Bachelor's Thesis

Design of microscope LED illumination system

Final Thesis 2.32 MB Appendix 825.1 kB

Author of thesis: Ing. Monika Gricová

Acad. year: 2016/2017

Supervisor: Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Abstract:

The objective of this bachelor thesis was to design illumination assemblage in confocal
microscope Confocal 2002. First part of this paper describes types and components of
confocal microscopes. For correct function of the microscope, high-power illumination by a
white light emmiter is required. Based on the analysis of the background research, suitable
LED diode was selected. In experimental part of this work, eight optical systems are
proposed, that has been assembled and evaluated. Based on the evaluation of obtained
paramteres, the optimal assemblage was selected and designed for production.

Keywords:

Confocal microscope, LED diode, Köhler Illumination, ZEMAX, TIR reflector

Date of defence

19.06.2017

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B3S-P)

Field of study

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-STI)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Hlavními cíli práce bylo navrhnout optickou soustavu LED osvětlovače a vytvořit konstrukční řešení vhodné k vestavbě do stávajícího konfokálního mikroskopu s rotujícím Nipkowovým diskem. S využitím programu Zemax bylo navrženo a optimalizováno několik optických návrhů osvětlovače. Navržené optické soustavy byly experimentálně porovnány a hodnoceny z hlediska intenzity a rovnoměrnosti osvětlení v rovině vzorku. Předložená výkresová dokumentace osvětlovače zohledňuje stávající zástavbové prostory mikroskopu. Konstrukční návrh byl realizován s důrazem na využití komerčně dostupných mechanických a optických komponent.
Závěrem vyzdvihuji zájem a snahu Moniky Gricové proniknout do dané problematiky a její nadšení a optimismus při neúnavné práci v laboratoři.
Konstatuji, že zadání práce bylo splněno. Práci hodnotím známkou dobře / C a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Bakalářská práce Moniky Gricové se věnuje praktickému návrhu osvětlovací soustavy pro konfokální mikroskop s duálním rastrováním. Práce je členěna do osmi kapitol. V prvé jsou popsány pricipy konfokálních mikroskopů. Z nichž je ve druhé kapitole podrobněji popsán mikroskop, pro který je osvětlovač navrhován. Principy osvětlovacích systémů pro mikroskopii jsou popsány ve třetí kapitole. Následující kapitola se věnuje zdrojům světla pro mikroskopy. V páté kapitole je věnována stať výběru vhodné LED diody. V šesté a sedmé kapitole je postupnými návrhy a jejich modifikacemi řešen vlastní návrh osvětlovače. Poslední kapitola pojednává o konstrukčním řešení osvětlovače.
Práce je po grafické stránce zdařilá. Kazí ji obsahová stánka a formální nedostatky. Téma konfokální mikroskopie je v dnešní době velmi rozšířené. Očekával bych, že by studentka mohla lépe zpracovat její aplikace v živých i neživých vědách. V kapitole sedmé bych očekával snímky předmětové roviny pro všechny zkoušené varianty osvětlovače, nejen pro návrh A. Obzvláště pro vybraný finální návrh. Tím by se mohla prokázat rovnoměrnost osvitu a tím i zdařilost optického návrhu osvětlovače. Formální nedostatky se výrazně vyskytují především v literatuře. Není zde dodržena norma pro jednotný styl citací. Také například v kapitole osm není uvedena citace výrobce chladiče. V začátku práce se vyskytují jednopísmenné předložky na konci řádku. Ve výkresové dokumentaci by měla být uvedena struktura povrchu a také všechny polotovary výrobních dílů.
Studentku musím ale i pochválit za systematický a experimentální přístup při řešení optického návrhu. Z komerčně dostupných čoček sestavila a úspěšně otestovala osvětlovač, který plně vyhovuje zadaným požadavkům. Tato činnost byla nelehká, protože výrobci neoptimalizují komerčně dostupné čočky pro tyto aplikace.
Vzhledem k uvedeným nedostatkům celkově hodnotím práci jako jako dobrou/C.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Sestava osvětlovače je navržena tak, že čočky jsou usazeny v tubusovém systému pomocí závitových kroužků. Rád bych se zeptal, s jakou přesností je třeba tyto čočky umístit, aby byla zaručena správná funkce osvětlovače.
  2. Při Köhlerově osvětlení je zdroj světla zobrazen do zadní aperturní roviny kondenzoru. Jakou výhodu má tento typ osvětlení oproti kritickému? Jakým způsobem zde vzniká rovnoměrný osvit vzorku?
  3. Výbojkové zroje jsou pro svůj vysoký výkon stále v mikroskopii používané. Jakou konstrukční úpravou zdroje je docíleno toho, aby se co nejvíce světla z výboje dostávalo na vzorek? Věděla byste jak se tyto zdroje justují?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová