Nurugo Micro clip – microscoop voor de Smartphone

Een apparaatje dat ik al enige tijd in mijn bezit heb na deelgenomen te hebben aan een Kickstarter campagne is de Nurugo Micro, “The Smallest 400x Microscope for Smartphone!”. Op de een of andere manier kwam ik er maar niet aan toe om een stukje te schrijven maar ik vond dat het nu toch echt eens tijd werd.

De Nurugo Micro valt onder de camera-accessoires voor mobiele telefoons die men tegenwoordig wel vaker kunt vinden, het is een clip die men over zijn Android of iPhone smartphone kan schuiven en die, volgens Nurugo, de zoom van de camera op 400x vergroting kan brengen.

Hier kunnen we al gelijk commentaar op leveren. De Nurugo micro kan deze vergroting niet halen op basis van optische vergroting alleen, het moet dan gaan om een combinatie van optische en digitale vergroting. Ook is het verstandig rekening te houden met het type vergroting dat bedoeld wordt. Gaat het om een vlakvergroting dan is de werkelijke vergrotingsfactor de wortel van 400 dus 20x, hetgeen heel wat realistischer overkomt.

De camera lens, met ingebouwde verlichting, benodigd ook een speciale app die de typische smartphone-camera-men u opties biedt zoals burst mode, video, time lapse, slow motion en een speciale meetmodus die je helpt om de grootte van objecten te bepalen.

Naast de camera module en twee verschillende clips wordt ook een aantal accessoires meegeleverd, zoals een plastic mal voor de telefoon die helpt het beeld te stabiliseren, objectglaasjes, enkele preparaten, twee verschillende clips voor de telefoonlens en wat onderdelen die helpen de Nurugo lens te focusseren en te fixeren.

De Nurugo Micro clip is iets wat je gemakkelijk mee kunt nemen als draagbare microscoop. De belangrijkste vragen die men dan beantwoord wil hebben is of deze gemakkelijk in gebruik is en of deze goede foto’s van objecten kan maken.

De belangrijkste kenmerken van het werken met de Nurugo zijn beschreven in onderstaande figuur.

Het is van belang om de Nurugo op de juiste manier met de juiste clip te bevestigen aangezien de verlichting van het monster vindt plaats via de in de telefoon ingebouwde flitser.

Na het bevestigen van de clip en eventueel het gebruik van de meegeleverde nivellerings wiggen kan men het bijgevoegde focusseer hulpmiddel de lens zo instellen dat deze goed gefocusseerd is. In principe hoeft men dit maar een keer te doen. In werkelijkheid zit ik altijd een beetje te rommelen om het goede focus te vinden. Dat komt gedeeltelijk omdat ik een beschermhoes op mijn telefoon heb zitten en zonder deze zou dit proces iets gemakkelijker zijn. De focusseermethode heeft echter ook als nadeel dat men met de lens extreem dicht op het monster zit, een dekglaasje kan het dan al lastig maken om te focusseren, een beetje manoeuvreerruimte is dan wat gemakkelijker in gebruik.

Op de mobiele telefoon moet men de App “Nurugo Box” installeren. Deze werkt in het algemeen maar …. op mijn Samsung Galaxy Note 4 (Android 6.0) crasht deze ook vrij regelmatig als men de “Gallery” gebruikt.

De gemaakte foto’s worden niet standaard opgeslagen in de “Gallery” van de telefoon zelf maar in de folder “Nurugobox” die men in het interne geheugen van de telefoon kan vinden. Het is niet mogelijk om de instellingen zo aan te passen dat men de microSD kaart als geheugenopslagplaats kan selecteren. Om foto’s voor langere tijd te bewaren moet men ze vanuit de Nurugo Gallery exporteren naar de Nurugo Box, een cloud dienst waar men de foto’s ook met anderen kan delen. Vanuit de Nurugo Gallery kan men ook foto’s via andere services delen (mail, DropBox, OneNote, etc.).

Om een beter idee te krijgen over de vergroting die men met de Nurugo Micro kan bereiken heb ik een kalibratie slide genomen en foto’s gemaakt zonder van digitale vergroting gebruik te maken. Het resultaat is weergegeven in onderstaande figuur. Zoals men kan zien kan men optisch scherpe foto’s van objecten op micrometer schaal (~10 micron) maken.

Op het scherm van mijn Samsung Galaxy Note 4 wordt 1 mm ca. 25 mm groot hetgeen overeenkomt met een optische vergrotingsfactor van 25x, een aardige overeenkomt met onze eerste schatting.

Bij de Nurugo Micro worden drie goedkope Chinese preparaten meegeleverd. De kwaliteit daarvan is niet erg goed en ik besloot om preparaten van betere kwaliteit te gebruiken voor verder onderzoek.

Om het effect van digitale vergroting beter zichtbaar te maken heb ik onderstaande compilatie van een preparaat met optische en digitale vergroting gemaakt. Zoals men kan zien is het inderdaad mogelijk om microscopische afbeeldingen van goede kwaliteit te produceren. In zoverre voldoet de Nurugo mijns inziens.

Concluderend kan men stellen dat de Nurugo Micro een handig zakmicroscoopje is om bij je te dragen. Foto’s maken heeft wel enig manoeuvreren nodig maar dat wordt weer gecompenseerd door zijn extreem compacte vorm.

Ikzelf draag de Nurugo Micro, tezamen met een UV-lampje, een Macrolens en nog wat andere hulpmiddelen altijd bij me in een klein compact doosje.

Gipskristallen onder de microscoop

Gips is de verbinding van Calcium en sulfaat in de vorm van calciumsulfaat, CaSO4. De scheikundige naam van gips is Calcium-sulfaat.De aardkorst bestaat voor meer dan 3% uit calcium. Door de re-actieve eigenschappen komt het niet in ongebonden toestand voor. Mineralen waarin calcium voorkomt zijn o.a. gips, calciumcarbonaat en calciumfloride. Gips komt in verschillende kristalvormen voor. Er zijn mooi regelmatig gevormde kristallen en onregelmatige kristallen. De kristalvorm is van invloed op de hoeveelheid water die nodig is om een gietbare gipsbrij te kunnen maken. Vaak zijn in kristallen moleculen water ingebouwd. Dit heet kristalwater.

Gips kan bestaan in drie vormen:

  1. De Hemihydraat-vorm (1 molecuul kristalwater per 2 moleculen CaSO4)
    Gipspoeder dat door toevoegen van water hard wordt.
  1. De Dihydraat-vorm (2 moleculen kristalwater op elk molecuul CaSO4)
    Uitgeharde of ruwe gips.
  1. De Anhydraat-vorm (CaSO4 zonder kristalwater)
    Een watervrije verbinding die niet meer reageert met water en vaak gebruikt wordt als vulstof voor de bouw, levensmiddellen industrie en de diervoeders industrie. Ook word deze gebruikt voor verbetering van landbouwgrond.

Wat gebeurt er als gips hard wordt:

Rehydratie van gips:

2CaSO4 x ½H2O + 3H2O –> 2 CaSO4 x 2H2O

CaSO4 + 2H2O –> CaSO4 x 2H2O

Als men hemihydraat-poeder mengt met water, dan vindt er een scheikundige reactie plaats. Daarbij neemt het hemihydraat water op en wordt dan uitgeharde gips. Dat uitgeharde gips vormt dan nieuwe kristallen. Deze nieuwe kristallen groeien langzaam uit tot grotere kristallen. Deze grotere kristallen haken in elkaar, en als de chemische reactie is afgelopen hebben we een harde massa gekregen.

 

Natriumoxalaat onder de microscoop

Momenteel bezig zijnde met een experiment waar ik aantoningsreacties voor carbonzuren bestudeer maak je soms ook foto’s van kristalstructuren die niet degene zijn waar ik naar op zoek ben maar die gewoon mooi zijn om te zien.

Onderstaande foto’s zijn van natriumoxalaat (Na2C2O4) kristallen. Het preparaat is gemaakt door wat verweringswater (oxaalzuur) te nemen, dat te neutraliseren met natronloog, een druppel van deze oplossing op een objectglaasje te leggen, deze in te dampen en vervolgens te bekijken onder de polarisatie microscoop. Bij de laatste foto is de polarisator verdraaid t.o.v. de foto daarvoor.

Wrattentinctuur

Microkristallen onder de microscoop maar vooral onder de polarisatiemicroscoop te bekijken is een avontuur. Soms kan het echter een probleem zijn stoffen in de juiste zuiverheid te vinden. Goed rondkijken bij de drogist kan dan echter zeer behulpzaam zijn. Daar kan men bv wrattentinctuur vinden, een oplossing van salicylzuur (ortho-hydroxy-benzoezuur, 170 mg/ml). Doe een druppeltje van deze oplossing op een objectglaasje waar al een druppel water op ligt, meng goed, damp voorzichtig in op een verwarmingsplaatjes (b.v. USB warmhoudplaat) en bekijk het preparaat onder de microscoop. Men kan dan naaldvormige kristallen waarnemen die onder gepolariseerd licht verschillend kleuren laten zien. Het oplosmiddel van Formule W is vermoedelijk niet alleen maar water. Bij het maken van preparaten vindt nogal gemakkelijk gelering plaats. De bijsluiter vermeldt als andere bestanddelen (hulpstoffen) aceton, alcohol, ricinusolie (wonderolie) en nitrocellulose. Vermoedelijk is de nitrocellulose verantwoordelijk voor de gelering. Het kan daarom zijn dat men het enkele malen moet proberen alvorens men een goed preparaat heeft. Men kan ook verschillende verdunningsmiddelen uitproberen waarbij  ik zelf aan de slag ben gegaan met demi water, bioethanol, isopropanol, water/glycerine en aceton. Bij gebruik van aceton heeft men het minste last van gelering, hetgeen men ook mag verwachten op basis van de formulering.

Na het experiment ben ik nog in enkel boeken gaan neuzen om te kijken of ik nog recepten kon vinden voor wrattentinctuur. Edel geeft in “Mengen en Roeren Deel 1” (9de druk) de volgende formuleringen op als wrattenmiddel:
I:  2 dl salicylzuur en 20 dl ijsazijn
II: 90 dl trichloorazijnzuur en 10 dl water

Oxaalzuur kristallen onder de polarisatie microscoop

In nagenoeg alle bouwmarkten kan men ontweringswater kopen hetgeen een ca. 3%-ige oplossing van oxaalzuur (giftig) in water is. Ik heb wat van dat ontweringswater ingedampt totdat bij afkoelen naaldvormige kristallen gevormd werden. Vervolgens heb ik een druppel van de oplossing op een objectglaasje geplaatst, het water aan de lucht laten verdampen, er een dekglaasje opgelegd en vervolgens het preparaat onder de polarisatiemicroscoop bekeken. De kristallen zijn kleurloos bij gewoon licht maar laten prachtige kleuren zien onder de polarisatiemicroscoop.

Maaswijdte van een zeef bepalen

Uiteraard al eerder vermeld is dat ik lid ben van GEA’s Werkgroep Zand, waarbij we verschillende zandsoorten bekijken met een mineralogische en geologische blik. Een van de analysemethodes (zeefanalyse) die men gebruikt als men een zandmonster heeft is het scheiden van het zand in verschillende zeeffracties die dan elk een bepaalde deeltjesgrootte verdeling bevatten (ASTM C136). Zoals het woord al aangeeft bereikt men dat door het zand door een stapel zeven met een steeds kleinere maaswijdte (de lengte van de opening tussen de draden) te “gieten”. Professionele, gekalibreerde, zeefsets zijn duur en daarom heeft een van onze medeleden een set goedkopere zeefsets laten maken uit gaas en PVC buizen (zie de foto hieronder).

Deze heb ik nu al een tijdje in mijn bezit en ze werken goed. De vraag waar men eigenlijk wel een goed antwoord op wil hebben is wat de maaswijdte van elke zeef is. Bij nader inzien kon mijn Celestron USB microscoop helpen daar antwoord op te geven. De bijgeleverde software maakt het nl. mogelijk om afstandsmetingen uit te voeren. Dat heb ik gedaan en na wat rekenwerk en enkele controles kon ik op deze manier redelijk nauwkeurig de maaswijdte bepalen.

Niet geheel verrassend wijkt de gemeten maaswijdte een beetje af van de specificatie van de gebruikte zeven.

Anti Reflectie Truc voor Digitale Microscopie

Een van de probleempjes waarbij men bij het gebruik van digitale microscopen wel eens mee te maken heeft is reflectie. Bij iets grotere objecten) bv mineralen of objecten die men wil manipuleren is men gedwongen om deze van enige afstand te bekijken. Als men deze objecten dan op een gladde ondergrond heeft gelegd krijgt men vaak last van de LED lampjes die in de microscoop ingebouwd zitten.

Dit reflectie probleem kan men oplossen door de objecten op een matte, niet reflecterende ondergrond te leggen. Ik gebruik het materiaal dat men vaak in doosje met smartphones of gadgets kan vinden. Een zwart, mat kuststof waarin men vaak een vorm in snijdt om het gadget in te leggen. In dit geval heb ik een ´plaatje`dat als deksel diende kunnen vinden, hetgeen ideaal is voor dit soort werk.

Bij wat dikker materiaal kan men ook een holte maken waardoor de objecten beter blijven liggen.

Digitale Camera Adapter voor microscopie

Een van de zaken waar men mee te maken krijgt als men wat serieuzer met microscopie (NGVM) en geologie (werkgroep zand) bezig is dat men wil vastleggen wat men waarneemt. De microscopen die ik gebruik hebben geen camera tube en daarom maak ik gebruik van een speciale microscoop adapter waar ik dan een speciale camera op kan zetten aangezien niet elke camera is geschikt voor deze toepassing, ik zelf heb een Nikon Coolpix 990 camera. Deze maakt mooie foto’s maar uiteindelijk is het een 3.3 Mpixel camera met maar een klein scherm hetgeen ook nog een relatief lage resolutie heeft. Scherpstellen via dat schermpje is niet altijd even gemakkelijk. Als contrast heb ik ooit eens een goedkope Samsung 12 Mpixel digitale camera gekocht voor ca. 50 € die prachtige foto’s maakt en ook nog eens een “groot” scherm op de achterkant heeft. Het zou dus mooi zijn als men deze kan gebruiken om foto’s te maken door de microscoop. Soms lukt dat door deze handmatig voor het objectief te houden maar het blijft nogal lastig.

Recentelijk zag ik een foto in een artikel die mij op het spoor zetten van speciale camera adapters. In  dit geval gaat het om de Seben DKA2 Universal Digiscoping  Digital Camera Adapter. Dit is een houder die het mogelijk maakt om een digitale camera op een stabiele manier voor het oculair van een microscoop te plaatsen. Deze adapter kan men in Duitsland via een webshop kopen voor € 27, daar komen dan nog verzendkosten bij, maar voor € 35 is men dan klaar. Na bestelling had ik deze adapter binnen 3 dagen in mijn bezit. Ik ben deze uiteraard onmiddellijk gaan uitproberen en kan dan nu ook bevestigen dat deze perfect werkt. Het is even knutselen om de goede stand te vinden (bv de uitgeschoven camera lens op een kleine afstand van het oculair houden), maar dat lijkt meer een kwestie van oefening te zijn. Hoe goed deze werkt kan men zien in onderstaande foto, het hoofd van een gefossileerd visje, gemaakt m.b.v. een stereo microscoop. Op deze foto heb ik een foto van de adapter in werking geplakt.

Kiezelgoer

Een van die microscopie onderwerpen waar ik iets meer werk van wil gaan maken is het bekijken van diatomeeën (http://nl.wikipedia.org/wiki/Diatomee%C3%ABn). Op YouTube zijn er een drietal interessante filmpjes te vinden over dit onderwerp, waarin beschreven wordt waar men ze kan vinden, isoleren en bewerken voor chemisch onderzoek.

Daar zit aardig wat werk aan verbonden en ik ben er nog niet aan toegekomen dit daadwerkelijk uit te voeren. Ik wist echter dat kieselgoer opgebouwd is uit diatomeen, hetgeen ook wel blijkt uit de andere naam waaronder het bekend is nl diatomeeënaarde.  Bij een drogist wat kieselgoer kunnen kopen. Onderstaande foto laat zien wat ik onder de microscoop zag. Men kan waarnemen  dat kieselgoer inderdaad opgebouwd is uit diatomeeën, maar men kan ook goed zijn dat het fijngemalen is. Veel skeletten zijn sterk beschadigd en men ziet alleen maar brokstukken.