Освітлювач для мікроскопа

Освітлювач для мікроскопа, що містить джерела світла і живлення, який відрізняється тим, що як джерело світла використовують оптичний напівпровідниковий світлодіод з силою світла джерела не менше 15 кандел і кутом випромінювання не менше 18 градусів, що має вбудовану 3 25699 електробезпеку, виключити системи тепловідводу, охолодження і необхідність в заземленні приладу, подовжити період працездатності джерела освітлення за рахунок більшого ресурсу роботи світлодіода порівняно з лампами розжарювання. Поставлена задача досягається тим, що в якості джерела освітлення в освітлювачі використовують оптичний напівпровідниковий світлодіод, що має низьковольтне живлення від джерела постійного струму, з силою світла джерела не менше 15 кандел і кутом випромінювання не менше 18 градусів і біло-блакитним спектром випромінювання, що має низьке енергоспоживання і вбудовану власну оптичну систему у вигляді збиральної лінзи, що є частиною пластикового корпусу діода з діаметром 10мм (тип GNL-5023 UWC-15C або аналогічний), поміщений в пластиковий корпус освітлювача, з можливістю механічної регуляції положення джерела освітлення, а також системи регуляції інтенсивності освітленості і можливість живлення як від джерела постійного струму з напругою 4-4,5В, так і від мережі змінного струму 220В через перетворювач. На Фіг.1 зображений освітлювач з блоком живлення і контейнером для батарей; на Фіг.2 - схема кріплення монтажної плати до дна освітлювача з системою механічної регуляції положення світлодіода; на Фіг.3 - монтажна плата фольгированого текстоліту для світлодіода в дво х проекціях: А вид зверху, Б - вид з боку фольгированої частини; на Фіг.4 - дно освітлювача в двох проекціях: В вид зверху і Г - вертикальний розріз; на Фіг.5 - корпус освітлювача в дво х проекціях: Д - вертикальний розріз, Є - вид зверху; на Фіг.6 - блок живлення (Ж), електронна схема резисторного регулятора (З) і схема регулятора з електронним блоком управління (І); на Фіг.7 - схематичне зображення освітлювача, встановленого на мікроскоп з ходом променів світолопотока; на Фіг.8 зовнішній вигляд мікроскопа ЛОМО серії БІОЛАМ зі встановленим освітлювачем запропонованої конструкції. Освітлювач для мікроскопа (1) складається з напівпровідникового світлодіода (2), поміщеного в пластиковий корпус освітлювача (3), що має верхній отвір (4) для матового скла і світлофільтрів, регулятора інтенсивності світлопотока (5), блоку живлення від мережі змінного струму 220В (6), контейнера для батарей або акумулятора (джерела постійного струму з напругою 4-4,5В) (7). Джерело освітлення освітлювача - оптичний напівпровідниковий світлодіод (2) з силою світла джерела не менше 15 кандел і кутом випромінювання не менше 18 градусів з діаметром корпусу діода 10мм (тип GNL-5023 UWC-15C або аналогічний) закріплений на ділянці фольгированого текстоліту із заздалегідь просвердленими двома крізними отворами (11) діаметром 0,8мм під виводів світлодіода, обробленого методом хімічного "травлення" з метою отримання мідних доріжок (13) для кріплення методом паяння виводів світлодіода і сполучних провідників для підведення до діода живлення через систему регуляції від джерела постійного струму (або перетворювача від мережі змінного струму). Діод вставлений в ділянку текс 4 толіту із сторони не покритої мідною фольгою таким чином, щоб плоске дно корпусу сві тлодіода було паралельним поверхні ділянки монтажної плати (8), а відстань між дном корпусу діода (2) і монтажною платою (8) складала 1-2мм. Це необхідно для регуляції положення джерела освітлення у вертикальній площині. Подовжній розріз (12) в монтажній платі під кріплення гвинтом (9) і гайкою (діаметр 3-4мм) забезпечує довільну регуляцію положення світлодіода в горизонтальному положенні в системі двохосьових координат в межах корпусу осві тлювача. Таким чином, у джерела світла є можливість зміни положення з його фіксацією в системі тривимірних координат. Гвинт з монтажною платою угвинчений в заздалегідь підготовлений різьбовий отвір (14) в круглому дні корпусу освітлювача (10) (діаметр дна не більш 43,5мм, товщина 5мм), віддалений від краю дна на 8-10мм і зафіксований гайкою з внутрішньої сторони дна освітлювача. Дно корпусу освітлювача (10) із закріпленим світлодіодом (2) вставлене в щільно підігнаний нижній отвір корпусу освітлювача і зафіксоване в горизонтальному положенні. Фіксацію проводять за рахунок щільного підгону розмірів круглого дна освітлювача і нижнього отвору його корпусу. Корпус освітлювача (3) може бути виконаний з пластика або металу з товщиноюстінок не менше 1мм, довільної місткості (сферичної або кубічної форми) і повинен задовольняти таким умовам: висота корпусу не повинна перевищувати 50мм; внутрішня місткість корпусу повинна вміщати дно освітлювача (10), монтажну плату (8) з світлодіодом (2) і сполучними дротами, систему регуляції положення світлодіода і забезпечувати можливість вільної зміни положення світлодіода в межах, які забезпечує механічний регулятор (9); нижній отвір корпусу освітлювача повинен мати зовнішній діаметр 45мм, внутрішній - відповідати діаметру дна освітлювача і висоті не менше 5мм; верхній отвір в корпусі (4) не повинен перевищува ти 28мм, мати горизонтальний майданчик і висоту борту не менше 2мм і служити ложем для матового скла або світлофільтрів діаметром 30мм з товщиною 1мм; у корпусі повинен бути передбачений отвір (15) для виводу сполучних дротів і кріплення електронної системи регуляції сили світла, якщо вона не винесена за межі корпусу освітлювача. Електронна схема освітлювача і його регулятора складається з резистора, що обмежує максимальний струм, який проходить через світлодіод з номіналом 5-50Ом і послідовно включеного з ним змінного резистора з лінійною характеристикою (тип А або дротяний резистор) з номіналом 4701000Ом. Резистори повинні бути розраховані на потужність не менше 0,25Вт. Далі послідовно з резисторами включають світлодіод з дотриманням його полярності і вимикач. До схеми підключають або низьковольтне автономне джерело живлення постійного струму з напругою 4-4,5В (три елементи по 1,5В типу А, АА, ААА, батареї на 4,5В або акумулятори з аналогічними характеристиками) або блок живлення у вигляді перетворювача напруги що складається із знижувального трансформатора з 220 на 5-12В, випрямляча у вигляді діодного мо 5 25699 ста, фільтр у, що згладжує пульсації струму, у вигляді електролітичного конденсатора або випрямляча з вбудованою стабілізацією (стабілізатора). Згідно позначень на електронній схемі: Tp1 знижувальний трансформатор 220/5-6В; D1 - діодний міст; С1 - конденсатор (500-1000мкф 10В); В1 - вимикач; R1 - обмежувальний резистор (5-50Ом); R2 - струморегулюючий резистор (470-1000Ом); V1 - світлодіод; V2 - електронний блок регулювання. У разі перетворювача з напругою вище 5В номінали резисторів необхідно підбирати для забезпечення необхідного обмежувального струму і ширини діапазону регуляції сили світлопотоку. Оптимально використовувати промисловий блок живлення від мікрокалькулятора "Електроніка" тип D2-10м (220 вольт-50Гц; 5В-0,1А). Освітлювач для мікроскопа працює таким чином. Дно освітлювача (10) з укріпленим на ньому текстолітовим майданчиком (8) з світлодіодом (2) вставляють в корпус освітлювача (3) до упору і перевіряють горизонтальність установки дна. До установки освітлювача на мікроскоп конденсор мікроскопа (16) піднімають в крайнє верхнє положення. Потім знімають дзеркало мікроскопа. Установку освітлювача проводять під конденсор (16) мікроскопу в спеціальний посадочний круглий отвір (17) в передній частині станини мікроскопів серії БІОЛАМ, призначений безпосередньо для освітлювальних систем. Якщо мікроскоп не має посадочного гнізда для освітлювача, освітлювач поміщають під конденсор, встановлюючи його на ту площину, на якій встановлений мікроскоп. Підключають освітлювач до блоку живлення або до контейнера з батареями або акумуляторами і вмикають його. Встановлюють мінімальний або середній рівень сили світлопотока світлодіода за допомогою системи регуляції. Встановлюють на мікроскоп об'єктив (не більш х10) і окуляр (х7) малих збільшень. Трохи опускають конденсор і фокусують оптичну систему мікроскопа (18) на джерело освітлення (2). При високій яскравості свічення світлодіода зменшують його інтенсивність регулятором (5). Настроюють систему мікроскопа, використовуючи макро- та мікрогвинт, а також положення конденсора при повністю відкритій його діафрагмі, таким чином, щоб одержати різке зображення лінзи світлодіода, яка світиться. Потім, повертаючи корпус освітлювача в гнізді станини мікроскопа, знаходять те положення, при якому зображення світлодіода найбільш наближено до центру. Якщо повна центровка не вдається, тоді використовують систему механічної регуляції зміни положення світлодіода в горизонтальній площині. Після цього необхідно встановити положення світлодіода у вертикальній площині, змінюючи його положення за рахунок підгонки виводів, і фіксують діод в тому положенні, при якому зображення матиме максимальну яскравість. Після цього для фіксації положення світлодіода на гвинтові з'єднання наносять шар фарби або лака і дають їм висохнути. Після цього верхній отвір освітлювача закривають мато 6 вим склом або світлофільтром з діаметром 30мм, вставляючи їх у верхнє гніздо освітлювача. Пересуваючи корпус освітлювача, або міняючи його горизонтальне положення для мікроскопів, що не мають спеціального настановного гнізда для освітлювачів, добиваються центрального розташування зображення лінзи світлодіода і його найінтенсивнішого і рівномірного свічення. Вставляють в гніздо корпусу освітлювача матове скло для отримання більш рівномірного освітлення поля зору. Поміщають об'єкт дослідження (19) на предметний столик мікроскопа (20). Встановлюють об'єктив і окуляр необхідного збільшення і фокусують оптичну систему мікроскопа на об'єкт. Переміщуючи конденсор і змінюючи силу світлопотока регулятором освітлювача, добиваються оптимального, необхідного рівномірного освітлення поля зору мікроскопа і об'єкту мікроскопії, далі проводять спостереження мікрооб'єкту та при необхідності потім його фотографують. Істотною відмінністю запропонованого освітлювача від відомих освітлювачів є те, що в якості джерела освітлення замість лампи розжарювання використаний оптичний напівпровідниковий світлодіод, що має низьковольтне живлення від джерела постійного струму з напругою 4-4,5В, з силою світла джерела не менше 15 кандел і кутом випромінювання не менше 18 градусів і білоблакитним спектром випромінювання, що має низьке енергоспоживання і вбудовану власну оптичну систему у вигляді збиральної лінзи, що є частиною пластикового корпусу діода з діаметром 10мм (тип GNL-5023 UWC-15C або аналогічний), а також систему регуляції рівня сили світла джерела освітлення. Для підтвердження ефективності використання запропонованого освітлювача для мікроскопа наведені мікрофотографії зображення тканин печінки людини при збільшенні в 200 (об'єктив - х20, окуляр - х10; Фіг.9 та Фіг.10) та 1000 разів (об'єктив - х100, окуляр - х10; Фіг.11 та Фіг.12). Відповідно на Фіг.9 та Фіг.11 наведені мікрофотографії при використанні запропонованого освітлювача, а на Фіг.10 та Фіг.12 - при використанні відомого освітлювача OI-19. Висновок. При порівнянні зображень на Фіг.9 та Фіг.10 стає очевидним значна жовта забарвленість зображення тканин печінки на Фіг.10, яка не відповідає кольоровій гамі при забарвленні тканин гематоксилін-еозином, що погіршує діагностичну значимість та інтерпретацію результатів мікроскопічного дослідження, при використанні відомих освітлювачів та запропонованого освітлювача. В той же мірі це відноситься до мікрофотографування. При використанні запропонованого освітлювача ці недоліки усун уті. А при порівнянні зображень тканин печінки при збільшенні 1000 разів на Фіг.11 та Фіг.12 стає очевидною значно менша яскравість та чіткість зображення, на тлі його жовтого забарвлення при використанні відомих освітлювачів (Фіг.12). Як і у випадку при спостереженні мікрооб'єктів при малих збільшеннях, значна жовта забарвленість зо 7 25699 браження тканин печінки, також не відповідає кольоровій гамі при забарвленні тканин гематоксилін-еозином. Крім того суттєво погіршує дослідження значне зменшення чіткості та яскравості зображення мікрооб'єкта, що також суттєво ускладнює інтерпретацію результатів мікроскопічного дослідження, надає значне навантаження на зоровий аналізатор дослідника та доводе до швидкої втоми. Таким чином при значних збільшеннях стають ще більш очевидними переваги використання запропонованого освітлювача у порівнянні з відомими. Запропонований освітлювач для мікроскопа заснований на створенні системи штучного освітлення об'єктів мікроскопії як додаткового обладнання для мікроскопу без змін його конструкції, при використанні у якості джерела освітлення напівпровідникового світлодіоду з низьковольтним живленням від джерела постійного струму з інтенсивним біло-блакитним спектром випромінювання та з власною оптичною системою, який поміщений в пластиковий корпус та оснащений системою механічної регуляції координатного положення світлодіода, системою електронної регуляції сили світла та можливістю живленням прибору, як від джерела перемінного струму з напругою 220В, так і від джерела постійного струму з напругою 4-4,5В. Надійність запропонованого освітлювача оцінювали по якості безперервної роботи 5 приборів на протязі 10 годин на добу на термін 30 днів. За весь термін спостережень всі зразки освітлювачів працювали якісно, стабільно та без відмов. Варіація максимального освітлення поля зору мікроскопу залежала від розкиду параметрів світлодіодів та складала 11-14%, що не надавало впливу на якість роботи освітлювачів за рахунок наявності системи регуляції освітлення. Запропонований освітлювач є працездатним та відтворюваним. Використання у освітлювачі в якості джерела освітлення замість ламп розжарювання з живленням від змінного струму з частотою 50Гц напівпровідникового світлодіоду з білоблакитним спектром випромінювання з високим 8 рівнем сили світла, малим енергоспоживанням і незначною теплопродукцією, вмонтованою оптичною системою та низьковольтним живленням від джерела постійного струму дозволяє, у порівнянні з відомими освітлювачами, забезпечити роботу за методом фазового контрасту та темного поля; ефективну роботу при збільшеннях з кратністю вище за 900, особливо при бінокулярній системі спостереження, потребуючий високих рівнів освітлення; регулювати ступінь освітлення; запобігти мерехтіння освітлення об'єкта мікроскопії; значно покращити умови для фотографування об'єктів мікроскопії та підвищити якість зображення, підвищити комфортність роботи та значно подовшити термін роботи дослідника без стану втоми очного аналізатора; спростити конструкцію освітлювача за рахунок відсутності необхідності включати в конструкцію додаткових спеціалізованих систем оптики, тепловідводу та охолодження; дати змогу виконання освітлювача та його корпусу не з металу, а з пластику; забезпечити живлення приладу, як від джерела змінного струму з напругою 220В через перетворювач, так і від будь якого джерела постійного струму з напругою 4-4,5В; надати можливість тривалої автономної роботи від автономних джерел постійного струму; забезпечити відсутність нагрівання приладу, частин мікроскопу та об'єктів мікроскопії при тривалій роботі; мати значну пожежо- та електробезпеку, відсутність необхідності в заземленні прибору та неможливість одержати термічний опік дослідником; використовувати освітлювач при аварійних ситуаціях (відсутності живлення в мережі змінного струму); використовувати освітлювач для мобільних лабораторій та досліджень у польових умовах. Застосування розробленого освітлювача дозволяє подовжити термін працездатності приладу та зменшити кратність заміни джерела освітлення за рахунок більш значного часового ресурсу роботи світлодіодів у порівнянні з лампами розжарювання, а також практично уникнути застосування металу на виготовлення освітлювача. 9 Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко 25699 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601