De microscoop die iedere mineralenverzamelaar / micromounter graag zou willen bezitten
Op 13 december jl. reed Dirk Dankers, sales engineer bij Keyence International Belgium NV/SA, een steekwagen volgeladen met speciale transportkoffers mijn woning binnen. Keyence is een bedrijf dat vanaf 1974 actief is in het ontwikkelen en produceren van digitale microscoop apparatuur. Die middag stond voor Stichting GEA een demonstratie gepland van de VHX-7000 digitale microscoop. Aanwezig waren, behalve Dirk Dankers, Hans Sanders (voorzitter GEA), Rienk Arnoldus (secretaris GEA) en ondergetekende.
Na het uitpakken en installeren van de apparatuur stond de huiskamertafel vol met een geavanceerd microscoop systeem. (Zie afb. 1)
- een zeer stevige, zware microscoop standaard met een in alle richtingen elektrisch verstelbare objecttafel en een los te koppelen lens-camera houder;
- een 4K breedbeeld 27 inch monitor met geïntegreerd computersysteem en 1 TB harddisk;
- een bedieningspaneel. Vanaf dit paneel zijn alle microscoopfuncties te bedienen en kan op het beeldscherm diverse handelingen worden verricht;
- een toetsenbord voor het invoeren van tekst.
Enkele technische gegevens
Voor de hier beschreven demonstratie werd de microscoop uitgerust met de standaard zoomlens VH-Z20R/Z20T. Volgens de specificaties heeft deze lens een grote scherptediepte, een werkafstand van 25,5 mm bij alle vergrotingen en een vergrotingsfactor van 20x tot 200x. Zie voor specificaties appendix A. Zoals hierboven al is aangegeven, is de lens met camera los te koppelen van het microscoop statief en vrij te gebruiken. Precisie scans met scherpe afbeelding kunnen gemaakt worden m.b.v. focusstacking. Individuele stack-beelden zijn niet voorhanden. De scans worden direct digitaal samengevoegd tot één beeld.
De verlichting van het object bestaat uit ledverlichting die op verschillende manieren gebruikt kan worden; loodrecht van bovenaf, ringverlichting en gedeeltelijke verlichting. Verder zijn er diverse optionele toevoegingen mogelijk zoals een verstelbare verlichtingsadapter die het mogelijk maakt om het licht van verticaal naar diagonaal te verplaatsen. Een ander aanvulling is een adapter voor diffuse verlichting. Diffusie kan een betere opname van sterk glanzende objecten opleveren. De ontstane digitale beelden kunnen worden opgeslagen als JPG- of TIFF bestanden.
De microscoop kop kan in iedere gewenste schuine stand geplaatst worden (zie afb.2). Daarnaast is het ook mogelijk om de lens opzij te draaien zodat grotere objecten (> dan de 25,5 mm) toch bekeken kunnen worden. (Zie afb. 3).
Keyence company en prijzen
Dhr. Dankers begon de demonstratie met het verstrekken van informatie over het bedrijf Keyence. Vervolgens gaf hij uitleg over de mogelijkheden van de microscoop en in welke bedrijfstakken de microscopen reeds gebruikt worden. Voor deze review is die informatie niet relevant. Wilt u er meer over weten kijk dan op de website van Keyence, www.keyence.eu. Daar kunt u ook een uitgebreide informatiefolder over de microscoop downloaden. In dit verslag is het nog wel aardig om te vermelden dat de microscoop in vele uitvoeringen leverbaar is en in bepaalde configuraties een vergroting van 6000 maal kan leveren. De duurste uitvoering komt op een aanschaf bedrag van ongeveer € 80.000,- de goedkoopste uitvoering begint vanaf € 25.000, - (dat is altijd inclusief monitor, software, bedieningsunit en een keer per jaar controle en afstelling van het lenzen systeem en kalibratie).
Geologische/mineralogische toepassingen
De belangrijkste eisen die gesteld worden aan afbeeldingen van mineralogische/geologische objecten zijn: een realistische kleurweergave en goede scherpte van het af te beelden object.
Resultaten-demonstratie
Ik had voor de demonstratie een aantal mineralen in micromount-vorm uitgezocht die lastig te fotograferen zijn, t.w. elyiet, phillipsiet met motukoreaiet, seligmaniet en een geslepen smaragd met insluitsels.
Op diverse plaatsen van de matrix waren kleine holtes zichtbaar. De grootste holte zou als eerste met de VHX-7000 “gefotografeerd” worden. Fotografen herkennen waarschijnlijk het volgende probleem: Onder de stereomicroscoop heb je bij een vergroting van 20x een mooi kristalletje ontdekt dat je wilt fotograferen. Als het specimen onder de fotolens ligt, is het vaak lastig om via de fotocamera het gewenste kristal terug te vinden.
Met de Keyence microscoop is bovenstaande in enkele seconden uitgevoerd. Allereerst scant de microscoop bij 20x vergroting (vergrotingsfactor is zelf in te stellen) het totale oppervlak van het specimen. Op het beeldscherm is het kristalletje makkelijk terug te vinden. Via het bedieningspaneel dirigeer je het microscoop beeld naar de gewenste plek toe. De plek wordt tevens in het geheugen van de computer geplaatst, zodat je later niet nogmaals het gebied af moet zoeken als je nog een opname of meting wilt verrichten. Vervolgens stel je de gewenste vergrotingsfactor in (bij de demonstratie 200 x), markeert het gebied dat gefotografeerd moet worden en geeft de microscoop een scanopdracht. Razend snel scant de microscoop m.b.v. focusstacking het gewenste gebied. Binnen 10 seconden heeft de microscoop het werk uitgevoerd en staat een haarscherp beeld op het scherm. De afmetingen van het bestand zijn 2048 x 1536 pixels bij 72 DPI. Bestandsgrootte 2,09 MB. ( Zie afb. 4).
Wij, de drie GEA-bestuursleden, waren zeer enthousiast over de snelheid en het bereikte resultaat. De kleur weergave was goed. Een zeer overtuigende demonstratie bij dit specimen!
A. overzichtsscan van het oppervlak van het specimen bij 20x vergrotend.
B. Een uitsnede van een enkele opname bij 200x vergrotend, waarbij de focus op één punt ligt.
C. Zelfde gebied nu met de focus stacking functie gemaakt.
D. De totale scan van het uitgezochte gebied met meetwaarde bij verschillend kristallen.
E. Een scan van een ander deelgebied.
2. Phillipsiet-K met motukoreaiet. Hoogglanzende transparante kristalaggregaten, maximale grootte van de kristallen 0,3 mm. Herkomst: Stradnerkogel, Steiermark, Oostenrijk
De phillipsiet is extreem helder en hoogglanzend met een zeer sterke lichtweerkaatsing. Voor de VHX-7000 was het een zware uitdaging om een goed beeld te produceren. Het beeld van de eerste scan bij een 20x vergroting voldeed niet aan de verwachtingen. Van de hoogglanzende transparante kristallen bleef niets over in het beeld. Zie afbeelding 6. Mogelijk dat door het gebruik van externe verlichting de scan verbeterd kan worden, maar in het kader van de demonstratie was er geen tijd voor experimenten. De kleur-weergave en transparantie was verre van realistisch.
Ter vergelijking heb ik een foto gemaakt waarbij mijn camera gebruik maakt van het lenzen-stelsel van mijn stereo- microscoop. De microscoop stond ingesteld op een vergroting van 18x. Het is een foto die samengesteld is uit 236 stacks. Het beeld is een uitsnede van 8 mm breedte van het specimen. Het gaat er bij deze foto om aan te geven hoe de hoogglanzende phillipsiet over hoort te komen.
Na de eerste overzichtsscan zijn er diverse opnames met de VHX-7000 gemaakt, waarbij diverse instellingen van de ledverlichting werden gebruikt. Ook werd een diffuser ingeschakeld. De vergrotingsfactor was 100x. Hierbij is de VHX 7000 duidelijk in het voordeel ten opzichte van de stereomicroscoop. Het beeld is niet mooi maar de phillipsiet-kristallen zijn duidelijk te zien en maken een determinatie mogelijk die met een stereomicroscoop nauwelijks mogelijk is.
Afbeelding 8 bestaat uit vier verschillende opnames van de VHX-7000. In het rood zijn willekeurig gekozen plekjes aangegeven die door de stand van de ledlampen te variëren bijna niet of juist wel zichtbaar werden. De instellingen van de stand van de led-lichten wordt opgeslagen. Je kunt uit de -gemaakte scans kiezen welke led-instelling het beste resultaat oplevert. Omdat de instellingen opgeslagen zijn hoef je de led-lampen niet opnieuw in te stellen.
3. Seligmaniet. Een zwart hoogglanzend metallisch kristal in dolomiet, van 1,2 mm grootte. Vindplaats Binntal, Wallis, Zwitserland
Wij waren benieuwd of de microscoop zich bij de volgende test kon revancheren. De hoogglanzende metallische seligmaniet in de witte dolomiet matrix was een stevige uitdaging. De eerste overzichts- scan, 50x, stelde niet teleur. Zie afbeelding 9. Afbeelding 10 toont de seligmaniet bij 200x vergroting.
Jammer is dat het grote kristalvlak, dat min of meer horizontaal ligt, grijs gekleurd is. In werkelijkheid is het hoogglanzend zwart. Ik vermoed dat een grijze kleur van een onderdeel van de microscoop weerspiegeld is. Mogelijk had deze spiegeling verholpen kunnen worden door het specimen op de object tafel horizontaal te draaien of te kantelen waardoor de reflectie verdwijnt. Tip voor de fabrikant; zie appendix B.
De microscoop kan een groot aantal handelingen uitvoeren. Van het gescande object kan een 3D- opname gemaakt worden. De bestanden worden opgeslagen als een CSV-bestand. Dit bestandstype kan bij een 3D-printer worden toegepast. De schaalverdeling wordt gekozen, waarna de microscoop het beeld maakt. In de 3D-scan kan een hoekmeting worden uitgevoerd. De meetresultaten kunnen voor kristal-determinaties gebruikt worden. Zie afbeelding 11.
De verschillende handelingen (3D-opname, hoekmeting, lengte meting, etc) worden uiterst snel door de microscoop en bijbehorende software uitgevoerd. Op de onjuiste kleur van het grote kristalvlak na, produceerde de microscoop een goed bruikbaar beeld dat via de 3D opties ook determinatie mogelijkheden geeft.
4. Een geslepen smaragd met insluitsels. Een facet steen van 6 x 4 mm. Herkomst onbekend.
Voor de laatste demonstratie werd een facet geslepen smaragd gebruikt. De smaragd bevatte diverse insluitsels. Om de smaragd met de tafel horizontaal te positioneren, werd de steen op een moertje gelegd. Voor de belichting werd de objecttafel aangepast voor doorvallend licht. Allereerst werd weer een overzichtsscan gemaakt met 20x vergroting. Daarbij werd al meteen duidelijk dat de smaragd heel veel insluitsels, kanaaltjes, klissen e.d. had. De vaag zichtbare rand rondom de smaragd is het moertje waarop de steen lag. Blijkbaar had ik het moertje niet goed schoongemaakt gezien de ook aanwezige zwarte partikels. Diep in de steen zitten twee kubusvormige insluitsels. Aan de zijkant zijn twee langgerekt insluitsels aanwezig. Zie afbeelding 12.
Op afbeelding 13 zijn de twee kubusvormige insluitsels te zien. Mogelijk zijn dit pyriet kristallen. De vergrotingsfactor is 200x. Zo diep in de steen is het lastig om het beeld scherp weer te geven door de lichtbreking in de smaragd.
Afbeelding 14 toont de langgerekt insluitsels. Vermoedelijk zijn het actinoliet-vezels. In de scan zijn lengte metingen uitgevoerd.
Conclusie en verantwoording
De VHX-7000 met de zoomlens VH-Z20R/Z20T levert superscherpe beelden bij sterke vergrotingen. De bediening en instellingen werken snel en soepel. Sommige scanbeelden hadden een realistische kleur weergave en gaven een perfect beeld (elyiet, de smaragd en gedeeltelijk de seligmaniet). Het sterk glanzende en transparante phillipsiet kon qua kleur en glans niet goed in beeld gebracht worden, maar de scherpte was wel goed. De uitvoering van de scans en het vastleggen en opslaan in de computer vonden plaats met een zeer grote snelheid.
De beoordeling van de demonstratie en de tests van de drie mineralen en een edelsteen zijn gedaan vanuit het standpunt van een mineralen-verzamelaar/-fotograaf. Andere geologische of biologische objecten zijn niet getest, maar ik denk dat fossielen, gesteenten en biologische materialen met dezelfde resultaten als bij de demonstratie met de VHX-7000 bestudeerd kunnen worden.
De technische gegevens die in dit verslag worden genoemd zijn afkomstig van de fabrikant.
Herman van Dennebroek
vicevoorzitter Stichting GEA
Appendix A
Appendix B
De grijze kleur van het grote kristalvlak van de seligmaniet kan veroorzaakt zijn door een extreme lichtverstrooiing maar waarschijnlijker is de weerkaatsing van de metallische grijskleurige randen van het uiteinde van de microscooplens. Een tip voor de fabrikant: Maak de buitenkant, binnen onderkant en de inwendige microscoop tubus (zie de rode lijnen) mat zwart. Eventuele reflecties zullen daardoor verminderd worden.
