Хочу сразу обратить внимание читателя, что все нижеизложенные методы представляют собой более или менее кустарное использование уже широко распространённых средств. Отдельный интерес вызывает лишь сочетание устройств и способы их применения.

Камера S40 закреплённая на микроскопе MZ6

Камера S40 закреплённая на микроскопе МБС-1 и световод, установленный на базе ОИ-19

В качестве рабочей камеры мы использовали Canon Power Shot S40 и S50, а микроскопами служили модели МБС-1 и Leica MZ6. Лучше всего подходит камера с питанием от источника переменного тока. Её мы вмонтировали на левый тубус микроскопа, также её можно использовать вместо окуляра с помощью фирменного адаптера Leica DC150 Camera Adapter 641881, или устанавливать на окуляр посредством самодельного устройства. Тем не менее, во всех случаях полученный результат соответствовал замыслам авторов, и большей частью зависел от тщательности настройки освещения.

Thanasimus rufipes - пример снимка, полученного с помощью адаптера-переходника Leica DC150 Camera Adapter 641881

Thanasimus femoralis - фотография полученная с помощью самодельного переходника

Установки освещения

В роли источника света выступила галогеновая лампа на волоконных светодиодах. Для удобства фиксации, лампа была закреплена в корпусе лабораторного осветителя ОИ-19, который располагался 6-8 см от снимаемого объекта. Во избежание бликов и обеспечение проработки фактуры, за объектом была установлена белая бумажная поверхность, а перед ним — диффузор из кальки или похожего материала. И диффузор и отражатель необходимо разместить возле объекта на минимальном расстоянии, насколько позволяют его размеры и форма, при этом оптимальная передача объёмности достигается несимметричным расположением лампы и изогнутых диффузоре и отражателе.

Примерная схема кустарного переходника и его крепёж на тубусе

Расположение диффузора и отражателя

Подключение камеры и настройки съёмочных режимов

капера закрепляется на переходнике, в поле зрения попадает белый прямоугольник бумаги, рядом с диффузором и отражателем. Источник света также активируется. Баланс белого настраивается по освещённому прямоугольнику (White balance, White point)). Если камера не предусматривает такой настройки, задействуйте стандартную настройку Tungsten, после чего камеру можно подключать к ПК через USB-кабель. Помните, что настройку ББ нужно выполнить до подключения камеры к порту USB.

Настройка ПО на примере Canon Remote Capture

Remote Capture представлен двумя последовательно работающими утилитами, которые отвечают за захват картинки с камеры (Shooting - Remote Capture) и сохранение его на диск ПК (Save - Remote Capture).

Будучи в окне утилиты Save - Remote Capture проходя через меню File>Preference выбираем Computer only для Save image on и указываем нужную папку и порядок нумерации кадров.

В утилите Shooting - Remote Capture проходя через меню Camera>Camera Display Settings выбираем Camera LCD Monitor, после чего меняем при необходимости опцию Size/Quality и переходим к настройке Shooting mode adjustment, в которой отключаем вспышку, меняем баланс белого на Custom или Tungsten, а в опции Tv/Av setting установливаем Aperture Priority AE. Там же устанавливаем диафрагму 8.0

Оптический диапазон зумма лучше всего установить максимальным, подбирая кратность увеличения на микроскопе, что позволяет добиться оптимальной глубины резкости. Режим отображения нужно активировать, нажав на кнопку Viewfinder On, при этом на мониторе ПК появится картинка и включится ЖК-дисплей камеры.

Рабочее окно утилиты Shooting - Remote Capture при Viewfinder On

Подготовка объекта к съёмочному процессу

В связи с тем что камера использует лишь один оптический канал, объект нужно разместить горизонтально под небольшим наклоном влево. Под объект подставляют белый прямоугольник и рядом устанавливают отражатель с диффузором. Из-за того чтокамера установлена на левом тубусе, при переносе фокусировки на нижние слои качество изображения будет смещаться вправо. Именно поэтому, объект нужно расположить в левой чати с достаточным запасом чистого поля с правой стороны.

Настраиваем фокусировку на поверхность снимаемого объекта и делаем первый кадр, после чего, постепенно опуская объектив микроскопа, создаём ещё 1-7 кадров. Полученные кадры лучше всего проанализировать в редакторе ACD See.

Совмещение и обработка кадров

Этот этап лучше проводить в Фотошопе в несколько шагов. Кадры совмещаются с использованием инструмента Lasso и параметрами Feater: 15 pixels и Anti-aliased: On. Сначала выберите базовый кадр, как правило с максимально прорисованными краями объекта, с которым нужно последовательно совместить сначала верхнии, а затем нижние слои. Для удобства совмещения слоёв, верхнему слою установите прозрачность Opacity: 50%., также удобно пользоваться подходящими макрокомандами Actions.

Выделение проработанных фрагментов

Cовмещение полупрозрачного слоя с базовым слоем

Совмещённые и проверенные слои при надобности подправляются вручную, ластиком с небольшим нажатием и объединяют Результат вашего монтажа лучше сохранить в формате TIF, хоть он и великоват по сравнению с JPG.

Майкл Перес любит фотографировать крошечные предметы окружающего мира. Профессор в сфере биомедицины Рочестерского института технологий, Перес специализируется на фотографии таких сложных мелких деталей с помощью микроскопа. В этой статье он делится своим опытом.

Я начал интересоваться фотографией крошечных вещей еще 40 лет назад, когда учился в медицинском колледже. Я окунулся в этот увлекательный невидимый человеку мир, узнавая, как отличить при помощи светового микроскопа мышечные ткани от соединительных. Я был вовлечен в каждый новый предмет, занимался этим много лет, и продолжаю изумляться, как все взаимосвязано.

Я люблю фотографировать снежинки, цветы и другие объекты природы. Я начал делиться своими работами в Instagram в марте 2014 года, и был изумлен количеством последователей по всему миру, которым интересны мои изображения.

Вверху вы видите микрофотографический снимок снежинки размером примерно 1 мм. Снежинка снята при температуре -10°C. Этот тип снежинок называют звездным дендритом.

Поиск предмета

Поиск хорошего предмета начинается с любопытства к окружающему миру. С моей точки зрения, очень важно быть открытым к появлению потенциальных объектов. На днях, после прогулки с моей собакой, она вернулась домой покрытой колючками. Я очистил, насколько мог, а потом к одной из них пригляделся под микроскопом. Это был простой сорняк, но под микроскопом он оказался элегантным и сложным.

Цветок Hepatica. Для освещения был использован оптоволоконный свет. Микрофотография включает тычинку и пестик цветка. На этом снимке они увеличены примерно в три раза.

Обнаружение и подготовка мелких объектов являет собой львиную долю успеха процесса. Поврежденные образцы или элементы артефактов будут выглядеть визуально иначе, чем целые объекты, важно не допустить, чтобы дефекты становились центром фотографии. Нахождение хороших образцов является первым приоритетом для моего типа съемки. Но нельзя сказать, что предметы для моих фотографий идеальны, это не так.

Есть две вещи, о которых я думаю, когда готовлю образец к съемке - это рассечение и изоляция, что из этого я буду применять, зависит от предмета и увеличения его изображения. Когда я фотографирую цветы, то обычно ножницами обрезаю лепестки для улучшения видимости структурных элементов.

Когда фотографирую организмы, живущие в воде, я стараюсь изолировать их в воде под покровным стеклом. Каждый предмет несет c собой уникальные проблемы и требует к себе разных подходов, чтобы стать достаточно мелким, плоским или тонким для фотографии.

Я также приобрел готовые биологические образцы, такие как сечения растений или тканей животных, такого рода образцы очень трудно приготовить без высокоточного оборудования.

Оборудование для микросъемки

При съемке микроскопических объектов ключевыми элементами моего оборудования являются микроскопы, опто-волоконный свет, зеркальный фотоаппарат, макрообъектив, макромех и штатив. Когда я фотографирую снежинки, цветы или другие найденные в природе предметы, я провожу много времени в гараже; всегда поддерживаю чистоту моего микроскопа, стекол и на готове кусок черного бархата для использования в качестве фона. У меня также есть много игл, крошечные кисти и ватные палочки, которые я использую для перемещения образцов и очистки площадки вокруг них.

Обычно для фотографии я использую встроенную подсветку микроскопа. Микроскопы с подсветкой весьма распространены, их легко найти в продаже. Они могут быть дорогими или относительно дешевыми: студенческий микроскоп может стоить в пределах 250 долларов, в то время как стоимость исследовательского высококлассного микроскопа может быть и 200 000 долларов. Довольно хорошего уровня среднего класса микроскоп можно найти за 5000 долларов.

Микроскоп увеличивает объекты с помощью двух объективов. Первый этап увеличения производится объективом и второй этап осуществляется окуляром. Объектив в микроскопе имеет то же , что и традиционные фотообъективы, используемые в зеркальной камере.

Для такого рода фотографии рабочие расстояния очень малы - типичный диапазон увеличения для светового микроскопа может быть 2x, 4x, 10x, 20x, 40x, 60x или даже 100x крат. Я выбираю объектив микроскопа в соответствии с требованиями увеличения для образца. Увеличение влияет на глубину резкости (ГРИП), так для большого толстого образца (0.5 см) выгодно небольшое увеличение, в то время как плоские предметы можно увеличить больше.

При использовании светового микроскопа можно делать фотографии с помощью смартфона или камеры с фиксированным объективом. Тогда объектив нужно разместить в окуляр микроскопа, на расстоянии примерно 1 см. Для этого можно взять, бумажку, которая находится на расстоянии в около 1 см от окуляра микроскопа. На бумаге будет видно очень маленькое пятно света - это и есть точка фокусировки объектива, куда он должен быть направлен. Для того, чтобы закрепить камеру не помешает иметь в наличии небольшой штатив. Также, как для технического фотографа, тканевая липкая лента (скотч) часто мой лучший друг, она защищает мой телефон от разных нежелательных элементов системы во время съемок.

Хотя смартфона или камеры с несъемным объективом может быть вполне достаточно, мне нравится использовать Nikon D300s или D800 на котором снимаю объектив и закрепляю фотоаппарат над окуляром микроскопа, используя для этого штатив. Я также использую макрокольца или макромех чтобы ограничить попадание окружающего света в камеру который создает засветки и понижает контраст изображения. Зеркальную камеру точно также нужно сфокусировать на маленькое пятно света, выходящее из окуляра микроскопа.

Чтобы получить микроскопическое изображение я подстраиваю сенсор своего фотоаппарата под окуляр микроскопа на расстояние, когда световое пятно выходящее из окуляра микроскопа будет достаточной площади, чтобы полностью покрыть сенсор, без следов окружности по краям кадра.

Проверить покрытие матрицы световым пятном можно проверить по LCD дисплею фотоаппарата, включив режим LiveView. Будьте осторожны, устанавливайте камеру таким образом, чтобы удерживать ее на безопасном расстоянии, иначе окуляр микроскопа можно повредить, подвинув его близко к сенсору.

Фотостудия в гараже Майкла Переса

Освещение при микросъемке

В основном я использую микроскопы со встроенной подсветкой и еще добавляю опто-волоконное освещение. Когда я смотрю на образец впервые, я представляю его себе на фотографии и приступаю к работе.

Я делаю много крошечных коррективов в положение источника света, что в результате сильно влияет на результаты съемки. Некоторые из предметов для фотографии могут быть размером в один или два миллиметра, или даже меньше. На сколько фон нужно заполнить светом или как настроить правильный угол светового падения, - правильные решения нужно принять непосредственно перед началом съемки. Моя тактика в основном заключается в том, чтобы понять, как свет взаимодействует непосредственно с данным образцом. Три стиля освещения которые я использую чаще всего, - это Kohler, Darkfield и поляризованный свет.

Освещение Kohler

Когда я фотографирую подготовленное «тонкое сечение», например кальмара, я стараюсь создать нейтральное и равномерное заднее освещение, под названием Kohler. Этот тип освещения позволяет микроскописту максимизировать контраст и разрешение изображения, а также получить четкий контур предмета благодаря установке освещения позади образца.

На этой микрофотографии кальмар, незрелая особь из вида Loligo. Здесь он увеличен примерно в восемь раз. Это отобранный образец, который я купил. Его длинна примерно 1 мм.

Освещение Darkfield

Также я использую освещение Darkfield, которое позволяет объекту светиться на темном фоне, таким образом создается свечение, подобное астрономическому. Освещение Darkfield применяется при съемке прозрачных предметов, которые и просвечиваются отраженным светом.

Этот стиль освещения дает драматический вид; недостатком является то, что будет освещено все, включая вещи, которые вы не хотите подсвечивать, такие как грязь, царапины или пузырьки воздуха.

Эта фотография была сделана из образца, который показывает развитие человеческой кости. Освещение Darkfield. Микрофотография показывает созревание костных клеток и губчатой кости, увеличение примерно в 75 раз.

Поляризованный свет

Когда я фотографирую образцы, которые при подсветке демонстрируют двойное лучепреломление, я использую поляризованный свет. При подсветке предмета поляризованным светом предмет может «раскладывать» свет на цвета радуги а может и не раскладывать.

Образцы, которые включают волоски, волокна, химические вещества, минералы, крылья некоторых насекомых, и многие синтетические объекты при воздействии поляризованного света будут выглядеть в радужных цветах.

Поляризованный свет используется для выявления в этих образцах внутренней информации, которую невозможно показать по-другому.

Эта фотография - лекарство Foradil компании Merck®, которое прописывают для лечения астмы. Микрофотография была сделана с использованием поляризованного света, она отображает кристаллы, которые были сформированы, как химические сгустки, высушенные в твердые таблетки, растворимые в горячей воде. Эта фотография также содержит край покровного стекла, которое я использовал при подготовке, его толщина 15 мм. Цвета соответствуют различным химическим компонентам. Картинка увеличена примерно в 15 раз.

Фокусировка при микросъемке

Чтобы сфокусировать увеличенное изображение на моей зеркальной камере я снимаю объектив и проецирую изображение непосредственно на саму матрицу. Затем для фокусировки изображения используются элементы управления микроскопом. Навести резкость порой бывает сложно. Видоискатель зеркалки не сравнить по детализации с окуляром микроскопа, поэтому через видоискатель предметы выглядят немного грубее чем в реальности на фотографии. В конечном итоге я рассматриваю изображение уже в RAW файле.

Вам потребуется практика, чтобы понимать, как будет выглядеть изображение на фотографии. Также возможно фокусироваться в режиме LiveView. Это особенно полезно для точной фокусировки в тускло освещенной комнате.

Если вы используете смартфон, который расположен над окуляром микроскопа, то сфокусировать изображение, отображаемое на дисплее телефона, можно манипулируя ручку фокусировки микроскопа.

Обработка полученных фото

Одной из самых больших сложностей при обработке фотографии является создание контраста и структурного разграничения внутренних деталей, и я стараюсь делать тяжелую работу в течение съемок. Когда я фотографирую, то работаю медленно шаг за шагом, чтобы в конечном итоге достичь хороших результатов, используя оптику и свет.

Я очень осторожно обрабатываю изображения. В пост-обработке мне больше всего интересно управление тоном, установка белых или черных точек и удаление ненужной грязи. Я снимаю в RAW, открываю RAW файл в Photoshop, делаю акцент на структурных деталях, которые присутствуют, но часто не очень заметны в файле. На данном этапе я также выполняю незначительную ретушь и добавляю резкость. После небольшой корректировки тона в Photoshop, я применяю высокочастотный фильтр (high band pass filter) для улучшения резкости.

Я считаю, что фотографии не должны быть полностью безупречными. Совершенству нет предела, и думаю, что если фото слишком идеальное, то может показаться сгенерированным компьютером.

Моей целью в этой работе является показать, как создать научную фотографию в ненаучной обстановке, что позволит людям расширить знания о мире в котором мы живем. Мои фотографии на самом деле показывают реальные вещи и реальную жизнь, хотя эти области малозаметны и оказываюся вне фокуса.

Фото к статье: Майкл Перес

Истосник: http://www.popphoto.com/tips-pro-microscopic-photography

Фотографировать через микроскоп объекты живой или неживой природы можно двумя способами, а какой из них применять на практике - решать пользователю, ведь многое в конечном счете зависит от бюджета, который можно выделить на дополнительный аксессуар.

Подключение адаптера для смартфона.

Эта процедура довольно простая и подойдет прежде всего тем, кто видит в микробиологии своеобразные научные развлечения, легкое и непринужденное занятие для всей семьи или желает отвлечь ребенка чем-то полезным. Очевидно, что в век интенсивного развития электронной техники практически у каждого есть сотовый телефон. Адаптер позволяет фактически «повесить» мобильный аппарат на микроскоп в точке заднего фокуса, поэтому картинка выводится на экран. Далее, активируя соответствующие функции, можно делать фото или снимать видео собственных исследований, сохраняя файлы в галерее.

Цифровая камера.

В окулярную трубку вместо окуляра вставляется видеоокуляр , он выводит наблюдаемую картину на персональный компьютер, ноутбук или планшет. Оно обладает достаточно чувствительными фотоэлементами, поэтому качество транслируемого в реальном времени изображения остается на приемлемом уровне и почти не уступает тому, что наблюдатель увидел бы своими глазами. Коммуникация с периферией происходит через порт USB. Перед запуском программы надо инсталлировать диск, который обычно входит в комплектацию и содержит драйвера для нескольких операционных систем. Фотографировать на микроскоп с помощью видеоокуляра может научиться даже ученик начальной школы, так как интерфейс очень похож на веб-камеру. Стоимость данного прибора тем выше, чем больше количество мегапикселей. Для домашнего применения оптимально до 3 мгп (максимум), при этом нет никаких аналогий с привычным для фотоаппаратов разрешением матрицы, так как задействуются другие технологии.

Описанные методы действуют в рамках соблюдения необходимых правил работы: для просмотра непрозрачных предметов используется верхняя подсветка - это применимо, например, к монетам, цельным насекомым, бумажным или пластиковым изделиям. А если исследуется препарат, пропускающий свет, к примеру, капля воды или срезы растений, то включается нижний осветитель. Единственное отличие состоит в том, что при фокусировке надо смотреть не в оптику, а на дисплей, и регулировать четкость исходя из особенностей монитора.

Эта статья написана для сайта fialki.ru – поэтому в качестве примеров здесь фигурируют только фиалки. Однако все, что годится для фотографирования фиалок вполне подходит и для съемки любых других объектов.

С помощью фотоаппарата можно снимать фиалку с увеличением в 100 и больше раз. Миллиметровый вредитель на экране будет занимать целых 10 см.

Можно легко показать любые важные части фиалочек:

• семенную коробочку
• проблемное место на листе
• взошедшие сеянцы
• просыпавшуюся пыльцу
• вредителя

Техника съемки «как микроскопом»

Во время съемки

1. Даже если вы снимаете со вспышкой, фиалка должна быть хорошо освещена. Иначе, фотоаппарат не сможет навести на резкость.

Если вы снимаете без вспышки, то сильное освещение важно вдвойне. Оно позволяет:

• укоротить время съемки, что избавляет от «шевеления» кадра
• увеличить диафрагму объектива, что увеличивает глубину резкости.

2. Если в фотоаппарате есть режим «макро», включите его.

3. Установите задержку времени при съемке на 2-10 секунд. Это избавит снимок от сотрясания фотоаппарата после нажатия кнопки «спуск». После нажатия на кнопку спуска фотоаппарат сам отсчитает нужные секунды, и тихонько сделает снимок.

4. Задайте режим наведения на резкость, когда наводка идет по центральной точке, а не по всей плоскости кадра. При съемке ключевую часть снимка держите в центре кадра, это придаст ей максимальную резкость.

5. По возможности поставьте фотоаппарат на штатив, чтобы исключить вибрации и нерезкости. Если штатива нет, обоприте руки с фотоаппаратом о любой предмет – стопку книг, спинку стула,…

6. Расположите объекты съемки в одной плоскости и снимите их под углом 90 градусов:

На коротких дистанциях глубина резкости маленькая, при наклонном положении фотоаппарата относительно объектов съемки резкой будет только центральная часть объекта, остальное уйдет в нерезкость.

7. Если снимок не художественный, то хорошо бы в кадр, поближе к проблемному месту, ввести что-нибудь, чтобы можно было оценить масштаб съемки:

• головку спички
• копеечную монетку
• кусочек миллиметровой бумаги
• миллиметровую линейку

8. Для дополнительного увеличения поставьте перед объективом лупу, как у Шерлока Холмса:

На рынке ее можно купить рублей за 50. Достаточно, чтобы диаметр лупы был в 1,2-1,5 раза больше диаметра объектива. Вместо лупы можете использовать бабушкины очки, если их стекла не очень поцарапанные.

Более стационарный вариант. Сделайте из картона насадку на объектив, внутри ее выстелите черной бумагой. Снаружи наклейте линзу +2 диоптрии. Ее можно купить в любой мастерской по изготовлению очков. При желании ее даже могут вырезать под размер вашей насадки. Линза должна располагаться как можно ближе к объективу, буквально в нескольких миллиметрах от внешнего стекла объектива.

У фотоаппарата наводка идет через объектив, поэтому он автоматически учтет наличие дополнительной лупы и падение освещенности, вызванное лупой.

9. Кнопка спуска у фотоаппаратов имеет промежуточное положение. Сначала подожмите ее до половины хода. Фотоаппарат это понимает как приказ навести на резкость. Через 1-2 секунды объектив успокоится. Нажмите кнопку спуска до конца, будет сделан снимок.

Никогда не нажимайте кнопку спуска от начала до конца. Фотоаппарат понимает это как приказ сделать снимок срочно и о качественной наводке на резкость можно забыть.

10. Проследите, чтобы вы не заслоняли своим телом свет во время съемки.

11. Приблизьте фотоаппарат максимально к тому месту, которое вы хотите заснять как микроскопом. Но так, чтобы фотоаппарат еще мог навести на резкость. Это легко проверяется, если поджать наполовину кнопку спуска.

12. Если фотоаппарат смог навести на резкость, нажмите кнопку спуска до конца. Подождите, пока фотоаппарат отработает заданную задержку в 2-10 секунд и сделает снимок. Если снимаете с рук, сделайте для страховки несколько снимков.

Во время обработки графическим редактором

Подготовка «микроскопного» снимка продолжается во время обработки редактором. Используйте бесплатный графический редактор «Photoscape«.

Запускаете программу Photoscape, из представленных иконок выбираете "Редактор".

Слева на экране из содержимого Вашего компьютера выбираете интересующую Вас фотографию (щелкаете по ней мышкой) данное фото появится на экране и будет готово к обработке:

Последовательность обработки «под микроскоп» такая.

1. В нижней части экрана выбираете вкладку «обрезать»:

2. Выбираете одну из предложенных пропорций фото. Стандартное соотношение 3х4. Но можно выбрать и другие соотношения или вообще отказаться от жесткой фиксации пропорций снимка.

3. Если снимок не влезает или слишком маленький, измените масштаб показа в редакторе. Это не изменит фактического размера снимка, вам просто станет с ним удобнее работать.

Для изменения масштаба показа внизу справа в панели инструментов найдите значок в виде лупы с плюсиком. При каждом нажатии на нее фотография будет показываться в большем масштабе. Нажатие на лупу с минусиком, соответственно, уменьшает масштаб снимка.

4. Масштаб изображения. Когда экрана компьютера будет недостаточно, чтобы отображать увеличенное фото полностью, вы будете видеть только часть изображения. Полностью фото уменьшенного размера, с выделенным квадратиком (областью фото, отображаемой на большом экране) будет находиться в нижней правой части экрана. Перемещая квадратик с помощью курсора мыши, можно переместиться к желаемому объекту на фото.

5. Навигация. Курсором мыши на увеличенной фотографии выделяете фрагмент (он окажется в прямоугольнике). Старайтесь выделить только ту часть снимка, которая существенна для понимания. Если вы включите в кадр слишком много информации, то главная часть окажется маленькой и «микроскоп» не получится.

6. Для обрезки выделенного фрагмента в нижней части экрана выбираете кнопку «обрезать». Или дважды щелкаете внутри выделенной части снимка.

У Вас на экране появится вырезанный из первоначального фото фрагмент с увеличенным объектом. Вот так:

Для профилактики изображения полезно на вкладке «Домой» нажать кнопку «Автоуровень» и «Подсветка». Это в большинстве случаев улучшит качество изображения.

Более тщательную обработку вырезанного фрагмента можно сделать с помощью кнопок вкладок «Домой», «Объект», «Область». С помощью Photoscape можно обвести проблемное место на фиалке кружком, надписать его и т.д.

выбираете подходящий Вам и подтверждаете команду, откроется окно для подтверждения уровня качества фото:

Для качественного сохранения снимка значение должно быть от 90% до 95%. Выбираете OK.

Теперь новое фото вы сможете выложить на сайте, пользуясь инструкцией по вставке фото в сообщение.

Для продвинутых

Увеличение маленьких снимков

В процессе обрезания размер фото меняется.

В середине июля судьи конкурса микрофотографии Nikon Small World начали выбирать победителей (и на момент выхода статьи так ещё и не выбрали). Тем временем Bird In Flight поговорил с тремя учёными из США и России, как становятся микрофотографами, как раскрашивают образцы для съёмки и где может пригодиться фотография микромира.

Томас Диринк

Одним из тех, кто вдохновлял меня в юности, был шведский микрофотограф Леннарт Нилссон. Его работы, на которых были изображены, как тогда считалось, неподдающиеся фотографированию биологические объекты, изменили взгляды на жизнь многих людей, включая меня. Кроме того, мой отец был астрономом-любителем, что во многих отношениях напоминает микросокопию. После того как я прошёл специальное обучение, доктор Марк Эллисон, один из первопроходцев и энтузиастов в области микроскопии, взял меня на работу в NCMIR.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_16.jpg", "text": "Drosophila melanogaster (плодовая мушка). Сканирующий электронный микроскоп"}

Здесь я имею доступ к наиболее сложным световым, рентгеновским и электронным микроскопам в мире, цена которых может достигать $5 миллионов. Если подумать, то микроскоп - это просто специфическая разновидность камеры. Один из моих любимых выполнен по проекту моего коллеги, доктора Роджера Тсиена, получившего в 2008 Нобелевскую премию за работу над генетически модифицированными флуоресцентными белками. Это фемтосекундный многофотонный лазерный микроскоп. Принцип его работы сложно объяснить вне профессиональной терминологии, но суть в том, что он использует мощный лазер и специальную оптику для возбуждения флуоресцентных молекул, которые мы внедряем в клетки и ткани.

Каждый микроскоп имеет свои требования к подготовке образцов, и они могут сильно различаться. Например, иногда мы используем разноцветные молекулы, генетически встроенные в ключевые структуры клетки в комбинации с избирательным химическим закрашиванием - такие образцы сделать очень сложно. Другие техники, такие как сканирующая электронная микроскопия, требуют лишь минимальной подготовки образца помимо простой химической фиксации, сушки и покрытия металлом.

Сидя перед микроскопом, который способен увеличить более чем в миллион раз, я чувствую себя первооткрывателем других миров.

Подготовка, которая может длиться дни и даже недели перед съёмкой, является одним из залогов того, что через микроскоп будет получено визуально яркое изображение. Я много работаю над визуализацией мозга, иногда это требует применения самых передовых методик. Обычно мне нужно законсервировать экземпляр с помощью серии химических обработок, затем разрезать его на тонкие секции специальной машиной. После этого я помечаю разные компоненты клетки особыми флуоресцентными пятнами, которые засветятся, как только на них упадёт луч лазера.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_11.jpg", "text": "Слой мышиной сетчатки. Сосуды покрашены голубым, глиальные клетки - зелёным, ДНК - оранжевым, аксоны - красным. Многофотонный флуоресцентный микроскоп"}

Сидя перед мощными микроскопами, некоторые из которых способны увеличить более чем в миллион раз, я чувствую себя первооткрывателем других миров. Красота и чудо природы не ограничивается нашим несовершенным зрением, но простирается вниз по так называемой мезошкале: начиная с того, что лишь слегка скрыто от взгляда, до практически атомных величин. Даже вещи, которые вы не сочли бы красивыми, очаровывают: от бактерии, причудливо танцующей на кремниевой пластине, до выходящего из клетки ВИЧ.

У меня есть возможность работать со многими выдающимися учёными. Например, с доктором Майклом Карином - экспертом в области рака, воспалительных болезней и нарушения обмена веществ. В процессе своих исследований он создал трансгенную дрозофилу, у которой не хватало белка, предотвращающего преждевременное старение. Изучение этого вещества открывает нам возможность в перспективе сократить число возрастных болезней. Работу собирались опубликовать в журнале Science, и ему нужна была сногсшибательная фотография этой дрозофилы, которую можно поместить на обложку. Настроить сканирующий электронный микроскоп для такого снимка было нелегко - образец был не больше миллиметра, при этом я хотел придать ему вид живой мушки в полёте. Пришлось применить несколько фокусов, но в итоге я остался доволен результатом.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_12.jpg", "text": "Мышиный мозжечок. Зелёным отмечены нейроны Пуркинье, пурпурным - глиальные клетки, голубым - ДНК. Многофотонная микроскопия"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_13.jpg", "text": "Частицы ВИЧ лежат на поверхности клетки. Сканирующий электронный микроскоп"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_14.jpg", "text": "Бессмертные (раковые) клетки HeLa, покрашенные в голубой (микротрубочки), красный (актин) и фиолетовый (ДНК). Многофотонный флуоресцентный микроскоп"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_15.jpg", "text": "Бактерия E. coli (кишечная палочка) на силиконовой подкладке. Сканирующий электронный микроскоп"}

Игор Сиванович

Родился в Кракове, сейчас живёт в США. Последние несколько лет изучает нейроанатомию стрекоз в Janelia Research Campus Медицинского института Говарда Хьюза в Ашбурне, Северная Виргиния. Многократный победитель и призёр конкурсов микрофотографии Olympus BioScapes и Nikon Small World.

Я был очарован природой с тех пор, как себя помню. Мои родители - биологи, и я рос в окружении научных книг. Мне нравилось рассматривать иллюстрации и фотографии задолго до того, как я научился читать. В 26 лет я купил первую камеру и сам начал фотографировать природу, сфокусировавшись на макросъёмке. Я быстро понял, что микроскопия идеально дополнит моё увлечение. Шесть лет назад, после того как я ушёл из химии белка в нейробиологию, я наконец-то получил доступ к конфокальному (высококонтрастному. - Прим. ред.) микроскопу.

Конфокальный микроскоп - высококлассный образец научного оборудования, в базовой комплектации стоит около $100 тысяч, поэтому если вы не занимаетесь исследованиями в области клеточной или нейробиологии, ваши шансы воспользоваться им очень малы. Конечно, необязательно использовать именно этот вид оборудования, чтобы получить захватывающие снимки - обычный световой микроскоп обойдётся в несколько сотен долларов, и вы можете найти адаптеры, которые позволят подключить любой тип камеры.

Чтобы сделать видимой целлюлозу или хитин, я использую красители, которые изначально применялись в текстильной промышленности.

Разные образцы и техники визуализации требуют различных методов обработки. Для флуоресцентных техник (как в конфокальной микроскопии) в большинстве случаев требуется применение красителей или сопряжённых антител, прилипающих к определённым компонентам внутри или снаружи клетки. Чтобы сделать видимой целлюлозу (из которой состоят стенки растительных клеток) или хитин (экзоскелеты членистоногих), я использую два красителя: Congo Red и Calcofluor White. Оба они изначально использовались в текстильной промышленности из-за свойства связываться с волокнами целлюлозы.

В микрофотографии работают те же принципы, что и в других видах визуального искусства: композиция, свет, контраст и цвет - все они вносят свою лепту в то, как изображение действует на зрителя.

Результат чаще всего удивителен, ведь микроскоп «видит» образец совсем иначе, чем человек, и возможность отобразить крошечные детали - это ещё не всё. Чувствительность микроскопа к коротким и длинным световым волнам значительно превосходит наши возможности, поэтому в результате мы получаем изображение, которое совсем не похоже на то, что можно увидеть невооружённым глазом. Эффект практически невозможно предсказать, но почти всегда он восхищает и поражает.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_17.jpg", "text": "Часть передней ноги жука-плавунца. Нога покрыта множеством присосок, которыми самец удерживает самку во время спаривания."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_18.jpg", "text": "Глаз стрекозы."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_19.jpg", "text": "Коловратки вокруг одноклеточной зелёной водоросли."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_20.jpg", "text": "Открытая ловушка плотоядного растения пузырчатки с одноклеточными организмами внутри."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_21.jpg", "text": "Клубочек заполненных спорами спорангиев и защитных волосков, называемых парафизами, у папоротника."},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_22.jpg", "text": "Глаз стрекозы голубой обыкновенной (Enallagma cyathigerum)"}

Анна Игнатова

Я занимаюсь редкими материалами - каменным литьём, синтетическими минеральными сплавами. Вопреки ожиданиям, камни расплавить не так сложно: температура нужна чуть выше, чем для стали. Такой неметаллический расплав похож на вулканическую лаву. Структура этих материалов разнообразна, как и мир минералов в естественной среде. Когда я начала заниматься этим направлением, то не ожидала, что микроструктура окажется такой интересной - до этого я была знакома только с металлами, а там такого не увидишь.

В работе мы с коллегами используем оптическую (до 500×) и электронную (20 000-30 000×) микроскопию. Качество изображения зависит не столько от оборудования, сколько от качества подготовки самих образцов. Скажем, для оптической микроскопии сначала приходится отшлифовывать материал до состояния тоненькой прозрачной плёнки. Затем эту плёнку приклеивают на стекло и наблюдают в окуляр микроскопа. Насыщенность изображения во многом зависит от толщины образца: чем толще, тем лучше. При электронной микроскопии образец приходится напылять углеродом, в противном случае из-за плохой проводимости материала мы просто ничего не сможем увидеть.

Для меня микрофотография - как разговор по душам с тем, что по определению не может ничего сказать.

Но идеальная фотография получается тогда, когда и оборудование хорошее, и образец как следует подготовлен. В оптической микроскопии мне нравится использовать оборудование с немецкой оптикой, а в электронной нравится результат, полученный с помощью японской техники.

Справедливости ради надо сказать, что и профессионализм при обращении с оборудованием играет важную роль, поэтому фото - это всегда результат коллективного труда: тех, кто создаёт образец, тех, кто его обрабатывает, и тех, кто настраивает оборудование для съёмки.

Для меня фотографии - не просто часть исследования, а знакомство с материалом. Это как разговор по душам с тем, что по определению не может ничего сказать. По структуре видно, что делали с материалом, по внешнему виду обломков можно определить, как именно он разрушился.
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_01.jpg", "text": "Сплав металлургического шлака и минеральных пород"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_02.jpg", "text": "Синтетический фторфлогопит"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_03.jpg", "text": "Синтетический фторфлогопит"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_04.jpg", "text": "Скопление кристаллов вокруг поры в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_05.jpg", "text": "Строение кристаллического материала из доломита и габбро"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_06.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_07.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_08.jpg", "text": "Кристаллические образования в силикатном сплаве"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_09.jpg", "text": "Кристалл в силикатном сплаве с «оболочкой»"},
{ "img": "/wp-content/uploads/2015/07/micro_10.jpg", "text": "Кристалл эпидота (минеральное составляющее в силикатном сплаве"}