Опрос

Какие рубрики вам наиболее интересны?

View Results

Loading ... Loading ...

Наши партнеры

  • .

Последние комментарии

ЭТАЛОН ЦЕЙССА.

Опубликовал Сергей 1 января 2011 в рубрике Наука.

В мире современных оптико-механических приборов цейссовская оптика давно стала эталоном надёжности и качества. Ею оснащено 98% планетариев по всему миру. Электронные микроскопы с цейссовской маркой используются в научных и промышленных целях практически во всех отраслях — от микробиологии до космических исследований.

НАЧАЛАСЬ история самой точной оптики в мире с небольшой мастерской, организованной в 1846 г. в Иене тридцатилетним учёным- оптиком Карлом Цейссом, вначале выпускавшей лишь обычные лупы и очень простые микроскопы, служившие в качестве препа- рационных.

Первый серийный цейссовский микроскоп в 1847 г. представлял собой всего одну линзу, установленную на футляр для хранения с помощью специальных салазок и передвигавшуюся вдоль направляющей. Наводка на резкое изображение осуществлялась с помощью винта, связанного с оправой линзы. В комплект входили три — четыре сменные линзы, позволяющие изменять увеличение. Первый же «настоящий» микроскоп, оснащённый окуляром и объективом «Stativ 1», был изготовлен лишь десять лет спустя — в 1857 г. Этот прибор, объединивший в себе рациональную функциональность с высоким качеством и простотой в использовании, и положил первый камушек в фундамент славы цейссовской оптики.

Карл Цейсс, безусловно, был человеком незаурядным и, как теперь сказали бы, цепким. В 16 лет он поступил в обучение к оптику и механику Фредерику Кёрнеру, доценту Йенского университета, занимавшемуся разработками в области производства стекла для объективов телескопов, в 22 года начал изучать теорию изготовления оптических приборов. Затем, в течение семи лет ездил по механическим мастерским Штутгарта, Дармштадта, Берлина и Вены, изучая методы плавления стекла, материалы, необходимую температуру печей для обжига, интересуясь практически всем, что прямо или косвенно связано с изготовлением стекла, микроскопов и прочих оптических инструментов.

При изготовлении микроскопов в предыдущие столетия значение придавалось лишь их внешнему виду, так как это служило престижу их владельцев. Качество же их и отображающая способность зависели лишь от опыта шлифовщиков линз. В XIX в. оптика, как и все точные науки, претерпевала небывалый подъём. Уже в 20 — 30-х гг. была подведена прочная основа под учение о дифракции света и теории оптического изображения. Настоящую революцию в оптике произвело создание Йозефом Фраунгофером в начале XIX в. систем линз с коррекцией ахроматизма (линий нечёткости). Накопленные предшественниками и современниками знания и практические достижения и положил Цейсс в основу своего производства микроскопов с воспроизводимым качеством. «Рабочая рука не должна выполнять каких-либо других функций, как только точное претворение форм и размеров всех элементов конструкции, определённых расчётом» стало его девизом. Другие основные правила и этапы производственного процесса описал 26-летний профессор Йенского университета Эрнст Аббе, которого Цейсс пригласил в 1866 г. в свою небольшую фирму (в то время в ней работало всего 20 человек). Благодаря Аббе, технология создания микроскопов получила теоретическую основу, до нынешних дней не потерявшую своего значения. Именно он установил, что разрешение (минимально возможное расстояние между двумя точками, которые видны но отдельности)определяется выражением:

где R — разрешение в микрометрах (10-6 м); Л — длина волны света (создаваемого осветителем), мкм; п — показатель преломления среды между образцом и объективом; а — половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив). Величину nsinu Аббе назвал числовой апертурой (она обозначается символом NA). Из приведенной формулы видно, что разрешаемые детали исследуемого объекта тем меньше, чем больше NA и чем меньше длина волны.

Солидная научная база позволила уже к 1872 г. выпускать объективы 17 типов, в том числе три иммерсионные системы, в которых между линзами и рассматриваемым предметом помещалась жидкость (обычно — кедровое масло) для повышения апертуры и, следовательно, увеличения разрешающей способности. До изобретения электронных микроскопов иммерсионные системы давали наибольшие увеличения и обеспечивали наилучшее качество изображения.

Разработанная Аббе теория показала, что достигнутый успех — не предел, если целенаправленно использовать свойства различных сортов стекла. В 1879 г. в дело Цейсса был вовлечён третий, ставший незаменимым, человек — химик Фредерик Отто Шотт, который, казалось, об оптическом стекле знал всё.

В этом здании в начале XX в. находилось дочернее предприятие компании «Карл Цейсс- в Санкт-Петербурге

Чем больше развивались объективы для микроскопов, тем острее вставала проблема освещения наблюдаемых препаратов. Вскоре было ликвидировано и это препятствие. Профессор Август Кёлер, первоначально бывший сотрудником Карла Цейсса в Йене, в 1893 г. разработал практически совершенную систему освещения для микроскопа, позволявшую на практике использовать все возможности разрешения объективов Цейсса, в частности для микрофотографии . Введенный Кёлером способ создания параллельного пучка света давал возможность получать равномерно освещённые изображения, а также добиваться повышения разрешающей способности объектива микроскопа.

В 1889-м, когда Карла Цейсса уже не было в живых (он скончался в Йене в 1886 г.), Эрнст Аббе создал Фонд Карла Цейсса и, объединив руководимую им фабрику с предприятием по производству различных видов специального стекла Фредерика Шотта, положил тем самым начало известной теперь во всем мире компании «Carl Zeiss».

В 1890 г. (ещё на заводах Шотта) начался выпуск фотографических объективов, свободных от астигматизма и кривизны поля изображения, обеспечивавших резкость изображения до краёв. Произошло это после того, как сотрудник оптических лабораторий Цейсса П. Рудольф сумел найти эффективный способ преодоления астигматизма. (Астигматизм — это искажение изображения, формируемого оптической системой, связанное с тем, что преломление (или отражение) лучей в различных сечениях проходящего светового пучка неодинаково. Вследствие астигматизма изображение предмета становится нерезким.).

В 1880-х гг. немецкий химик Ф. О. Шотт (1851 -1935) освоил производство «нового йенского стекла» (баритовый крон, баритовый флинт, тяжёлый крон). Оно было использовано П. Рудольфомпри расчёте ряда объективов, что обусловило качественный скачок в объективостроении. Предложенная П. Рудольфом схема анастигмата позволила устранить астигматизм, выпрямить поле изображения с одновременной коррекцией сферической аберрации. В 1891 г. фирмой К. Цейсса по указанной схеме был выпущен объектив «Протар».

Двойной «Протар» стал наиболее совершенным типом универсального объектива для моментальных снимков сначала внутри помещения, а затем и пейзажных.

В России цейссовская оптика (а это был микроскоп с порядковым номером 24) впервые появилась уже через два года после организации Йенской мастерской, т.е. в 1848 г. Насколько высоко она была оценена, свидетельствует то, что в последующие годы для нужд российской науки закупались практически все новые цейссовские разработки. Интересно письмо трёхсот русских медиков, направленное в Йену после состоявшегося в 1887 г. конгресса российских врачей, в котором они благодарили Цейсса за возможности, открытые для науки благодаря микроскопии: «Конгресс единогласно заявляет, что Ваши новые Апохроматы в сочетании с Компенсационными окулярами являются самым совершенным из всего, что имеется в данной области в настоящее время, а также выражает убеждение, что тем самым знаменуется новая эпоха в области микроскопических исследований, и перед ними открываются новые многообещающие и плодотворные пути».

Интересна история старейшего иркутского телескопа. В 1909 г. действительный член Восточносибирского отделения Русского географического общества (ВСОРГО) Р. Пророков предложил создать первую в Сибири астрономическую обсерваторию. В городе оказалось много людей, поддержавших идею, и в короткое время по подписным листам было собрано 3400 руб. деньгами и примерно на 1000 руб. строительных материалов. По совету профессора С. Глазенапа из Пулковской обсерватории телескоп - рефрактор с двойным объективом диаметром 130 мм, параллактической монтировкой и чугунным штативом был заказан заводу Цейсса в Германии. В январе 1910 г. 200-пудовый груз из Германии прибыл в Иркутск, в начале февраля обсерватория была открыта для членов ВСОРГО и жертвователей, и в первые же дни наблюдений в телескоп удалось увидеть комету Галлея.

До 1913 г. в Россию поставлялось более десяти процентов всех цейссовских микроскопов. Российское медицинское образование стояло тогда на очень высоком уровне, отечественные микробиологи принимали активнейшее участие в разработках научно-исследовательских групп не только в России, но и во Франции и Великобритании. Особым спросом у медиков пользовалась конструкция микроскопа, разработанная в 1904 г. сотрудниками фирмы Р. Кёлером и М. Рором, в которой была реализована идея Аббе о повышении разрешающей способности микроскопа при исследовании в ультрафиолетовых лучах. Разработчиком штативов микроскопов, которые впоследствии использовались на производстве «Carl Zeiss», был профессор Московского университета, основатель российской гистофизиологии А.И. Бабухин. А конструктивные бабухинские предложения сохраняются даже в современных микроскопах.

Принцип освещения по Кёлеру:

1—источник света; 1а — проекция нити лампы на апертурной диафрагме:

2 — коллектор:

3 — полевая диафрагма осветителя;

За — проекция полевой диафрагмы на препарате;

4 — светофильтр;

5 — апертурная диафрагма;

6— конденсор;

7— препарат;

8— объектив микроскопа

Объектив сфокусирован на препарате. Принцип освещения заключается в том, что изображение нити лампы осветителя проецируется на апертурную диафрагму конденсора, а полевая диафрагма осветителя проецируется в плоскость препарата.

Знаменитый цейссовский микроскоп Stand 1

Микроскопы LSM 510 МЕТА

Конфигурация операционного микроскопа OPMI pic о максимально адаптирована для нужд нейрохирургии

Обычный световой микроскоп фирмы «Carl Zeiss» в наше время умеет фотографировать, выводить изображение на экран телевизора и компьютера, проводить исследование объекта в поляризованных лучах и свете люминесценции и даже запоминать параметры положения, максимально удобного для пользователя. С помощью современного цейссовского телемедицинского оборудования можно управлять микроскопом из любой точки земного шара. Двусторонняя связь между лечащим врачом и специалистом- консультантом осуществляется с помощью оптоволоконных или спутниковых систем. И врач в региональной больнице, и консультант видят одну и ту же картину на экране компьютера, причём изображение на стороне получателя создается менее чем за секунду. С помощью специальной компьютерной программы консультант настраивает микроскоп, меняет поля зрения. Такие телемедицинские системы уже применяются и у нас в стране, и за рубежом. Потрясающие перспективы в ближайшее время ждут и хирургию: она будет оснащена микроскопами, управляемыми голосом.

С начала прошлого века специалисты фирмы не обходили вниманием и такую насущную для миллионов людей проблему, как промышленное производство высококачественных очковых линз. Первые работы в этом направлении были начаты в 1908 г. замечательным немецким оптиком Морицем фон Рором, рассматривавшим очковое стекло как линзу, рассчитанную па отсутствие аберраций, и в соответствии с этим существенно продвинувшим процесс изготовления и расчета очковых стекол. Тогда же в Йене стали изготавливаться и так называемые «катральные» очковые стекла с асферическими поверхностями для людей, перенёсших операцию удаления катаракты. Это послужило развитию производства цейссовских пунктальных стёкол, то есть линз, выполненных с расчетом минимального астигматизма наклонных пучков лучей. Был совершен технологический прорыв, повлёкший за собой переход к массовому производству очков.

Предвидел ли гениальный оптик, открывая свою небольшую оптическую мастерскую, что слава его и через 150 лет окажется непревзойдённой. Но то, что случилось именно так — закономерно. Задел, оставленный основателями фирмы, настолько велик, что «Carl Zeiss» по-прежнему остаётся одним из мировых лидеров в области микроскопии, промышленной измерительной техники, высокопрецизиониых объективов для производства микросхем, операционных микроскопов и других оптических приборов.

Читайте также:

ДЕСТРАТИФИКАЦИЯ: НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ – НОВЫЙ ТЕРМИН.
Кварковая звезда
О "звуковом" ядерном синтезе.
Нобелевская бацилла.


Написать комментарий

RSS

rss Подпишитесь на RSS для получения обновлений.