Le microscope Biolar de la firme PZO
(Microscope interférentiel Pluta)


J'ai acheté en 2011 d'occasion un microscope de marque PZO
(Polskie Zakłady Optyczne ).
Cette firme de Varsovie est connue des collectionneurs photographes pour quelques appareils et surtout pour des agrandisseurs KroKus.

Elle a du subir des changements ces dernières années,
mais il reste au moins une branche microscopie en fonctionnement et des microscopes sont encore commercialisés en 2011 sur ce site: http://www.pzo.waw.pl/
sous le mème nom que celui du modèle plus ancien que j'ai acheté: Biolar

Le modèle acheté doit dater des années 1970-80 en ce qui concerne la conception.
Il a été vendu jusque dans les années 1990 (année de fabrication du transformateur du lot semble t il)
PZO Biolar
Parmi les raisons de cet achat, je souhaite utiliser avec ce microscope, le dispositif PZO de contraste interférenciel  conçu par Pluta (et avec des possibilités différentes de celui de Nomarski plus répandu). Egalement, la compatibilité des tètes en diamètre 42 avec celles Olympus, associée à la compatibilité des condenseurs en diamètre 39 (Hund, Wild, ancien Leica) m'a tenté pour des bricolages. Du point de vue des objectifs, l'appareil est compatible avec tout ceux en RMS/160/45mm donc en particulier avec les Olympus LB45 que je possède.
J'avais entrevu il y a quelques années à Hagen ce matériel en démonstration par l'importateur allemand, Herr Göke , malheureusement décédé depuis.

Je vous propose de suivre ma découverte de ce matériel dont j'ai reçu le paquet tout au début de 2011 malgré une longue attente et des craintes.
Je vais d'abord témoigner à son sujet du bon fonctionnement dans ce cas du site WEB d'enchère mondial prédominant actuellement.
Il s'agit en effet d'une enchère en Biellorussie pour laquelle j'ai craint d'avoir un problème. En effet un mois et demi après l'enchère, je n'avais pas reçu le paquet. Le vendeur m'avait bien donné un numéro de la firme expéditrice "EMS", mais je ne lis pas le cyrillique... J'ai finalement découvert que Chronopost était le correspondant d'EMS en France et j'ai pu chercher des nouvelles sur le site internet: le paquet stagnait à Roissy depuis quelques semaines.
Il a été difficile d'obtenir un conseiller au téléphone, mais finalement j'ai appris que le paquet était bloqué en douane et allait repartir à l'expéditeur faute de factures d'achat. J'ai demandé à celui ci d'intervenir ou de renvoyer le colis.
Avant le délai d'un mois et demi, j'ai démarré une procédure de litige paypal. Avant 2 mois, j'ai mis une mauvaise évaluation pour paquet non reçu au vendeur. Et j'ai finalement reçu l'objet peu après! il me reste à clore le litige et à annuler les évaluations.
Tout se finit bien mème si je ne sais pas s'il y a eu une intervention du site dans l'affaire! Je critiquerais surtout d'une part les douaniers qui semblent manquer de moyens de communication et d'autre part, Chronopost qui a bien un service de suivi internet, mais inutile dans ce cas et un service téléphonique mais injoignable la plupart du temps et dont les conseillers ne sont pas efficaces à première vue car ils mettent en attente jusqu'à ce que je me lasse de payer 15ct par minute...

Pour revenir au sujet principal, voici  découvertes sur une brochure publicitaire, les photographies des différentes versions de ce modèle:
brochure PZO
de base, avec des objectifs plan achromatiques, avec le contraste interférentiel selon Pluta, épiscopique.


I- Caractéristiques du modèle Biolar PZO acheté
A- Les premières impressions sur l'usage du statif
 Les formes anguleuses de l'appareil sont classiques de la 2e moitié du XXe:
statif  à tube fixe et platine mobile, condenseur tenu par un suport en anneau.

La mécanique de l'appareil semble bonne, meilleure que celle de Lomo et s'approchant des marques allemandes. Les mouvements micromètriques de mise au point en particulier, sont doux et précis.
Les mouvements en XY sont doux aussi.

Un petit défaut toutefois sur ce modèle d'occasion: un vernier et une butée de préparations manquent .
(y a t il des lycéens ou étudiants dévastateurs en Russie aussi?)
Provisoirement, un morceau de carton me sert de butée à la préparation.
platine PZO biolar


Optiquement, j'ai controlé l'image avec les optiques PZO installées:  2 oculaires 8x, objectifs 10x et 40x ( plus un 100X immersion pas encore testé).
Cela semble bon. La principale différence que je vois avec mes Olympus plus récents et japonais, correspond aux progrès du champ qui a été bien élargi, et aux oculaires pour porteur de lunette.
PZO est un fabriquant assez réputé. En tout cas, j'ai eu de bons échos et certains produits étaient de conception vraiment originale.
A mon avis, les problèmes rencontrables avec ce matériel sont liés à l'age de fabrication (par exemple la difficulté du renouvellement de la lampe)  et peuvent se retrouver sur les marques d'autres pays, mais de la mème époque comme Nachet ou Zeiss... 

Je n'ai eu qu'une tète binoculaire. (Elle est marquée d'un 1,25x. Serait elle avec un parcours optique plus long que la norme?)
Des oculaires grand champ et pour porteur de lunette modernes Olympus sont utilisables, mais on voit bien que l'on est en limite du champ possible. Si on place une tète Olympus, avec des oculaires grand champ WHK10x, la différence est flagrante avec la tète PZO et il y a du vignettage sur les bords. Vraiment les progrès en matière de champ ont été significatifs coté japonais.


J' ai cherché à  adapter des accessoires d'autres marques pour des prises de vue. (en attendant de trouver une tète trino PZO!)
Après quelques essais, il apparait certaines compatibilités entre marques (mais limitées; pas de standardisation dans ce domaine)
La collerette PZO a un diamètre de plus de 43mm
Il est possible d'utiliser des tètes Olympus qui ne font que 42mm ou mème les Zeiss standart (de plus de 43mm)  sur PZO.
L'inverse est aussi possible mais avec un décalage de la tète PZO dans le support Olympus. 
(sauf sur les BH anciens dont la collerettes est tenue par 3 tètons que l'on peut dévisser pour les tètes d'autres marques plus que nécessaire pour les tètes Olympus)
tète Zeiss Voici sur le Biolar 2 tètes de marques différentes: 
un tube photo Zeiss et
une tète trinoculaire Olympus.

j'ai fait un essai avec une lunette Zeiss que j'avais dans mes tiroirs.
Mais le dispositif consomme beaucoup de lumière
et les photos obtenues ne sont guère bonnes.
Je peux ne conserver que le tube droit porte oculaire projectif avec au dessus un raccord artisanal et des bagues allonge nikon.

L'usage d'une tète trinoculaire d'Olympus BH est plus pratique et donne de meilleurs résultats photographiques.

tète Olympus

lampe PZO Biolar Coté éclairage; les caoutchoucs du transfo sont durs et fendillés;
il y avait un faux contact dans le fil, mais la lampe à incandescence basse tension fonctionnait au déballage.  Mais c'était un modèle imparfaitement adapté avec un problème:  au 10x, l'image du filament transparait plus ou moins quelque soit la place de la lampe.


La lampe en place était un modèle russe 8V 20W.
Le modèle recommandé par PZO est: 6V 15W Osram 8018.
Mais elle est annoncée à 30€ par le fabriquant.  

Je peux la remplacer par un modèle Olympus pour mes lampes macro TB1 6V 5A qui ne coute que 6£ chez mon fournisseur habituel.

J'ai aussi testé un bricolage avec une ampoule halogène fixée sur le culot recyclé d'une ampoule olympus . Mais cela permet dificilement un bon positionnement.

Finalement, j'ai eu la chance de trouver une lampe d'un  modèle Philips, équivalent Osram 8018, d'occasion pour 10€.
Elle convient parfaitement et donne un fond parfaitement homogène à 10X.

B- Bricolages et accessoires achetés en complément

La recherche d'accessoires PZO après l'achat du statif m'a permis de trouver un condenseur fond noir associé à un objectif 100x à iris.

Comme j'avais indiqué ma recherche d'un 20x au vendeur, il m'en a envoyé un!
Malheureusement, j'ai du y fixer une bague pour le rendre parfocal avec les autres.
Il doit appartenir à une série plus ancienne à parfocalité en 36mm et non 45mm.
20x + bague

support LEDs  Y a-t -il  eu des montages amateurs de leds sur ce modèle PZO?
le diamètre du tube est de 39mm; il n'est pas difficile de concevoir un support tubulaire de ce diamètre avec une partie radiateur .
(quoique les ampoules d'origine devaient transmettre bien plus de chaleur aux espaces d'air dans le statif.)

Comme j'attendais une meilleure ampoule et qu'un système à LED serait utile avec des leds à émission dans une bande étroite, j'ai fait tourner une pièce .

Il me reste à faire des essais avec les 2 leds verte et bleue achetées simultanément ...

II- Le dispositif de contraste interférentiel selon Pluta
A- dispositif Biolar PI
J'ai équipé l'appareil du contraste interférenciel selon Pluta acheté simultanément.
(Il fallait le microscope car malheureusement pour les amateurs éventuels équipés en Olympus, le tube intermédiaire du contraste interférentiel PZO n'est pas utilisable sur Olympus.)
L'ensemble était vendu dans une caisse en bois munie d'une serrure à clef triangulaire.
Le voici monté:
 Le condenseur du lot est le modèle KPI2, avec  prismes de Wollaston (3).
Le lot comporte  aussi le jeu de 4 objectifs spéciaux qui ont des prismes incorporés. Ils sont repèrés par un anneau rouge (5; un seul est monté sur la tourelle photographiée qui porte un A60x Olympus à coté des 10x et 40x PZO)

Voyons les règlages présents:
Sur le volumineux tube intermédiaire, la molette 1 permet de tourner un polarisant supérieur ou de l'escamoter
La molette 2 sous le condenseur à prismes fait de mème pour le polarisant inférieur.
Le condenseur 3 contient une position vide et 4 prismes de Wollaston pour les 4 objectifs.
Le tube intermédiaire contient aussi une tourelle avec 3 prismes de Wollaston plus une position vide qui peuvent être échangés par une manette 4.
Le bouton 6 permet de déplacer les prismes latéralement.
La couronne 7 permet de déplacer les prismes verticalement.

j'ai vérifié le croisement des polarisants avec un objectif normal (sans prisme). Il permet avec les positions 0 du tube intermédiaire et du condenseur CID des bonnes observations entre polarisants croisés. Le fond est bien noir.

L'ensemble forme le modèle vendu par PZO sous le nom de Biolar PI
et connu plus largement comme "microscope interférentiel de Pluta".
C'est selon le règlage utilisé, à la fois un microscope à contraste interférenctiel différentiel et un micro-interféromètre.
PZO et CI

condenseurs PZO

Normalement , cet ensemble est complèté par un 2e condenseur "à fente" dont les boutons permettent de règler la largeur et la position d'un diaphragme linéaire.

Le condenseur à fente manquait dans mon achat, je le recherche donc en occasion ...

En attendant, en voici une image provenant du net.
(avec à coté le condenseur à prismes en tourelle KPI2)
manuel PZO Biolar PI Dans un premier temps, le livre de Göke "Moderne Methoden der Licht-Mikroskopie" de 1988, m'a donné le principe de l'appareil page 152 et suivantes. (il m'a bien aidé malgré quelques coquilles dans la numérotation et pour la photo 106 du livre qui est inversée latéralement! ). Plusieurs modes et des usages sont décrits par Göke.

Sur le WEB, j'ai découvert quelques images faites avec ce CID par des usagers allemands sur le forum mikroskopie.de
J' ai aussi retrouvé une image de la couverture du mode d'emploi sur le cache d'un site d'enchère!

J'ai contacté la firme PZO par couriel et bien que ce matériel ne soit plus en vente, cette documentation m'a été fournie sous forme d'un .pdf en anglais.  L'aimabilité de la secrétaire de PZO Katrin a déja été signalée sur le groupe Yahoo  microscope par un autre acheteur de PZO d'occasion
(Cette notice porte la date 1976. Ce doit être le lancement du système.)

D'autre part, des collègues allemands m'ont communiqué de la documentation  sur papier en allemand.
Elle vient surtout de Göke qui  a présenté ce matériel sur différents supports dont la revue Mikrokosmos en 1985.
( 74,  teil 1 2 3 4, pages 153 à 158; 188 à 193; 250 à 254; 274 à 279 )
Enfin, j'ai trouvé quelques compléments en lisant en BU l'oeuvre majeure du concepteur:
Pluta Maksymilian, "advanced light microscopy", Elsevier, T1 principles and basic properties 1988, T2  specialized methods 1989, T3 mesuring techniques 1993

En particulier,  du T3.
voici le schéma de l'appareil.

Notez les 3 prismes interchangeables du tube intermédiaire avec leurs pentes différentes,
et le dispositif de déplacement micromètrique de ces prismes.

quelques différences du modèle illustré avec le mien:
- loupe de lecture  précise des déplacements de prismes!
- lampe halogène 12V 100W
- filtre interférentiel spécial
schéma biolarPI
B- usages
La notice précise le role des 3 prismes du tube intermédiaire et indique au moins 5 dispositions.
Les articles 2 à 4 de Göke sur Mikrokosmos détaillent également les usages de chaque prisme. Ils m'ont permis de les mettre en pratique pour vérifier l'état de l'appareil acheté.

1) La méthode avec le prisme 1 engagé correspond au contraste interférenciel différentiel (CID).
La notice PZO ne spécificie pas d'objectifs particuliers. 
a) J'ai d'abord testé ce mode avec le condenseur à prismes sur une tourelle. C'est le plus courant et le plus utile à l'amateur. Il donne visuellement de bonnes images, comparables au CID Nomarski sur Olympus.
Les 4 prismes du condenseur sont repèrés pour les objectifs 10, 20, 40, et 100.
Le bouton 6 en déplaçant le prisme supérieur latéralement permet de faire varier les couleurs d'interférences du fond.
CI40X Mes 2 premiers tests:

à gauche:
un classique: cellules de l'épithélium buccal

à droite:
angle d'une lamelle incomplètement dégraissée.
 résultat prisme1 +prisme condenseur


b) Ce prisme peut être également utilisé pour du CID avec le condenseur à fente.
N'ayant pas le condenseur ad hoc, je l'ai testé en bricolant un diaphragme à fente avec 2 morceaux de lame de rasoir sur un condenseur standart.
C'est difficilement règlable à la différence du modèle PZO à trouver.
Les notices indiquent comme contrainte que la fente ne doit pas dépasser 1/4 de l'ouverture de l'objectif.
CI fente 40x mèmes images test
 en CI avec
"diaphragme à fente"
prisme1 et condenseur à fente
Le résultat est proche pour les objets observés, mais les petits défauts du fond apparaissent sous forme d'artefacts allongés parallèles à la fente d'éclairage.
C'est donc moins esthètique que le CID classique et n'a qu'un intérèt de curiosité.


2) Le prisme 2 est taillé pour la méthode "microinterféromètre à franges d'interférences multiples" avec le condenseur à fente.
CI franges Voici 2 essais:
le bord d'une lamelle dans de l'eau

un cheveu et une bulle d'air
test prisme 2
L'image de l'objet est superposée à un réseau de franges parallèles modifiées par la structure de l'objet.
Le décalage des franges va fournir des informations sur l'indice et l'épaisseur de l'objet microscopique observé.
J'ai l'impression que les objets les plus adaptés sont petits et de structure très simple. C'est une technique plus pour physicien des matériaux que pour biologiste.
Elle semble plus utilisée en microscopie par réflexion en métallographie, pour la mesure de profondeurs de détails.


3) Le prisme 3 est pour la méthode de contraste interférenciel en champ homogène avec dédoublement des images  ("totaler Bildaufspaltung"=" high image shearing")
Cela n'a rien à voir visuellement avec le CID!
les images dédoublées ne sont pas esthètiques; mais permettent des mesures  de déphasage sur les petits objets (moins de 13 µ)

CI 2im CI 2im
Cela s'appuie sur le relevé (graduations de la mollette) du déplacement horizontal du prisme entre les positions d'assombrissement de l'image droite et de l'image gauche.


4) D'après la notice, les objectifs à prismes peuvent être utilisés en conjonction avec alternativement, les  3 prismes du tube intermédiaire.
Cela permet un "double interféromètre en polarisation".
L'appareil et ses objectifs sont semble t il utilisables pour  des mesures (indices de réfraction des milieux traversés, analyse des microreliefs, biréfringence,... ;
mais je suis resté à la lecture du mode d'emploi ! Mes tatonnements avec ces objectifs à prisme n'ont montré selon la position du prisme qu'une image dédoublée latéralement ou simple (mais il reste un dédoublage vertical et alors,  il y a une extinction)

10x avec prisme 10x avec prisme 10x avec prisme


Finalement, la lecture du manuel et mes tests confirment le fait que le fonctionnement le plus intéressant pour un biologiste amateur de ce système est le CID .
Les autres possibilités de CI quantitatives nécessitent un sérieux aprentissage, puis un calibrage de l'appareil. Les applications hors physique des matériaux et amateurs restent à trouver.


C- Comparaison avec le CID Nomarski sur Olympus BH2






Extérieurement, il y a un certain air de ressemblance entre les 2 microscopes
dont le design a peu d'années d'écart.
Le socle de l'Olympus avec un éclairage halogène 100W intègré est plus volumineux.


Les condenseurs CID à tourelle sont de conception simillaire également.
L'Olympus est plus volumineux car il a en plus 2 anneaux de phase.

Par contre, le système Pluta PZO est plus encombrant au niveau du tube intermédiaire,
surtout du fait de la présence de 3 prismes et de la possibilité de déplacer verticalement les prismes dans le tube intermédiaire.
La molette de déplacement horizontal des prismes est aussi plus volumineuse
car équipée d'un vernier pour des mesures.
Cela traduit l'orientation vers la physique et la microscopie quantitative du PZO
alors que l'Olympus est un instrument d'observations biologiques.


Olympus BH2 et PZO Biolar


 Par comparaison,  l'avantage en CID du système PZO est l'usage possible avec des objectifs variés; mon système Olympus de CI Nomarski n'est utilisable qu'avec des objectifs bien ciblés par le constructeur. Mais il me semble que cette exigeance est lié au champ plus important permis par le système Olympus avec les oculaires WH ou SWH.
La définition est meilleure semble t il aussi avec l'Olympus. (Mais je n'ai pas les meilleures optiques PZO.)
La hiérarchie de la modernité et du prix est donc respectée. Mais dans son usage avec des oculaires à champ restreint, le modèle PZO se défend bien vu son cout inférieur.

L'adaptabilité du modèle PZO se vérifie aussi avec les couleurs d'interférences visibles pour le fond:
couleurs interférences
La taille des prismes du système Olympus le limite entre le noir de départ et le bleu turquoise du 2e ordre (fonds noirs, gris, jaunes, violets ou bleus)
Le déplacement plus grand du prisme 1 du système PZO permet jusqu'au vert de 4e ordre.
CI noir CI gris CI jaune CI rose CI bleu CI vert
Le système  permet aussi d'obtenir l'échelle décalée en mettant le polariseur parallèle à l'analyseur.
C'est peu utile dans la mesure ou pour la résolution, les meilleurs images en CI sont dans les gris du 1er ordre, mais c'est un plus du dispositif PZO construit selon Pluta.
Ce dispositif est ouvert à plus d'expérimentations optiques que celui d'Olympus.

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En conclusion, bien que, je pense, correctement placé en qualité pour le CID parmi les produits de son époque (et en qualité/prix),
cet achat ne va pas détroner comme microscope principal mon Olympus BH2 ,  qui est plus performant (car de conception plus récente)
mais il va le complèter pour certains usages et bricolages du fait de ses caractéristiques originales (destinées surtout à des études en optique).
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Daniel Nardin , janvier-février 2011
Tous mes remerciements pour la documentation communiquée à Katrin en Pologne et à Klaus et Jürgen en Allemagne.
Et à Marcin pour la vente d'accessoires.