Освещение при микрофотографировании

Контраст и резкость фотографируемых при больших увеличениях микрообъектов зависят от вида и характеристик используемой осве­тительной системы. Последняя должна обеспечивать равномерный и постоянный световой поток в необходимой спектральной зоне с ин-

297

тенсивностью, достаточной для получения оптимальной освещен­ности изображения и фотосъемки с минимальными выдержками.

Микрофотографические системы освещения включают в себя ос­ветительный прибор с источником света, коллекторную линзу с ири­совой диафрагмой и светофильтры.

Применяемые в микрофотографии осветители обеспечивают по­лучение параллельного или сходящегося пучка света. Выходное от­верстие у них имеет коллекторную линзу и ирисовую диафрагму, ограничивающие диаметр светового луча. В качестве источников света обычно используют низковольтные лампы накаливания. Для работы в УФ-зоне спектра применяют ртутные кварцевые лампы сверхвысокого давления.

Микроосветители ОИ-9, ОЙ-19, ОИ-24 предназначены для осве­щения объектов проходящим светом при работе на биологических, сравнительных и других микроскопах. При небольших увеличениях их используют и для фотографирования непрозрачных объектов в отраженном свете. Микроосветитель ОИ-21 специально разработан для съемки в отраженном свете. Его устанавливают на микроскопе вместо окулярного тубуса, а последний закрепляют уже на самом осветителе. Микроосветители ОЙ-17, ОЙ-18 являются люминесцент­ными и предназначены для съемки в ультрафиолетовой зоне спектра, а также для возбуждения люминесцирующих объектов при освеще­нии их ультрафиолетовыми лучами. В качестве источника света у них используются ртутно-кварцевые лампы СВД-120А.

Осветители укомплектованы нейтрально-серыми светофильтра­ми, матовыми стеклами, охладителями и теплофильтрами. Первые ослабляют интенсивность светового потока, вторые создают равно­мерный рассеянный свет, третьи предохраняют объекты от воздейст­вия теплового излучения.

Применяемые в микрофотографии светофильтры служат и для других целей. Одни из них исправляют недостатки объектива, про­пуская нужные лучи света. С объективами-ахроматами, скоррегиро-ванными к желто-зеленой части спектра, используют и зеленые све­тофильтры. Синие монохроматические светофильтры позволяют повысить разрешающую способность объективов. Их следует приме­нять с апохроматами.

Цветные светофильтры в большинстве случаев являются средст­вом усиления или ослабления контраста деталей окрашенных объек­тов. Некоторые из них применяют и для исправления цветопередачи при микросъемке на цветные фотоматериалы. Например, чтобы ком­пенсировать в спектре источника избыток длинноволнового излуче-

298

ния, необходимы голубые светофильтры или светофильтры дневно­го света. При микросъемке в УФ- или ИК-зонах спектра светофильт­ры позволяют выделять необходимую спектральную зону, другие же используются в качестве защитных, или заградительных.

Заградительные светофильтры пригодны и для предохранения биологических объектов от воздействия УФ-лучей. Ту же функцию в отношении светочувствительного материала они выполняют при съемке люминесценции, возбужденной УФ-лучами. Особенности применения светофильтров (выбор подходящей марки, размещение в осветительной системе) в каждом конкретном случае зависит от свойств объекта и применяемого метода съемки.

Способы освещения объектов. В микрофотографии применяют проходящее, отраженное и комбинированное освещение.

Прозрачные и полупрозрачные объекты фотографируют в про­ходящем свете. К таким криминалистическим объектам относятся волокна бумаги, ткани, частицы стекла, сахара, соли, остатки продук­тов сгорания пороха и др. Контраст их изображения обусловливает неоднородное поглощение (рассеяние) света различными участками. Для микросъемки различных по контрасту микрообъектов применя­ют центральное, а также одностороннее (косое) освещение.

Центральное освещение обычно применяется для съемки микро­объектов с хорошо выраженным контрастом, поскольку создает эф­фект светлого поля. Лучи света (рис. 69) ориентируют снизу вверх параллельно оптической оси микроскопа. Проходя через объект, они попадают в объектив. Съемку проводят в параллельном, сходящемся или расходящемся световом пучке, регулируя положение источника света, коллекторной линзы и конденсора микроскопа.

Одностороннее (косое) освещение применяют для выявления малоконтрастных деталей фотографируемого объекта. Усиление контраста достигается наклоном осевого пучка света к оптической оси микроскопа или смещения диафрагмы конденсора (рис. 70).

Одностороннее косое освещение преимущественно выявляет де­тали, расположенные перпендикулярно направлению лучей света, вследствие чего остальные элементы микрорельефа могут теряться. При эксцентричном смещении диафрагмы конденсора наблюдаются существенные потери в освещенности изображения. Поэтому пред­почтение отдают специальным темнопольным диафрагмам в виде непрозрачного диска (рис. 71), позволяющим задерживать централь­ный пучок света, выходящий из конденсора, и освещать объект с разных сторон. Центральные темнопольные диафрагмы применяют с объективами с небольшим и средним собственным увеличением.

299

Рис. 69. Центральное освещение                   Рис. 70. Одностороннее (косое)
по методу светлого поля: 1 — зеркало;         освещение с эксцентричной

2 — апертурная диафрагма;                диафрагмой: 1 — зеркало;
3 — конденсор; 4 — плоскость объекта;     2 — эксцентричная диафрагма;

5 — объектив                   3 — конденсор; 4 — плоскость объекта;

5 — объектив

Для работы с сильными объективами необходимы специальные кон­денсоры темного поля.

С увеличением угла наклона прямые лучи света освещают объект, но не попадают в объектив. В этом случае наступает эффект темного поля — изображение формируют только лучи, рассеянные деталями объекта. Последние на темном фоне выглядят ярко освещенными.

Микросъемка непрозрачных объектов осуществляется в отражен­ном свете. Это такие криминалистические объекты, как микроследы орудий взлома и инструментов, частей оружия на пулях и гильзах, отдельных участки документов с неясной последовательностью на­несения штрихов, следами подчистки и т.п. При небольших увеличе­ниях для их фотографирования используют вертикальное и косона-правленное освещение, при больших — только вертикальное.

Вертикальное освещение получают с помощью специальных на­садок или опак-иллюминаторов — осветительных приборов, с помо­щью которых световой поток поступает в тубус микроскопа сбоку, переломляется под углом 90° и направляется на объект через объек­тив. Отраженный от объекта свет попадает в объектив, который формирует изображение, видимое в окуляре или на матовом стекле микрофотоустановки.

Опак-иллюминаторы бывают с плоскопараллельной стеклянной пластинкой (рис. 72а) и призменные (рис. 726). Первые дают сущест-

300

 

венное ослабление светового потока за счет полупрозрачного зеркального покрытия пластинки. Они применя­ются при съемке с большими увеличе­ниями, когда реализуется максималь­ная разрешающая способность мик­роскопа. У вторых ослабление света незначительное, они оптимальны при малых и средних увеличениях.

Рис. 71. Косое освещение с диафрагмой в форме кольца: 1 — зеркало; 2 — диафрагма для поглощения центральных лучей; 3 — конденсор; 4 — плоскость объекта; 5 — объектив

При микросъемке слабыми объек­тивами с большими предметными расстояниями вертикальное освеще­ние получают и с помощью плоскопа­раллельных стеклянных пластинок, устанавливаемых непосредственно между объективом и объектом под углом 45°. Используется внутреннее освещение, когда лучи света проходят через объектив.

Рис. 72. Схема вертикального освещения с помощью опак-иллюминаторов: а — с призмой; б — с плоским стеклом

Опаковое освещение создает эф­фект светлого поля. Темнопольное ос­вещение при микросъемке непрозрачных объектов достигается одно­сторонним или круговым косонаправленным наружным светом, ко­торый формируют специальные конденсоры или осветители (рис. 73).

301

Для микросъемки анизотропных объектов в оптическую систему микроскопа добавляют два поляризационных светофильтра (рис. 74). Один из них устанавливается перед конденсором и выполняет роль поляризато­ра, а другой служит анализатором и помеща­ется за объективом. При таком положении светофильтров характер проходящего света зависит от природы объекта. Если последний не является оптически анизотропным, то свет через светофильтры не проходит. Ани­зотропные Объекты не только вращают плос­кость поляризации падающего света, но и изменяют его свойства. При этом часть света пройдет через анализатор и попадет на фото­материал. Эффекты, связанные с поляриза­цией, наблюдают, помещая объект на пред­метный столик микроскопа и поворачивая вокруг оси либо сам объект, либо один из светофильтров. Для микросъемки как в проходящем, так и в отраженном поляризованном свете ис- ' пользуют специальные микроскопы типов МИН-10, МИН-3, МИН-7, МП-8.

Одновременное использование от­раженного и проходящего света дает комбинированное освещение. Оно при­меняется при микросъемке полупро­зрачных объектов, например текстиль­ных изделий и других волокнистых ма­териалов. При съемке непрозрачных объектов проходящий свет используют и для высветления фона.

Помимо основных способов освеще­ния в микрофотографии применяют и специальные, позволяющие выявлять особенности объектов, которые зависят от ориентации объектов относительно

плоскости по­ляризации па­дающего света.

Применение ультрафиолетового и инфракрасного излучения при микросъемке открывает дополнительные возможности. Отражение и поглощение УФ-лучей различными веществами имеет свои особен­ности, позволяет выявить такие признаки объектов, которые не могут быть установлены в видимой части спектра. Резко отличаются по своим свойствам от видимых и ИК-лучи. Они обладают большой проникающей способностью и применяются при исследовании кра­сок, технических масел, чернил, паст и др. Фотография незаменима и при съемке в отраженных УФ- и ИК-лучах, регистрации картины ИК-и УФ-люминесценции.

Для микросъемки в УФ- и ИК-зонах спектра помимо микроскопа и фотокамеры необходимы специальные светофильтры и фотомате­риалы, особенности применения которых рассматриваются в гл. 16.

Техника микрофотографии

Для микросъемки используют аппаратуру различной сложности — от простейших микроскопов до полуавтоматических и автоматичес­ких приборов. Все они обязательно включают в себя микроскоп, фотографическую камеру, осветительную систему. Качество получа­емого изображения мало зависит от типа используемой фотокамеры, а определяется точностью работы самого микроскопа и осветитель­ного устройства.

Для микросъемки применяются фотокамеры с раздвижным мехом, с постоянным расстоянием до светочувствительного материа­ла, для съемки на 35-мм фотопленку, а также универсальные микро-фотоустановки.

Фотокамеры с раздвижным мехом, имеющие формат кадра 9 ^х 12, 13 х 18, 18 х 24 см, — это камеры фотоустановок, специально скон­струированных или приспособленных для микросъемки. Они удоб­ны в работе, позволяют изменять масштаб изображения, фокусиро­вать изображение по матовому стеклу визира.

В криминалистических фотолабораториях обычно приспосабли­вают для микросъемки фотоустановки СБ-2, «Уларус», «Уларус-2», на массивном основании которых устанавливают микроскоп типов МБИ, МБС и др. Тубус соединяют с фотокамерой посредством специ­ального чехла из светонепроницаемой материи. Он предохраняет светочувствительный материал от воздействия постороннего света и исключает давление камеры на тубус микроскопа. К фотокамерам этого типа относятся фотокамеры установок ФМН-2 или ФМН-3 с

осветительной системой для фотографирования прозрачных и полу­прозрачных объектов.

Фотокамеры с постоянным расстоянием до светочувствительного материала называются микрофотонасадками. Они имеют небольшие размеры и вес, используются с микроскопами различных конструк­ций, жестко крепясь к тубусу. Микрофотонасадки снабжены цент­ральным затвором и призматическими визирами, позволяющими производить съемку, не прерывая наблюдения за объектом в период экспонирования. Различные модификации микрофотонасадок рас­считаны на использование фотокамер с форматом кадра 24*36 мм, 6x6, 6,5><9, 9x12 см. Микрофотонасадка МФН-1 (рис. 75) может быть установлена с фотокамерами МФК-1 или МФК-2 на любом микроско­пе с прямым тубусом. Для съемки на 35-мм фотопленку с МФН-1 можно использовать фотокамеру МФК-3 на базе фотоаппарата «Зор­кий» без объектива. Микрофотонасадка МФН-3 предназначена для тех же целей и является аналогом последней системы. Данная микро-фотонасадка и последующие ее модификации, например МФ.Н-11, рассчитаны для работы на микроскопах со съемным наклонным тубусом. Автоматизиро­ванным вариантом МФН-11 является Микрофо­тонасадка МФНЭ-1 с электронным устройст­вом для определения экспозиции во время съемки.

Микрофотонасадки МФН-9, МФН-13 рас­считаны для съемки на 72-мм фотопленку. Их используют с фотокамерами с форматом кадра 6 х 6 см без объектива. Для фиксации объемных изображений с бинокулярных стереоскопичес­ких микроскопов МБС-1, МБС-2 предназначена Микрофотонасадка МФН-5. Съемку производят малоформатной камерой типа, «Зенит», полу­чая две стереопары форматом 18 х 24 мм.

Съемку на 35-мм фотопленку осуществляют
зеркальными фотоаппаратами типа «Зенит». В
большинстве случаев камеру без объектива ус­
танавливают на тубусе микроскопа при помо­
щи специальной соединительной муфты. С
Рис. 75. Микроскоп одной стороны на ней крепят фотокамеру, а с
с микрофотонасадкой _другой _ светонепроницаемый чехол.
МФН-1 и фотокамерой ^{r/                                                             r}                                     .

_мфк_2         Фотокамеры универсальных микрофото­
графических установок составляют единое

304

целое с микроскопом, благодаря чему юстировка прибора не нару­шается при переходе от режима наблюдения к режиму микросъемки. Они используются с биологическими, металлографическими (МИМ-6, МИМ-7), сравнительными (МСК-1) и другими микроскопами.

Выбор микроскопа и фотокамеры. Для микросъемки пригодны различные типы микроскопов, выбор которых определяется видом проводимой экспертизы. Например, для предварительного исследо­вания вещественных доказательств в ходе трасологических и баллис­тических экспертиз, при судебно-техническом исследовании доку­ментов наиболее удобны бинокулярные или биологические микро­скопы, позволяющие проводить микросъемку в отраженном и про­ходящем свете. Для идентификационных исследований применяют сравнительные микроскопы, в которых одновременно наблюдаются совмещенные изображения двух объектов, есть возможность сравни­вать следы на пулях и гильзах, иных трасологических объектах. Для фиксации микроструктуры металлов и сплавов выбирают металло­графические микроскопы; для съемки кристаллической структуры веществ — поляризационные и т.п. Микроскопы обычно укомплек­тованы объективами-микроанастигматами, набором объективов-апохроматов с увеличением от 5 до 90^х, компенсационными или фотографическими окулярами или гомалями разных увеличений.

Крупноформатные с раздвижным мехом камеры удобны тем, что дают возможность наблюдать изображение мелких деталей на мато­вом стекле визира и плавно изменять увеличение. Хороши и фотона­садки, устанавливаемые непосредственно на микроскопе. Наиболее совершенными, однако, считаются универсальные микрофотогра­фические аппараты, конструктивно связанные с микроскопом, бла­годаря чему обеспечивается их постоянная готовность к съемке.

Все оптические элементы микрофотоустановок перед съемкой необходимо отцентрировать, чтобы их оптические оси совпадали с оптической осью тубуса микроскопа. В противном случае возможно неравномерное освещение поля изображения, появление различных искажений. Взаимной центровке подвергаются объектив, окуляр, конденсор и его диафрагма, а также зеркало. Необходима настройка и системы осветителя для получения ровного освещения от источни­ка с неравномерной яркостью.

Центрировка объектива заключается в проверке точности его крепления по отношению к оптической оси тубуса микроскопа. Затем центрируют диафрагму конденсора, совмещая центр ее на­именьшего отверстия с пересечением нитей окуляра посредством специальных винтов. Следующий этап — фокусировка и центри-

305

20-171

ровка самого конденсора относительно источника света. Перемещая его вдоль оптической оси микроскопа, находят в поле зрения резкое изображение диафрагмы осветителя, а затем совмещают изображе­ние диафрагмы конденсора с краями выходного отверстия объек­тива.

Центрировку зеркала проводят с удаленными из микроскопа объ­ективом, окуляром, конденсором. Центр зеркала совмещают с цент­рами закрытой диафрагмы конденсора и верхнего конца тубуса мик­роскопа. В осветительной системе центрируют нить накала лампы по отношению к коллекторной линзе и зеркалу микроскопа.

Выбор фотоматериала. Для микросъемки выбирают мелкозер­нистые фотоматериалы с высокой разрешающей способностью. Учи­тывая низкую освещенность в микрофотографических системах, особенно при больших увеличениях, они должны обладать высокой светочувствительностью.

Контраст микрообъектов, особенно биологического происхожде­ния, невысок, поэтому для съемки используют контрастные фотома­териалы. Трасологические, баллистические объекты, например следы скольжения на металлических поверхностях, имеют более вы­сокий контраст, поэтому их фотографируют на мягкие и нормальные фотоматериалы. Спектральная чувствительность последних должна соответствовать цвету объекта, включенному в оптическую систему светофильтру, спектральному составу источника света. Ахромати­ческие объекты фотографируют на несенсибилизированные фотома­териалы, цветные — на изоортохроматические и изопанхромати-ческие.

Определение экспозиции. Экспозиция при микросъемке зависит от интенсивности и спектрального состава источника света, способа освещения, оптических свойств объекта, светочувствительности ма­териала, рабочих характеристик объектива, окуляра, конденсора, ха­рактеристик применяемых светофильтров и других факторов. Рас­четные методы ее определения дают лишь приближенные результа­ты, поэтому ненадежны. Измерения экспозиции экспонометром не­приемлемы из-за малых размеров объекта. Кроме того, он реагирует на освещенность фона, а не объекта съемки. Имеются, однако, элек­тронные системы с автоматическим определением экспозиции, кото­рыми комплектуют сложные, многоцелевые микроскопы. В повсе­дневной практике наиболее приемлемым способом определения экс­позиции является пробная съемка. При работе с крупноформатными камерами пробный негатив изготовляют в виде ступенчатого клина. При использовании малоформатных камер на каждую пробную вы­держку отводят один кадр.

Подготовка объектов к микросъемке является одной из наиболее ответственных операций. Ввиду незначительной глубины резкости микрофотографических систем фотографируемая поверхность должна быть идеально параллельной плоскости материала. При съемке, например, объектов биологического происхождения, разме­щенных на предметном стекле, и металлографических шлифов это условие выполняется автоматически. При работе с объектами слож­ной конфигурации, такими, как пули, гильзы, трасологические следы на различных предметах, даже незначительное отклонение фикси­руемой поверхности от горизонтальной плоскости ведет к потере резкости. В случаях расположения следов на неровных (выпуклых, вогнутых) поверхностях идеальную резкость по всему полю кадра обеспечить невозможно. В таких случаях для съемки выбирают поло­жение объекта, при котором площадь резкого участка изображения максимальна.

Перед микросъемкой объект размещают на предметном стекле или столике и закрепляют в препаратоводителе, предварительно ус­тановив фотографируемую поверхность параллельно плоскости стекла или столика. Более точно объект устанавливают под микро­скопом сначала при небольшом увеличении, а затем при выбранном для съемки.

Криминалистические микрофотоустановки имеют для этой цели специальные предметные столики с комплектом объектодержателей, позволяющих не только жестко фиксировать фотографируемые предметы, но и изменять их положение. Часто для изменения поло­жения фотографируемой поверхности используют шарнирные дер­жатели. Деформацию бумаги при микросъемке документов устраня­ют с помощью специальных пластин с отверстиями, где размещают исследуемый участок.

306

20*