Шкала микрометра: Как правильно пользоваться микрометром

Содержание

Как правильно пользоваться микрометром

Микрометр – высокоточный прибор, предназначенный для измерения линейных величин абсолютным методом. Чтобы определить его показания, необходимо просуммировать значения шкалы стебля и барабана.

Содержание

Определение показаний прибора

Указателем при отсчете по шкале 2 стебля служит торец барабана, а продольный штрих 1 является указателем для круговой шкалы 3. Пронумерованная шкала стебля показывает количество миллиметров, а его дополнительная шкала служит для подсчета половин миллиметров.

Отметим последний полностью открытый барабаном штрих миллиметровой шкалы стебля. Его значение составляет целое число миллиметров, и на рисунке он обозначен зеленым цветом. Если правее этого штриха имеется открытый штрих дополнительной шкалы (выделен голубым), нужно прибавить 0,5 мм к полученному значению.

При отсчете показаний круговой шкалы 3 в расчет берут то её значение, которое совпадает с продольным штрихом 1. Таким образом, на верхнем изображении показания прибора составляют:

  • 16 + 0,22 = 16,22 мм.
  • 17 + 0,5 + 0,25 = 17,75 мм.

Распространенной ошибкой является случай, когда неверно учитывают (или не учитывают) величину 0,5 мм. Это связано с тем, что ближайший к барабану штрих дополнительной шкалы может быть открыт частично. При необходимости проверьте себя с помощью штангенциркуля.

Порядок проведения измерений микрометром

Рабочие поверхности микрометра разводят на величину чуть большую, чем размер измеряемой детали, иначе при работе можно её поцарапать. Дело в том, что торцевые поверхности пятки и микрометрического винта имеют высокую твердость для устойчивости к истиранию.

Пятку слегка прижимают к детали и вращают микрометрический винт с помощью трещотки до соприкосновения его с измеряемой поверхностью. Трещотка служит для регулирования усилия натяга – делается обычно 3 – 5 щелчков. Положение микрометрического винта фиксируют с помощью стопорного устройства для того, чтобы не сбить показания при считывании значений со шкалы.

В процессе работы с микрометром его следует держать за скобу таким образом, чтобы была видна шкала стебля, и показания можно было снять на месте.

При измерении диаметра вала, измерительные поверхности нужно выставлять в диаметрально противоположных точках. При этом пятка прижимается к валу, а микрометрический винт, который медленно вращают трещоткой, последовательно выравнивается в двух направлениях: осевом и радиальном. После работы необходимо проверить точность инструмента с помощью эталона.

Устройство гладкого микрометра типа мк-25

Основные элементы конструкции гладкого микрометра представлены на рисунке ниже и обозначены цифрами:

  1. Скоба. Она должна быть жесткой, поскольку её малейшая деформация приводит к соответствующей ошибке измерения.
  2. Пятка. Она может быть запрессована в корпус, а может быть сменной у микрометров с большим диапазоном измерений (500 – 600 мм, 700 – 800 мм и т.д.).
  3. Микрометрический винт, который перемещается при вращении трещотки 7.
  4. Стопорное устройство. У микрометра на рисунке оно выполнено в виде винтового зажима. Используется для фиксации микрометрического винта при настройке прибора или снятии показаний.
  5. Стебель. На него нанесены две шкалы: пронумерованная (основная) показывает количество целых миллиметров, дополнительная – количество половин миллиметров.
  6. Барабан, по которому отсчитывают десятые и сотые доли миллиметра. Торец барабана также является указателем для шкалы стебля 5.
  7. Трещотка для вращения микрометрического винта 3 и регулировки усилия, прикладываемого к измерительным поверхностям прибора.
  8. Эталон, который служит для проверки и настройки инструмента. Не предусмотрен для некоторых моделей микрометров МК-25.

Настройка микрометра и проверка его точности

Проверку нулевых показаний микрометра проводят каждый раз перед началом работы, при необходимости выполняют настройку. Ниже приведена общая последовательность действий.

  • Проверить жесткость крепления пятки и стебля микрометра в скобе. Протереть чистой мягкой тканью измерительные поверхности.
  • Проверить нулевые показания инструмента. Для этого у МК-25 соединяют между собой рабочие поверхности пятки и микрометрического винта усилием трещотки (3 — 5 щелчков). Если прибор настроен правильно, его показания будут равны 0,00.

Для проверки микрометров с диапазоном измерений 25 — 50 мм, 50 — 75 мм и более используют соответствующие им эталоны (концевые меры длины), точный размер которых известен. Эталон, имеющий чистую торцевую поверхность, должен быть зажат без перекосов между измерительными поверхностями прибора усилием трещотки в несколько щелчков. Полученное значение сравнивают с известным, а при необходимости выполняют настройку микрометра в следующей последовательности.

Настройка на ноль

а) Фиксируют микрометрический винт при помощи стопорного устройства в положении с зажатой концевой мерой или соединенными вместе измерительными поверхностями.

б) Разъединяют барабан и микрометрический винт между собой. Для этого придерживают одной рукой барабан, а другой отворачивают корпус трещотки (достаточно полуоборота).

Также возможна конструкция прибора, в которой соединение барабана с микрометрическим винтом осуществлено с помощью винта или прижимной гайки с углублением. В этом случае воспользуйтесь ключом, идущим в комплекте.

в) Нулевой штрих барабана совмещается с продольным штрихом стебля. После этого барабан вновь соединяют с микрометрическим винтом, проводят новую проверку. Настройка повторяется при необходимости.

виды и комплектация устройств, способы измерений и правила настройки прибора

Микрометр — это уникальный измерительный инструмент, позволяющий с высокой точностью вымерять требуемые размеры, вплоть до одной тысячной миллиметра. Микрометр можно использовать буквально в любой отрасли производства, в частности, на сложных участках, где требуется особая точность при проведении измерений, а также в домашних условиях для измерения параметров небольших деталей.

Существует две разновидности микрометров: электронные и механические модели. Наиболее простым в использовании является электронный микрометр, основным преимуществом которого является возможность увеличения точности измерений за счёт усовершенствованной калибровки. И хотя принцип работы механического и электронного прибора практически одинаков, работать с электронной версией все-таки гораздо проще и удобней.

Разновидности устройств

Современные производители предлагают большой выбор различных микрометров, отличающихся своими техническими характеристиками и сферой применения.

  • Чаще всего в производстве и машиностроении для изменения гладких поверхностей и внешних размеров различных предметов используется гладкий микрометр. В состав устройства входит скоба, зажимы для измеряемой детали и стебель.
  • Чтобы произвести измерения в труднодоступных местах, используются устройства часового типа. Они оснащены небольшим круглым циферблатом, на котором есть большая стрелка, специальной измерительной шкалой, а также длинным щупом. Как правило, чтобы использовать инструмент, его вначале закрепляют на ровной прочной поверхности, а снизу кладут измеряемую деталь.
  • Проволочный тип измерительного устройства отличается небольшими габаритами. Исходя из самого названия, уже можно сделать вывод, что подобные микрометры предназначены для измерения проволоки, кабелей, а также небольших шариков.
  • Наиболее точным считается рычажный тип прибора. На нём хорошо измерять трубы, колёса и прочие сложные изделия. Состоит сразу из нескольких шкал, снимающих показания измерений. Эти данные суммируются для получения максимально точных результатов. Отличительной чертой данного прибора является наличие сразу трёх заострённых опорных точек для вставки измеряемых деталей.
  • Для измерения толщины и ширины лезвий различных инструментов и прочих тонких элементов принято пользоваться призматическим микрометром.
  • Лучшим вариантом для измерения параметров нарезки резьбы будет резьбомерное устройство. Особенностью микрометра является наличие острия, располагающегося на измерительной микропаре. Это позволяет максимально точно определять размеры резьбы.
  • Что касается канавочного типа устройства, то его основное предназначение заключается в определении параметров канавок в микросхемах, а также вычисления расстояния между ними.
  • Для измерения толщины плоских листов, изготовленных из различных материалов, используется листовой микрометр. В данном случае микропарой выступают плоские без лофта неподвижные диски, изготовленные из прочного материала.
  • Для установления точных параметров зубчатых колёс всегда используется зубомерный тип устройства.
  • Чтобы измерить толщину трубных стенок, применяется трубный тип микрометра.
  • Универсальный прибор необходим для расчёта размеров различных поверхностей. Измерения производятся посредством специальных вставок, которые могут иметь различную форму.

Существуют и другие разновидности микрометров, предназначенные для измерений совершенно разных предметов и поверхностей. Однако для использования прибора в домашних условиях достаточно иметь

универсальный микрометр электронного или механического типа.

Комплектация микрометра

Универсальный измерительный инструмент лучше всего подходит для использования в быту. В комплект устройства может входить до пяти разных сменных пяток, благодаря чему можно производить измерения предметов различных форм и размеров. Данный тип микрометра состоит из нескольких основных элементов.

  1. Специальный стебель, на поверхности которого расположены шкалы, являющиеся основой нумерации. Эта деталь имеет два вида шкалы: основная, которая уже пронумерована и указывает на количество целых миллиметров, и дополнительная шкала — показывает не целые, а количество половин миллиметров.
  2. Качественный инструмент оснащён прочной скобой из жёсткого материала. Проблема некачественных микрометров в том, что при незначительном повреждении и деформации скобы, ухудшается точностью измерения прибора.
  3. Устройство включает в себя эталон — специальный элемент, предназначенный для осуществления систематических проверок точности настроек прибора. Стоит сразу отметить, что далеко не каждый микрометр включает в комплект данную деталь.
  4. Прибор имеет пятку. Данный конструктивный элемент бывает двух типов: встроенный в корпус микрометра и съёмный. Однако последний вариант встречается только у тех приборов, которые имеют широкий измерительный диапазон.
  5. Для точного измерения десятых и сотых долей миллиметров в прибор встроен специальный барабан. Кроме того, торцовая часть этого элемента также используется в качестве указателя для шкалы, расположенной на стебле устройства.
  6. Устройство также состоит из стопорного механизма, который выполнен в форме винтового зажима. Данный элемент необходим для того, чтобы фиксировать прибор в период настройки его параметров либо в процессе снятия показаний.

Электронные версии микрометров имеют табло, которое может настраиваться одновременно на несколько разных систем отсчёта, к примеру, сразу на дюймы и миллиметры. А также табло показывает индикатор заряда батареи. Если прибором, в процессе проведения замеров, не пользоваться более пяти минут, срабатывает автоматическое выключение системы, позволяющее экономить заряд.

Способы проведения измерений

Измерение микрометром можно осуществлять двумя основными способами.

  • Относительный метод. Предполагает измерение различных предметов и границ, располагающихся близко к измеряемой детали, размеры которой потом предстоит вычислить посредством математических расчётов.
  • Абсолютный метод. В этом случае измерение осуществляет путём прикладывания разъёма микрометра непосредственно к предмету, который предстоит измерить. Чтобы зафиксировать измеряемую деталь, выставляются специальные зажимы, которые есть у прибора. После чего размеры этого предмета считываются со шкал, которые расположены на стебле устройства.

Важно помнить, что перед тем как начать пользоваться микрометром, необходимо дать время прибору немного побыть в одном температурном режиме. Как правило, достаточно около трёх часов.

Настройка прибора

Перед началом проведения измерений необходимо подготовить микрометр и настроить его, чтобы избежать возникновения погрешностей в процессе вычисления размеров. Процедура настройки включает в себя несколько обязательных этапов:

  1. Вначале необходимо проверить прочность крепления пятки прибора.
  2. Также проверяется жёсткость крепления стебля микрометра в скобе.
  3. Всё конструктивные элементы устройства следует тщательно протереть мягкой тряпочкой.
  4. Далее нужно проверить нулевые данные. Как правило, у большинства моделей инструмента для этой цели соединяются винт устройства и верхняя часть пятки так, чтобы было несколько щелчков трещотки — в пределах трёх — пяти щелчков. Если всё делать правильно, показания микрометра должны оказаться на уровне 0.00.

После настройки можно приступать к проведению измерений.

Процедура измерения

Чтобы проводить точные измерения, необходимо чётко понимать, как пользоваться микрометром. На самом деле измерять прибором очень просто, если понимать основные принципы его работы.

Первое, что предстоит сделать перед началом работы — проверить калибровку устройства. Микрометр систематически требуется проверять на предмет отсутствия дефектов и отклонений, которые могут возникать в процессе проведения измерений.

В том случае, когда сбивается шкала, следует провести регулировку при помощи специального ключа, входящего в комплект каждого микрометра. Ну, а для того чтобы понять, насколько точен инструмент, достаточно просто сомкнуть измерительные плоскости.

При этом нужно помнить, что после того как микрометрический винт встанет впритык к противоположной плоскости, на электронном табло устройства высветится показатель ноль. Что же касается механических приборов, то в таких устройствах барабан должен практически полностью прикрывать стебель инструмента, в то время как скошенный край должен стать на нулевую отметку.

После проверки следует зафиксировать измеряемую деталь. Однако этот процесс имеет некоторые особенности, которые следует учитывать. Слишком сильно зажимать деталь никогда нельзя, так как это может негативно сказаться на результатах измерения и даст большую погрешность в вычислениях.

Для зажима деталей в устройстве предусмотрен специальный механизм. Чтобы зафиксировать предмет, необходимо дожать винт устройства при помощи специального барабана, располагающегося непосредственно у 2-й измерительной плоскости.

В процессе закрепления предмета должен почувствоваться небольшой упор, после чего можно постепенно делать смещение по ручке и производить вращение трещотки. Как только будут слышны щелчки, следует прекратить вращение, поскольку это означает, что деталь уже хорошо зафиксирована.

Заключительный этап — снятие показаний прибора. Что касается электронных приборов, то тут всё просто — достаточно посмотреть на дисплей и переписать полученные данные. Механические устройства немного сложней в этом плане. Для того чтобы понять, какие показания зафиксировало устройство, необходимо сначала считать информацию с крупных, а затем с мелких цифр, располагающихся на обеих шкалах. Нужно помнить, что нижние деления указывают на 1 мм, в то время как верхние — на 0.5 мм.

Как видно, пользоваться измерительным инструментом несложно, и наличие каких-то определённых навыков и опыта для этого не требуется.

Рекомендации по эксплуатации

Чтобы микрометр прослужил как можно дольше, а его показатели давали верные результаты измерений, необходимо придерживаться некоторых правил эксплуатации.

  • После каждого использования устройства, его следует очищать от пыли и других загрязнений. Наиболее тщательно нужно очищать измерительные поверхности.
  • Чтобы прибор всегда показывал только точные данные, необходимо следить за тем, чтобы устройство сохраняло первоначальную форму. То есть нельзя допускать, чтобы микрометр падал, ударялся или получал иные механические повреждения — это приведёт к сбою микрометра и калибровки.
  • Проводить измерения необходимо только чистых и гладких поверхностей деталей. То есть на поверхности измеряемого предмета не должно быть грязи или наждачной пыли.
  • Переносить устройство лучше всего в специальном защитном футляре или кейсе, которые предназначены для подобных целей и включаются в комплект к микрометру.
  • Хранить прибор следует в сухом месте со стабильной температурой воздуха и минимальной влажностью. Любые температурные перепады могут негативно сказаться на работе устройства.
  • Если инструмент не планируется использовать продолжительное время, то его необходимо протереть специальным составом — авиационным бензином, после чего насухо вытереть и смазать вазелином.
  • Никогда не следует измерять накалённые или горячие элементы, поскольку в этом случае результаты измерений могут оказаться неточными.

Нужно понимать, что точность вычислений устройства в первую очередь зависит от того, как с ним обращаться. Если соблюдать эти рекомендации, то микрометр прослужит не один год, а его работа будет радовать максимально верными вычислениями.

Микрометрические инструменты: Типы и назначения микрометра

Автор znatok На чтение 9 мин. Просмотров 3.2k. Опубликовано

Микрометрические инструменты используются для точного измерения толщины, глубины и длины очень маленьких объектов. Измерения которые они показывают, являются более точными, нежели другие измерительные устройства, такие как штангенциркуль и сильно зависят от работы пользователя. Они широко используются в машиностроении для точного замера компонентов.

Микрометрические инструменты используются для точного измерения

 

Что такое микрометр

Микрометр — это прецизионный измерительный прибор, который используется в механических мастерских по всему миру. Проверка показала, что механические, а также инструменты с цифровой индикацией, легко проводят высокоточные замеры.

Слово «микрометр» относится к двум терминологиям:

  • первая — это меньшая единица измерения метрики, которая составляет 1/1000 миллиметра
  • вторая — это измерительный прибор, называемый микрометром, который измеряет размеры с очень высокой точностью, потому что в процессе замера, линия измеряемого объекта параллельна оси прибора.

Используется прибор для замера меньших значений размеров, таких как длина, ширина и глубина точных деталей машин и объектов с точностью до 0,01 мм в случае метрической шкалы и до 1/1000 дюйма, если шкала в дюймах, выгравированная на микрометрической головке.

Огромное количество микрометров используется в промышленности, для таких условий, как линейные длины, угловые расстояния и глубина отверстий.

Конструкция микрометрического инструмента

Микрометрическая головка — это сердце микрометра, но его не видно из-за расположения внутри ствола прибора. Точность формы резьбы винта определяет точность микрометра. Винтовая резьба — это просто гребни, которые ощущаются при касании винта. Резьба — это спиральная структура, движущаяся вверх по винту и преобразующая крутящий момент в линейную силу.

Винт микрометра

Микрометрический винт впервые изобретен Уильямом Гаскойном в Англии 17 века. Это использовалось для измерения угловых расстояний между звездами в телескопах. Первая коммерческая версия, выпущена в 1867 году и до сих пор применяется в каждой области науки и техники.

Перед началом работы всегда проверьте микрометр на наличие повреждений, т.к, он, является важным инструментом. Стоит потратить немного времени чтобы откалибровать прибор. Калибровка ваших микрометров, необходима для точного измерения деталей и должна проводиться строго в соответствии техническим условиям производителя.

Устройство микрометра

Измерительные грани

Измеряемые объекты размещаются между измерительными гранями; наковальня и шпиндель.

Наковальня и шпиндель

Наковальня — это неподвижная измерительная поверхность, на которой держатся детали, пока шпиндель не соприкоснется с предметом.

Резьбовой шпиндель — это движущейся измерительная поверхность механического микрометра.

Шкала микрометра

Шкала на гильзе

Шкала на гильзе является основным измерением на приборе.

Соединение линии наперстка и муфты, отображает результат замера.

 

 

Первая значимая цифра

Рукавная шкала, считывающая значение со шкалы микрометра. Первая значимая цифра измерения взята из этой шкалы. Эта часть замера является первым значением непосредственно слева от наперстка.

 

Наперсток

Шкала замера на наперстке

Вторичная шкала замера, наперсток, обеспечивает две оставшиеся значимые цифры измерения.

Эта часть замера является значением на шкале, которое выравнивается по линии индекса на шкале рукава.

 

Индексная линия

Индексная линия

Индексная линия, которая проходит вдоль гильзы, используется для указания значения, показанного на шкале наперстка.

 

 

Движение наперстка

Наперсток

Когда наперсток поворачивается, шпиндель вращается и изменяет расстояние между измерительными гранями.

Некоторые наперстки содержат фрикционный привод., что дает точно прочитать размер, при использовании неопытным пользователем.

Храповик

Храповик увеличивает скорость вращения шпинделя

Храповик увеличивает скорость вращения шпинделя, поэтому пространство между наковальней и шпинделем уменьшается быстрее, чем если бы использовался наперсток.

Использование трещотки сокращает время, необходимое для использования прибора.

 

 

Предотвращает натяжение

Храповик наружного инст

Что такое микрометр — типы, устройство, применение и советы по применению

В том случае если требуется высокая точность измерений необходимо использовать измерительный прибор под названием микрометр. Данный инструмент используется при измерении контактным способом сравнительно небольших линейных размеров с высокой точностью. В основе устройства микрометра лежит простой и в то же время эффективный механизм – винтовая пара. В данной статье рассмотрим, что такое микрометр и принцип работы с ним.

Краткое содержимое статьи:

Определение микрометра

Микрометр – это прибор для проведения измерений высокой точности, его используют в промышленности для осуществления максимально точных измерений. Данный прибор имеет малую погрешность измерений, она составляет порядка 2-9 мкм.

Существует множество разновидностей прибора, что позволяет производить измерение микрометром деталей различной формы и размера. Микрометр нашёл широкое применение в промышленности, особенно в автомобилестроении, а также в ювелирном деле.

Разновидности микрометров

Микрометры делятся на механический и электронный тип. Механические в свою очередь можно разделить на следующие группы:

  • листовые, они предназначены для измерения толщины плоских деталей, например, листов;
  • рычажный микрометр, в его механизме находится рычажная головка с зубцами, которая позволяет с высокой точностью производить измерения сложных деталей;
  • гладкие, их назначение – это измерение гладких поверхностей. Это самый распространённый тип микрометра.
  • универсальные;
  • трубные, используются для измерения стенок различных труб;
  • проволочные, позволяющие измерять тонкую проволоку.

Механический тип микрометра

В большинстве случаев для измерений применяют механические микрометры. Его устройство представляет собой ручку и выемку, в ней размещается деталь, которую необходимо измерить. Она представляет собой полукруг со стойкой на которую направлен винт микрометра.

Ручку необходимо доводить, чтобы замкнуть винт. Когда произошло их смыкание вокруг измеряемой детали начинают вращать трещотку для подгонки. После этого можно снимать показания по шкалам, которые нанесены на барабан и стебель микрометра.

Чтобы зафиксировать измеренные данные или сравнить их с другой деталью некоторые микрометры снабжены стопорным механизмом.

Цифровой тип измерительного прибора

Более модифицированной моделью данного прибора для измерения малых величин является электронный микрометр. Это современный вариант, который более простой в использовании. Точность измерений таким прибором достигает 1 мкм и его погрешность до 0,1 мкм.

Калибровка в некоторых моделях встроенная. Внешне отличить электронный микрометр от механического можно по наличию цифровой панели. В нём предусмотрена возможность выбора системы расчёта, например, можно производить измерения в миллиметрах, а можно в дюймах.

На табло отображается и другая важная информация, например, степень заряда батареи. Прибор снабжён автоматическим отключением для экономии заряда аккумулятора. Все технические требования микрометра должны соответствовать ГОСТу.

Достоинства электронного микрометра:

  • присутствие электронной панели значительно упрощает измерение деталей и уменьшает время на считывание информации;
  • погрешность электронных приборов, изготовляемых по ГОСТу имеет малую погрешность, а цена деления составляет 0,001 мм;
  • возможность осуществлять относительные измерения. Возможность в любое время выставить нулевое значение;
  • возможность занесения в память измерительного прибора различных допусков;
  • возможность выведения показаний прибора на компьютер и делать фото показаний, полученных с помощью микрометра;
  • универсальная система измерений.

Правила использования прибора

Для того чтобы понять, как пользоваться микрометром нужно изучить три пункта – это проверка прибора, фиксация детали и процесс снятия показаний.

Проверка прибора. После приобретения прибора необходимо провести его проверку на пригодность к измерениям. В том случае если прибор исправен необходимо провести настройку его шкалы. Для настройки в набор прибора входит специальный ключ.

В том случае если шкала прибора настроена, то при смыкании плоскостей для измерения на шкале появится значение ноль. В приборе механического типа барабан перекрывает стебель и значение ноля на барабане совпадёт с отметкой на стебле.

Такую процедуру проверки осуществляют периодически для того чтобы убедиться в том, что прибор исправен, а в случае обнаружения неточностей вовремя его отрегулировать. Эта процедура поможет избежать неточных результатов измерений.

Фиксация деталей. Это является очень важным моментом и требует выполнения некоторых правил. В первую очередь деталь помещается между плоскостями для измерений и путём вращения барабана винт прибора доводится до детали.

Микрометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Микрометр – это точный измерительный инструмент, предназначенный для работы с деталями мелких размеров. Он обладает высокой точностью, поэтому с его помощью можно получить линейные параметры измеряемого объекта с допуском от 2 мкм. Благодаря столь малой погрешности инструмент и получил свое название. Он намного более точный, чем штангенциркуль, а тем более чем обычная линейка.

Как устроен микрометр

Существует несколько популярных конструкции микрометров, которые являются усовершенствованной базовой моделью этого инструмента подогнанной под определенные узкие цели.

В простом исполнении микрометр состоит из следующих элементов:

В основе конструкции лежит металлическая скоба, параметры которой ограничивают возможность изменения. На одном ее конце имеется металлическая пятка, а на втором прикрепляется механизм в виде винта. Он отрегулирован таким способом, что расстояние между его кончиком и пяткой скобы отображается на цифровой шкале инструмента. Вкрутив винт до момента прижатия измеряемой заготовки, можно получить точное отображение ее ширины. После этого остается только посмотреть на шкалу. Данный прибор является контактным. Он не применяется для измерения мягких материалов, которые при прикасании начинают сжиматься.

Чтобы полученный результат не сбивался, пока не будет записан, на микрометре предусматривается фиксатор. При его нажатии исключается вероятность случайного выкручивания винтов и сдвига указателя на цифровой шкале даже на несколько долей миллиметра.

Сфера использования
Данное оборудование является довольно распространенным в различных отраслях. Его профессионально используют:
  • Токари.
  • Литейщики.
  • Фрезеровщики.
  • Лабораторные сотрудники.
  • Моделисты.
  • Ювелиры.

Это оборудование позволяет получить точные линейные данные, но оно не столь универсально, как тот же самый штангенциркуль. Для выполнения определенных задач данный инструмент является незаменимым, поскольку именно он позволяет добиться практически лабораторной точности, что не сможет ни один другой ручной прибор измерения.

Виды микрометров

Сфера использования данного оборудования довольно обширна, поэтому его конструкция была адаптирована под определенные цели. Это позволяет обеспечить максимально удобные и точные измерения. Существуют более 20 конструктивно отличающихся между собой микрометров, из которых многие являются очень редкими и практически не применяются в быту.

Среди популярных микрометров можно отметить:
  • Гладкий.
  • Листовой.
  • Для горячего металлопроката.
  • Для глубокого измерения.
  • Трубный.
  • Проволочный.
  • С малыми губками.
  • Универсальный.
  • Канавочный.
  • Цифровой.
Гладкий микрометр

Самый распространенный в использовании. Он применяется для снятия наружных показателей деталей и заготовок. Именно такой инструмент чаще всего можно встретить в продаже. Подобные модели можно использовать практически в любых целях, кроме тех случаев, когда нужно измерить внутренние показатели заготовок, поскольку для такого устройство не предназначено.

Листовые микрометры

Имеют на пятке и на самом винте круглые тарелки, что увеличивает площадь контакта с измеряемой заготовкой. Это позволяет провести ее предварительную деформацию, чтобы выровнять и измерять точную толщину. Таким инструментом обычно измеряют параметры листового проката, металлических лент и кованых в кузнице заготовок.

Хотя с теоретической точки зрения снять параметры можно и с помощью обычного гладкого микрометра, но на самом деле это не так. Зачастую прокат имеет неровности, поэтому можно установить пятку и винт на вмятину или наоборот на утолщение. Применение широких тарелок позволяет увеличить площадь и избежать контакта с подобными областями, которые могут приводить к получению неточных данных.

Микрометр для горячего металлопроката

Применяется для работы с раскаленными заготовками. C его помощью можно быстро и эффективно измерить толщину железных элементов при их производстве, не ожидая пока они остынут. Именно с помощью этого инструмента удается контролировать момент, когда необходимо остановить прокат металла и забрать готовую заготовку нужных параметров.

Микрометры для глубокого измерения

Имеют очень вытянутую скобу, которая позволяет накинуть инструмент на заготовку и проверить толщину в удаленном от края месте. Это особенно важно если измеряемая деталь является неравномерной по периметру. С помощью таких устройств можно узнать точную толщину детали, в которой проведено несквозное сверление отверстия или зенкование.

Микрометры трубного типа

Предназначены исключения для измерения толщины стенок трубок. Они имеют особенную конструкцию, поэтому их невозможно спутать с устройствами других типов. Визуально определить трубные микрометры несложно. Они имеют обрезанную скобу, на конце которой пятка заменяет срезанную скобу. Такая пятка вставляется внутрь трубки, которая измеряется, после чего винт поджимается и можно получить точные данные о диаметре стенки.

Данное оборудование позволяет снимать параметры даже с очень тонких труб, главное чтобы в них могла войти пятка. Именно это и отличает трубные инструменты от гладких типов. С помощью обычного микрометра можно снимать данные только с довольно толстых труб, внутренний диаметр которых позволяет вставлять в них часть скобы вместе с выходящей в сторону пяткой.

Проволочный микрометр

Является одной из самой компактной разновидностью базовой модели. Он не имеет столь ярко выраженной скобы как обычные инструменты. Внешне его можно принять за обычный металлический прут. Подобный инструмент используется для замера диаметра металлической проволоки и прутиков. Он имеет малый диапазон хода, но этого более чем достаточно для тех измерений, для которых он предназначен. Отсутствие объемной скобы позволяет носить инструмент в компактном чемоданчике с ключами и отвертками. Подобные микрометры занимают места не больше, чем плоскогубцы.

Микрометр с малыми губками

Предназначен для снятия параметров на поверхности металла после осуществления в нем проточки или сверления. Главная особенность таких инструментов заключается в том, что пятка и винт сделаны очень тонкими. Благодаря этому их можно вставлять в тонкие отверстия. По конструктивным особенностям подобные модели ничем не отличаются от обычных, кроме утонченных элементов.

Универсальные микрометры

Имеют съемные наконечники. Именно такие устройства выбирают в том случае, если нужно проводить измерение, различных по свойствам, заготовок и деталей. Съемные наконечники позволяют адаптировать инструмент под требуемые условия работы. Стоит отметить, что на более дешевых микрометрах данного типа наблюдается одна проблема. При недостаточно сильном зажатии наконечника возможен зазор, влияющий на точность. В том случае если очень точные данные не нужны и погрешность в пол миллиметра не имеет особого значения, то и универсальные модели будут вполне удобными. Приборы более дорогого ценового сегмента зачастую выполнены более качественно, и проблема болтающихся наконечников сведена к минимуму благодаря подгонке всех элементов инструмента.

Канавочные микрометры

Предназначены для замера габаритов в труднодоступных местах заготовок. Главной особенностью этого инструмента является полное отсутствие скобы. Внешне они напоминают проволочные модели, но оснащаются специальными тарелками, которые выступают в роли губок, захватывающих детали. С помощью данного оборудования можно зажать выступающие части заготовок губками и измерить их диаметр. Подобные приборы требуют аккуратного обращения, поскольку установленные на их конца тарелочки могут деформироваться при сильном ударе, что случается при падении.

Цифровой микрометр

Является одним из самых удобных устройств, поскольку он оснащается электронным дисплеем. С помощью такого оборудования можно намного удобнее и быстрее проводить замеры габаритов деталей заготовок. Питание данного прибора осуществляется благодаря установленной батарейке, такой как используется в наручных часах. По точности они ничем не уступают механическим, хотя и не являются такими долговечными. Электронный дисплей можно разбить, если не относиться к инструменту с достаточной осторожностью.

Более дорогие электронные модели имеют множество кнопок настройки, а также большую встроенную память, поэтому они сохраняют получаемые раннее данные и даже показывают время проведения обмеров. Подобные микрометры будут особенно удобны для промышленного применения, когда необходимо проводить множество измерений в сжатый период времени.

Существует еще как минимум десяток различных типов микрометров. Они являются очень узкоспециализированными, и нельзя сказать, что незаменимыми. Операции, которые они выполняют, можно сделать и другими типами микрометров, что может быть не так и удобно, но точность измерения от этого никак не пострадает. Все микрометры выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТ. Для большинства моделей данного инструмента предусматривается отдельный государственный стандарт определяющий точность измерения. Микрометр желательно носить в специальном тубусе, чтобы предотвратить набивания пыли на винт, что убережет его от заклинивания.

Похожие темы:

Микрометр и резьбомеры — Работа по чертежу и технологической карте с точностью обработки до 0,1 мм — Комплексные работы



Основные части микрометра


Микрометр с точностью измерений до 0,01 мм часто используют токари при изготовлении цилиндрических и конических деталей.

Пользуются микрометром так: измеряемую деталь или заготовку помещают между торцом микрометрического винта и пяткой. При вращении барабана от себя микрометричный винт приближается к заготовке. Вращают барабан при помощи трещотки, звук которой предупреждает о плотном зажатии измеряемой заготовки между пяткой и торцом микрометрического винта.

После этого микрометрический винт закрепляют стопором и держат микрометр перед глазами так, как показано на рисунке ниже, и читают результаты измерения.

Чтение показаний по микрометру

Стебель со шкалой имеет деления и числа 0; 5; 10; 15; 20; 25. Таким микрометром можно измерить деталь величиной до 25 мм. На шкале барабана нанесено 50 делений. При повороте барабана на одно деление винт микрометра перемещается на 0,01 мм.

На рисунке ниже показано нулевое положение, когда пятка скобы и торец микрометрического винта плотно сошлись, а на шкале нулевое деление совпало с нулевым делением нониуса.


Нулевое показание микрометра


На рисунке ниже видно, что расстояние между пяткой скобы и торцом микрометрического винта равно 17,85 мм, так как на шкале целых миллиметров показано 17 и деление 0,5 мм, а по нониусу сотые доли миллиметра с числом 35 совпали со шкалой стебля, поэтому отсчет показывает 17,85 мм.


Отсчет по нониусу микрометра (17,85 мм)


На рисунке ниже показания составляют: 0,24 мм; 8,27 мм; 33,68 мм.


Чтение показаний


При измерении закрепленной заготовки в патроне токарного станка микрометр располагают так, чтобы скоба была обращена к себе и ее поддерживала снизу левая рука.


Приемы измерения детали микрометром

а — закрепленной в патроне токарного станка;
б — удерживаемой в руках;
в — установленной на призме.


Микрометры — инструменты повышенной точности, дорогостоящие. К ним надо относиться бережно и пользоваться ими умело. Запрещается измерять заготовку, закрепленную в патроне, во время работы станка. Хранить микрометр нужно в футляре. После окончания работы его протирают, смазывают специальным маслом, ослабляют стопор.

Резьбомерами — резьбовыми шаблонами определяют профиль и шаг резьбы. Диаметры резьбы измеряют штангенциркулем. Резьбомер — это набор пластин, на каждой из которых указана величина шага.


Резьбомер


Если зубья пластины плотно входят в резьбу проверяемой детали, то шаг данной резьбы надо прочитать на этой пластине.

На рисунке ниже показаны приемы измерения шага резьбы.


Приемы измерения шага резьбы резьбомером

а — болта; б — гайки.


Приемы измерения штангенциркулем наружной резьбы болта и гайки показаны на рисунке ниже.


Приемы измерения диаметра наружной резьбы штангенциркулем

а — болта; б — гайки.


Вопросы

  1. Назовите основные части микрометра.
  2. Как устроена шкала микрометра?
  3. Пользуясь рисунком расскажите о приемах измерения деталей?

    Смотрите рисунок – Приемы измерения детали микрометром

  4. Как надо держать микрометр при чтении показаний?
  5. Для чего служит трещотка микрометра?
  6. Как хранят микрометр?
  7. Что измеряют резьбомерами?
  8. Что за числа (0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,25) проставлены на пластинах резьбомера?
  9. Каким инструментом можно измерить диаметр резьбы?
  10. Расскажите о порядке измерения диаметра наружной резьбы штангенциркулем.

Смотрите рисунок – Приемы измерения диаметра наружной резьбы штангенциркулем

Упражнения

  1. Выполните схематические рисунки шкал микрометра с отсчетами: 17,25 мм; 9,64 мм; 5,05 мм.

    Смотрите рисунок – Чтение показаний

  2. Прочитайте надпись (маркировку) на микрометрах, имеющихся в учебной мастерской. Что означает маркировка 0,01 мм; 0 — 25 мм.
  3. Измерьте микрометром диаметры сверл, метчиков.

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

Лучшая цена микрометрическая шкала — отличные предложения микрометрической шкалы от мировых продавцов микрометрических шкал

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для микрометрической шкалы. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта верхняя микрометрическая шкала в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели микрометрическую шкалу на AliExpress. С самыми низкими ценами в Интернете, дешевыми тарифами на доставку и возможностью получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в микрометрической шкале и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести микрометрические весы по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Купить микрометрические шкалы онлайн — купить микрометрические шкалы со скидкой на AliExpress

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для микрометрической шкалы.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта верхняя микрометрическая шкала в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели микрометрическую шкалу на AliExpress.С самыми низкими ценами в Интернете, дешевыми тарифами на доставку и возможностью получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в микрометрической шкале и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести микрометрические весы по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

микрометров | Типы и характеристики измерительных систем | Основы измерения

Микрометр — это инструмент, который измеряет размер цели, закрывая ее. Некоторые модели даже могут выполнять измерения с точностью до 1 мкм. В отличие от ручных штангенциркулей, микрометры соответствуют принципу Аббе, который позволяет им выполнять более точные измерения.
В общем, термин «микрометр» относится к внешним микрометрам. Также существует множество других типов микрометров в зависимости от различных измерительных приложений. Примеры включают внутренние микрометры, микрометры внутреннего диаметра, микрометры трубы и микрометры глубины. Диапазон измерения различается каждые 25 мм, например от 0 до 25 мм и от 25 до 50 мм, в зависимости от размера рамки, поэтому необходимо использовать микрометр, соответствующий цели. В последнее время невероятную популярность приобрели цифровые микрометры.

Принцип

Аббе гласит: «Чтобы повысить точность измерения, цель измерения и шкала измерительного прибора должны располагаться коллинеарно в направлении измерения». У микрометров шкала и положение измерения коллинеарны, поэтому эти инструменты соответствуют принципу Аббе. Таким образом, можно сказать, что микрометры обладают высокой точностью измерения.

A
Наковальня

B
Шпиндель

С
Зажим

D
Гильза

E
Рама

F
Плита термостойкая

G
Масштаб

H
Наперсток

I
Стопор с храповым механизмом

  • Поместите цель между наковальней и шпинделем, а затем поверните наперсток, чтобы зафиксировать цель между двумя поверхностями.
  1. Перед измерением протрите поверхности опоры и шпинделя чистой тканью. Это удаляет грязь и пыль с поверхностей, что обеспечивает точные измерения.
  2. Чтобы удерживать микрометр, удерживайте термостойкую пластину на раме большим и указательным пальцами левой руки и зажмите наперсток между большим и указательным пальцами правой руки.
  3. Возьмитесь за цель между опорой и шпинделем, поверните ограничитель храповика до проскальзывания, а затем прочтите значение.
  4. Считайте значение по основной шкале на рукаве и шкале на наперстке. Используйте линию на правом краю рукава, чтобы прочитать значение с шагом 0,5 мм. Затем вы можете использовать шкалу, по которой проходит центральная линия наперстка (шкала), чтобы считать значение в единицах 0,01 мм.

A
Шкала наперстка показывает «0,15».

B
Шкала наперстка превышает «12».0 мм «

  • Используйте измерительный блок или специальный измерительный прибор для калибровки микрометра. Для точных измерений поверхность наковальни всегда должна быть плоской. После выполнения нескольких измерений поверхность может перестать быть плоской из-за износа и накопления грязи. Поэтому периодически используйте деталь, известную как оптическая плоскость, чтобы проверять, является ли поверхность плоской в ​​соответствии с отображаемыми кольцами Ньютона.
  • При измерении металлической мишени и калибровке с помощью измерительного блока соблюдайте осторожность в отношении теплового расширения.По возможности не держитесь за металл голыми руками или используйте перчатки, не передающие тепло и предназначенные для точной работы.
  • Межповерочный интервал микрометров составляет от 3 месяцев до 1 года.

Дом

линейных измерений (микрометрия) | Nikon’s MicroscopyU

Первые зарегистрированные измерения, выполненные с помощью оптического микроскопа, были предприняты в конце 1600-х годов голландским ученым Антони ван Левенгук, который использовал мелкие зерна песка в качестве измерителя для определения размера эритроцитов человека.С тех пор использовалось бесчисленное множество подходов для измерения линейных, площадных и объемных размеров образца с помощью микроскопа (методика, известная как микрометрия или морфометрия ), и за последние несколько сотен лет появилось множество полезных методов. .

Рисунок 1 — Сетка окуляра и предметные микрометры

Все измерения длины основаны на сравнении исследуемого объекта с другим известным размером или со стандартной калиброванной шкалой.Чтобы определить длину или ширину деревянной доски, например, линейку или измерительную ленту помещают в контакт с доской, и размеры отмечают путем прямого сравнения с градуированными числовыми отметками на линейке.

Этот основной принцип применим к измерению образцов, наблюдаемых в микроскопе, но на практике с составным микроскопом часто невозможно поместить линейку в прямой контакт с образцом (хотя это часто делается при стереомикроскопии с малым увеличением. ).Необходимо использовать альтернативные механизмы для выполнения измерений при большом увеличении в сложной оптической микроскопии, и наиболее распространенным из них является применение сетки окуляров в сочетании с микрометрами предметного столика. Большинство измерений, выполненных с помощью составных микроскопов, попадают в диапазон размеров от 0,2 микрометра до 25 миллиметров (средний диаметр поля широкоугольных окуляров). Горизонтальные расстояния менее 0,2 микрометра меньше разрешающей способности микроскопа, а длины, превышающие поле зрения широкоугольного окуляра, обычно (и гораздо удобнее) измеряются стереомикроскопом

.

На рисунке 1 показан современный окуляр микроскопа (часто называемый окуляром ), оснащенный внутренней шкалой сетки нитей.Также на рисунке представлен столик-микрометр, который содержит небольшую металлизированную миллиметровую линейку, которая разделена на интервалы 10 и 100 микрометров. Совмещение градуировок на сетке окуляра с градуировкой на предметном столике-микрометре позволяет микроскописту калибровать шкалу сетки нитей и выполнять линейные измерения на образцах.

Первые зарегистрированные измерения, выполненные с помощью оптического микроскопа, были предприняты в конце 1600-х годов голландским ученым Антони ван Левенгук, который использовал мелкие зерна песка в качестве измерителя для определения размера эритроцитов человека.С тех пор использовалось бесчисленное множество подходов для измерения линейных, площадных и объемных размеров образца с помощью микроскопа (методика, известная как микрометрия или морфометрия ), и за последние несколько сотен лет появилось множество полезных методов. . Многие из этих методов имеют практическое применение и могут быть разделены на несколько обобщенных категорий, как указано ниже :

  • Измерения, полученные путем прямого сравнения размеров образца с микрометрической шкалой в плоскости микроскопа x y (например, с использованием калиброванных механических столиков и специализированных измерительных микроскопов).Механические столики обеспечивают перемещение по осям x и y и часто используют нониусную шкалу, которая позволяет считывать смещение столика с точностью до 0,1 миллиметра (точность метода).

  • Методы, использующие проецируемые реальные изображения и изображения, сделанные с помощью традиционной или цифровой камеры в сочетании со столиком-микрометром. Поскольку микрометрическая шкала не просматривается одновременно с образцом, изображение микрометра должно быть записано с помощью микрофотографии или цифровой камеры.Этот метод очень воспроизводим и часто дает результаты с точностью до микрометра или меньше.

  • Линейные сравнения, полученные путем проецирования измерительной шкалы в поле зрения или путем включения объектов известного размера с образцом. Часто гомогенные препараты из полистирола или стеклянных шариков могут быть включены в образцы, такие как эритроциты, чтобы обеспечить эталонный размер. Затем измерения выполняются с использованием микрофотографии или цифрового изображения.Точность этого метода варьируется и зависит от однородности объектов сравнения.

  • Прямые измерения образца, проводимые с помощью градуированных шкал, расположенных внутри микроскопа, например, окуляров с фиксированной или подвижной сеткой (наиболее распространенный метод). Прицельные сетки должны быть откалиброваны вместе с микрометром предметного столика, но обеспечивают точность приблизительно 2-10 микрометров (от 3 до 5 процентов, в зависимости от увеличения и разрешения предметного микрометра).

  • Калиброванные предметные стекла и счетные камеры используются для прямых линейных измерений или для подсчета плотности частиц образца. Точность зависит от расстояния между линейными линиями, но в среднем составляет от 10 до 50 микрометров.

  • Фиксированные размеры микроскопа можно использовать для очень приблизительной оценки размеров образца. Измеряя или вычисляя размер поля обзора, можно определить относительные линейные размеры установленного образца.

  • Определение вертикальных расстояний вдоль оптической оси микроскопа (направление z ) с использованием калиброванной точной регулировки фокуса на микроскопе. Этот метод часто осложняется артефактами рефракции и сферической аберрацией, но может обеспечить средний уровень точности в несколько микрометров.

Ряд методов, которые обычно используются для измерения объектов (образцов), как в микроскопе, так и в повседневной среде, включают принцип шкалы передачи .Измерения прямого сравнения требуют доступа к исследуемому объекту и точной линейки или градуированной шкалы. Если измерение необходимо, а подходящей линейки для сравнения нет, для определения критических размеров часто можно использовать шкалу переноса. Масштаб переноса может быть любым подходящим заменителем, который может быть помещен в контакт с объектом, что позволяет напрямую сравнивать или переносить длину (или ширину) объекта на масштаб переноса. Абсолютный размер объекта позже определяется путем сравнения с откалиброванной шкалой (или линейкой).Если сама шкала переноса обозначена градуировкой в ​​произвольных единицах, тогда шкала должна быть привязана к абсолютным единицам по сравнению со стандартом.

Сопряженные фокальные плоскости формирования изображения

Принцип шкалы переноса используется в повседневной деятельности с первых дней существования человечества и может применяться к образцам, изучаемым под микроскопом, даже если они могут быть недоступны для прямого измерения с помощью стандартной шкалы.Существуют различные подходы к использованию шкалы переноса в микроскопии, включая размещение шкалы на прозрачном материале для использования с вытяжной трубкой или проведение измерений непосредственно на проецируемом изображении. Альтернативный метод — сфотографировать или выгравировать шкалу на стеклянном элементе, который можно разместить на оптическом пути в одной из сопряженных плоскостей микроскопа, формирующих изображение, чтобы ее можно было наблюдать в резком фокусе, наложенном на изображение образца. Перед количественным измерением произвольные деления шкалы переноса должны быть откалиброваны путем сравнения с абсолютными градуировками эталонной шкалы, например, предметного микрометра.

Рисунок 2 — Формирующие изображение сопряженные плоскости в оптическом микроскопе

Широкий спектр образцов может быть установлен непосредственно на калиброванную шкалу микроскопа, например, те, которые отпечатаны на специализированных измерительных предметных стеклах, а затем измерения могут проводиться с использованием абсолютных единиц. Если это невозможно, то изображение шкалы переноса необходимо наложить на изображение образца, как описано выше.Наиболее распространенный метод, используемый в настоящее время для измерения характеристик образца с помощью оптического микроскопа, заключается в сравнении размера элемента с градуировкой шкалы, которая стратегически расположена в оптической цепи микроскопа. Для проведения прямых сравнительных измерений шкала в микроскопе должна находиться в четком фокусе одновременно с образцом.

Критическим требованием при наложении градуированной шкалы на образец таким образом, чтобы его можно было отобразить вместе с образцом, является размещение шкалы в подходящей сопряженной плоскости микроскопа.Два основных набора основных сопряженных фокальных плоскостей расположены вдоль оптической оси правильно сфокусированного и выровненного составного микроскопа. Один набор плоскостей состоит из четырех плоскостей формирования изображения или полей (см. Фиг. 2), а другой состоит из четырех плоскостей освещения или апертур . Каждая плоскость в наборе называется сопряженной с другими плоскостями в наборе, потому что они одновременно находятся в фокусе и могут просматриваться в наложении друг на друга при наблюдении за образцами через микроскоп.Объект, помещенный в одну плоскость сопряженного набора, будет находиться в резком фокусе на всех других сопряженных плоскостях того же набора. Очевидно, что для того, чтобы шкала была видна и в фокусе при наблюдении за изображением образца, шкала должна быть помещена в одну из плоскостей, формирующих изображение.

На рисунке 2 представлены общие сопряженные плоскости, формирующие изображение в типичном микроскопе проходящего света, и схематический чертеж оптической системы (в левой части рисунка). Возможные местоположения измерительной сетки на оптическом пути: фиксированная диафрагма окуляра, плоскость образца и полевая диафрагма.Прицельные приспособления также (теоретически) могут быть расположены в плоскости изображения камеры и / или сетчатки, но эту процедуру сложно выполнить, она непрактична и обычно не нужна. Обратите внимание, что полевая диафрагма в вертикальном осветителе микроскопа, используемая для эпи-освещения, также является подходящим (но труднодоступным) местом для сетки нитей, предназначенной для выполнения измерений в микроскопии отраженного света.

Из рассмотрения списка сопряженных плоскостей формирования изображения становится очевидным, что одним из возможных местоположений шкалы является плоскость диафрагмы освещенного поля.Шкала, размещенная в плоскости полевой диафрагмы, появится одновременно в фокусе с образцом на предметном столике микроскопа (см. Рисунок 2). Хотя сообщалось о многочисленных методах установки измерительной шкалы в этом положении, их нелегко реализовать на многих конструкциях микроскопов, в первую очередь из-за трудностей с доступом к ирисовой диафрагме. Большинство современных микроскопов имеют полевую диафрагму, расположенную в основании прибора и недоступную для оператора.Если шкала не может быть расположена точно в плоскости полевой диафрагмы, конденсатор необходимо переместить вдоль оптической оси (расфокусировать), чтобы сфокусировать шкалу. В результате измененная конфигурация микроскопа может значительно отличаться от той, которая требуется для получения истинного келеровского освещения.

Конструкции окуляров

Промежуточная плоскость изображения — это альтернативное место в наборе конъюгатов, формирующих изображение, в которое может быть вставлена ​​измерительная шкала. Эта плоскость совпадает с фиксированной диафрагмой окуляра, которая обычно легко доступна (Рисунок 2).Практически любой окуляр можно снабдить шкалой в фокальной плоскости, превращая окуляр в устройство для измерения характеристик образца, наблюдаемых в микроскоп. Шкалы окуляров часто упоминаются как сетки , хотя термины сетки или сетки обычно используются в том же смысле и часто встречаются в литературе. Наиболее распространенные обычные окуляры отличаются физическим расположением фиксированной диафрагмы.В некоторых конструкциях окуляров диафрагма размещается в центре устройства (между линзами), в то время как другие модели имеют фиксированную диафрагму в основании окуляра, снизу и снаружи объектива. В обоих типах окуляров полевая диафрагма расположена в фокальной плоскости промежуточного изображения, но для измерений предпочтительнее использовать внешнюю диафрагму, поскольку прицельная сетка, указатель или другая шкала будут находиться за пределами оптической системы окуляра.

Рисунок 3 — Анатомия окуляра микроскопа и расположение сетки

Одна из простейших конструкций окуляров, известная как окуляр Huygenian (или Huygens ), состоит из двух плоско-выпуклых линз, установленных выпуклыми гранями по направлению к объективу (как показано на рисунке 3).Ближайшая к глазу линза называется линзой глаза , а линза ближе к объективу называется полевой линзой . Окуляры этого типа не корректируют оптическую аберрацию и имеют тот недостаток, что плоскость изображения расположена между двумя линзами (внутренняя диафрагма). Следовательно, на точность сетки влияют только аберрации хрусталика глаза, в то время как изображение образца страдает также от любых оптических дефектов, возникающих в полевой линзе.

Окуляр Ramsden имеет конструкцию, аналогичную окуляру Гюйгена, за исключением того, что полевая линза ориентирована плоской поверхностью, обращенной к объективу (рис. 3).Кроме того, фокальная плоскость и диафрагма расположены вне оптической системы (конструкция внешней диафрагмы), прямо под полевой линзой. Прицельная сетка или аналогичная шкала, помещенная в диафрагму, будет испытывать меньшие искажения, чем при использовании конструкции Гюйгена, и любые оптические аберрации окуляра будут одинаково влиять на изображение образца и сетки. Одно из основных применений окуляра Рамсдена — микрометрия.

Более скорректированная и усовершенствованная версия конструкции Рамсдена, известная как окуляр Kellner , использует ахроматический дуплет для линзы глаза для более полной коррекции хроматической аберрации полевой линзы.Окуляры Келлнера (не показаны на рис. 3) также имеют высокую точку зрения, что удобно для операторов, носящих очки, но они вносят небольшую степень искажения в изображение. Поскольку нижняя фокальная плоскость находится вне оптической системы в окуляре Келлнера, аберрации одинаково влияют на промежуточное изображение и сетку окуляра, и, следовательно, этот тип окуляра идеально подходит для проведения точных измерений с помощью микроскопа. Многие микроскопы с коррекцией на бесконечность оснащены окулярами типа Келлнера, которые имеют съемную фиксированную трубку диафрагмы, ввинчиваемую в нижнюю часть тубуса окуляра.Снятие диафрагмы и установка сетки нитей могут быть легко выполнены за несколько минут без демонтажа внутренних креплений линз окуляра.

До появления оптических систем с коррекцией на бесконечность использовались компенсирующие окуляры для коррекции хроматической аберрации. Эти окуляры обычно состоят из двух отдельных линз, одна или обе из которых являются дублетами или тройками (см. Рисунок 3; широкоугольный окуляр). Компенсирующие окуляры можно определить по цветной полосе, появляющейся вокруг внутреннего края фиксированной диафрагмы, когда окуляр рассматривается перед ярким источником света (обычные окуляры имеют синюю полосу, а компенсирующие окуляры имеют желтую, оранжевую или синюю полосу) ).Хроматическая разница в увеличении, аберрация, общая для всех мощных объективов, может быть исправлена ​​путем подсоединения оптической системы к компенсирующему окуляру. Кроме того, компенсирующие окуляры предназначены для ограниченной коррекции кривизны изображения.

Правильным положением для размещения сетки является полевой упор или фиксированная диафрагма окуляра, которая расположена в промежуточной фокальной плоскости изображения. Современный окуляр обычно содержит стопорное кольцо, которое может быть отвинчено от нижней части окуляра для вставки визира.После того, как визир правильно установлен на неподвижную диафрагме, удерживающее кольцо и повторно затянуто. Окуляры стереомикроскопа часто содержат подпружиненные держатели, используемые для установки сетки нитей. Цементирование сетки нитей в держателе обеспечит правильную ориентацию, а весь узел вставляется в тубус окуляра и перемещается к линзе глаза до тех пор, пока не будет достигнута правильная фокусировка. Держатель сетки нитей будет сохранять постоянное положение за счет натяжения пружин держателя по бокам окуляра.Фокус сетки прицела можно изменить, чтобы приспособить его к глазу наблюдателя, перемещая всю сборку вверх или вниз. Перед использованием держателя сетки нитей этого типа необходимо снять диафрагму окуляра, чтобы держатель сетки вошел в тубус окуляра.

Ступенчатые микрометры

Как указывалось ранее, линейные измерения требуют сравнения измеряемого объекта со стандартной шкалой, такой как линейка. При использовании сетки окуляров или окуляров микрометра для измерений в микроскопе произвольные единицы шкалы переноса (сетки), которые накладываются на изображение образца, должны быть преобразованы в абсолютные единицы, такие как миллиметры или микрометры.Калибровка делений шкалы сетки нитей обычно выполняется с помощью визуализации предметного микрометра с тем же объективом, который используется для измерения образцов. Правильная калибровка включает определение абсолютного расстояния на предметном столике-микрометре, отображаемом вместо образца, которое соответствует одному делению шкалы на сетке окуляра. Это значение часто называют значением микрометра или коэффициентом калибровки для этой конкретной цели. После определения значения размер любого элемента образца может быть рассчитан путем умножения количества делений сетки окуляра, охватываемых элементом, на коэффициент калибровки для используемого объектива.

Рисунок 4 — Калибровка сетки и линейное измерение образца

Столик-микрометр, разработанный для применений, использующих микроскопы в проходящем свете, состоит из предметного стекла стандартного размера (1 x 3 дюйма), имеющего шкалу определенной длины, прикрепленную непосредственно к поверхности или, предпочтительно, зажатую под покровным стеклом известной толщины. Микрометры обычно имеют градуированную шкалу длиной один или два миллиметра, разделенную на единицы длиной в одну десятую миллиметра (единицы 100 микрометров).Каждая 100-микрометровая единица подразделяется на десять равных частей, в результате чего наименьшая градуировка составляет десять микрометров.

Большинство объективов микроскопов корректируются для использования с покровным стеклом стандартной толщины (0,17 миллиметра), поэтому это наиболее часто используемая толщина покровного стекла для микрометрических шкал предметного столика. Микрометры также доступны без покровного стекла, и этот тип следует использовать с объективами отраженного света, которые корректируются на покровное стекло нулевой толщины (или отсутствие покровного стекла).В некоторых конструкциях столик-микрометра используется металлическая пластина, по размеру равная стандартному предметному стеклу микроскопа, в качестве держателя для небольшой круглой стеклянной вставки, на которой отпечатана или выгравирована градуированная шкала.

Настоящие измерительные шкалы могут быть изготовлены с помощью фотографического процесса, но линии, полученные с помощью этого метода, не так четкие и точные, как линии, полученные путем физической гравировки линий. Альтернативный способ получения четких микрометрических линий — это электроосаждение металлической пленки непосредственно на стеклянную поверхность предметного стекла микроскопа.На многих предметных микрометрах шкалы обведены черной линией, которая облегчает определение минутной шкалы и помогает грубо сфокусировать микроскоп. Хотя фотографически полученные микрометры подходят для повседневной работы, особенно при меньшем увеличении, их линии слишком неровны по краям и слишком широки для точных измерений или для использования при большом увеличении. Эти микрометры следует ограничивать грубыми измерениями при небольшом увеличении.

В приложениях, использующих эпи-освещение (отраженный свет), конструкция предметного столика из прозрачного стекла не подходит, и вместо него используются шкалы, которые выгравированы непосредственно на полированном металле.Объективы микроскопов, используемые с эпи-освещением, например, в металлографии в отраженном свете, обычно корректируются для использования без покровного стекла, и для точных измерений требуется предметный микрометр без покровного стекла. В результате незащищенные чешуйки уязвимы для повреждений, и с ними нужно обращаться с особой осторожностью, чтобы не поцарапать и не загрязнить пыль, грязь, отпечатки пальцев или другой мусор.

Калибровка сетки окуляра

Калибровка сетки нитей окуляра (определение соотношения делений в микрометрах) для конкретного объектива обычно выполняется в соответствии с рекомендуемой процедурой, описанной ниже (см. Также рисунок 4).Обратите внимание, что калибровка сетки нитей окуляра выполняется только для конкретной тестируемой комбинации объектив / окуляр и для конкретной длины механической трубки микроскопа. Чтобы излишне избежать повторения процедуры, информацию о калибровке для каждой комбинации следует записывать и хранить в удобном месте рядом с рабочей станцией микроскопа.

  • Убедившись, что микроскоп выровнен и настроен для освещения Келлера, вставьте соответствующую сетку в окуляр микроскопа и отрегулируйте линзу глаза так, чтобы шкала, выгравированная на поверхности стеклянного диска сетки, выглядела четко сфокусированной.Тщательно проверьте ориентацию сетки нитей, чтобы убедиться, что числа, расположенные над или под выгравированными линиями, не поменялись местами. Эту задачу можно выполнить, удерживая окуляр перед ярким источником света и глядя через линзу глаза. Наконец, отрегулируйте межзрачковое расстояние бинокля микроскопа и запишите это значение для последующих измерений. Если микроскоп оснащен компенсирующими регулировками на обоих окулярах (как в случае с большинством современных микроскопов), значения калибровки сетки будут правильными для любого межзрачкового расстояния.

  • Поместите предметный микрометр на предметный столик микроскопа и сфокусируйте шкалу микрометра, используя ручки грубой и точной фокусировки микроскопа. Обнаружение шкалы и перевод ее в центр поля обзора облегчается использованием объектива с низким увеличением, чтобы сначала определить местонахождение круга вокруг шкалы, а затем самой шкалы. Кольцо вокруг шкалы микрометра видно невооруженным глазом и должно использоваться для размещения микрометра предметного столика в центре оптического пути микроскопа (апертура предметного столика).Кроме того, на нескольких конструкциях предметных микрометров выгравирована линия от кольца до края шкалы, что также помогает определить местонахождение шкалы при использовании объективов с большим увеличением. Поверните нужный объектив в нужное положение и убедитесь, что обе шкалы (микрометр предметного столика и визирная сетка окуляра) видны в поле обзора при одновременной фокусировке.

  • Переместите столик, используя ручки или ручки управления перемещением x y , и / или поверните окуляр (и его сетку), чтобы две шкалы выровнялись параллельно (Рисунок 4 (a) и 4 (б)).Современные механические столики часто имеют ограниченное вращательное движение вокруг оптической оси микроскопа. В этом случае ослабьте винт с накатанной головкой (обычно расположенный в передней части предметного столика, под платформой для образца) и вращайте предметный столик до тех пор, пока микрометр и сетка окуляра не станут параллельны.

  • Поместите сетку окуляра непосредственно над микрометром (с элементами управления предметным столиком) и совместите левую линейку сетки нитей с одной из более длинных пронумерованных (100 микрометров) делительных линий на предметном микрометре (Рисунок 4 (b )).В зависимости от коэффициента увеличения объектива и диаметра поля окуляра в окулярах будет видно расстояние от 150 микрометров до 4 миллиметров (в два раза больше микрометрической шкалы предметного столика). На расстоянии от 100 до 1000 микрометров (от 10 до 100 правил) на предметном микрометре определите две точки, в которых шкалы сетки и микрометра точно совпадают (см. Рисунок 4). Для наиболее точных измерений используйте максимально возможный диапазон делений на обеих шкалах.Лишь изредка прицельная сетка и деление микрометра предметного столика совпадают по всей длине, видимой в окулярах, но это часто бывает с сетками, изготовленными для конкретных окуляров. Наконец, определите видимую длину шкалы окуляра по делениям на микрометре предметного столика.

  • Значение микрометра для используемого объектива можно рассчитать, разделив известную длину выбранной области микрометра предметного столика на соответствующее количество делений шкалы окуляра.В результате будет получено расстояние на градуировку на шкале сетки для объектива, величину, часто называемую калибровочной постоянной . Сетка, наложенная на микрометр предметного столика на рис. 4 (b), иллюстрирует совмещение линейки левой руки (обозначенной 0 ) на сетке с делением микрометра предметного столика, обозначенным 20 . Перекрытие двух правил обозначено красной линией для ясности. Следующая область перекрытия возникает там, где правило, обозначенное на предметном микрометре 30 , совпадает с правилом 7.Отметка 5 на сетке окуляра. Таким образом, 100-микрометровый участок предметного микрометра равен 7,5 делениям сетки. Таким образом, каждое деление сетки окуляра соответствует 13,3 микрометра для конкретной калибруемой комбинации объектив / окуляр. Необходимо тщательно проверить количество значащих цифр, подходящих для расчета калибровки сетки. Поскольку минимальное разрешаемое расстояние в оптическом микроскопе составляет примерно 0,2 микрометра (при оптимальных обстоятельствах), линейное измерение ниже этого значения не может быть точно определено.

  • При проведении точных измерений с помощью стереомикроскопа, оснащенного оптической системой увеличения, необходимо использовать предметный микрометр для каждой настройки увеличения на микроскопе. Хотя многие кольца масштабирования микроскопа и ручки управления градуированы с учетом номинального увеличения объектива, практически невозможно вернуть ручку масштабирования в точно такое же положение, что является необходимым условием для точных измерений.

  • После калибровки сетки окуляра с помощью столик-микрометра можно измерить линейные размеры образца.Для всех измерений следует выбирать объектив с максимальным увеличением, позволяющий полностью уместить интересующие характеристики образца в пределах шкалы сетки нитей. Сориентируйте шкалу сетки нитей так, чтобы она совпадала с контуром исследуемой области образца. Затем перемещайте образец до тех пор, пока левый край не совпадет с пронумерованной линией на сетке окуляра, и подсчитайте количество делений шкалы, охватываемых целевой областью. Тщательно оцените любую долю деления. Для повышения точности проведите несколько измерений на больших образцах.При измерении круглых или овальных образцов (таких как клетки крови, дрожжи, бактерии и т. Д.) Запишите размеры не менее 20 кандидатов из разных областей. Образец, исследуемый на Рисунке 4 (c), представляет собой стержень волоса на коже черепа человека, диаметр которого составляет приблизительно 93 микрометра (измерено с помощью калиброванной сетки, как обсуждалось выше).

Только что описанная процедура калибровки, конечно, должна быть повторена для каждой цели, которая будет использоваться для линейных измерений.Следует отметить, что увеличение варьируется на несколько процентов для аналогичных объективов (даже от одного производителя) с одинаковым коэффициентом увеличения (например, 10x), поэтому каждый объектив должен измеряться независимо. Если микроскоп регулярно используется с несколькими разными объективами, может быть удобнее построить калибровочные кривые для каждого объектива в графической форме. Это обеспечивает простой механизм для быстрого определения размеров элементов при работе с микроскопом, без необходимости повторять арифметические операции при применении микрометрических значений для всех объективов, используемых для проведения измерений.

Процедура калибровки, описанная выше, обеспечивает коэффициент, который действителен для конкретной оптической комбинации, не требуя знания фактического увеличения объектива, которое обычно отличается от номинальной силы, которая отображается на тубусе объектива. При использовании объектива, который содержит корректирующую манжету для учета различий в толщине покровного стекла, важно помнить, что увеличивающая сила изменяется при различных настройках манжеты. Следовательно, калибровочный коэффициент, определенный для такой цели, действителен только при настройке корректирующей манжеты, используемой для калибровки.Объективы с регулируемыми кольцами обеспечивают коррекцию для широкого диапазона толщины покровного стекла, но также демонстрируют изменения увеличения в диапазоне до 15 процентов во всем диапазоне регулировки.

Сетка окуляра и специализированные микрометры предметного столика

Для многочисленных линейных, площадных и счетных измерений с помощью микроскопа было разработано большое количество сеток окуляров (см. Рисунки 5 и 6). Простая перекрестная сетка (рис. 5 (а)) часто используется в качестве отметки для измерения больших образцов с градуированным механическим столиком.Этот тип сетки также обычно используется в микроскопах, оборудованных для освещения с перекрестной поляризацией, чтобы помочь наблюдателю определить ориентацию двулучепреломляющих образцов по отношению к осям колебаний поляризаторов. Для линейных измерений линейка по горизонтали или вертикали накладывается на один край исследуемого элемента образца. Затем градуированный механический столик перемещается в направлении x или y до тех пор, пока противоположный край не совпадет с контрольной линией, а размер элемента определяется путем изучения шкалы на механическом столике.Измерения, в которых используются механические ступени, следует повторять слева направо (или сверху вниз) и наоборот, чтобы компенсировать ошибку люфта в редукторе ступени.

Рисунок 5 — Кросслайн и градуированная сетка

Горизонтальные и вертикальные шкалы сетки нитей (рис. 5 (b) — рис. 5 (g)) производятся в широком спектре конфигураций, чтобы удовлетворить любые требования к линейным измерениям. Градуированные горизонтальные шкалы (рис. 5 (b) -5 (e)) являются наиболее распространенными и обычно состоят из 10-миллиметровой шкалы, разделенной на 8, 10 или 100 делений.Эти сетки полезны для измерения всех размеров элементов образца и часто содержат контрольные метки для облегчения калибровки и измерения. Прицельные сетки с перекрестной микрометрической шкалой (рис. 5 (f) и 5 ​​(g)) используются для двумерных линейных измерений или для удобства, когда отдельные измерения выполняются в вертикальном и горизонтальном направлениях. Прицельные сетки конического калибра (рис. 5 (h)) состоят из нескольких пар линейчатых линий, которые имеют разные промежутки между линиями в каждой паре. Рядом с парой линий выгравирован контрольный номер для калибровки сетки нитей с помощью предметного микрометра.Коническая сетка калибра удобна для измерения размеров смешанных волокон и подобных образцов, имеющих повторяющиеся размеры.

Прицельные сетки

, предназначенные для помощи в анализе частиц и волокон, часто содержат квадраты сетки, глобусы, концентрические круги и транспортиры, как показано на Рисунке 6. Используются квадратные и сеточные сетки (Рисунки 6 (a) — Рисунок 6 (d)). в систематическом измерении мелких объектов или для подсчета микробов, клеток крови и мелких частиц.В большинстве случаев подсчитывается выбранная область образца, и результат умножается на всю интересующую область для получения количественного результата. Для одного из наиболее распространенных приложений для подсчета требуется сетка Miller (рис. 6 (b)), которая позволяет оператору определить количество частиц в одном из меньших квадратов, а затем умножить результат для вычисления общего количества содержащихся частиц. в пределах сетки нитей. Сетка Миллера также полезна для сравнения доли крупных и мелких частиц в образце.Прицельная сетка Whipple (рис. 6 (c)) похожа по конструкции на сетку Миллера, но предназначена для измерения мелких деталей образца (дисперсии пигмента, коллоидных частиц, пыли и бактерий). Прицельные сетки, разработанные для случайного анализа и стереологии (наука о получении трехмерных данных из двухмерного образца), доступны в нескольких популярных конструкциях (рис. 6 (d) является примером).

Круглые и угловые сетки

(показаны на рис. 6 (e) — 6 (h)) доступны в широком спектре конструкций для удовлетворения многочисленных требований к измерениям.Концентрические круглые сетки (рис. 6 (е)) используются для выполнения двумерных измерений, подобных тем, которые выполняются с помощью линейных сеток с перекрестной шкалой. Однако в этом случае центр (обычно круглого) образца помещается так, чтобы он совпадал с центром сетки нитей. На аналогичные сетки нанесены транспортиры, размеры датчиков и контрольные точки в различных комбинациях (рис. 6 (f) — рис. 6 (h)) для оценки дуг, углов и радиусов. Некоторые сетки (рис. 6 (f)) содержат линейные и угловые правила для одновременного измерения характеристик образца.Типичными образцами, измеряемыми с помощью этих сеток, являются абразивы, удобрения, волокна, мелкая пыль, пигменты, семена растений, угольный кремнезем, песчинки, частицы почвы и подобные частицы.

Рисунок 6 — Квадратные, круглые и угловые сетки

В полупроводниковой промышленности размер и положение микроскопических элементов на масках и пластинах имеют решающее значение для производственных сборочных линий. Эталон ширины линии — это калибровочный эталон (столик-микрометр), используемый для поддержания согласованности между измерениями, проводимыми на разных предприятиях в удаленных местах.Пластина из известково-натриевого стекла определенных размеров покрыта антибликовым хромом, имеющим толщину от 110 до 130 нанометров и оптическую плотность от 2,6 до 3,4. В центре эталона находится четкий прямоугольник размером 4 x 5 миллиметров, а также буквы NPL (сокращение от Национальной физической лаборатории в Теддингтоне, Англия), что позволяет легко идентифицировать центр пластины. Ширина линий организована в восемь групп шаблонов, состоящих из непрозрачных и четких линий с номинальной шириной от 0.От 25 до 10 микрометров.

Другой класс столик-микрометров, который популярен и часто используется при калибровке объективов для количественной микроскопии, — это мишени с разрешением, предназначенные для измерения характеристик оптической системы микроскопа. Целевые значения разрешения состоят из настраиваемых макетов, содержащих положительные, отрицательные и / или полупрозрачные группы узоров, часто расположенных в виде нескольких линий и чисел различной ширины и длины или в виде тестовых звездочек . Разрешающую способность высокоэффективного объектива микроскопа часто можно точно оценить путем тщательного исследования результатов, полученных с мишени с подходящим разрешением.

К широкой категории столик-микрометров относятся калибровочные шкалы (подробно обсуждаемые ранее), сетки искателя и счетные камеры (см. Рисунок 7). Прицельные сетки Finder используются для определения интересующей области на образце, в то время как счетные камеры предназначены для подсчета частиц и клеток в определенном объеме жидкости. Счетные камеры широко используются для подсчета клеток крови и сперматозоидов и состоят из толстого предметного стекла (рис. 7), имеющего центральную полированную и линейчатую платформу.Платформа расположена на небольшом расстоянии (обычно 0,1 миллиметра) под двумя полированными опорами для покровного стекла, чтобы создать камеру, которая может быть заполнена точным количеством жидкости. На практике чистое покровное стекло помещается поверх камеры и размещается по центру на полированных опорах. Зазор между линейчатой ​​счетной платформой и покровным стеклом равен 100 микрометрам, а линейчатая (гравированная) грань разделена на квадраты точного размера. В результате объем жидкости, помещенной в камеру, можно легко вычислить, чтобы получить точный анализ количества частиц (ячеек) на единицу объема в суспензии.

Рисунок 7 — Ступенчатый микрометр счетной камеры

Наиболее распространенный тип счетной камеры, предназначенный для подсчета клеток крови, известен как гемацитометр (см. Рисунок 7). Производители предлагают несколько различных шаблонов сетки гемоцитометра, но большинство из них содержат большую квадратную границу, разделенную на более мелкие квадраты для облегчения подсчета. Гемоцитометры обычно используются для подсчета и измерения частиц размером менее 50-100 микрометров.Часто подлежащий подсчету образец необходимо точно разбавить пипетками для серийного разбавления перед заполнением счетной камеры, чтобы избежать чрезмерного количества частиц, которые может быть трудно подсчитать. Плотность частиц от 5 до 10 на меньший квадрат считается оптимальной концентрацией для количественного анализа.

Нитевой окуляр-микрометр

Стандартная сетка окуляра в сочетании с прецизионным предметным столиком-микрометром обеспечивает быстрое, удобное и точное измерение в микроскопе.Однако для более простых и точных измерений (с большей объективностью) часто считается необходимым специальный окуляр нониус-микрометр, известный как окуляр-микрометр Filar. Этот специализированный окуляр-микрометр использует тот же принцип, что и стандартная комбинация окуляра и сетки, но имеет подвижную линейную линейку (или группу линейных правил) в дополнение к фиксированной или подвижной градуированной шкале, расположенной в фокальной плоскости. Микрометр Filar позволяет избежать необходимости оценивать доли деления на предметном микрометре (сложный и субъективный маневр), который может привести к значительной ошибке.

Группа линейных линейных перемещений в филарном микрометре предназначена для перемещения по полю зрения, пересекая фиксированную шкалу нониуса, с помощью прецизионного винтового механизма, который приводится в действие путем вращения внешнего барабана. В обычных приложениях единственная линейка или другая контрольная точка (в зависимости от конкретной конструкции) совмещается с одним концом измеряемого элемента образца и фиксируется показание калиброванного барабана. Затем барабан вращается, чтобы переместить контрольную линию через элемент образца, и на шкале барабана снимается второе показание.Разница между двумя показаниями дает очевидный линейный размер измеренного элемента образца, а при калибровке с помощью столик-микрометра позволяет полностью определить размер элемента.

Рисунок 8 — Анатомия ниточного окулярного микрометра

Некоторые варианты конструкции нитевидных микрометров включают дополнительное перемещение шкалы сетки нитей за счет внешнего барабана, что позволяет обнулить шкалу барабана после того, как контрольная линия была размещена на первом краю объекта, который нужно измерить.Эта функция позволяет начинать каждое измерение с нуля на шкале барабана и устраняет необходимость определения разницы между двумя показаниями барабана. Для большинства нитевидных микрометров основная шкала визирной сетки имеет расстояние перемещения 10 миллиметров. Шкала также разделена на 100 делений, каждое деление которых соответствует 0,1 миллиметра. Барабан микрометрического винта также разделен на 100 интервалов, так что один интервал деления барабана соответствует 0,1 интервалу шкалы окуляра.Полное вращение барабана перемещает измерительную линейку (линию) на один интервал шкалы окуляра.

Несколько современных стилей окулярных микрометров Filar содержат внутреннюю систему линз с переменным фокусным расстоянием, которая упрощает калибровку микрометра с различными объективами. В нижней части окуляра имеется градуированное кольцо, которое можно вращать для оптического изменения эффективной длины трубки, чтобы наложить градуировки предметного микрометра непосредственно на внутреннюю шкалу микрометра Filar.

Осевые линейные измерения

Измерения глубины образца вдоль оптической (или z ) оси микроскопа могут выполняться с помощью микроскопов, имеющих градуированные ручки точной фокусировки. Перед проведением осевых измерений необходимо определить значение каждого деления на градуированной ручке фокусировки. Во многих случаях эту информацию может предоставить производитель, но ее также можно измерить экспериментально с помощью покровного стекла. Тщательно измерьте толщину покровного стекла с помощью микрометра машиниста или штангенциркуля (как можно точнее), затем нанесите метку на каждой стороне покровного стекла фломастером и нанесите ее на поверхность стандартного предметного стекла микроскопа.Сфокусируйтесь на отметке, расположенной на верхней поверхности покровного стекла, и отметьте положение делений ручки точной фокусировки по отношению к контрольной точке. Найдите и сфокусируйтесь на отметке нижней поверхности и еще раз запишите положение ручки точной фокусировки. Осевое расстояние, соответствующее каждому делению ручки точной фокусировки, равно толщине покровного стекла (в микрометрах), деленной на общее количество градуировок ручки, пройденных от верха до низа покровного стекла.

Для измерения осевых размеров образца интересующий элемент располагается в поле зрения, а микроскоп фокусируется на нижней поверхности образца.После достижения фокусировки записывается точное положение ручки фокусировки. Затем фокус смещается на верхнюю поверхность образца, и новое значение ручки фокусировки вычитается из значения, полученного при визуализации нижней поверхности. Размеры образца можно рассчитать, умножив количество шагов ручки фокусировки на коэффициент калибровки, указанный выше или предоставленный производителем.

Осевые измерения затруднены колебаниями глубины резкости образца, которые частично определяются числовой апертурой объектива и коэффициентом увеличения.Несколько дополнительных факторов, которые необходимо учитывать, — это артефакты преломления и сферическая аберрация, которые часто возникают, когда образцы значительной толщины визуализируются через водные растворы или другие (монтажные) среды, имеющие неоднородный показатель преломления. Следует также отметить, что аксиальные измерения сочетают количественный анализ микрометрической шкалы с субъективным определением наилучшей фокусировки образца. По этой причине многие микроскописты не полагаются на этот метод для точных измерений.

Выводы

Даже если при работе с микроскопом и при калибровке сеток, используемых для проведения измерений, уделяется много внимания, существует несколько возможных источников ошибок, которые могут повлиять на процесс калибровки, а также на фактическое измерение характеристик образца. Важным моментом при использовании предметного микрометра для калибровки сетки окуляра является включение в расчет как можно большего количества делений предметного микрометра.Это минимизирует ошибки из-за различий в отдельных интервалах градуировки в дополнение к потенциальной ошибке при точном определении краев отдельных линий. Усреднение по нескольким интервалам становится проблематичным при калибровке объективов с большим увеличением, потому что в поле зрения микроскопа можно одновременно отобразить меньшее количество делений. Никогда не рекомендуется полагаться только на точность одного деления в десять микрометров, поскольку можно ожидать, что ширина отдельных градуировок будет незначительно отличаться от одного диапазона к другому.

Качество градуировки предметного микрометра оказывает значительное влияние на точность, с которой может быть проведена калибровка, особенно при большом увеличении. Как указывалось ранее, микрометры, полученные с помощью таких процессов, как осаждение тонких пленок, обычно имеют гораздо более тонкие линии с лучше определенными краями, чем те, которые получены фотографическим способом, и могут обеспечить повышенную точность и точность. Микрометрические шкалы, изготовленные с помощью фотографии, более экономичны, но неровные края линий в сочетании с наличием случайно распределенных изолированных зерен серебра между линиями делают такие микрометры непригодными для точных измерений.

Ошибки измерения могут возникнуть, если для проведения измерений используется объектив, имеющий значительную кривизну поля или искажение изображения. С современными целями этот источник ошибок не так распространен, как это было в прошлом; тем не менее, по возможности рекомендуется использовать плоские или плановые цели. Если необходимо использовать объектив с некоторым искажением поля, ограничение измерений центральной частью поля обзора минимизирует ошибки измерения.

Рисунок 9 — Градуированный механический микроскоп X-Y предметный столик

Проблемы при измерениях также могут возникать из-за трудностей с точным совмещением линий сетки нитей окуляра с линиями визирного прицела предметного столика, используемого для калибровки.Прецизионный механический столик с градуировкой (см. Рис. 9) может быть использован, чтобы упростить выполнение этой процедуры. Современные градуированные ступени имеют миллиметровую линейку по обеим осям и содержат нониусы для перевода показаний с точностью до 0,1 миллиметра. Эти столики вполне подходят для больших (превышающих несколько миллиметров) измерений в направлениях x и y .

Очень важно, чтобы обе шкалы (визирная сетка и микрометр предметного столика) отображались как можно более четко, и, как предлагалось ранее, для калибровки предпочтительно использовать столько делений предметного микрометра, сколько можно наблюдать в поле зрения.Совмещение линий сетки окуляра с линиями сетки микрометра должно производиться последовательно от одного и того же края линейки микрометра предметного столика, а не по центру (который не может быть идентифицирован воспроизводимо).

Важным фактором, который следует рассматривать как потенциальный источник ошибок измерения, является субъективность, связанная с установкой контрольной линии на краю элемента образца. Следует иметь в виду, что при измерениях, проводимых под микроскопом, используется оптическое изображение образца, а не самого образца.Механизм контраста, используемый при формировании изображений, тип и качество освещения, числовая апертура и другие свойства объектива — все это влияет на внешний вид краев деталей образца, с которых часто проводятся измерения. Кроме того, если дифракционные артефакты присутствуют в изображении, выбор функции кромок для размещения опорного измерения линии может быть весьма неопределенными.

Используя цифровую визуализацию или традиционные методы микрофотографии, можно определить линейные размеры образца путем прямого измерения конкретных характеристик и сравнения с изображением предметного микрометра при том же увеличении.Например, образец, сфотографированный с помощью 10-кратного объектива, может быть измерен путем последовательного получения второй фотографии предметного микрометра с тем же увеличением. Используя линейку или аналогичное измерительное устройство, микроскопист может затем непосредственно измерить характеристики образца и рассчитать размеры, используя фотографию микрометра предметного столика. Этот метод в равной степени полезен для цифровых изображений, где компьютерное программное обеспечение может использоваться вместо линейки для сравнения изображений образца со столиком-микрометром, когда два изображения снимаются с одинаковым разрешением пикселей.

При измерении непрозрачных объектов субъективная оценка яркости изображения при переходе от яркого фона к темному образцу может привести к ошибкам в определении резкой кромки при различных градиентах интенсивности, которые возникают при различных условиях освещения. Трудно учесть все возможные источники ошибок в практической микроскопии, но понимание потенциальных ловушек может помочь предотвратить большие ошибки или несоответствия, особенно при сравнении измерений, которые были выполнены с использованием различных инструментальных методов и оборудования.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *