале», коррекция аберраций объективов для микроскопов, включая бюджетный сегмент рынка, должна быть независимой от любых дополнительных компонентов, которые существуют в оптической системе микроскопа. Это относится и к объективам, используемым в микроскопах бюджетного сегмента рынка, в том числе, массового. Именно в оптической системе непосредственно самого объектива необходимо корректировать такие аберрации, как кривизна изображения и ХРУ.

Для микроскопов конечной длины тубуса и для тубуса «бесконечность» были выполнены оптические проекты и освоено производство комплектов таких объективов «третьего поколения», конструкции которого учитывают все потребительские качества современных объективов для микроскопов.

На следующей Фигуре показано качество изображения, полученного с использованием объективов «третьего поколения», имеющих линейное увеличение 20х и числовую апертуру NA=0.65, а также с линейным увеличением 40х и числовой апертурой NA=0.70 при проекции на цифровой приемник. Фотографии «линий», полученные с их помощью, характерны для изображений, полученных с помощью оптики, в которой полностью исправлены такие аберрации, как кривизна изображения и хроматическая разность увеличений (ХРУ).

Фигура: Изображения «линий» после объективов «третьего поколения» 20x0.65 и 40x0.70.

Эти сравнительные фотографии были сделаны нашим уважаемым экспертом из Волгограда Сергеем Душенбиевым. Он сравнил изображения этого объекта с изображениями, полученными схожими объективами, но «второго поколения». Очевидно, изображения, полученные объективами «третьего поколения», демонстрируют значительные преимущества в качестве изображения. Это также подтверждается «прямым сравнением» изображений одного и того же реального объекта двумя объективами 40х – «второго» поколения» (изображение слева) и «третьего поколения». Это сравнение представлено на следующей Фигуре.

Фигура: Изображения для сравнения: после объективов 40х «второго и третьего поколений».

На следующей Фигуре представлены сравнительные графики аберраций для объективов «второго поколения» и «третьего поколения» с увеличением 40х, реальное качество изображения которых иллюстрируют предыдущие Фигуры.

Фигура 5.156 Графики аберрационной коррекции для объективов 40х «второго и третьего поколений» - для сравнения.

Если мы проанализируем графики коррекции аберраций, представленные на этой Фигуре, мы увидим, что коррекция аберраций для осевых (апертурных) лучей обоих объективов практически одинакова. Однако коррекция таких аберраций, как кривизна изображения и ХРУ, отличается. В случае «второго поколения» кривизна изображения только уменьшена (примерно в два раза по сравнению с классическими объективами Аббе); в случае «третьего поколения» эта аберрация полностью исправлена. Аналогичная ситуация касается степени коррекции ХРУ, в первом случае эта величина составляет 0,8%, во втором случае она практически корригирована. Анализируя расчётное качество изображения после этих двух объективов, ясно, что для второго случая (объектив «третьего поколения») оно намного лучше. Это подтверждается не только теоретически, но и практикой получения реальных изображений.

Итак, «вопрос в задачнике», – какой он, микроскоп, который «стоит у вас на столе»? Какая оптика, прежде всего. Первого, второго или третьего поколения? Какие габаритные и геометрические размеры оптико-механических конструкций? Какая идеология и концепция построения оптической системы заложена? Да, и, в общем, на каком заводе изготовлен микроскоп – тоже важно, поскольку «заводы все разные».

Надеемся, что приведённая выше информация поможет в решении задач обслуживания, ремонта и дооснащения световых микроскопов. Поможет избежать ошибок и сохранить «исходное» качество изображения при использовании вместо оригинальных комплектующих – их отечественных (или PRC) аналогов как результата «импортозамещения».