Categorie: Microscopie

USB microscoop en Huion Lichtbak

Alhoewel USB microscopen zoals de DinoLite Edge AM4815ZT een ingebouwde lichtbron hebben (LED lampjes) die bovenop het te onderzoeken object schijnen is het in sommige gevallen handig om een object ook van onderen te kunnen belichten, bij voorkeur met een gelijkmatig verdeelde lichtbron. Voor dat doel heb ik recentelijk bij Amazon.de de Huion L4S A4 LED Light Box (ca. 40 €) aangeschaft. In het Nederlands spreken we hier van een lichtbak die normaliter gebruikt wordt voor het overtrekken van tekeningen. Dit type lichtbakken is erg dun, de verlichting is homogeen verdeeld, geeft geen warmte af en de voeding wordt geleverd via een USB kabel.  Om deze redenen alleen al zijn deze lichtbakken ideaal voor een USB microscopist maar ook als de verlichting niet aan staat (zoals in onderstaande foto, hetgeen noodzakelijk was om een goede foto te kunnen maken) levert de lichtbak een mooi wit werkoppervlak. Het enige nadeel is dat het A4 formaat eigenlijk iets te groot is, een A5 versie zou iets handiger om mee te nemen zijn.

De Dino-Lite Edge AM4815ZT USB microscoop

Lid zijnde van de NGVM was al weer enige tijd terug het onderwerp van de werkavond Dino-Lite USB-microscopen. Na dij werkavond was ik vast van plan met een Dino-Lite USB microscoop aan te schaffen. De Celestron microscoop die ik al langer in mijn bezit heb is zeker niet slecht maar de Dino-Lite is kwalitatief beter en de bijgeleverde software is ook van hoge kwaliteit. Dat ik niet gelijk een Dino-Lite gekocht heb heeft te maken met de prijs. Een professionele USB-microscoop kost aanzienlijk meer en voor deze aanschaf heb ik een tijdje gespaard. De Dino-Lite Edge AM4815ZT heb ik uiteindelijk voor € 774 gekocht bij Conrad. Er zijn goedkopere modellen verkrijgbaar maar om specifieke redenen wilde ik dit model heb.

De basis specificaties van de AM4815ZT lijken er, t.o.v. een Chinese USB microscoop, niet uit te springen met 1.3 megapixel, 20 ~ 220x vergroting en USB 2.0, maar dat wordt ruim gecompenseerd door de degelijke bouw, de hoge kwaliteit van de foto’s die men neemt en nog een paar ander eigenschappen. Om maar een paar van de in het oog springende verschillen te benoemen. De Dino-Lite heeft een lens van glas (niet van plastic, hetgeen de kwaliteit van het beeld duidelijk ten goede komt), de LED’s kunnen ook uitgezet worden als men met doorvallend licht wil werken, er is een polarisator ingebouwd die helpt om reflecties te verminderen, op de focusschijf kan men aflezen welke vergroting men hanteert, er worden kappen meegeleverd die bruikbaar zijn voor verschillende toepassingen en er zit een uiterst gevoelige microswitch op die het mogelijk maakt om een foto te maken zonder dat het beeld verspringt.

Afgezien van de polarisator waren de allerbelangrijkste eigenschappen voor mij om te kiezen voor de AM4815ZT:

  1. Extended Dynamic Range (EDR) die het mogelijk maar om donkere en lichtere gebieden binnen het object zichtbaar te maken door het “stacken” van afbeeldingen bij verschillende belichtingsniveaus
  2. Extended Depth of Field (EDOF) waarbij automatisch afbeeldingen op verschillende hoogtes genomen worden, waarna deze automatisch “gestackt” worden. Op deze manier is het mogelijk om gebieden die initieel buiten het focus liggen in een plaatjes samen te voegen.

Al deze eigenschappen zijn vooral belangrijk als men afbeeldingen wil nemen van objecten met iets meer diepte, in mijn geval mineralen zoals we die vinden in zand maar ook micromounts.

Naast de hardware stelt Dino-Lite het softwarepakket DinoCapture beschikbaar dat draait onder Windows. Er is ook een Macversie maar deze kan niet met alle Dino-Lite modellen overweg, en juist de AM4815ZT valt onder de niet ondersteunde modellen. De software herkent automatisch welk model Dino-Lite gekoppeld is, en maakt het mogelijk om na kalibratie afstanden en omtrekken te meten. Voor de kalibratie kan men gebruik maken van de meegeleverde objectmicrometer.

Dat deze USB-microscoop uitermate geschikt is voor het fotograferen van 3D object kan men het beste demonstreren met het fotograferen van een micromount. In onderstaande foto compilatie van een calciet kristal kan men het gebruikelijke beeld zien als men inzoomt op een relatief groot object, de top is in focus maar de rest van het kristal niet. Door gebruik te maken van de automatische EDOF-functie produceert men een aanzienlijk betere foto. Als men echter goed kijkt ziet men toch nog enige onscherpte aan de onderkant van de micromount. De oorzaak is dat bij automatische EDOF-foto’s genomen over een bepaalde diepte en voor een aantal van die foto’s valt het object buiten focus. Dit probleem kan men oplossen door manueel foto’s te nemen. Op deze manier neemt men alleen foto’s in bewerking waar een deel van het object in focus is, hetgeen een beter resultaat oplevert.

De EDR-functie mag in eerste instantie niet echt relevant lijken voor de gewenste toepassingen maar juist deze functie kan weer details naar voren halen die men normaliter maar met moeite kan observeren. Dit wordt gedemonstreerd m.b.v. onderstaande foto-compilatie van een toermalijn micromount. Bij gebruik van de EDR-functie komen op de top van het kristal details naar voren die men op de andere foto’s niet kan waarnemen.

De functie van de ingebouwde polarisator is het minimaliseren van schitteringen die op glanzende objecten ontstaan door reflectie van de ingebouwde LED’s. Dat effect kan men goed demonstreren bij het fotograferen van een Bismuth kristal. In onderstaande foto-compilatie kan men op de EDOF opname met maximale polarisatie zien dat er duidelijk minder schittering waarneembaar is. Wat deze compilatie echter ook goed laat zien is het effect van de EDR-functie. Juist in deze context levert deze de beste opname van het kristal.

Indien men met mineralen te maken heeft die men uit zand geselectreerd  heeft dan gaat het om kleine kristallen met vaak een groote die kleiner is dan 1 mm. Voor het registretren en identificeren van de mineralen is de AM4815ZT vooral geschikt omdat voor identificatie de driedimensionale vorm vaak belangrijke informatie bevat (type kristalrooster). Door van EDOF en EDR gebruik te maken kan men juist die details naar voren halen die identificatie vergemakkelijken. Een voorbeeld van mineralen die men in zand kan vinden is weergegeven in onderstaande foto compilaties.

De bruikbaarheid van de AM4815ZT voor het observeren en registreren van zandmineralen wordt benadrukt als men inzoomt op een enkel deeltje.

Ook “standaard” microscopische preparaten zijn onder de Dino-Lite USB microscoop goed en met veel detail te observeren. Een optische microscoop kan uiteraard nog meer detail zichtbaar maken maar voor veel toepassingen zijn de door de AM4815ZT te leveren prestaties voldoende.

Zoals vermeld kan men via de bijgeleverde software afstanden en hoeken meten. Daarvoor moet men de microscoop software wel kalibreren hetgeen mogelijk is met de bijgeleverde kalibratie slide.

Indien men een smartphone heeft kan men de Dino-Lite via een adapter aan de smartphone koppelen en vervolgens  m.b.v. de app CameraFi (beschikbaar onder Android en iOS) de Dino-Lite gebruiken. Zoals men op onderstaande foto kan zien werkte dat vlekkeloos met mijn Samsung Galaxy Note 4.

Dino-Lite levert naast de USB microscoop ook nog vele handige en zeer degelijk geconstrueerde accessoires, met als nadeel dat deze daarom nogal aan de prijs zijn. Een accessoire die onmisbaar is bij het gebruik van een USB microscoop is een zeer stabiele houder die de microscoop fixeert boven het object, De door Dino-Lite geleverde voet is bij Conrad te verkrijgen voor € 135. Conrad levert voor € 40 echter ook een microscoop houder die zeer goed voldoet voor deze taak, de voet is verzwaard en als men de microscoop via de kogelgewrichten fixeert staat deze zeer stabiel boven het object.

Concluderend kan ik stellen dat ik Dino-Lite Edge AM4815ZT USB-microscoop als een zeer waardevolle aanvulling aan mijn microscopen collectie beschouw, vooral als men geïnteresseerd is in het bekijken van objecten op stereomicroscoop schaal (20-40x vergroot).

Referenties:

  1. Dino-Lite: http://www.dino-lite.eu/index.php/en/
  2. Conrad: https://www.conrad.nl/
  3. CameraFi: http://www.camerafi.com/

Watten van Katoen

Watten zijn gemaakt van ongesponnen katoen. Bekijkt men een katoenvezel onder de microscoop, dan ziet hij eruit als een vlak band met kurketrekkerachtige draaiingen. Deze wrongen, een typisch kenmerk van katoen, veranderen vaak de draairichting.

Bij het spinnen blijven de vezels ondanks het gladde vezeloppervlak goed aan elkaar vastzitten, omdat de wrongen daarbij als scharnieren in elkaar passen. Tevens is katoen zowel tegen mechanische als tegen chemische invloeden uitermate bestand. Hij vertoont een hoge treksterkte en een hoge slijtvastheid en kan bovendien zeer goed tegen vocht.  Ook is hij relatief goed bestand tegen warmte. Bij droog katoen treedt vergeling op bij ca. 160°C. Bij ca. 250°C wordt hij bruin. Verder is katoen gemakkelijk te reinigen en beschikt hij over uitstekende kleurende eigenschappen.  De gele en bruine tinten, die ruwe katoenweefsels van nature hebben, zijn goed te verwijderen door te bleken.

Vulpenpunt onder de digitale microscoop

Een van de leukere dingen van het hebben van optische en digitale microscopen is dat men alledaagse voorwerpen kan bekijken onder de microscoop en daardoor details waarnemen die men normaal gesproken niet goed kan zien. In mijn pogingen om mijn handschrift weer een beetje leesbaar te maken ben ik weer iets vaker met een pen gaan schrijven en als je daarmee begint val je al snel op vulpennen terug. Dan kun je vervolgens de verleiding niet weerstaan om er meerdere aan te schaffen. Mijn meest recent verworven vulpen is de Kaweco AL Sport, een vulpen die men gemakkelijk in een broekzak kan steken. Gekocht bij  de vulpenspeciaalzaak P.W. Akkerman in Den Haag. Ik heb de punt eens wat beter bekeken met mijn Celestron USB microscoop (10 x vergroot). Het resultaat kan men zien in onderstaande foto’s. Om het met Grolsch te zeggen “Vakmanschap is meesterschap”.

Scheersel onder de microscoop bekijken

Een man zijnde en geen baard willen laten groeien, betekent dat ik me dagelijks moet scheren.  Aangezien ik geen droogscheerder ben kan ik elke dag wat haren uit mijn scheerapparaat halen.  En laatst besloot ik om met een beetje van dit schraapsel een microscooppreparaat te maken.  Als insluitmiddel heb ik euparal gebruikt en de vergroting is 60x. Verder heb ik het preparaat zowel zonder als met polarisatie bekeken.

Het preparaat bevat ook enkele huidcellen. Zoals men kan zien worden de baardharen vrij vlak onder een schuine hoek doorgesneden.

De belangrijkste onderdelen van een haar, zijn de cuticula, de cortex en de medulla. De cuticula is de buitenste laag en deze is geschubd. Dat laatste kan men op de foto’s niet waarnemen, ook niet op hogere vergroting. De cortex is het middendeel, en bestaat uit lange vezels die ook de pigmentcellen bevatten die haar kleur geven. Daarnaast kunnen de cellen in de cortex soms eivormige lichaampjes bevatten. De medulla is de kern van een haar. De medulla is hol en kan gevuld zijn met lucht of met een vloeistof.  Het patroon van de schubben, de kleur van de pigmentatie, en de vorm van en het aantal pigmentcellen en eivormige lichaampjes, zorgen voor de verschillen waaraan een haar te identificeren is. De vorm van deze structuren is afhankelijk van de plaats van herkomst op het lichaam (hoofdhaar, baardhaar, wenkbrauwen etc.), van individuele kenmerken (zoals haarconditie, dikte, lengte, en kleur) en per diersoort.

Venus USB webcam driver

Een van die problemen waar men wel eens mee te maken krijgt als men oudere hardware heeft,  is dat drivers niet meer werken bij nieuwere versies van Windows.

Een probleem waar ik al gedurende langere tijd last van heb is een driver die vroeger zeer veel gebruikt werd in webcams, de zgn. Venus USB 2.0 camera driver. De chipset,  ook de VC0303 genoemd, die gemaakt werd door de EliteGroup  was indertijd zeer populair en werd in veel webcams gebruikt. De oorspronkelijke drivers waren voor geschikt Windows XP/Vista/2000 systemen en konden , in “compatibility mode”, onder  Windows 7 of Windows 8 draaien. Onder Windows 10 wordt automatisch een driver geïnstalleerd maar deze genereerd een zwart beeld. Op mijn Linux netbookje en op de Raspberry Pi  werkt de camera nog steeds naar behoren. Onder Android kreeg ik deze niet aan de praat.

De reden voor mij om op zoek te blijven gaan naar een geschikte driver was het in mijn bezit hebben van een Celestron Handheld Digital and Optical Microscope Model # 44306, een “portable” microscoop waarvan men het optische oculair kan omwisselen met een 2MP USB camera. Handig om meet te nemen als men het veld ingaat.

Gaat men op zoek dan vind men een verwijzing naar Vimicro, maar daar kan men alleen de oude XP/ Vista/2000 drivers vinden. Sites zoals bv driveridentifier, driverscape en driveguide claimen ook de driver te hebben maar deze willen een soort driver totaal upgrade pakket installeren, met verplichte registratie. Net iets teveel om je gemakkelijk bij te blijven voelen. Aangezien gezond wantrouwen altijd op zijn plaats is op het internet besloot ik dus om deze “oplossingen” te negeren.

Recentelijk vond ik echter een werkende driver op de site van Modecom .Op een support pagina kan men “Venus_Software.exe” downloaden.  Om de driver succesvol te installeren moet men eerst de camera aan de PC koppelen en dan pas de software op te starten. Deze identificeert dan automatisch welke driver geïnstalleerd moet worden.

Na installatie werkt de driver. Het enige nadeel is dat men deze alleen in 640 x 480 px mode kan gebruiken.

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.