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显微镜小知识(一)

  • 更新日期:2024-05-28      浏览次数:90
    • 一、显微镜概述

      显微镜是用来帮助人眼观察近距离细小目标的一种目视光学仪器,早期的显微镜由物镜和目镜组合而成,显微镜物镜的作用是把被观察的物体放大为一个实像,并成像在目镜的焦面上,然后通过目镜成像在无限远,供人眼观察。后来随着数字成像技术的发展,采用CCD等电子设备代替人眼进行观察成为主流显微镜的选择,而不断深入的显微技术研究,使得无限远共轭距的物镜应用也越来越广,因为它可以更方便地在系统中增加各种特殊组件,来适应各种特殊分析的需求。

      显微镜发展至今,其种类和功能越来越丰富和完善,下图简单列出不同种类显微镜种类以供参考,其中我们将重点讨论的是光学显微镜

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      一台显微镜或显微系统最重要的性能是分辨率,分辨率的高低主要是由显微物镜决定的显微物镜是系统中最关键的部件,它是“小像差系统",各种轴上和近轴像差,如球差,慧差,纵向色差等都需要严格矫正,其设计及加工都相当不易,以下将对显微物镜进行详细介绍。

      、显微物镜分类

      共轭距分类

      根据国家标准GB/T 2609-2015,显微物镜分为机械筒长为160mm的物镜和无限远共轭距物镜两类。第一类物镜也被称为有限远共轭物镜,机械筒长为160mm(机械筒长指的是显微镜筒上端面,也即目镜的定位端面,与显微镜物镜转换面的距离)。

      如下图所示,有限远共轭物镜需要与目镜配合使用,才能被人眼观察到。如果直接采用CCD进行观察,CCD需要被准确放置在物镜的像面上(红色所示表面)。或者采用一端为物镜螺纹一端为C-mount的转接筒,连接显微物镜和CCD,可正确成像。

      无限远共轭距物镜包含了物镜(Objective)和筒镜(Tube lens)两部分,必须配合使用才能获得物镜标称的倍率β。

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      | 像差矫正水平分类

      根据像差校正情况不同,显微镜物镜通常被分为消色差物镜、半复消色差物镜、复消色差物镜,平像场物镜、平场复消色差物镜。另外还有一类折反物镜,由于具有反射器件,像差矫正略有区别。需要留意的是平像场物镜也具备了消色差的矫正水平,只是进一步矫正了场曲,在整个视场中可以获得平坦的清晰成像。

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      | 观察时物空间使用的介质分类

      当显微物镜的分辨率要求时,一般会要求比较大的NA,此时会用到折射率较空气更高的介质,如:水,甘油等进行观察。因此物镜也被分为干物镜和浸液物镜,前者使用在空气介质中,后者使用在水,甘油,硅油中,分辨率更高,倍率一般更大。

       特种物镜

      特种物镜是在常规物镜的基础上,针对其特殊的应用方向设计开发的物镜,一般具有比较明显的特征。

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