显微镜基础 - 图文(2)

2020-04-14 18:34

光学技术参数,是衡量一台显微镜质量的主要标准。来自标本的光线经物镜第一次放大与经目镜第二次放大后被眼睛接受,又称复式放大,在图像放大的传递中,第一次放大的作用是至关重要的,因此其成像疵病(像差)会被后级镜头传递与放大。

1. 物镜数值孔径: 数值孔径由下式表示:

N.A=n2Sin U

式中:n为物镜前片与标本之间的介质的折射率,U 为光线射入物镜的孔径角。

N.A越大,表征U越大,射进物镜的光通量越大,图像亮度也越大。

油浸物镜需要在物镜前片与标本之间滴香柏油,香柏油的折射率为1.515,

从而提高了油浸物镜的N.A。 图2-3数值孔径示意图

2. 物镜的分辨率

分辨率(resolution)又称解像力,指在25cm明视距离处能分辨清楚的两点之间的最小距离。辨认两点之间的距离愈小,分辨本领愈高,人眼的分辨率约为0.2mm;显微镜物镜的分辨率R即是显微镜的分辨率,取决于光的波长,数值孔径以及介质的折射率,用公式表示为:

R=0.61λ/ N.A=0.61λ/ n2Sin U

物镜数值孔径越大,R降低,分辨距离缩小,分辨率好。两只同等倍率的物镜,N.A大者为佳。

3. 放大率

放大率(magnification)又称放大倍数,是指被检验标本经物镜放大,再经目镜或摄影目镜放大后,人眼所看到的最终图像的大小与原物体的比值,是物镜和目镜(或摄影目镜)放大倍数的乘积,可用公式表示为: M:总放大倍数

6

ml:物镜的放大倍数

M=ml×m2(×m3)

m2:目镜或摄影目镜的放大倍率 m3:中间放大倍率

4. 物镜分类与物镜外壳标志示例: 根据物镜像差校正程度,物镜可分为:

(1) 消色差物镜:外壳上标有“Ach”字样或不加任何消像差标记,其像差校

正程度,可满足显微镜的基本要求。

(2) 平场消色差物镜:外壳上标有“Plan”字样,在消色差物镜的基础上,增

加了视野平坦度效果。

(3) 半复消色差物镜:是等级介于平场消色差与复消色差物镜之间的一种物

镜,常被采用于高档显微镜上。

(4) 复消色差物镜:外壳上标有“APO”字样,是像差校正最为完善的物镜,

应用于研究级显微镜,但其光学镜片材料中由于加入了多种稀有元素,导致镜片材料稳定性差,光学工艺复杂,镜头价格昂贵。

图2-4 物镜标记示例

(a) 消色差103物镜,N.A 0.25,机械筒长160mm(有限远光学系统),盖

玻片厚度无严格要求,0~0.17mm均可。

(b) 平场消色差403物镜,N.A 0.65,适用于无限远光学系统,盖玻片厚度

0.17mm。

(c) 复消色差1003物镜,N.A 1.40,油浸,无限远光学系统,盖玻片厚度

0.17mm。

(三)显微镜的照明聚光镜

7

1. 聚光镜

聚光镜(condenser)又称聚光器,其作用在于将光源发散的光,有效地聚集在标本上,以产生与物镜相适应的光束,造成一个明亮而又均匀的视场。它同时影响分辨率、对比度、景深和光亮度,而这些因素直接影响显微成像的质量,因此,聚光镜的作用非常重要。

2. 聚光镜照明光路

图2-5 照明光路图

聚光镜紧挨于标本下方,用于集中光源来的光线,使被观察的标本得到明亮、均匀的照明。由聚光镜射向标本光线的孔径角应与物镜孔径角U匹配(图2-5),以发挥物镜数值孔径与分辨率的作用。 3. 聚光镜品种

根据对聚光镜消除像差的程度,当前有阿贝聚光镜,消色差聚光镜及消色差/消球差聚光三个等级,后两者由于对像差作了很好处理,可以使照明光线更好会聚,从而提高了照明亮度,降低杂散光。

从结构外形上,聚光镜有非旋出式及旋出式两类,当旋出式聚光镜的上透镜旋出光路时,还可以满足低倍物镜的大视野照明要求。

此外,还有相衬聚光镜,暗视野聚光镜,DIC聚光镜,低倍聚光镜,长工作距聚光镜等特种聚光镜。

(四)视场光阑与孔径光阑

视场光阑(field diaphragm)和孔径光阑(aperture diaphragm)是显微镜上的

8

两个重要装置,在镜检时,尤其在显微摄影中,它们对获得清晰的物像和高质量的显微照片发挥重要的作用。

1. 视场光阑

视场光阑一般都装在正置显微镜主机的底座上,作用主要是根据不同倍率的物镜,对视场照明范围进行调节,即控制照野,提高显微成像的清晰度。如果视场光阑过大,其照野超过视场直径,视场以外的光线经玻璃和标本的反射和不规则的散射,可造成影像反差减弱,降低影像的清晰度。反之,光阑收缩过小,其视野小于现场直径时,则视野四周被遮挡,不能观察和拍摄到全部物像。

视场光阑的调节方法:

(1)将视场光阑收缩到最小位置,在标本平面中心处看到一个呈正多边形的光斑,此为视场光阑的像。

(2)通过升降聚光镜完成视场光阑的对焦。 2. 孔径光阑

孔径光阑通常与聚光镜联成一体,位于聚光镜前焦面,当孔径光阑收小时(图2-5b),会遮挡住一部分光源来的光线,使照明孔径角U减小,对于43,103这类低倍物镜,小孔径照明对提高成像质量有利。这是因为低倍物镜本身的N.A低,若采用大孔径角照明光线,该光线会射在物镜镜筒内壁而产生大量杂散光,这些杂散光是所谓的非成像光线,进入目镜视野会降低图像衬度。

从光学理论分析,通过镜片边缘部分成像光线所产生的像差,远比中心区域的大,因而当物镜镜片边缘部分由于光线通过而参与成像时,图像像差会明显增加。

由上分析可知,当显微镜用高倍物镜观察时(403,1003),孔径光阑孔应开大,反之则收小。孔径光阑孔的开大、收小应兼顾到图像的分辨率及像差影响。

设置显微镜孔径光阑的目的不是用于调节图像亮度,图像亮度应由照明灯源的电压来控制。

调节孔径光阑的三种方法:

(1)先将标本调准焦点后,从双目镜筒中抽出一个观察目镜,通过镜筒直接观看孔径光阑的像,对孔径光阑进行调节。这种方法直观,可直接看到孔径光阑的变化,但需注意抽出目镜时勿让灰尘落入镜筒内。

9

(2)根据所用物镜的数值孔径,经计算后,将孔径光圈拨杆定在聚光镜数值孔径标记的相应位置。这种方法简便易行,对显微镜无危害。

(3)可以通过调焦目镜边观察影像,边调整孔径光阑。当影像的反差、景深和清晰度处于最佳状态时停止。这种方法操作简便,调节迅速,但是掌握这种方法并准确无误的调试,必须具备丰富的显微摄影实践经验。

(五)目镜

目镜(eye lens)因靠近观察者的眼睛,故因此得名。其安装在镜筒的上端,各种目镜的口径尺寸均相同,根据需要可以互换。目镜的作用是放大物镜所产生的初级影像,同时校正物镜成像中的像差、色差和照度,使初级影像形成可见的虚像。目镜只起放大镜的作用,并不增加显微镜的分辨率。有些目镜内装有测微尺或指针,用于显微镜测量或指示。

(六)普通光学显微镜的操作要点:

1. 显微镜上的各光学部件必须位于同一轴线上——光轴,才能充分发挥显微镜的光学性能,因此一旦发现显微镜的图像异常,例如视野里图像半边亮、半边暗等情况,应仔细检查显微镜的各部件是否安装到位。

2. 应熟练掌握孔径光阑与视场光阑的操作,孔径光阑孔大小的理想尺寸,应是使照明光线的孔径角为物镜理论孔径角的70%,拔下目镜,通过目镜筒可以看到孔径光阑孔在物镜后焦面的影像,光阑孔的大小应是物镜通光孔的70%。

3. 油浸物镜使用后,应及时去除物镜前片的香柏油渍,用擦镜纸蘸少量乙醚(70%)与乙醇(30%)的混合液来擦除。

4. 手指不要触及光学零件表面,用上法可以消除光学件表面的油污。 5. 显微镜保管不当会导致光学零件生霉,贮存环境应当是干燥、无高温、无腐蚀气体的地方。

二、荧光显微镜

10


显微镜基础 - 图文(2).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:工程热力学课后思考题答案 - - 第四版 - 沈维道 - 童钧耕主编 -

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: