Микрофотография¶
Микрофотография — метод получения изображений микроскопических объектов с помощью оптического, электронного или другого микроскопа, оснащённого фотоаппаратом или цифровой камерой. Метод позволяет фиксировать структуры, невидимые невооружённым глазом, и применяется в биологии, медицине, материаловедении, криминалистике и других областях науки и техники.
¶История
Первые попытки фотографировать изображение микроскопа относятся к 1840-м годам. Английский физик Джон Гершель в 1842 году предложил термин «фотография», а в 1840 году Александр Беккерель и Уильям Генри Фокс Талбот проводили опыты по фиксации изображений, получаемых через оптические приборы. В 1842 году Джон Гершель продемонстрировал метод гелиографии, применив его к изображениям, получаемым через микроскоп.
В 1845 году немецкий физиолог Иоганн Пуркинье опубликовал первые известные микрофотографии, полученные с помощью камеры-обскуры, приставленной к микроскопу. В 1850-х годах в Англии и Франции появились первые коммерческие альбомы микрофотографий. В 1857 году французский ботаник Шарль Немур опубликовал серию микрофотографий растительных тканей.
В России метод получил развитие в трудах физиолога И. М. Сеченова и анатома А. П. Бибикова. В 1870-х годах в России были созданы первые учебные коллекции микрофотографий для медицинских вузов.
¶Виды микрофотографии
¶По типу микроскопа
| Тип | Разрешение | Объекты |
|---|---|---|
| Световая (оптическая) | 0,2 мкм | Клетки, ткани, микроорганизмы |
| Флуоресцентная | 0,2 мкм | Меченые молекулы, белки |
| Электронная (ПЭМ) | 0,1 нм | Ультраструктура клеток, наноматериалы |
| Сканирующая электронная (СЭМ) | 1 нм | Поверхности, рельефные структуры |
| Атомно-силовая (АСМ) | 0,1 нм | Поверхности, отдельные молекулы |
¶По назначению
- Научная — для публикаций в научных журналах, монографиях, диссертациях.
- Учебная — для учебных пособий, атласов, лабораторных работ.
- Промышленная — контроль качества материалов, металлография, полиграфия.
- Криминалистическая — фиксация микроследов, сравнительные исследования.
- Художественная — создание художественных изображений микрообъектов.
¶Устройство и оборудование
Для получения микрофотографии используют специальные фотоадаптеры, устанавливаемые на окулярный тубус микроскопа. Адаптер может быть выполнен в виде:
- Окулярной камеры — цифровой камеры, устанавливаемой вместо окуляра.
- Зеркального адаптера — приставки с зеркалом, отражающим изображение в сторону фотоаппарата.
- Телескопического адаптера — приставки, увеличивающей фокусное расстояние для получения нужного масштаба изображения.
Для световой микроскопии используют цифровые камеры с матрицами от 1 до 20 мегапикселей и более. Важнейшими параметрами являются:
- Разрешение — способность различать две близко расположенные точки.
- Чувствительность — минимальная освещённость, при которой камера формирует изображение.
- Глубина резкости — толщина слоя объекта, изображение которого остаётся резким.
- Цветопередача — точность воспроизведения цвета объекта.
Для электронной микроскопии используют специальные камеры, работающие в вакууме, с высоким разрешением и чувствительностью к электронному излучению.
¶Методика получения
Процесс получения микрофотографии включает следующие этапы:
- Подготовка объекта — фиксация, окрашивание, укладка на предметное стекло.
- Настройка микроскопа — установка увеличения, освещения, фокусировки.
- Настройка камеры — установка экспозиции, баланса белого, разрешения.
- Фокусировка — точная настройка резкости с помощью макровинта.
- Съёмка — получение изображения с минимальной вибрацией и достаточной освещённостью.
- Обработка — коррекция яркости, контраста, цвета, масштабирование.
Для получения качественных изображений используют штативы, виброзащитные столы, стабилизированное освещение (светодиодные или галогеновые лампы с регулируемой яркостью) и программное обеспечение для обработки изображений.
¶Применение
¶В биологии и медицине
Микрофотография применяется для изучения клеточной структуры, гистологии, цитологии, микробиологии. Микрофотографии используются в учебных атласах, научных публикациях, медицинской диагностике (цитология, гистопатология).
¶В материаловедении
Микрофотографии металлов, сплавов, полимеров, керамики позволяют изучать микроструктуру, определять фазовый состав, контролировать качество материалов. Металлографические микрофотографии являются обязательной частью технической документации.
¶В криминалистике
Микрофотография используется для фиксации микроследов (волокна, краска, порошок), сравнительных исследований, идентификации материалов. Микрофотографии являются доказательствами в судебных процессах.
¶В полиграфии
Микрофотографии применяются для контроля качества печати, изучения структуры бумаги, красок, типографских шрифтов.
¶Интересные факты
- Первая опубликованная микрофотография относится к 1842 году и изображала структуру бумаги.
- В 1870-х годах в России были созданы первые учебные коллекции микрофотографий для медицинских вузов.
- Микрофотографии кристаллов солей и минералов являются одними из самых распространённых объектов художественной микрофотографии.
- В 2020 году Нобелевская премия по химии была присуждена за разработку криоэлектронной микроскопии, позволившей получать микрофотографии биологических молекул с атомным разрешением.
¶Источники
- «Микрофотография» // Большая советская энциклопедия.
- «Микроскопическая техника» / Под ред. Д. С. Соколова. — М.: Медицина, 1996.
- «Фотография в науке» / Под ред. А. А. Дементьева. — М.: Наука, 1980.
- «Электронная микроскопия» / Под ред. В. Н. Ершова. — М.: Наука, 1985.