Домашняя микроскопия ч. 2 (Смотрим разное!)

Блог им. iEugene0x7CA
Как показала практика, реальный микромир в окуляре – совершенно не похож на картинки, которые мы видели в школьных учебниках, или картинки художников в медийном пространстве.



Эта статейка будет проще чем предыдущая, но интересней прохожему пользователю – мы посмотрим кучу разных штуковин и просто познакомимся с микромиром. Подсовываем под объектив всё подряд, и комментируем. :)

Помните, что все фото – кликабельны.
Т.к. элементы на них малы(не только физически, но и на мониторе), то рекомендую растягивать их на весь экран(круглая кнопка в верхнем правом углу), либо открывать в новой вкладке.

Кристаллы микросхем:

Сайт всё таки про электронику, так что без неё никуда. :)

Используя оптический микроскоп мы конечно ограничены, свет состоит из волн длиной 400-600 нм, и примерно такой будет наша предельная разрешающая способность – это позволяет смотреть микросхемы техпроцессом примерно до 1990-х годов.
При этом, чтобы с уверенностью определять все элементы, и иметь возможность реального реверс-инжениринга ИМС – она в идеале не должна быть процессом менее 1 мкм, т.е. средина-конец 1980-х.

Всё это не страшно, начинать в любом случае следует с малого с большого с простого, так что первыми вообще – стоит рассматривать советские логические микросхемы, годов так 70-х. :)

КМ155ИП2, 8-разрядный контроль чётности(аналог 74180) – была выпаяна из платы мейнфрейма ЕС ЭВМ(аналог IBM System/360).
10 мкм процесс, причем здесь же видно его преимущества – кристалл со следами какой-то пыли, но его элементы намного больше чем пыль и это никак не повлияло. Микросхема отлично работает. :)
На фото даже видно цвета разных элементов: белые дорожки это металлизация алюминием, синие дорожки это явно допинг n или p проводимостью, т.е. транзисторы.



С торца, видно что крайний контакт это шина питания, рамка далее идущая вокруг кристалла:


Уже были скачаны с десяток советских книжечек по производству и реверсу интегральных МС, так что когда-нибудь дойдём до того чтобы честно перерисовать и составить схемку этого дела. :)

Пара страничек для примера – там прямо всё есть:

Кстати, микросхема хоть и 10 мкм процесса, но выпущена аж в 1990-м году.
По всей видимости первые заводы по производству ИМС как были запущены – так и работали аж с 70-х годов.
В принципе это нормально, простенькая 74-я логика даже сегодня в 2020-х годах вполне востребована – правда исполняется уже крохотным техпроцессом дабы удешевить стоимость. Кристалл в современных DIP корпусах меньше песчинки, и его очень тяжело выковырять.

Тему кристаллов микросхем обязательно затронем с подробностями в отдельной статье.
В нынешнем виде они рассматривались чисто в биологический микроскоп, с подсветкой фонариком.
Так получается достичь увеличения максимум в 300Х, используя 20Х воздушный объектив и 15Х окуляр. Более мощные объективы имеют совсем короткое фокусное расстояние, что не позволяет подлезть фонариком прямо никак. :)

По-правильному кристаллы смотрят в металлургический(он же отражательный) – специальный вид микроскопа, где свет выходит из самого объектива, что позволяет использовать короткие фокусные расстояния и даже масляную иммерсию – т.е. получать предельные увеличения и разрешения для света. В таком случае самая тонкая дорожка на фото выше будет занимать 1/3 светового поля.

Чисто по-секрету, у меня как раз появилась насадка ОИ-21:

Превращающая Биолам в металлургический микроскоп – но её ещё надо покрутить. :)

Цветной фильтр с TFT дисплея:
Вы когда-нибудь задумывались, как реально сделан плоский TFT дисплей, на которым сейчас читаете эту статейку?

Как лично сталкивался с этой технологией:
С детства тысячу раз видел подобную картинку в энциклопедиях, при виде неё мозг сразу выключается. :)



Как и все, что-то слышал про «жидкие кристаллы» и поляризацию. Крутил поляризационный фильтр от фотоаппарата, и картинка действительно исчезает на мониторе.
Несколько раз бомбил старые TFT дисплеи на запчасти, обычно доставая из матрицы какие-то непонятные листы плёнок…
Конечно же смотрел на пиксели через ювелирную лупу, и видел синие/зелёные/красные прямоугольнички. :)
Давил пальцем, на казалось бы мягкий дисплей и наблюдал как по картинке ходят радужные волночки.

Даже писал драйвера и прошивки для микроконтроллеров, которые управляли модульчиками матричных Ч/Б и цветных TFT дисплеев – слал данные на драйвер, и каждый из пикселов зажигался строго как захочется...

Но вот как именно работает TFT дисплей, а с ним и современные мониторы, экраны телефонов и т.д.?
Может другие всегда это знали, или просто думают что знают, но вот лично я прозрел только взглянув на осколок реальной матрицы под микроскопом, где была небольшая царапина:



То же, но с меньшим увеличением:

Да это же просто цветная плёночка! :D
Т.е. всё это время цветные TFT дисплеи не так и отличались от самых обычных, чёрно-белых ЖК экранчиков – даже каких-нибудь сегментных на часах Casio.

Достаточно прицепить плёночку с фильтрами, например на матричный KS0108, чтобы каждый пиксел закрывал красный/зелёный/синий квадратик, включить белую подсветку… И получите самый настоящий цветной жидкокристаллический дисплей. :)

Старая фотка, матричный Ч/Б дисплейчик:

На матричных кстати и яркость пикселов можно регулировать, если ШИМ'ить несколько картинок – когда-то пробовал.

Осталось лишь разобраться как работают поляризационные фильтры и сам реактив жидких кристаллов.
Только не говорите что знаете, я когда-то весь интернет прогуглил в попытке найти из чего конкретно сделаны поляризационные фильтры, стеклянные или плёночные. Никто не знает, кроме производителей – а у них всё явно под NDA. :)

Про жидкие кристаллы правда видел книжечку времён СССР, возможно там есть технология синтеза самой жидкости, которую заливают между листами стекла. Технологию фильтров тоже поискать можно.

Бумага
Казалось бы, что может быть скучней бумаги.
Но нет, например она бывает фильтровальной(не размокающая) – большинству людей знакома по фильтру в кофе-машинах, а химикам собственно как «фильтровальная бумага». :)
Я вот всю жизнь думал что она какая-то пористая, как губка, но оказалось нет – сплетена из длинных трубочек.



На фото выше фильтр марки «белая лента», это для крупнозернистых химических осадков.
Фильтр «зелёная лента» для тонкого осадка – выглядит точно так же…

Но трубочки спутаны чуть более плотно:


Структура из длинных труб объясняет, почему фильтровальная бумага не размокает, а вполне себе держится одним куском.
Целлюлоза, пластик из которого сделаны ленты – в воде не растворяется, и что в сухом, что в мокром виде длинные сплетённые трубочки держаться друг за друга на трении.

Бумага же нам привычная, которая именно размокает – это тоже трубочки, но они короткие и не особо сплетены между собой. Сухая обычная бумага – держится т.к. трубки спеклись между собой при высыхании, по такому принципу например работает технология папье-маше.
Но при намокании спёкшиеся трубочки снова отлипают друг от друга, и целлюлоза хоть не растворяется в жидкости, но теряет свою структуру – из листа превращается просто в плавающий мякиш. :)

Обычная принтерная бумага:


Продукты питания:

А вы знаете, что конкретно кладёте в рот по нескольку раз на день? Давайте посмотрим:

Cыр с плесенью:
Некий «Dorblu», выбрал в магазине самый мелкий кусочек, не понимаю как люди такое кушают – он реально не вкусный. :)


И вот как выглядит проба зелёной плесени под микроскопом – самые настоящие живые микроорганизмы:


Так же был взят сыр «Brie», он бывает очень вкусным если ещё мягкий:



Белая штука на торцах тоже оказались споры плесени, растущие там миллиардами:


Йогурт с пробиотиками:
Купил вот такой.
Не покупайте, «со вкусом льна» – на вкус действительно как старая льняная тряпка. :)



Касательно «мильярда пробiотикiв» производитель тоже не обманул – вот они плавают.
И даже полезно если вы их выпьете – те поселяться у вас в кишках и будут там жить, питаясь скушанными вами продуктами.

Лучше еда будет перевариваться, т.к. эти организмы переваривают её за вас. :)


Клубничное варенье:
Клубника когда-то была живая, а её оторвали, подвергли высоким температурам в кипящем растворе «сахарозы», потом закатали в горячие герметичные контейнеры из стекла, и забыли их на 1-2 года где-то в тёмном погребе. :)

Но, не смотря на такие издевательства – клетки клубники очень даже сохраняются…
Не жизнеспособностью конечно, но просто формой, смотрите. И оболочка, и ядро, всё как положено:



Даже просматривается бордовый оттенок, который при огромном скоплении таких клеток и образует красный цвет варенья.
Фиолетовый цвет – это был добавлен краситель «кристаллический фиолетовый», его удерживают клетки с уцелевшей оболочкой, а просто из жидкости и разорванных клеток он убегает, обесцвечиваясь.
Т.е. у нас даже есть клетки с целой оболочкой – только немного всё сварилось внутри. :)

Вареное яйцо:
Вот так выглядит варенный желток.
Думаю, что остроконечные клетки – это уже последствия термической обработки, у сырого желтка клетки были бы круглые.



Если окрасить, то клетки удерживают кристалфиолет, при этом внутри иногда встречается большое круглое ядро:


Хлеб
Раздел еды, и куда же без хлеба. :)
Фотография сразу с красителем, хлебная крошка растворена в капле воды.
Интересно, но даже у запечённого хлеба прослеживаются некие клетки с ядрами – но в массе их изрядно потрепало, часто то оболочка отдельно, то ядра сами по себе плавают.



Паштет
Розовая намазка неизвестного состава, от условной фирмы «Рога и Копыта». :)
По большей части это безструктурные обрывки материи, но среди них плавают и вполне живые клетки, правда затрудняюсь сказать откуда они.



Клетки хорошо вбирают и удерживают кристалфиолетовый краситель:


Водоросли и диатомы

В речках и озёрах можно найти вот такую, очень необычную штуку. Знакомьтесь – диатомка:



Первое, что бросается в глаза – это прямоугольная оболочка, редкая форма в микромире…
Так вот состоит она из чистейшего SiO2, фактически из кварцевого стекла.
Этот микроб представляет из себя мост между миром углеродной и кремниевой форм жизни, такую оболочку они растят сами – какой-то своей хитрой биохимией.
В природе я не знаю других таких существ, а другие: например устрицы, улитки, и прочие существа с панцирем… Ихние раковины сделаны из карбоната кальция, т.е. то уже чисто углеродные существа.

Внутри диатомки можно заметить желтые капли – это масло, которое они сами вырабатывают и хранят внутри как источник топлива. Когда-то даже разрабатывались процессы, чтобы выращивать массово диатомок и после выжимать из них это масло, но не знаю чем проект закончился. :)

Самое крутое, когда диатома умирает – её стеклянный панцирь падает на дно водоёма и больше никуда не растворяется.
За миллиарды лет этих панцирей скопились целые геологические отложения, такая «диатомова земля» – у нас чаще известна как "кизельгур", очень и весьма историческая штука для европейцев. :)

Чужая картинка, обломки диатомов под электронным микроскопом:


Именно в кизельгур Нобель когда-то пропитал нитроглицерин, чем создал стабильный динамит и сделал на этом состояние. :)
Так же, кизельгур например играл огромную роль в противогазовой защите 1-й Мировой Войны, немцы и ещё многие другие нации засыпали его в первые противогазовые фильтры, и тот огромной площадью задерживал аэрозоли/газы с химическим оружием.

В итоге правда был заменён на активированный уголь, который не только имел огромную площадь, но и присоединял к себе молекулы газов, вроде хлора. Угольную конструкцию кстати изобрели у нас, противогаз Зелинского-Кумманта.

Вот так живут диатомки в дикой среде, проба взята из Днепра. Штуки вокруг – это водоросли, они на самом деле прозрачные, но имеют кармашки с зелёным хлорофиллом:



Империя инфузорий и Фиолетовый Апокалипсис:

Если вы дошли до этой точки, и тема интересна – побалую вас небольшим фильмом, который был снят в окуляр микроскопа.
Падение целого мира, миллиарды погибших, хроника реальных событий. Лучше смотреть на весь экран и в 1080p. :)


Комментарий под видео: "I'm calling PETA, you monster!". xD

Заключение

Надеюсь вам было интересно.
В следующей статейке серии будет про культивацию бактерий в чашках Петри на микробиологической питательной среде, очень весёлое занятие – учитывая 2 аварии в процессе этого дела. Материалы уже отсняты. :)

Как обычно, если у вас есть вопросы – оставляйте их в комментариях. :)

1 комментарий

avatar
На днях загнулся цветок. :)
Эта белая штука по всем листьям, какая-то цветочная болезнь.



Если белую штуку собрать и сделать препарат – видно что это какие-то микроорганизмы:



Их очень много, даже при сильном разведении:
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.