3 techniky mikroskopického pozorování, které obyčejné promění v pozoruhodné

Co je objektem tohoto snímku? Jde o extrémně detailní pohled na fotografické zařízení pořízený mikroskopikem Xie Rui. Tento snímek, odhalující zářivě jasné barvy a složité vzory, je také vynikajícím příkladem využití mikroskopu k proměně všedních předmětů v něco vizuálně neskutečného!

Cena společnosti Evident Global Image of the Year (IOTY) je oceněním toho nejlepšího ze světelné mikroskopie celého světa. Poslední čtyři roky se tato cena zaměřovala na oblast věd o živé přírodě. Abychom však ukázali rozmanitost vědeckého bádání, soutěž jsme pro rok 2022 otevřeli i materiálovým vědám.

Odhalování skryté krásy ve všedním okolí

Příspěvky z oblasti materiálových věd minulých ročníků soutěže IOTY ukázaly, že správnou technikou lze i ty nejobtížnější vzorky zachytit v obdivuhodné kráse. Abychom mikroskopiky z oblasti materiálových věd povzbudili v rozvíjení svých uměleckých vloh, předkládáme tři pozoruhodné příklady mikroskopických snímků spolu s vysvětlením, jakým způsobem byly tyto snímky využívající techniky zvyšující kontrast pořízeny.

Vyzýváme všechny mikroskopiky s uměleckým cítěním

Níže popsané metody osvětlení můžete použít k vytvoření nádherných snímků a svým třem nejlepším kouskům můžete dát příležitost vyhrát jednu ze skvělých cen v naší soutěži IOTY 2022. Tyto snímky si také můžete stáhnout na svém počítači nebo zařízení jako poutavé pozadí či tapetu.

1. Diferenciální interferenční kontrast (DIC)

Na tomto ohromujícím snímku je zachycen povrch průhledného krystalu. I když se krystal lidskému oku jeví dokonale hladký, mikroskopické pozorování technikou DIC odhaluje drobné rysy, které jsou pouhým okem neviditelné. Je to trochu jako satelitní fotografie, které odhalily tajemné obrazce na planině Nazca v Peru; pokud tyto obrazce nepozorujeme určitým způsobem, nevidíme je.

Technika DIC dokáže barevným kontrastem zvýraznit drobné výškové rozdíly rozdělením polarizovaného světla DIC hranolem. Tyto rozdělené svazky světla se odráží na povrchu vzorku, přičemž v každém místě s rozdílem výšky dochází ke změně charakteristik světla. Tyto výškové rozdíly pak lze pozorovat technikou DIC, při které v pozorovaném obraze vzniká na základě zvýraznění výškových rozdílů barvou a intenzitou iluze třírozměrného obrazu.

Tato metoda může být nápomocná při vyhodnocování vzorků s tvary s mimořádně malými výškovými rozdíly, jako jsou například magnetické hlavy, minerály, povrchy pevných disků, povrchy leštěných waferů a metalurgické struktury.

2. Tmavé pole

Sněhové vločky jsou dokonale rozdílné, všechny však vykazují jeden jen zřídkakdy narušený základní vzor: jak je vidět na tomto ohromujícím příkladu, jedinečné vzory sněhových vloček mají vždy šest stran. Na tomto snímku, který byl pořízen technikou pozorování v tmavém poli, je vykreslen prosvětlený tvar přirozeného sněhového krystalu tvaru rozvětvené neboli hvězdicovité destičky. Ta je charakterizována šesti širokými výběžky, které destičce dávají hvězdicovitý tvar. Protože se jedná o sněhový krystal, tedy krystal, který je extrémně citlivý na působení tepla, musí ho fotograf udržovat v chladu a navíc chránit i před energií světelného zdroje, aby neroztál – to činí pořízení takového snímku ještě mimořádnějším.

U vzorků, jejichž pozorování by bylo za podmínek normálního osvětlení obtížné, používá ke zlepšení kontrastu mikroskopie v tmavém poli nepřímé osvětlení. Při této technice je ze vzorku vyloučen nerozptýlený svazek, díky čemuž je pole kolem vzorku tmavé a osvětleny jsou pouze okraje krystalu. Vzorek je nepřímo osvětlen kruhovým světlem, které ve výsledném obrazu není vidět, protože není zachyceno objektivem. Touto technikou vzniká nápadný vzhled světlých objektů na velmi tmavém pozadí a lze jí dosáhnout vysoké úrovně kontrastu u vzorků, jejichž pozorování by běžně bylo obtížné.

Touto technikou mikroskopického pozorování může uživatel zjistit i ta nejjemnější poškrábání nebo nedokonalosti. Dobrými kandidáty na pozorování v tmavém poli jsou minerály, krystalové chemikálie, koloidní částice, vzorky pro měření prašnosti, tenké řezy polymerních a keramických materiálů s drobnými vměstky, vzorky se změnami poréznosti či vzorky s gradientním indexem lomu.

3. Polarizace

Není tento snímek okouzlující? Na snímku jsou polarizovaným světlem zviditelněny pírkům podobné formace draslíku a sulfátů železa. Ke krystalizaci těchto sulfátů dochází tehdy, když se atomy nebo molekuly tvorbou krystalických zárodků a jejich následným růstem uspořádávají do organizované struktury tuhé látky. Krystalizaci je možné spatřit, když se z mrznoucí vodní páry v mracích tvoří sněhové vločky nebo když otevřete kapesní ohřívač rukou a on začne krystalizovat a uvolňovat teplo.

Mikroskopie v polarizovaném světle je technika, která zvyšuje kontrast a umožňuje hodnotit složení a trojrozměrnou strukturu anizotropních vzorků, tedy vzorků, jejichž vlastnosti se při pozorování z různých směrů liší. Podstatou této techniky je vytvoření polarizovaného světla. K tomu se používá sada dvou filtrů nazývaných analyzátor a polarizátor.

• Polarizátor se v dráze světla umísťuje před vzorek.
• Analyzátor se umisťuje do optické dráhy za vzorek.

Většina tuhých látek jsou anizotropní materiály a jejich optické vlastnosti se mění v závislosti na směru dopadajícího světla. Mikroskopii v polarizovaném světle lze využít k získání charakteristického kontrastu či zbarvení podle lomových vlastností vzorku.

Tuto techniku můžete využít ke zvýraznění vlastností různých látek, například metalurgických struktur, minerálů, displejů z kapalných krystalů (LCD) a polovodičových materiálů.

V mikroskopii existuje celá řada přístupů, které umožňují zlepšení kontrastu, zejména pracujete-li se vzorky, které ze své vlastní podstaty poskytují nízký kontrast, jako jsou například průsvitné nebo nebarvené vzorky nebo vzorky, jejichž index lomu závisí na orientaci světla. Technika tmavého pole a technika polarizovaného světla jsou vhodné zejména pro nováčky v oboru mikroskopie a pro každého jsou dobrým začátkem!

Další nádherné tapety ke stažení!

Vaše příležitost vyhrát nový vzpřímený nebo stereoskopický mikroskop

Už jste při pozorování mikroskopem někdy pořídili snímky, které považujete za krásné, nebo jste inspirováni pokusit se takové vytvořit? Stále ještě máte čas přihlásit své příspěvky do soutěže o cenu Global Image of the Year Scientific Light Microscopy Award pro rok 2022! Do půlnoci (24 hod.) dne 28. února 2023, přijímáme přihlášky z oblasti věd o živé přírodě a oblasti materiálových věd. JST (27. února 2023, 22 hod. EST).

Více informací získáte na naší stránce přihlášek IOTY 2022.

Související obsah

Digitální mikroskop DSX1000 vítězem iF Design Award 2022

Odhalte nevídanou krásu písku pod digitálním mikroskopem