hispan's photoblog
              tudásbázis
              vintage pub
              műhely
              frissességek

    hispan's photoblog   |   műhely   |   feliratkozás

h

hispan's photoblog

F

Három objektív hiba
olyan közelről,
ahogy még sosem láttad

Így néz ki a gomba, a karcolás és a bevonathiba ötvenezerszeres nagyításban.

Képet alkotni nem csak fénnyel lehet, ezt kihasználva pedig megnéztünk pár hibás objektívet az ELTE elektronmikroszkópjában. A több órás kukucskálás eredményei olyan nagyítású képek lettek, amiket optikai úton képtelenség elérni.

Mindenekelőtt meg kell köszönnöm Szabó Ábel segítségét, aki az ELTE TTK csoda masináját kezeli (FEI Quanta 3D), érti és szereti, és aki nélkül ez a projekt nem jöhetett volna létre. Ő avatott bele a gép működésének részleteibe, így először megnézzük, hogyan is működik egy elektronmikroszkóp.

Amikor képalkotásra gondolunk, akkor többnyire fotonokkal dolgozunk, hiszen a látható fényt (de még az infravörös vagy az UV tartományt is) ezek alkotják. Színük hullámhosszuktól függ, ezt érzékeli az emberi szem különböző árnyalatokként. A fotonokkal való fényképezés hátteréről egy korábbi tudásbázis cikkben olvashatsz részletesen.


Olvastad már a friss cikkeket a tudásbázisban?

A normál fénnyel való fotózásnál azonban számos fizikai korlát merül fel, például az optikai mikroszkópok által elérhető legnagyobb maximális nagyítás tekintetében. Ha kettőt visszalépünk, akkor felmerül a gondolat, hogy hogyan is érzékeljük pontosan a környezetünket, és fejleszthető-e az észlelés?

A kvantumfizikában a környezetről való információszerzést egyszerűen csak mérésnek vagy megfigyelésnek hívják. A lényege, hogy az észlelni kívánt dologról minden esetben valami visszaverődik, amit vagy szemünkkel, vagy műszerekkel észlelünk és érzékelünk. A fény esetében ezek a fotonok: a céltárgyról fotonok hada jut a szembe vagy a szenzorra, és elkészül a kép. Azonban nem csak fotonokkal lehet bombázni valamit, hiszen nem csak azok képesek visszaverődni.



Hogyan működik az elektronmikroszkóp?

A pásztázó elektronmikroszkoóp fotonok helyett elektronokat lő a céltárgyra, majd a visszaverődött részecskékből alkotja meg a képet. Van egy elektronforrás és ehhez több féle detektor is kapcsolódik (ebben a cikkben három típust is használunk majd). Természetesen az elektronok nem alkotnak színeket úgy, ahogyan a fotonok, így a fotók monokromatikusak. Bizonyos esetekben, ha a tárgy színe szabad szemmel is észlelhető (például egy élőlény testrészei), vagy a drámaibb hatás elérése érdekében utólag lehet színezni a fotókat. Ezt pár alkalommal én is megtettem.

Az elektronmikroszkópos képalkotás nem olyan, mint a fotózás. A kép nem úgy készül, hogy minden pixel egyszerre felfog valamennyi információt és egy időben jön létre a fotó, hanem az elektronnyaláb végigpásztázza a céltárgyat (innen az elnevezése), így a fotó pixelről pixelre épül fel. Hogy milyen gyorsan, az attól is függ, hogy mekkora felbontású képet akarunk, illetve mennyi időt tölt el a nyaláb egy-egy pixelen (mikroszekundumokban mérhető időkre gondolj). Egy adott kép elkészítésének ideje e két tényező szorzatából jön ki (például egy 1024x1024-es, vagyis kb. 1 megapixeles fotó 1 ms-os pixelenkénti idővel kb. 17 perc alatt születik meg). A cikkben szereplő fotók 1024 vagy 2048 pixel szélesek, de ha az ember ráér, a gép tud 4096 pixel széles képeket is készíteni.

A képalkotási eljárás sajátossága, hogy a céltárgynak vákuumban kell lennie, hiszen ebben haladnak akadálytalanul az elektronok. Éppen ezért megmutatom, hogyan kell előkészülni egy észlelésre. Első körben egy gombának nevezett pici fém pöcökre rögzíteni kell a vizsgálni kívánt tárgyat kétoldalas, elektromosságot vezető ragasztóval.

Ezt követően a gombát a mikroszkópban rögzíteni kell az azt mozgató mechanikához. Ha a helyére került, akkor a gép bezárása után különböző szivattyúk igen erős vákuumot hoznak létre. Ez eltart pár percig.

Ezek után, ha a céltárgy elektromosan nem vezető (mint esetünkben az üvegek), nagyon kevés vízgőzt kell a kamrába engedi, mert a H2O molekulák segítenek majd az elektromosan töltött elektronokat elvezetni. Bizonyos nem vezető mintáknál a művelet előtt vékony szén- vagy aranyréteget füstölnek fel, ami már vezeti az áramot. Valójában az elektronmikroszkóp elektromosan vezető céltárgyakkal (jellemzően fémekkel) működik a legjobban.

A tárgyat a kamrában igen finom mechanika mozgatja, amivel minden irányban kitéríthető, dönthető és forgatható is. Maga az elektronnyaláb a céltárgy és a kibocsátás távolságától függően jellemzően maximum 1mm széles területet tud egyszerre letapogatni (ekkor már vignettál a kép széle). Innentől lefelé viszont szinte a csillagos ég a határ. Körülményektől függően akár 100.000x nagyítás is elérhető vele. Minderről a feladatról a gép alatt levő számtalan további... gép gondoskodik:

És most lássuk, mire sikerült felhasználnunk ezeket a hihetetlen képességeket! A következő képeknél minden esetben a jobb alsó sarokban láthatod a skálát, ami jelzi, milyen távolság is szerepel rajta, a mag résznél pedig a nagyítás mértékét olvashatod le. A mértékegységek úgy néznek ki, hogy 1 mm = 1.000 µm = 1.000.000 nm. Ezt a három mértékegységet fogod majd látni a legtöbb helyen. Vagyis ha 1 µm-es a skála, a milliméter ezred részét látod, ami 35.000x nagyításnak felel meg, 500 nm esetén pedig (ami 0,5 µm) már 65.0000x a nagyítás! Viszonyításképp az emberi hajszál vastagsága 100 µm, ezt még éppen látni lehet szabad szemmel.



Objektív gomba

Az objektív gombáról olvashattál már több anyagban is a blogon (egy külön neki szánt cikkben vagy akár a Retekobis anyagban is). Talán ettől fél a legjobban mindenki, hiszen ha egyszer megjelenik, terjed, és tönkre is teheti az objektív bevonatát. Szabad szemmel valami ilyesmi észlelhető belőle:

De hogyan is néz ki nagyban, és miképpen tud megtapadni az üvegen?

Az első felvételen az elektronmikroszkóp legnagyobb átfogását, kb. 3mm-t láthatsz (bár ez attól is függ, mekkora távolságra van a céltárgy a kibocsátástól; minél messzebb, annál nagyobb a letapogatható terület, ami elvben kb. 5mm is lehet). Ez még szabad szemmel is látható terület, konkrétan egy általad is észlelhető gombásodás valamelyik lencsetagon (jól megfigyelhetők a gombát összekapcsoló gombafonalak is):

A következő kép skálája már 200 µm, vagyis a milliméter ötöde. A legnagyobb gócot nagyítottuk ki, amin már látszik a gomba szerkezete az alsó szálas és a felső résszel:

Ha tovább halad a nagyítás, eljutunk a 30 µm tartományba, ahol a kis fonalak üvegen való tapadását szemlélheted (erről később még mutatok egy érdekes sorozatot):

A sorozatból két képet utólag is kiszíneztem, mert így sokkal látványosabb. Ezek természetesen nem a gomba valódi színei (az jellemzően inkább fehéres):

Betettünk a gépbe egy másik, sérült felületű lencsét is, amin korábban volt gomba, amit tisztítottak. Erről egy teljes sorozatot szeretnék mutatni, a nagyítások 1mm - 500 µm - 300 µm - 100 µm - 50 µm - 30 µm - 10 µm - 5 µm skálákat fognak át:

Döbbenetes, hogy az előző sorozatban látható, sok apró szálból álló tapadás maradéka hogyan néz ki az üveg felületén (a tapadó rész nyomai mellett a 300 µm - 500 µm - 1mm képeken már a gombafonalak maradékai is tisztán látszanak). Ezért nem mindegy, hogyan van tisztítva a gomba egy üveg felületéről.

Érdekességképpen még egy sorozat az első lencséről, egy másik gombatelepről. Itt 500 µm - 50 µm - 40 µm látható és a gombafonalakra közelítettünk rá. Ezekkel terjed a gomba az üveg felületén.

Ha ezek után gombás objektívet találsz, már el tudod képzelni az ellenséget közelről is. Pontosan olyan, mint egy űrinváziós horrorscifi idegen faja, ami megszállja a Földet és csápjaival mindenfelé elterjed (amíg valaki rá nem jön, hogy alkohollal le lehet mosni /vagy ha más nincs, pálinkával is/).



Bevonathibák

Ez most egy olyan szekció lesz, amit még én sem láttam soha életemben a saját szememmel (most sem azzal láttam, de értitek, mire gondolok). Az objektívekre számtalan okból, de leginkább a visszatükröződések elkerülésére és a kontraszt növelése érdekében mindenféle bevonatokat füstölnek fel különböző eljárásokkal. A fejlettebb bevonatok több rétegűek, az egyszerűek csak egyet tartalmaznak.

Ezen a ponton még megtippelheted, vajon egy átlagos 44-2-es Helios lencséin hány bevonati réteg van. Egy ilyen optika ragasztott lencsepárosát törtem ugyanis kettőbe a következő képek elkészítéséhez. Az volt a terv, hogy megnézzük az üveg és a bevonatok keresztmetszetét, illetve megnézzük, milyen vastag a bevonat és miből készül.

Nem számítottunk rá, hogy sikerül, de a gép előtt ülve csodálatos látvány tárult elénk: 1 µm-en, vagyis a milliméter ezred részén már így néz ki az üveg törésének vonala, és tőle kicsit beljebb a bevonat, ami nem pont az üveggel egy vonalban pattogott le:

Kicsit odébb helyezve vizsgálódásunk területét hamar kiderült az is, hogy itt bizony két rétegről van szó, vagyis az előbbi kérdésre a helyes válasz az, hogy a Heliosokon legalább két réteg van a bevonatban:

Ha növeljük a nagyítást, és megfelezzük az 1 µm-t, eljutunk az 500 nm (nanométer) tartományba, ahol hozzávetőlegesen meg lehet mérni a rétegek vastagságát is. Ebből az derül ki, hogy az üvegre elsőként felvitt réteg kb. 30 nm, a második kb. 150 nm vastag.

Mutatok még három nagyon szép képet a törött Helios üvegről. Az első kettő a LVSED detektorral készült (Low Vacuum Secondary Electron Detector - ez a minta közvetlen felszínét vizsgálja, annak topográfiájáról ad jobb képet, nagy felbontással), a harmadik kép pedig vCD detektorral (low-voltage High-Contrast Detector, vagyis visszaszórt elektron detektor, ami az előzővel szemben bár kevésbé tud részletes képet rajzolni, cserébe az anyag összetétele szerint alakul ki a kontrasztja, tehát mélyebben vizsgálja a mintát).

De miből vannak a bevonatok?

A gépben van összetétel vizsgálatára alkalmas szenzor, ami igen kis területeket is képes letapogatni. A következőkben egy GDR Pentacon electric 2.8/135-ös optika hátsó lencsetagja került a gépbe, amin szabad szemmel is kiválóan látható a bevonat fizikai kopása:

Ez nagyítva kb. így néz ki:

Kiválasztottuk a lencse egy olyan részét, amin van bevonat, és egy olyat, amin nincs. Mivel az összetételt a gép nagyobb mélységben állapítja meg, mint a bevonat vastagsága, a két grafikonon minden esetben szerepel majd az üveg összetétele, de a bevonaté csak a bevonatos részen. Magyarul utóbbiból kivonva az előbbit meg lehet állapítani, miből van a bevonat.

Jól látható (és kevésbé meglepő) az üveg összetétele (főleg szilícium és ólom), de ha megnézed a bevonatos rész eredményeit, azonnal látszik, hogy az üveggel ellentétben azon szerepel jelentős mennyiségű magnézium és fluor. Teljesen biztos, hogy ez a két anyag alkotja legnagyobb részben a felvitt bevonatot. Ha erre a két anyagra külön is csinálunk egy felvételt, akkor egyértelműen kirajzolódik a szabad szemmel is látható mintázat:

Lelepleztük hát a Pentacon optikák bevonatának titkát. Természetesen ez csak egy optika egy gyártótól, a többi gyártó jó eséllyel teljesen más bevonatokat használt az idők során.



Karcok

Örök vita, hogy a karcok mennyiben befolyásolják egy optika képalkotását. Természetesen ez sok dologtól függ: sok kicsi vagy egy nagy karc? Hol helyezkedik el a karc? A bevonatban van, vagy az üveget is érinti? Az biztos, hogy ennek a sokat látott és igen viharvert kis Tessarnak ránézésre is borzasztóan néz ki a frontlencséje:

Kiváló alany tehát a karcok vizsgálatához! A következő sorozatot az LVSED és a vCD detektorokkal is megcsináltuk 5 µm - 10 µm - 30 µm - 50 µm - 100 µm - 300 µm - 500 µm - 1mm értékekkel. A két eljárás más jellegű képet rajzolt ki:

LVSED:

vCD:

Ahogy elindulunk 5µm-ről, egy igen apró, valamilyen hegyes tárgy által okozott, pattanás szerű bevonathiba látható. Valahol 50 µm környékén jövünk rá, hogy két nagy karcolás fut össze az eredeti terület alatt, amik 300 µm-en már jól kirajzolódnak, és teljesen lát láthatóak még 1mm-en is. A vCD detektor kezdeti felbontása jóval kisebb, a sorozat végére azonban sokkal kontrasztosabb képet ad, hiszen jobban látszik rajta az üveg és a bevonat eltérő összetétele.

Kerestünk egy olyan karcot is, ahol egyértelmű, hogy a sérülés a bevonaton kívül az üveget is érintette:

Az igazság az, hogy karcmentes lencse gyakorlatilag nincsen. Betettünk a gépbe egy szabad szemmel minden tekintetben hibátlannak mondható lencsetagot is (ez ráadásul egy belső lencsetag volt, tehát nem volt kitéve a napi tisztításnak), és még ezen is azt tapasztaltuk, hogy a bevonaton bizony vannak szabad szemmel nem látható mikrokarcok:

Hogyan jöhettek létre? Biztosan egy tisztítás során, vagy akár a beszerelés előtti áttörlésnél a gyárban. De mi karcolja meg a bevonatot így? Természetesen a nedves kendő erre nem képes, viszont mindegy, hogy mit választasz az optika tisztításához (lenspen, szarvasbőr, fültisztító pálca, stb.), valamennyi szennyeződés a levegőből mindig a tisztító eszköz és a bevonat közé fog kerülni, és e részecskék egy része (például a kipufogógázból kijutó szénmolekulák) keményebbek, mint a bevonat vagy az üveg, vagyis megkarcolják azt.

!

A végére egy ráadás kép: gondoltátok volna, hogy a lencsetag széle mennyire érdes a valóságban? Egészen finomnak (már mattnak) tűnik, azonban valójában igen durván van megmunkálva. Ennek egyik oka az, hogy ha a szélére fényzáró (fekete) festés kerül, ami meggátolja a lencsetagban a fény visszaverődését, az így sokkal jobban meg tud tapadni:


Mutasd meg másoknak is, hogy mit találtál:


Share



Hasznos tudást kaptál?

Legyél te is a vintage univerzum hőse! A tudásbázis anyagai ingyenesek és mindig azok is maradnak majd. Viszont a weboldalnak és minden hozzá kapcsolódó csatornának vannak fenntartási költségei. Ha szeretnéd segíteni a régi objektívek megmentését és bemutatását célzó munkámat, hozzájárulhatsz egy általad választott összeggel. A támogatást PayPal.me segítségével biztonságosan tudod elküldeni:

Köszönöm, hogy segítetted a tudás terjedését! Ha a megjegyzés rovatban megadtad a nevedet is (nem kötelező), szerepelni fogsz a hősök között: Rostás Csaba, Kováts Péter, Szász Márton, Hunyadi Áron, Tipold Gábor, Gyarmati Balázs, Tamás Éva, Zsoldos Tibor, Hajdu Máté, Horváth Kitti, Szlávik József, Tordai László, Keserű Gergő, Keresztes László Péter, Somogyi László, Rácz András, Szántó Sándor, Zubán Gergely, Erhardt Balázs, Kovács Attila, Magyar Antal, Szabó József, Máté Gyula, Boros András, Vaszkun Gábor, Erhardt Balázs, Kirner Richard, Tímea Bokodi, Káposztás Viktória, Bóka Zsuzsa


Ha maradt még bármi kérdésed, vagy elmondanád véleményedet, várunk a Vintage Pubban és a blog facebook-oldalán.



Érdemes követni:



További szerelős tartalmak:


Három objektív hiba olyan közelről, ahogy még sosem láttad

Így néz ki a gomba, a karcolás és a bevonathiba ötvenezerszeres nagyításban. Tovább olvasom...

Praktina - NEX univerzális adapter házilag

Sokszor megijedünk egy-egy egzotikus csatlakozástól, pedig néha nagyon könnyen adaptálhatóak. Ilyen a Praktina is. Tovább olvasom...

Egyedi fényképező markolat fából, házilag

Régi vagy új fényképeződhöz könnyebben csinálhatsz egyedi, stílusos markolatot házilag, mint gondolnád! Tovább olvasom...

Canon nFD 300mm f/2.8 L IF tisztítás és tesztképek

Internal Focus - titkok egy legendás optika mélyéről, plusz egy kis útmutatás: így tisztíts belső fókuszos objektíveket. Tovább olvasom...

A csapágyazott Helios 40-2 története

Teher alatt is szépen forog ezentúl a 85mm-es Helios fókusza. Tovább olvasom...

Így ragaszthatod újra az elvált objektív-lencsetagokat

Nem könnyű és nem mindennapi, de biztosan igen érdekes kalandra hívlak: több évtizedes üvegeket fogunk (újra)ragasztani! Tovább olvasom...

Erre a 20 dologra lesz szükséged objektív szereléshez (+tippek)

Közkívánatra: objektív-szerelős eszköztár, amivel te is könnyen és gyorsan javíthatsz vagy tisztíthatsz optikákat. Tovább olvasom...

Gyönyörű bokeh-robbantás frontlencse-fordítással

Avagy végre egy értelmes frontmod: MIR-1B 2.8/37. A frontlencsék megfordításának inkább csak divatja, mint értelme van - legalábbis ezt gondoltam eddig. Viszont most találkoztam egy olyan megoldással, ami kipróbálva is lélegzetelállító eredményekkel jár, és még használni is lehet valamire. Tartsatok velem, mutatom a hogyant és az eredményeket is. Tovább olvasom...

Retekobi újjászületése

Egy csodálatos karácsonyi történet, mely reményt adhat más nehéz sorsú optikáknak is arra, hogy szépen rendbe teszed majd őket. Tovább olvasom...

Altix-NEX konverter házilag

Gépkannibalizmus és egy újabb NEX-konverter. Tovább olvasom...

És most beszéljünk az objektív-gombáról!

És tisztítsuk is ki, házilag! Jöjjön egy kis DIY projekt vállalkozó szelleműeknek. Tovább olvasom...

További cikkek a tudásbázisban...

A lehetőségért és a műszer profi bemutatásáért, a mérésekért köszönöm Szabó Ábel segítségét, nélküle ez a cikk sosem született volna meg. A cikk összeállításában és véleményezésében köszönöm Papp Dóra, Tóth Gábor Szabolcs és Benedek Lampert segítségét. A kódolásban nyújtott segítséget köszönöm Pintér Zsoltnak.

BIO

A cikk szerzője 2011-ben kezdett fotózni. A mai napig abszolút amatőrnek vallja magát, aki sokkal inkább az alkotás öröméért, mint bármilyen javadalmazásért dolgozik (kivéve, ha pizzáról van szó). Végigjárta a digitálisok ranglétráját (350D, 20D, 50D, 5DMII, A7, A7II, A7III), de egyre többet játszik analógokkal is. Időközben rájött, hogy az optika sokkal fontosabb, mint a váz. Valamiért ösztönösen szereti a mirrorless-t és a minél egyszerűbb, de agyafúrtabb megoldásokat. Saját magára a "géptulajdonos" megjelölést szereti alkalmazni, ami jobban lefedi technikai részletek iránti rajongását.

Manuális lencsékkel 2014 eleje óta foglalkozik, 2015-ben pedig összegyűjtötte és letesztelte a legtöbb elérhető árú 50mm-es optikát. Nem csak gyűjti, de szereti, javítja, és használja is objektívjeit, hiszen a vitrinben tartott felszerelésnek csak ára van, nem pedig értéke. Ha hívják, örömmel osztja meg tapasztalatait és élményeit személyesen is élő előadásokon vagy a vintage pub személyes találkozóin, ezen felül pedig szorgosan építi az online is elérhető tudásbázist.

A fotózásnak minden lépését fontosnak tartja, ezért a gondolat teremtő erejéről és az alkotás önmagára visszamutató értelméről és boldogságáról is sokat lehet hallani nála. Ha csatlakoznál hozzá, a vintage pubban általában megtalálod, a pult mellett rögtön jobbra. Tovább...

hispan's photoblog C 2011-2020 (eredeti megjelenés: 2020. augusztus 17., utolsó módosítás: 2020. augusztus 17.)