Виды микроскопов применяемых в экспертных исследованиях и их характеристики доклад

Обновлено: 14.05.2024

В зависимости от требуемой величины разрешения рассматриваемых микрочастиц материи, микроскопы разделяются на Оптические; Электронные; Рентгеновские; Лазерные рентгеновские микроскопы.

Оптический микроскоп. Оптическая система микроскопа состоит из основных элементов - объектива и окуляра. Они закреплены в подвижном тубусе, расположенном на металлическом основании, на котором имеется предметный столик. В современном микроскопе практически всегда есть осветительная система (в частности, конденсор с ирисовой диафрагмой), макро- и микро- винты для настройки резкости, система управления положением конденсора. В зависимости от назначения, в специализированных микроскопах могут быть использованы дополнительные устройства и системы.

Электронный микроскоп отличается возможностью получать сильно увеличенное изображение объектов, используя для их освещения электроны. В отличие от оптического микроскопа, в электронном микроскопе используют потоки электронов и магнитные или электростатические линзы. Некоторые электронные микроскопы позволяют увеличивать изображение в 2 млн. раз, в то время, как максимальное увеличение лучших оптических микроскопов достигает 2000 раз. Как электронные, так и оптические микроскопы имеют ограничения в разрешающей способности в зависимости от длины волн. В электронных микроскопах используются электростатические или электромагнитные линзы для формирования изображения путем управления пучком электронов и концентрации его на отдельных участках изображения подобно тому, как оптический микроскоп использует стеклянные линзы для фокусирования света на (или сквозь) изображении.

Рентгеновский микроскоп - устройство для исследования микроскопического строения вещества с помощью рентгеновского излучения. Разрешающая способность достигает 100нм, что в 2 раза выше, чем у оптических микроскопов (200нм). Теоретически рентгеновская микроскопия позволяет достичь на 2 порядка лучшего разрешения, чем оптическая (поскольку длина волны рентгеновского излучения меньше на 2 порядка). Однако современный оптический микроскоп - наноскоп имеет разрешение до 3-10нм. Различают рентгеновские микроскопы отражательные и проекционные.

Лазерный рентгеновский микроскоп - прибор или микроскоп c применением рентгеновских лазерных лучей отличающийся разрешающей способностью, обеспечивающей получение изображений на субатомном, атомном уровне на базе использования генерируемого вынужденного луча, например, (инфракрасного) мощностью 14,2 киловатта с длиной волны 1,61 ангстрема.(Например, в ходе химической реакци в режиме 3D и др.).

Металлографические микроскопы применяются в научных и промышленных лабораториях для исследования непрозрачных объектов. Возможна работа в отраженном и проходящем свете. Доступны режимы светлого и темного поля, фазовый контраст, поляризованный свет.

Стереоскопические микроскопы применяются в лабораториях и на различных производствах для получения увеличенных изображений объектов во время проведения рабочих операций. Возможна работа в отраженном и проходящем свете.

Поляризационные микроскопы применяются в научных и исследовательских лабораториях для специализированных исследований в поляризованном свете. Возможна работа в отраженном и проходящем свете.

Криминалистическими называют обычно сравнительные микроскопы, так как они чаще всего применяются в сфере криминалистики. Это особые приборы, которые помогают правоохранительным органам в различных повседневных задачах. В криминалистике максимально важной является возможность проведения сравнения образцов, поэтому именно сравнительные микроскопы получили такое название.

Особенности

Криминалистические микроскопы – отдельный класс оптических приборов. В них предусмотрена возможность сравнении. Одновременно можно наблюдать и исследовать два образца.

Для успешного расследования преступлений используются многие достижения научно-технического прогресса. Криминалистические микроскопы играют в этом деле ведущую роль. Они используются в каждой криминалистической лаборатории, так как обладают высокой точностью исследовательских и сравнительных возможностей.

Основная задача такого прибора – возможность проведения анализа на соответствие денежных знаков, документов, отпечатков пальцев, микроскопических фрагментов ткани волос. Благодаря сравнительному анализу удается выявлять фальшивые деньги, подделаны произведения искусства, документы. Также такие микроскопы помогают изучать фрагменты одежды или волос и сравнивать их с образцами, взятыми у подозреваемых и потенциальных преступников.

Устройство криминалистических микроскопов

Благодаря использованию высокоточной оптики исключается возможность ошибки или же погрешности в процессе проведения исследований. В базовых моделях криминалистических микроскопов обычно присутствуют такие составляющие:

оптический тракт – двухканальный;
предметный столик – двойной, или же разделённый на секторы;
светодиодная кольцевая подсветка;
встроенная видеокамера;
порт для подключения к ПК.

Отдельные модели поставляются в комплекте с персональным компьютером и жидкокристаллическим монитором, который позволяет получать максимально точное изображение.

Сравнительные криминалистические микроскопы дополнительно оснащаются удобной системой управления. На основном блоке присутствует панель для раздельного управления правым и левым предметным столиком, позволяющая производить исследование каждого образка независимо друг от друга.

Назначение

Как понятно из названия, криминалистические микроскопы имеют специфическое назначение и применяются они для исследования образцов в криминалистике. Лаборант в работе с таким прибором выполняет сравнения таких объектов:

водяные знаки купюр;
печати и подписи на документах;
фрагменты волос, одежды;
отпечатки пальцев;
пресс-формы;
маркировки разных типов;
пули.

Изображения, полученные в ходе исследований можно изучать по отдельности. Есть модели микроскопов, позволяющие в автоматическом режиме исследовать образцы на соответствие за счет специализированного программного обеспечения.

Современные криминалистические микроскопы – новое слово в науке, позволяющее правоохранительным органам работать в разы эффективнее и быстрее раскрывать преступления!

Микроскоп – это устройство, предназначенное для увеличения изображения объектов изучения для просмотра скрытых для невооруженного глаза деталей их структуры. Прибор обеспечивает увеличение в десятки или тысячи раз, что позволяет проводить исследования, которые невозможно получить используя любое другое оборудование или приспособление.

Микроскопы широко применяются в медицине и лабораторных исследованиях. С их помощью проводится инициализация опасных микроорганизмов и вирусов с целью определения метода лечения. Микроскоп является незаменимым и постоянно совершенствуется. Впервые подобие микроскопа было создано в 1538 году итальянским врачом Джироламо Фракасторо, который решил установить последовательно две оптические линзы, подобные тем, что используются в очках, биноклях, подзорных трубах и лупах. Над усовершенствованием микроскопа трудился Галилео Галилей, а также десятки всемирно известных ученых.

Устройство

Микроскоп имеет много разновидностей которые отличаются между собой по устройству. Большинство моделей объединяет похожая конструкция, но с небольшими техническими особенностями.

В подавляющем большинстве случаев микроскопы состоят из стойки, на которой закрепляется 4 главных элемента:

Объектив.
Окуляр.
Осветительная система.
Предметный столик.

Объектив

Объектив представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из идущих друг за другом стеклянных линз. Объективы сделаны в виде трубок, внутри которых могут быть закреплены до 14 линз. Каждая из них увеличивает изображение, снимая его с поверхности впереди стоящей линзы. Таким образом, если одна увеличит предмет в 2 раза, следующая сделает увеличение данной проекции еще больше и так до тех пор, пока предмет не отобразится на поверхности последний линзы.

Каждая линза имеет свое расстояние для фокусировки. В связи с этим они намертво закреплены в тубусе. Если любая из них будет передвинута ближе или дальше, получить отчетливое увеличение изображения не удастся. В зависимости от особенностей линзы, длина тубуса, в котором заключен объектив, может отличаться. Фактически, чем он выше, тем более увеличенным будет изображение.

Окуляр

Окуляр микроскопа также состоит из линз. Он предназначен для того чтобы оператор, который работает с микроскопом, мог приложить к нему глаз и увидеть увеличенное изображение на объективе. В окуляре имеются две линзы. Первая располагается ближе к глазу и называется глазной, а вторая полевой. С помощью последней осуществляется регулировка увеличенного объективом изображения для его правильной проекции на сетчатку глаза человека. Это необходимо для того, чтобы путем регулировки убрать дефекты восприятия зрения, поскольку у каждого человека фокусировка осуществляется на разном расстоянии. Полевая линза позволяет подстроить микроскоп под данную особенность.

Осветительная система

Чтобы рассмотреть изучаемый предмет необходимо его осветить, поскольку объектив закрывает естественный свет. В результате смотря в окуляр всегда можно видеть только черное или серое изображение. Специально для этого была разработана осветительная система. Она может быть выполнена в виде лампы, светодиода или другого источника света. У самых простых моделей осуществляется прием световых лучей из внешнего источника. Они направляются на предмет изучения с помощью зеркал.

Предметный столик

Последней важной и самой простой в изготовлении деталью микроскопа является предметный столик. На него направлен объектив, поскольку именно на нем закрепляется предмет для изучения. Столик имеет плоскую поверхность, что позволяет фиксировать объект без опаски, что он сдвинется. Даже минимальное передвижение объекта исследований под увеличением будет огромным, поэтому найти изначальную точку, которая исследовалась, заново будет непросто.

Типы микроскопов

За огромную историю существования данного прибора, было разработано несколько значительно отличающихся между собой по принципу действия микроскопов.

Среди самых часто используемых и востребованных типов этого оборудования выделяют такие виды:

Оптические.
Электронные.
Сканирующие зондовые.
Рентгеновские.

Оптические

Оптический микроскоп является самым бюджетным и простым устройством. Данное оборудование позволяет провести увеличение изображения в 2000 раз. Это довольно большой показатель, который позволяет изучать строение клеток, поверхность ткани, находить дефекты на искусственно созданных предметах и пр. Стоит отметить, что для достижения столь большого увеличения устройство должно быть очень качественно выполненным, поэтому стоит дорого. Подавляющее большинство оптических микроскопов сделано значительно проще и имеют сравнительно небольшое увеличение. Учебные типы микроскопов представлены именно оптическими. Это обусловлено их меньшей стоимостью, а также не слишком большой кратностью увеличения.

Обычно оптический микроскоп имеет несколько объективов, которые закрепляются на стойке подвижными. Каждый из них имеет свою степень увеличения. Рассматривая предмет можно передвинуть объектив в рабочее положение и изучить его под определенной кратностью. При желании еще больше приблизить изображение, нужно просто перейти на еще более увеличивающий объектив. Данные устройства не имеют сверхточной регулировки. К примеру, если необходимо лишь немного приблизить изображение, то перейдя на другой объектив, можно его приблизить в десятки раз, что будет чрезмерно и не позволит правильно воспринять увеличенную картинку и избежать ненужных деталей.

Электронный микроскоп

Электронный является более совершенной конструкцией. Он обеспечивает увеличение изображения как минимум в 20000 раз. Максимальное увеличение подобного прибора возможно в 10 6 раз. Особенность этого оборудования заключается в том, что вместо луча света как у оптических, у них направляется пучок электронов. Получение изображения осуществляется благодаря применению специальных магнитных линз, которые реагируют на движение электронов в колоне прибора. Регулировка направленности пучка осуществляется с помощью магнитного поля. Данные устройства появились в 1931 году. В начале 2000-х годов начали совмещать компьютерное оборудование и электронные микроскопы, что значительно повысило кратность увеличения, диапазон настройки и позволило запечатлеть получаемое изображение.

Электронные устройства при всех своих достоинствах имеют большую цену, и требуют особенных условий для работы. Чтобы получать качественное четкое изображение необходимо, чтобы предмет изучения находился в вакууме. Это связано с тем, что молекулы воздуха рассеивают электроны, что нарушает четкость изображения и не позволяет проводить точную регулировку. В связи с этим данное оборудование применяют в лабораторных условиях. Также важным требованием для использования электронных микроскопов является отсутствие внешних магнитных полей. В связи с этим лаборатории, в которых их используют, имеют очень толстые изолированные стены или находятся в подземных бункерах.

Подобное оборудование используется в медицине, биологии, а также в различных отраслях промышленности.

Сканирующие зондовые микроскопы

Сканирующий зондовый микроскоп позволяет получать изображение с объекта путем его исследования с помощью специального зонда. В результате получается трехмерное изображение, с точными данными характеристики объектов. Данное оборудование имеет высокое разрешение. Это сравнительно новое оборудование, которое создали несколько десятков лет назад. Вместо объектива у данных приборов имеется зонд и система его перемещения. Получаемое из него изображение регистрируется сложной системой и записывается, после чего создается топографическая картина увеличенных объектов. Зонд оснащается чувствительными сенсорами, которые реагируют на движение электронов. Также встречаются зонды, которые работают по оптическому типу путем увеличения благодаря установке линз.

Часто зонды применяют для получения данных о поверхности предметов со сложным рельефом. Зачастую их опускают в трубу, отверстия, а также мелкие тоннели. Единственным условием является соответствие диаметра зонда диаметру объекта изучения.

Для данного метода характерна значительная погрешность измерения, поскольку получаемая в результате 3D картина сложно поддается расшифровке. Присутствует много деталей, которые искажаются компьютером при обработке. Первоначальные данные обрабатываются математическим способом с помощью специализированного программного обеспечения.

Рентгеновские микроскопы

Рентгеновский микроскоп относится к лабораторному оборудованию, применяемому для изучения объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Эффективность увеличения данного устройства находится между оптическими и электронными приборами. На изучаемый объект отправляются рентгеновские лучи, после чего чувствительные датчики реагируют на их преломление. В результате создается картинка поверхности изучаемого объекта. Благодаря тому, что рентгеновские лучи могут проходить сквозь поверхность предмета, подобное оборудование позволяет не только получить данные о структуре объекта, но и его химическом составе.

Рентгеновское оборудование обычно используется для оценки качества тонких покрытий. Его используют в биологии и ботанике, а также для анализа порошковых смесей и металлов.

You are using an outdated browser.
Please upgrade your browser to improve your experience.

Мы работаем c
физическими и юридическими лицами!

Цель данной статьи познакомить экспертов криминалистов с примерами применения и особенностями микроскопов при проведении криминалистических исследований.

Сравнительные микроскопы для проведения баллистических, трасологических исследований и исследований документов.

Отличительными особенностями микроскопов данного вида является прецизионная точность изготовления оптических элементов, что позволяет максимально корректно сопоставлять изображения из разных каналов микроскопа, что существенно повышает достоверность проводимых экспертиз и исследований (рис.1,2). Микроскопы могут быть оснащены цифровыми средствами регистрации изображений, что позволяет повысить оперативность исследований.

Сравнительные микроскопы оснащены комплектами держателей и приспособлений для регистрации самых разнообразных объектов от пуль и гильз, наиболее часто встречающихся калибров, до специальных держателей проволоки и т.п. Все механические части держателей выполнены с высокой точностью, что позволяет проводить самые сложные исследования.

Необходимым условием для проведения сравнительных исследований является стабильность освещения в каждом оптическом канале по цветовой температуре и интенсивности. С этой целью в микроскопах применена оригинальная схема, освещения основанная на использовании мощного единого источника света и распределения его потока с помощью световодов на оба оптических канала одновременно.
Использование микроскопов для сравнительных исследований микрообъектов. Данный вид приборов представляет собой два исследовательских микроскопа объединенных сравнительным мостом (рис.4 ). В каждом из микроскопов могут быть реализованы любые необходимые для проведения криминалистических исследований методы. Такие как поляризация, фазовый контраст, флюоресценция и другие. Что делает данный прибор применимым для решения задач исследования любых микрообъектов как органического так и не органического происхождения.

Как отмечалось выше, в сравнительной микроскопии чрезвычайно важно получение одинаковой цветопередачи в обоих каналах. При исследовании микрообъектов это особенно важно, так как зачастую дифференцирующим объекты признаком является именно цвет. Для этих целей в каждый из оптических каналов встроен блок цветовой коррекции, построенный по принципу аддитивного смешения цветов (рис.5). Путем перемещения светофильтров может быть установлена необходимая цветовая тождественность полей зрения для двух каналов (рис.6, 7).

Как известно, одним из основных и пожалуй самым распространенным инструментом эксперта криминалиста является стерео микроскоп или, как его часто называют, бинокуляр. Для решения разнообразных задач могут быть реализованы различные методы освещения. Освещение полужесткими световодами, бестеневое кольцевое освещение, коаксиальное для детального исследования особенностей поверхностей.
При разработке стереомикроскопов самым приоритетным направлением остается получение качественного изображения с высоким пространственным и цветотоновым разрешением. Иллюстрацией результата этих работ может служить следующий пример. При проведении экспертиз волокнистых материалов на этапе пробоподготовки необходимо отобрать интересующие волокна с пленки прикатанной к предметам одежды подозреваемого или потерпевшего. Затем проводится исследование на сравнительном микроскопе при больших (порядка 200-1000х) увеличениях. Количество препаратов которые необходимо исследовать напрямую зависит от качества изображения на стереомикроскопе. Принимая во внимание, что подобные исследования, как правило, назначаются при расследовании тяжких преступлений, значения качества изображения в стереомикроскопе трудно переоценить.

При решении задач исследования документов, а также поиска следовых количеств веществ по их автофлюоресценции может быть реализована схема флюоресцентной стерео микроскопии (рис.9). Идеология реализации флюоресцентных методов в стерео микроскопии состоит в сочетании источника возбуждающего излучения большой мощности и близкой к идеальной скрещиностью фильтров возбуждения и регистрации. Использование данного подхода позволяет исследовать и регистрировать слабо флюоресцирующие объекты при полном отсутствии отраженного возбуждающего света. Микроскопы могут быть оснащены наборами фильтров для исследования флюоресценции во всех областях видимого света от ближнего УФ до красного (рис.10).

При проведении баллистических и трасологических исследований возникает потребность регистрации объектов, имеющих достаточно структурированную поверхность. При регистрации данных объектов с большим увеличением зачастую возникает проблема нехватки глубины резкости. Для решения этой проблемы применяется так называемая мультифокальная реконструкция изображения. Данный метод основан на съемке объекта в разных фокальных плоскостях и программном формировании резкого изображения. Применение этого метода при использовании лабораторных микроскопов и макроскопов достаточно хорошо известно и нашло самое широкое применение. Однако, при использовании стереомикроскопа, который является одним из основных инструментов эксперта криминалиста, применение этого метода может оказаться невозможным. Это обусловлено тем, что при перемещении стереомикроскопа по вертикальной оси для получения изображений из различных плоскостей фокусировки, неминуемо смещается поле зрения оптического канала, через который производится регистрация изображения. Проблему удалось решить с помощью применения на своих стереомикроскопах устройства для аксиальной фотографии. Данное устройство позволяет сместить оптический блок микроскопа с тем, чтобы выставить регистрационный канал строго по оптической оси объектива микроскопа.

Рис. 11 Стереомикроскоп. Фотография следа бойка пистолета ПМ без реконструкции (слева) и с применением мультифокальной реконструкции (справа).

Данный метод реконструкции позволяет не только получать наглядные иллюстрации (рис.11). С его помощью можно более качественно проводить сравнительные исследования, а также проводить коплексные измерения объекта исследования. Необходимо учитывать, что корректные результаты измерения могут быть получены только в горизонтальной проскости (X-Y). Попытки проведения измерений глубин и высот (по оси Z) абсолютно недопустимы, поскольку в любом случае результатом будет проекция на плоскость X-Y.
Как хорошо видно из иллюстраций, все приборы, описанные выше, имеют средства цифровой регистрации изображений. Данные устройства являются важнейшим и неотъемлемым элементом экспертного прибора. От качества представленных в заключении иллюстраций зачастую зависит отношение к заключению заинтересованных лиц.

Читайте также: