Мы сообщали уже, что одной из «больших тем» по инженерным изысканиям стала разработка микроскопической техники для возможности исследования в так называемом, ближнем ИК (инфракрасном диапазоне). Прошло чуть более года с тех пор, как мы представили наш Специализированный инспекционный металлографический микроскоп для исследования в ближнем ИК диапазоне – ЛабоМет-Инспект БИК.
Теперь есть полная уверенность, что нужно активно развивать направление инфракрасной микроскопии, причём не только в приложениях «металлографических и инспекционных» исследований. В биологии, медицине и других естественнонаучных исследованиях ИК микроскопия также может способствовать новым открытиям и исследовательским свершениям. Ещё несколько десятков лет назад в исследованиях с помощью оптических инструментов инфракрасный диапазон использовался довольно редко, тем более, в микроскопических приложениях. Но современная фотоника всё более широко применяет как классические, так и оригинальные методы инфракрасной визуализации, особенно, в таких приложениях как передача данных, тепловая визуализация и других.
Имеется в виду, что речь идёт о спектральном диапазоне от примерно 0.75 до 15 мкм. При этом, мы придерживаемся некоторой классификации спектральных регионов инфракрасного спектра, хотя, конечно, это довольно условное разделение.
Итак, «первый» диапазон - NIR простирается от примерно 750 нм до 1.1 мкм. Этот диапазон «хорошо освоен» методиками исследования под микроскопом сегодня; множество методик таких исследований описано в литературе. Наш микроскоп ЛабоМет-Инспект БИК предназначен для работы в этом диапазоне. Сегодня даже в более широком диапазоне до 1.7-1.8 мкм представлены микроскопические методики, позволяющие, например, искать и диагностировать кровеносные сосуды под кожей человека (в медицине) или распознавать «зачёркнутые» машинописные или рукописные символы (в криминалистике), или проводить инспекционные работы в микроэлектронной промышленности. Нами несколько лет назад были разработаны и изготовлены оригинальные объективы для работы в расширенном (в том числе, ИК) диапазоне. Объективы получились настолько «удачными», что по результатам этих работ мы даже доклад сделали на Конференции в Пекине в 2018 году совместно с нашими тогдашними китайскими партнёрами.
Спектральный диапазон с условным наименованием SWIR простирается примерно от 1μm to 2.5μm. Для «биологических» микроскопических исследований некоторое ограничение связано с «пропускной способностью» воды в ИК диапазоне, если иметь в виду, что многие субстанции на 70 - 90% состоят из воды. Может быть, поэтому считается, что изучение объектов неорганического происхождения в инфракрасном диапазоне является наиболее информативным. Раньше считалось, что большая часть SWIR диапазона «не пригодна» для исследований (в «биологических» исследованиях, в частности), поскольку здесь наблюдается довольно интенсивное поглощение излучения водой. Тем не менее, современные исследования показали наличие так называемых Оптических окон, в диапазонах 1100-1350 нм, 1600-1870 нм, 2100-2350нм. В современной литературе приведены некоторые оригинальные рассуждения о методиках и преимуществах исследований в SWIR области спектра. Речь идёт, в том числе, о так называемой методике SWIR –спектроскопии, которая также имеет множество современных приложений (в том числе и в биологических исследованиях) или таких, например, как, неинвазивный и неразрушающий контроль при исследовании объектов неорганического происхождения.
Сегодня мы отчитываемся перед нашими клиентами и коллегами о «следующей части» проделанной нами работы по разработке и проектированию «нашей любимой» элементной базы микроскопии, в частности, объективов. Речь идёт о разработке комплекта объективов для исследований на биологических микроскопах, но, именно, в SWIR диапазоне. Мы первыми разработали такие объективы, сейчас приступили к механическому дизайну, проводим мероприятия по подготовке к изготовлению опытных образцов.
Проведение оптического дизайна таких объективов не отличается от стандартного процесса. В качестве исходных оптических конструкций можно выбирать принципиальные решения объективов планапохроматов, рассчитанных для видимого спектрального диапазона – с последующей оптимизацией характеристик аберрационной коррекции для SWIR диапазона. Можно использовать склеенные линзы, а также линзы из флюорита, что необходимо для коррекции в объективах аберрации вторичного спектра. Некоторой особенностью является выбор оптических материалов, имеющих хорошее пропускание в SWIR области. Можно использовать обычные марки силикатных стёкол, обращая внимание на характеристики пропускания, которые для одних марок стёкол более высокие, чем для других. Обычно такие характеристики представлены в соответствующих каталогах фирм, занимающихся варкой стекла. В оптических расчётах наших объективов, использовались оптические материалы японской фирмы Охара.
Полученные объективы предназначены для работы на «бесконечную длину тубуса», с использованием дополнительной фокусирующей системы, фокусное расстояние которой равно F’тс=200 мм; изображение формируется в её задней фокальной плоскости. В соответствии с предложенной нами ранее классификацией, все наши SWIR объективы имеют тип аберрационной коррекции – ПланПолиАпохромат.
В Таблице представлены основные технические параметры новых объективов, а также их принципиальные оптические схемы.
| Линейное увеличение F’ (мм) | Числовая апертура NA | Рабочее расстояние WD (мм) | Разрешающая способность R (μm) | Линейное поле на объекте FOV (мм) | Линейное поле в изображении FOV (мм) | Принципиальная оптическая схема |
| 2.5х 80 | 0.05 | 1.7 | 13.4 | 8.8 | 22 |  |
| 10x 20 | 0.35 | 14.3 | 1.9 | 2.2 | 22 |  |
| 20x 10 | 0.70 | 0.88 | 0.96 | 1.1 | 22 |  |
| 40x 5.0 | 0.90 | 0.38 | 0.75 | 0.55 | 22 |  |
| 60x 3.33 | 0.85 | 0.33 | 0.79 | 0.37 | 22 |  |
| 100x 2.0 | 1.20 water | 0.12 | 0.56 | 0.20 | 20 |  |
На Фигурах 1 и 2 представлены принципиальные оптические схемы и графики аберрационной коррекции двух наиболее интересных объективов. В одном из них, имеющем линейное увеличение 20х, достигнуто значение числовой апертуры NA=0.7. Другой объектив – 100х водной иммерсии.
Фигура 1. Принципиальная оптическая схема и графики аберрационной коррекции ПланПолиАпохромата 20х0.70.
Фигура 2. Принципиальная оптическая схема и графики аберрационной коррекции ПланПолиАпохромата 100х1.20 водной иммерсии.
Вы можете получить интересующую Вас информацию о технических и иных характеристиках микроскопов и комплектующих изделий, связавшись с нашими техническими специалистами по телефонам +7 (812) 933-25-78 или по электронной почте labomed@list.ru. При необходимости мы расскажем о преимуществах наших приборов перед аналогичными, продаваемыми на рынке. Если Вы заявите о своём желании в приобретении микроскопа или аксессуара, мы в короткие сроки изготовим выбранную Вами модель, обеспечив необходимую Вам комплектацию. По вашему желанию наши специалисты произведут доставку и монтаж оборудования, обучение и консультации с целью оптимизации Вашей работы.
2005 - 2023. Все права защищены. При копировании материалов активная ссылка на сайт обязательна!
