Gandrīz 300 gadu ilgās attīstības vēstures laikā mikroskops, iespējams, ir kļuvis par vienu no populārākajiem optiskajiem instrumentiem, ko plaši izmanto visās cilvēka darbības jomās. Īpaši grūti ir pārvērtēt tās lomu skolēnu mācībā, kuri savām acīm uzzina par apkārtējo mikropasauli.
Ierosinātā mikroskopa atšķirīga iezīme ir parastās tīmekļa kameras "nestandarta" izmantošana. Darbības princips ir tieši reģistrēt pētāmo objektu projekciju uz CCD matricas virsmu, kad tos apgaismo paralēls gaismas stars. Iegūtais attēls tiek parādīts datora monitorā.
Salīdzinot ar parasto mikroskopu, piedāvātajā dizainā nav optiskās sistēmas, kas sastāv no lēcām, un izšķirtspēju nosaka CCD matricas pikseļu izmērs, un tā var sasniegt vairākus mikronus. Mikroskopa izskats parādīts attēlā. 1 un att. 2. Kā Web kamera tika izmantots modelis “Wcam 300A” no Mustek, kuram ir krāsu CCD matrica ar izšķirtspēju 640x480 pikseļi. Elektroniskā plate ar CCD matricu (3. att.) tiek izņemta no korpusa un pēc nelielām modifikācijām tiek uzstādīta gaismas necaurlaidīgā korpusa centrā ar atveramu vāku.Plātnes modifikācija sastāvēja no USB savienotāja pārlodēšanas, lai uz CCD matricas virsmas būtu iespējams uzstādīt papildu aizsargstiklu un noblīvēt plates virsmu.
Korpusa vākā ir izveidots caurums, kura centrā ir trīs bloks Gaismas diodes dažādu krāsu mirdzums (sarkans, zaļš, zils), kas ir gaismas avots. Bloķēt Gaismas diodes, savukārt, ir pārklāts ar gaismas necaurlaidīgu apvalku. Attālā atrašanās vieta Gaismas diodes no matricas virsmas ļauj veidot aptuveni paralēlu gaismas staru uz mērīšanas objekta.
CCD matrica ir savienota ar datoru, izmantojot USB kabeli. Programmatūra ir standarta un iekļauta tīmekļa kamerā.
Mikroskops nodrošina attēla palielinājumu 50...100 reižu, ar aptuveni 10 mikronu optisko izšķirtspēju ar attēla atsvaidzes intensitāti 15 Hz.
Mikroskopa dizains ir parādīts attēlā. 4 (nevis mērogā).
Lai pasargātu to no mehāniskiem bojājumiem, uz CCD matricas 7 ievades loga ir uzstādīts kvarca aizsargstikls 6 ar izmēriem 1x15x15 mm, lai pasargātu to no mehāniskiem bojājumiem. Elektroniskās plates aizsardzība pret šķidrumiem un mehāniskiem bojājumiem tiek nodrošināta, noblīvējot tās virsmu ar silikona hermētiķi 8. 5. pētāmais objekts novietots uz aizsargstikla virsmas 6. Apgaismojums Gaismas diodes 2 ir uzstādīti vāka 4 atveres centrā un no ārpuses pārklāti ar gaismas necaurlaidīgu plastmasas apvalku 3. Attālums starp pētāmo objektu un bloku Gaismas diodes ir aptuveni 50...60 mm.
Apgaismojuma gaismas diodes (5. att.) darbina trīs virknē savienotu galvanisko elementu akumulators 12 ar spriegumu 4,5 V.Barošana tiek ieslēgta, izmantojot slēdzi SA1, LED HL1 (1 4. att.) ir indikators, kas atrodas uz aizsargapvalka un signalizē par barošanas sprieguma esamību. Apgaismojuma gaismas diodes EL1–EL3 tiek ieslēgtas un tādējādi apgaismojuma krāsa tiek izvēlēta, izmantojot slēdžus SA2–SA4 (13), kas atrodas korpusa 11 sānu sienā.
Rezistori R1, R3-R5 ir strāvu ierobežojoši. Rezistors R2 (14) ir paredzēts LED EL1-EL3 spilgtuma regulēšanai, tas ir uzstādīts uz korpusa aizmugurējās sienas. Ierīce izmanto konstantos rezistorus S2-23, MLT, mainīgos rezistorus - SPO, SP4-1. Strāvas slēdzis SA1 - MT1, slēdži SA2 - SA4 - spiedpoga SPA-101, SPA-102, LED AL307BM var aizstāt ar KIPD24A-K
Tā kā redzamais izvades attēlu izmērs ir atkarīgs no izmantotās videokartes īpašībām un monitora izmēra, mikroskopam ir nepieciešama kalibrēšana. Tas sastāv no testa objekta (caurspīdīga skolas lineāla) reģistrēšanas, kura izmēri ir zināmi (6. att.). Izmērot attālumu starp lineāla sitieniem monitora ekrānā un korelējot tos ar patieso izmēru, varat noteikt attēla mērogu (palielinājumu). Šajā gadījumā 1 mm monitora ekrāna atbilst 20 mikroniem no izmērītā objekta.
Izmantojot mikroskopu, var novērot dažādas parādības un izmērīt objektus. Attēlā 7. attēlā parādīts 500 rubļu banknotes lāzera perforācijas attēls. Caurumu vidējais diametrs ir 100 µm, un ir redzamas caurumu formas izmaiņas. Attēlā 8. attēlā parādīts Hitachi krāsu attēla cauruļu maskas attēls. Caurumu diametrs ir aptuveni 200 mikroni.
Par bioloģisko objektu piemēriem tika izvēlēts zirneklis, tā kāja un ūsas; tie ir parādīti attēlā. 9 un att. 10, attiecīgi (ūsas diametrs ir aptuveni 40 mikroni), autora mati (diametrs ir 80 mikroni) - attēlā.11, zivju zvīņas - attēlā. 12. Interesanti vērot vielu šķīšanas procesus ūdenī. Kā piemērs ir doti sāls un cukura šķīdināšanas procesi. Attēlā 13,a un att. 14.a attēlā ir parādītas attiecīgi sausa sāls un cukura kristālu daļiņas, un attēlā. 13.6 un att. 14.6 - to šķīdināšanas process ūdenī. Ir skaidri redzamas paaugstinātas vielu koncentrācijas zonas un gaismas fokusēšanas ietekme uz šķīdināšanas centriem.
