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带您来认识显微镜的基本知识

点击次数:1315 发布时间:2011-04-12

 显微镜的基本结构可分为光学系统和机械装置两大部分。

  一、显微镜的光学系统

  显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、聚光镜和光源系统四个主要部件。其次还包括滤光片、载玻片和盖玻片。

  (一) 物镜

  物镜一般都是在物镜转换器上旋着。它是显微镜的zui主要部件。显微镜的放大及分辩作用主要由它来担当。其优劣直接决定了显微镜的主要光学性能。

  为了校正象差和色差(所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别;色差是指所成的像与原物在颜色上的差别),物镜都由多块透镜组成,而且放大倍数越高,结构越复杂。

  一般的物镜所观察到的像面总是有些弯曲,即靠中间部分清晰,靠边缘部分比较模糊,要想让边缘清楚,需要调节显微镜的微调钮。但是边缘部分清楚后,中间部分又变的模糊了。这除了不便观察外,更主要地是无法对其进行摄影。有鉴于此尼康开发了平场物镜可以较好地校正像面弯曲,使整个视场平坦,但其结构也相应地复杂些。

  在有的尼康高倍物镜和油镜内还装有弹簧,在物镜前端受压时,镜头可以退缩回来。这样一方面可以保护镜头,另一方面也不会把载玻片和盖玻片压碎。这种物镜称为弹簧物镜。

  (1) 1.物镜的分类

  显微镜的物镜虽然细分起来多达数百种,但是一般可采用下述三种分法:

  根据象差消正情况可分三类:

  A.消色差物镜:这是zui常见的物镜,虽然能完全校正光谱中的C线(红光)和F线(青光)的色差,但严格地说还不能完全矫正其他色光的色差,消色差物镜通常与惠通斯目镜配合。

  B.复消色差的物镜:这种物镜中的透镜一部分用荧石制成,性能很高,能使光谱中的红光、蓝光和黄光在同一焦平面上成象,通常与补偿目镜配合使用。

  C.平场物镜:以上两种物镜都存在共有的缺点,即是象面弯曲问题(场曲)。由于场曲的存在而使视场边缘的象模糊不清,为此科学工作者前后又研制成功了平场消色差物镜和平场复消色差物镜。所谓平场消色差物镜就是将物镜的场现象消除到zui小程度,使视场边缘部分同样得到清晰的象,不过这种物镜的结构较为复杂,从设计到制造到增加了困难,尤其是平场复消色差物镜,它是在光学系统中加入弯月形厚透镜用来矫正物镜的象面弯曲。

  有一部分透镜是用荧石材料制成的,而荧石材料的化学稳定性很差,再加透镜的精度要求又较高,这样的材料的来源和加工工艺上都存在着一定的困难。

  (2) 根据物镜的方大倍率不同,分为低倍、中倍和高倍物镜。

  A.低倍物镜:放大倍率1X-5X,数值孔径0.04-0.15

  B.中倍物镜:放大倍率>5x-25x,数值孔径0.15-0.6

  C.高倍物镜:放大倍率>25x-100x,数值孔径0.60-1.40

  (3) 根据使用方法的差异,物镜可分下列两大类

  A. 浸液系物镜:这是物镜与标本之间加入某种液体的物镜。根据浸液的种类,可分 为油浸系和水浸系两种。使用油浸系物镜时,通常加入柏木油(折射率为10515);使用水浸系物镜时,加入水(折射率为1.33)。此外,还有甘油浸或石腊油浸系的特殊物镜。

  B. 干燥系、水浸系和浸油系物镜,各有特殊的用法。干燥系物镜不可用油浸,油浸性 物镜不可用水浸。

  此外,还有能改变放大倍率的物镜它有各种不同的结构,有的改变透镜间的距离,有的能卸掉部分透镜,有的使镜筒上下颠倒,这种物镜放大率不高。

  高倍的干燥系物镜或水浸系物镜,也有带核正环的,这种装置能校正由盖玻片的厚度不一致引起的相差,不带校正环的物镜,也有在镜筒外侧刻有盖片的适当厚度的,此外,还有各种摄影用的物镜,这种物镜不能用于普通的观察。

  尼康Edipse系列生物显微镜一般有五个物镜,分别是4X、10X、20X、40X、100X,其中前四种是干燥系统,后一种是油浸系统,都是消色差物镜或更的物镜

  所谓物镜的工作距离,指的是从物镜前组zui前面一块透镜的表面到被观察标本的距离。这个距离不大,如上所述的10X、40X和100X物镜的工作距离分别为7.634、0.53和0.198毫米。如果再考虑到透镜的金属零件的厚度,这个距离就更小了。因此,在使用时,物镜和标本是靠得很近的,高倍物镜尤为如此,几乎要碰上标本了,这就要求我们在调焦时要特别小心,以免碰坏镜头或损坏标本。

  物镜通常都标有表示物镜光学性能和使用条件的一些数字和符号。如"40/0.65"和"160/0.17"。此处的40表示它的放大倍数(有的写成40×或40:1);0.65表示它的"数值孔径"(有的写成N.A.1.65或A.0.65);160表示使用该物镜时,显微镜的机械筒长应为160mm(所谓机械筒长是指取下物镜和目镜以后,所剩下的镜筒长度。显微镜的机械筒长现已统一规定为160mm);0.17表示使用该物镜时,盖玻片的厚度应为0.17mm。有些低倍物镜,在有、无盖玻片的高温热台偏光显微镜情况下都可以使用,所以不标0.17而代之以横线"-"。有些油镜上标有"油(oil)"字

  (二) 目镜

  目镜通常插在镜筒上。其作用是把物镜放大后的像作进一步的放大,使人眼睛能够清楚地观察标本。它有单目和双目两种工作方式。在目视光学仪器中接近眼睛的光学系统部件,我们称为目镜。现代目镜均用复合透镜,这样便于将倍率色差、慧差和象差等缺点加以纠正。目镜有两个透镜,近物的称为场镜,近目的称为目镜,前者使轴外光束不过分发散,后者则在于放大成象。

  目镜的出射光瞳,一般在目镜象方焦点之外与焦点很靠近的地方。自目镜zui后一面到目镜出射光瞳的距离,叫出瞳距离或镜目距,因为人眼瞳孔要与出射瞳孔相重合,所以镜目距不能太短,一般不应小于6~8mm,出射瞳孔直径也不能小于1mm,以保证观察时清晰。

  由目镜的*面到其物方焦点,既到物镜象平面的距离称为目镜的工作距离。

  从象差矫正情况来看,目镜与物镜不同,目镜是一种大视场系统,主要考虑轴外象差(垂轴色差、彗星和象散),至于场曲,由于眼睛有调节能力,可依情况稍许放宽处理。

  目镜的作用是把物镜已经放大的实象作一步放大,其目镜的放大倍率可用下式计算:

  公式 :

  M目= (250/f目) 式中f目--目镜的焦距

  目镜可分为惠更斯目镜、冉斯登目镜、平常补偿目镜、平场广视野目镜和其他特殊目镜等多种。其中上下两块透镜的凸透面都朝下的偏光岩相显微镜惠更斯目镜在普通显微镜上用的zui多。平场补偿目镜一般标有"P",国产也有标有"PB"的。它和平场物镜相配用。属于目镜。

  (三) 聚光器

  聚光器大都通过手旋螺丝固定在镜台下面。它由聚光镜和可变光阑两个部件组成。聚光镜的作用是将光源来的光线会聚到标本上,以便观察。可变光阑又叫光圈或虹彩光阑,装在聚光镜的下方,由十几块金属薄片组成。中央通光孔为圆形,移动可变光阑的把手,可以任意调节通光孔的大小。

  聚光器的主要参数是数值孔径。但它的数值孔径是可变的,受光阑孔的大小控制,光孔开大,数值孔径增大,反之则减小。聚光镜外壳上的是数值孔径的zui大值。 除了上述普通的聚光镜外,还有暗视场聚光镜、相衬聚光镜、偏光聚光镜等多种用途的聚光镜,以满足不同场合的使用。

  四) 光源系统

  光源系统用来供给照明标本用的光线。显微镜所用的光源有自然光和电光源两种。

  使用电光源的显微镜,其光源系统由光源灯电路、光源灯、透镜、反射镜的等组成,系统通常安装在灯座内。

  使用电光源的显微镜一般都采用柯勒照明方式。它是将光源的灯丝像经两路成像在标本的上方,而不是像临界照明那样荧光显微镜直接落在标本上。这种照明方式可得到比较均匀的照明。如下图所示,尼康采用了独有的CFI无限远光路系统.在物镜与镜筒透镜之间是一条平行光路,因此无需另加别的附件就可加载其他光学器件,如荧光,DIC等。

  光源灯一般使用钨灯或卤素灯。灯的功率从十几瓦到数十瓦不等。

  光源灯的电路部分大都设有光亮调节器,可以很方便调节照在标本上光的亮度。

  (五) 其它

  1.滤光片 有些显微镜配有不同波长的滤光片供选用。使用滤光片后可以有选择地滤除某些光线,如在观察相差时通常配GIF滤光片以使观察效果更佳。

  2 载玻片和盖玻片 顾名思义,载玻片是工业显微镜用来承载样本的,盖玻片是用来覆盖样本的。即,通常观察标本时,标本夹在两块玻璃之间。下面的一块叫载玻片,上面的叫盖玻片。二者一般是用长方形的透明玻璃片制成,只是薄厚有所区别。标准盖玻片的厚度为0.17mm;载玻片的厚度则为1.1mm.。一般二者的长和宽分别为45和26 mm.。

  

 
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