普通光學(xué)顯微鏡知識(shí)詳解:結(jié)構(gòu)(一) - 分析行業(yè)新聞
日期:2023-02-08 16:07 瀏覽次數(shù):123
普通光學(xué)顯微鏡是一種精密的光學(xué)儀器。以往*簡(jiǎn)單的顯微鏡僅由幾塊透鏡組成,而當(dāng)前使用的顯微鏡由一套透鏡組成。普通光學(xué)顯微鏡通常能將物體放大1500—2000倍。
(一)顯微鏡的構(gòu)造
普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造可分為兩大部分:一為機(jī)械裝置,一為光學(xué)系統(tǒng),這兩部分很好的配合,才能發(fā)揮顯微鏡的作用。
1、顯微鏡的機(jī)械裝置
顯微鏡的機(jī)械裝置包括鏡座、鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、載物臺(tái)、推動(dòng)器、粗動(dòng)螺旋、微動(dòng)螺旋等部件
(1)鏡座 鏡座是顯微鏡的基本支架,它由底座和鏡臂兩部分組成。在它上面連接有載物臺(tái)和鏡筒,它是用來(lái)安裝光學(xué)放大系統(tǒng)部件的基礎(chǔ)。
(2)鏡筒 鏡筒上接接目鏡,下接轉(zhuǎn)換器,形成接目鏡與接物鏡(裝在轉(zhuǎn)換器下)間的暗室。
從物鏡的后緣到鏡筒尾端的距離稱為機(jī)械筒長(zhǎng)。因?yàn)槲镧R的放大率是對(duì)一定的鏡筒長(zhǎng)度而言的。鏡筒長(zhǎng)度的變化,不僅放大倍率隨之變化,而且成像質(zhì)量也受到影響。因此,使用顯微鏡時(shí),不能任意改變鏡筒長(zhǎng)度。國(guó)際上將顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)筒長(zhǎng)定為160mm,此數(shù)字標(biāo)在物鏡的外殼上。
(3)物鏡轉(zhuǎn)換器 物鏡轉(zhuǎn)換器上可安裝3—4個(gè)接物鏡,一般是三個(gè)接物鏡(低倍、高倍、油鏡)。Nikon顯微鏡裝有四個(gè)物鏡。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器,可以按需要將其中的任何一個(gè)接物鏡和鏡筒接通,與鏡筒上面的接目鏡構(gòu)成一個(gè)放大系統(tǒng)。
(4)載物臺(tái) 載物臺(tái)中央有一孔,為光線通路。在臺(tái)上裝有彈簧標(biāo)本夾和推動(dòng)器,其作用為固定或移動(dòng)標(biāo)本的位置,使得鏡檢對(duì)象恰好位于視野中心。
(5)推動(dòng)器 是移動(dòng)標(biāo)本的機(jī)械裝置,它是由一橫一縱兩個(gè)推進(jìn)齒軸的金屬架構(gòu)成的,好的顯微鏡在縱橫架桿上刻有刻度標(biāo)尺,構(gòu)成很精密的平面座標(biāo)系。如果我們須重復(fù)觀察已檢查標(biāo)本的某一部分,在**次檢查時(shí),可記下縱橫標(biāo)尺的數(shù)值,以后按數(shù)值移動(dòng)推動(dòng)器,就可以找到原來(lái)標(biāo)本的位置。
(6)粗動(dòng)螺旋 粗動(dòng)螺旋是移動(dòng)鏡筒調(diào)節(jié)接物鏡和標(biāo)本間距離的機(jī)件,老式顯微鏡粗螺旋向前扭,鏡頭下降接近標(biāo)本。新近出產(chǎn)的顯微鏡(如Nikon顯微鏡)鏡檢時(shí),右手向前扭載物臺(tái)上升,讓標(biāo)本接近物鏡,反之則下降,標(biāo)本脫離物鏡。
(7)微動(dòng)螺旋 用粗動(dòng)螺旋只可以粗放的調(diào)節(jié)焦距,要得到*清晰的物象,需要用微動(dòng)螺旋做進(jìn)一步調(diào)節(jié)。微動(dòng)螺旋每轉(zhuǎn)一圈鏡筒移動(dòng)0.1毫米(100微米)。新近出產(chǎn)的較**次的顯微鏡的粗動(dòng)螺旋和微動(dòng)螺旋是共軸的。
放大鏡的成像原理
表面為曲面的玻璃或其他透明材料制成的光學(xué)透鏡可以使物體放大成像,光路圖如圖1所示。位于物方焦點(diǎn)F以內(nèi)的物AB,其大小為y,它被放大鏡成一大小為y’的虛像A’B’。
放大鏡的放大率
Γ=250/f’
式中250--明視距離,單位為mm
f’--放大鏡焦距,單位為mm
該放大率是指在250mm的距離內(nèi)用放大鏡觀察到的物體像的視角同沒(méi)有放大鏡觀察到的物體視角的比值。
2、顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)由反光鏡,聚光器,接物鏡,接目鏡等組成,光學(xué)系統(tǒng)使物體放大,形成物體放大像 。見圖1—2。
(1)反光鏡 較早的普通光學(xué)顯微鏡是用自然光檢視物體,在鏡座上裝有反光鏡。反光鏡是由一平面和另一凹面的鏡子組成,可以將投射在它上面的光線反射到聚光器透鏡的中央,照明標(biāo)本。不用聚光器時(shí)用凹面鏡,凹面鏡能起會(huì)聚光線的作用。用聚光器時(shí),一般都用平面鏡。新近出產(chǎn)的較**次的顯微鏡鏡座上裝有光源,并有電流調(diào)節(jié)螺旋,可通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。
(2)聚光器 聚光器在載物臺(tái)下面,它是由聚光透鏡、虹彩光圈和升降螺旋組成的。聚光器可分為明視場(chǎng)聚光器和暗視場(chǎng)聚光器。普通光學(xué)顯微鏡配置的都是明視場(chǎng)聚光器,明視場(chǎng)聚光器有阿貝聚光器、齊明聚光器和搖出聚光器。阿貝聚光器在物鏡數(shù)值孔徑高于0.6時(shí)會(huì)顯示出色差和球差。齊明聚光器對(duì)色差、球差和慧差的校正程度很高,是明視場(chǎng)鏡檢中質(zhì)量*好的聚光器,但它不適于4倍以下的物鏡。搖出聚光器能將聚光器上透鏡從光路中搖出滿足低倍物鏡(4×)大視場(chǎng)照明的需要。
聚光器安裝在載物臺(tái)下,其作用是將光源經(jīng)反光鏡反射來(lái)的光線聚焦于樣品上,以得到*強(qiáng)的照明,使物象獲得明亮清晰的效果。聚光器的高低可以調(diào)節(jié),使焦點(diǎn)落在被檢物體上,以得到*大亮度。一般聚光器的焦點(diǎn)在其上方1.25mm處,而其上升限度為載物臺(tái)平面下方0.1mm。因此,要求使用的載玻片厚度應(yīng)在0.8—1.2mm之間,否則被檢樣品不在焦點(diǎn)上,影響鏡檢效果。聚光器前透鏡組前面還裝有虹彩光圈,它可以開大和縮小,影響著成像的分辨力和反差,若將虹彩光圈開放過(guò) 大,超過(guò)物鏡的數(shù)值孔徑時(shí),便產(chǎn)生光斑;若收縮虹彩光圈過(guò)小,分辨力下降,反差增大。因此,在觀察時(shí),通過(guò)虹彩光圈的調(diào)節(jié)再把視場(chǎng)光闌(帶有視場(chǎng)光闌的顯微鏡)開啟到視場(chǎng)周緣的外切處,使不在視場(chǎng)內(nèi)的物體得不到任何光線的照明,以避免散射光的干擾。
(3)物鏡 安裝在鏡筒前端轉(zhuǎn)換器上的接物透鏡利用光線使被檢物體**次造像,物鏡成像的質(zhì)量,對(duì)分辨力有著決定性的影響。物鏡的性能取決于物鏡的數(shù)值孔徑(numerical apeature簡(jiǎn)寫為NA),每個(gè)物鏡的數(shù)值孔徑都標(biāo)在物鏡的外殼上,數(shù)值孔徑越大,物鏡的性能越好。
物鏡的種類很多,可從不同角度來(lái)分類:
根據(jù)物鏡前透鏡與被檢物體之間的介質(zhì)不同,可分為:
①干燥系物鏡 以空氣為介質(zhì),如常用的40×以下的物鏡,數(shù)值孔徑均小于1。
②油浸系物鏡 常以香柏油為介質(zhì),此物鏡又叫油鏡頭,其放大率為90×—100×,數(shù)值孔值大于1。
根據(jù)物鏡放大率的高低,可分為:
①低倍物鏡 指1×—6×,NA值為0.04—0.15;
②中倍物鏡 指6×—25×,NA值為0.15— 0.40;
③高倍物鏡 指25×—63×,NA值為0.35—0.95;
④油浸物鏡 指90×—100×,NA值為1.25—1.40。
根據(jù)物鏡像差校正的程度來(lái)分類可分為:
①消色差物鏡 是*常用的物鏡,外殼上標(biāo)有“Ach”字樣,該物鏡可以除紅光和青光形成的色差。鏡檢時(shí)通常與惠更斯目鏡配合使用。
②復(fù)消色差物鏡 物鏡外殼上標(biāo)有“Apo”字樣,除能校正紅、藍(lán)、綠三色光的色差外,還能校正黃色光造成的相差,通常與補(bǔ)償目鏡配合使用。
③特種物鏡 在上述物鏡基礎(chǔ)上,為達(dá)到某些特定觀察效果而制造的物鏡。如:帶校正環(huán)物鏡,帶視場(chǎng)光闌物鏡,相差物鏡,熒光物鏡,無(wú)應(yīng)變物鏡,無(wú)罩物鏡,長(zhǎng)工作距離物鏡等。目前在研究中常用的物鏡還有:半復(fù)消色差物鏡(FL),平場(chǎng)物鏡(Plan),平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡(Plan Apo),超平場(chǎng)物鏡(Splan,超平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡(Splan Apo)等。
(4)目鏡 目鏡的作用是把物鏡放大了的實(shí)像再放大一次,并把物像映入觀察者的眼中。目鏡的結(jié)構(gòu)較物鏡簡(jiǎn)單,普通光學(xué)顯微鏡的目鏡通常由兩塊透鏡組成,上端的一塊透鏡稱“接目鏡”,下端的透鏡稱“場(chǎng)鏡”。上下透鏡之間或在兩個(gè)透鏡的下方,裝有由金屬制的環(huán)狀光闌或叫“視場(chǎng)光闌”,物鏡放大后的中間像就落在視場(chǎng)光闌平面處,所以其上可安置目鏡測(cè)微尺。
普通光學(xué)顯微鏡常用的目鏡為惠更斯目鏡(Huygens eyepiece),如要進(jìn)行研究用時(shí),一般選用性能更好的目鏡,如補(bǔ)償目鏡(K)、平場(chǎng)目鏡(P)、廣視場(chǎng)目鏡(WF)。照相時(shí)選用照相目鏡(NFK)。
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