Оптический путь обычного оптического микроскопа
1. Обычный оптический микроскоп — прецизионный оптический прибор. В прошлом простые микроскопы состояли всего из нескольких линз, а современные микроскопы состоят из набора линз. Обычные оптические микроскопы обычно могут увеличивать объекты в 1500-2000 раз. (1) Структура микроскопа Структуру обычного оптического микроскопа можно разделить на две части: одна представляет собой механическое устройство, а другая представляет собой оптическую систему. Только когда эти две части хорошо взаимодействуют друг с другом, микроскоп может функционировать. Во-первых, механическое устройство микроскопа. Механическое устройство микроскопа включает в себя раму, оправу объектива, преобразователь объектива, предметный столик, толкатель, грубый винт, микровинт и другие компоненты. Кронштейн состоит из основания и кронштейна зеркала. К нему крепится предметный столик и тубус объектива, который является основанием для установки компонентов системы оптического увеличения.
(2) Окуляр соединяется с оправой оправы объектива, а конвертер соединяется с нижней частью, образуя темную комнату между окуляром и объективом (установленным под конвертером). Расстояние от задней кромки объектива до конца ствола называется механической длиной ствола. Потому что увеличение объектива рассчитано на определенную длину оправы объектива. Изменения длины оправы объектива не только изменят увеличение, но и повлияют на качество изображения. Поэтому при использовании микроскопа длину оправы объектива нельзя изменять по желанию. На международном уровне стандартная длина тубуса микроскопа составляет 160 мм, и это число указано на корпусе объектива.
(3) Устройство смены объективов Устройство смены носовых линз может быть оснащено от 3 до 4 объективов, обычно три объектива (малое увеличение, большое увеличение, масляная линза). Микроскопы Nikon оснащены четырьмя объективами. Поворачивая преобразователь, любой объектив может быть присоединен к оправе объектива по мере необходимости, а окуляр на оправе объектива представляет собой увеличительную систему.
(4) В центре сцены есть отверстие, которое является световым путем. Стол оснащен пружинными зажимами для образцов и толкателями, функция которых заключается в фиксации или перемещении положения образца таким образом, чтобы микроскопический объект находился точно в центре поля зрения.
(5) Толкатель представляет собой механическое устройство, перемещающее образец. Он состоит из металлической рамы с двумя движителями, одним горизонтальным и одним вертикальным. У хорошего микроскопа на линейке выгравированы шкалы для создания очень точной плоскости. Система координат. Если вы хотите повторно наблюдать за определенной частью тестового образца, вы можете записать значение вертикальной и горизонтальной линейки во время первой проверки, а затем переместить толкатель в соответствии со значением, чтобы найти положение исходного образца.
(6) Грубая спираль — это механизм, который регулирует расстояние между линзой объектива и образцом путем перемещения оправы линзы. В старых микроскопах после закручивания вперед грубой спирали линза опускается и приближается к образцу. При выполнении микроскопии на новых серийных микроскопах поверните столик вперед правой рукой, чтобы поднять столик и приблизить образец к объективу, и наоборот.
(7) Винт микроперемещения может использовать винт грубого перемещения только для грубой регулировки фокусного расстояния. Чтобы получить четкое изображение, вам потребуется внести дополнительные коррективы с помощью микровинта. Корпус объектива перемещается на 0,1 мм (100 микрон) за каждый оборот фреттинг-винта. Толстая и тонкая спирали недавно выпущенного гао-энд микроскопа соосны. 2. Оптическая система микроскопа Оптическая система микроскопа состоит из рефлектора, конденсора, объектива, окуляра и т. д. Оптическая система увеличивает объект для формирования увеличенного изображения объекта.
(1) Зеркала В ранних обычных оптических микроскопах для осмотра объектов использовался естественный свет, а на раму устанавливалось зеркало. Рефлектор состоит из плоской поверхности и вогнутого зеркала с другой, которое может отражать падающий на него свет к центру конденсорной линзы, освещая тем самым образец. Если вы не используете конденсор, используйте вогнутое зеркало. Вогнутые зеркала фокусируют свет. При использовании конденсора обычно используется плоское зеркало. Недавно выпущенная нижняя рама микроскопа оснащена источником света и винтом регулировки тока, который может регулировать интенсивность света путем регулировки тока.
(2) Конденсатор Конденсатор находится под столом. Он состоит из конденсорной линзы, радужной апертуры и подъемного винта. Концентраторы можно разделить на концентраторы светлого поля и концентраторы темного поля. Обычные оптические микроскопы оснащены конденсорами светлого поля. Конденсоры светлого поля включают конденсоры Аббе, конденсоры просветления и конденсоры падающего песка. Конденсоры Аббе страдают от хроматических и сферических аберраций, когда числовая апертура объектива превышает 0.6. Конденсоры Qiming сильно исправлены для хроматической аберрации, сферической аберрации и комы. Это высококачественный конденсор для светлопольной микроскопии, но он не подходит для объективов с увеличением менее 4х. Встряхивание конденсора может привести к тому, что верхняя линза конденсора сместится с пути света, чтобы удовлетворить потребности объектива с малым увеличением (4×) и большим полем зрения.
Конденсор устанавливается под предметным столиком, и его функция заключается в фокусировке через зеркало света, отраженного источником света на образце, для получения сильного освещения и придания изображению предмета яркости и четкости. Высота конденсора регулируется, так что фокус падает на досматриваемый объект, и получается высокая яркость. Фокус общего конденсора находится на 1,25 мм выше него, а предел его подъема — на 0,1 мм ниже плоскости предметного столика. Следовательно, толщина требуемого предметного стекла должна быть в пределах 0.8-1.2 мм, иначе исследуемый образец не сможет сфокусироваться, что повлияет на микроскопический эффект. Также имеется переливающаяся апертура перед передней группой линз конденсора, которую можно открывать и закрывать, влияя на разрешение и контрастность изображения. Если апертура диафрагмы открыта слишком сильно, за пределы числовой апертуры объектива, произойдет засветка; если диафрагма закрыта слишком мало, разрешение уменьшится, а контрастность увеличится. Поэтому при наблюдении регулировкой ирисовой апертуры полевая диафрагма (микроскоп с полевой диафрагмой) открывается на внешнюю касательную периферии поля зрения, так что предметы, не находящиеся в поле зрения, не могут получить никакого света . Освещение позволяет избежать интерференции рассеянного света.
(3) Линза объектива, установленная на преобразователе на переднем конце оправы объектива, использует свет, чтобы сделать исследуемый объект в первый раз. Качество изображения объектива оказывает решающее влияние на разрешение. Характеристики объектива зависят от числовой апертуры объектива (числовая апертура, сокращенно NA). Числовая апертура каждого объектива указана на корпусе объектива. Чем больше числовая апертура, тем лучше характеристики объектива. Существует много типов объективов, которые можно классифицировать под разными углами: В зависимости от разницы в среде между передней линзой объектива и объектом, который необходимо осмотреть, его можно разделить на: 1. Сухая линза объектива. использует воздух в качестве среды, например, обычно используемые линзы объектива менее 4{{10}}×, числовая апертура равна менее 1. ②Объективы с масляной иммерсией часто используют кедровое масло в качестве среды. Такие объективы еще называют масляными линзами. Его увеличение составляет 90×-100×, а значение числовой апертуры больше 1. В зависимости от увеличения объектива его можно разделить на: ① Объектив с низким увеличением относится к 1× -6×, значение NA равно 0.04-0.15; ②Объектив среднего увеличения относится к 6×-25×, значение NA равно 0,15-0,40; ③Объектив высокого увеличения относится к 25 ×—63×, значение числовой апертуры составляет 0,35—0,95; ④ Объектив масляной иммерсии относится к 90×—100×, значение NA составляет 1,25—1,40. В зависимости от степени коррекции аберрации классификацию можно разделить на: ① Ахроматический объектив — это широко используемый объектив, отмеченный на корпусе буквой «Ach». Этот объектив может удалить хроматическую аберрацию, образованную красным и голубым светом. Легкий. Он часто используется в микроскопии вместе с окулярами Гюйгенса. ②Апохроматический объектив помечен словом «Apo» на корпусе объектива. Помимо коррекции хроматической аберрации красного, синего и зеленого света, он также может корректировать разницу фаз, вызванную желтым светом. Часто используется в сочетании с компенсирующими окулярами. ③ Специальные объективы изготавливаются на основе вышеуказанных объективов для достижения определенного специфического эффекта наблюдения. Например: объектив с корректирующим кольцом, объектив с полевой диафрагмой, фазово-контрастный объектив, флуоресцентный объектив, недеформируемый объектив, объектив без колпачка, объектив с большим рабочим расстоянием и т. д. Обычно используемые объективы в настоящее время исследования: полуапохроматический объектив (FL), план-объектив (Plan), план-апохроматический объектив (Plan-Apo), сверхплан-объектив (Splan, суперплан-апохромат), объектив (Splan)-Apo) и др.
(4) Окуляр Функция окуляра заключается в повторном увеличении реального изображения, увеличенного объективом, и отражении изображения объекта в глазах наблюдателя. Конструкция окуляра проще, чем у объектива. Окуляр обычного оптического микроскопа обычно состоит из двух линз. Верхняя линза называется «окуляром», а нижняя — «полевой линзой». Между верхней и нижней линзами или под двумя линзами находится металлическая кольцевая диафрагма или «полевая диафрагма». После увеличения промежуточное изображение объектива попадает на плоскость полевой диафрагмы, поэтому можно поставить окуляр-микрометр. В оптических микроскопах обычно используются окуляры Гюйгенса. Если вам нужно провести исследование, обычно выбирайте окуляры с лучшими характеристиками, такие как компенсирующие окуляры (K), плоские окуляры (P) и окуляры с широким полем зрения (WF). При съемке используйте фотографический окуляр (NFK).
(2) Оптический микроскоп Увеличение микроскопа осуществляется через линзу, и изображение одной линзы имеет аберрации, которые влияют на качество изображения. Группа линз, состоящая из одной линзы, эквивалентна выпуклой линзе с лучшим увеличением. На рисунке 1-4 показан основной режим визуализации микроскопа. АВ — образец.
(3) Производительность микроскопа. Разрешение микроскопа зависит от различных состояний оптической системы. Наблюдаемый объект должен иметь большое увеличение и быть четким. Может ли объект показать четкую и тонкую структуру после увеличения, зависит в первую очередь от характеристик объектива, а затем от характеристик окуляра и конденсора.
1. Числовая апертура также называется светосилой (или светосилой), сокращенно NA, а их значения нанесены на линзу объектива и линзу конденсора. Диафрагма и числовая апертура являются основными параметрами объективов и конденсоров, а также важными показателями для оценки их работоспособности. Числовая апертура тесно связана с различными свойствами микроскопов. Она пропорциональна разрешающей способности микроскопа и обратно пропорциональна глубине резкости. Он пропорционален квадратному корню из яркости зеркального изображения. Числовая апертура может быть выражена следующей формулой: NA=n.sin 2 где: n — среднее разрешение между линзой объектива и образцом — угол раскрытия линзы объектива. угол раскрытия линзы относится к расстоянию от оптической оси линзы объектива. Угол между светом, излучаемым верхней точкой объекта, и краем эффективного диаметра передней линзы линзы объектива показан на рисунке 1-5 . Угол раскрытия объектива всегда меньше 180 градусов. Поскольку показатель преломления воздуха равен 1, числовая апертура сухого объектива всегда меньше 1, обычно 0.05-0,95; если маслоиммерсионный объектив погружен в кедровое масло (с показателем преломления 1,515), то числовая апертура может достигать 1,5. Хотя теоретически предел числовой апертуры равен показателю преломления используемой иммерсионной среды, на практике достичь этого предела невозможно с точки зрения технологии изготовления линз. Обычно в практическом диапазоне наибольшая числовая апертура масляных иммерсионных объективов составляет 1,4. Средние показатели преломления некоторых веществ следующие: 1,0 для воздуха, 1,33 для воды, 1,5 для стекла, 1,47 для глицерина и 1,52 для кедра. Влияние показателя преломления среды на оптический путь объектива показано на рисунке 1-6.
2. Разрешение D можно выразить следующей формулой: D=λ/2N.A. Длина волны видимого света составляет 0.4-0,7 микрон, а средняя длина волны 0,55 микрон. Если используется объектив с числовой апертурой 0,65, то D {{10}},55 мкм / 2 x 0,65=0,42 мкм . Это означает, что объекты крупнее 0.42 микрона можно наблюдать, а объекты меньше 0,42 микрона нельзя увидеть. Если используется объектив с числовой апертурой 1,25, то D=2.20 мкм. Любой проверяемый объект, длина которого превышает это значение, будет виден. Видно, что чем меньше значение D, тем выше разрешение и тем четче изображение объекта. Согласно приведенной выше формуле, разрешение можно улучшить за счет: (1) уменьшения длины волны; (2) увеличение показателя преломления; (3) увеличение угла линзы. Микроскопы с ультрафиолетовым излучением и электронные микроскопы используют короткие длины волн света для улучшения разрешения при исследовании более мелких объектов. Разрешение объектива тесно связано с резкостью изображения. Окуляры не имеют такой возможности. Окуляр только увеличивает изображение, создаваемое объективом.
3. Увеличение: микроскоп увеличивает объект, сначала через линзу объектива * вторичное увеличение, а окуляр вызывает вторичное увеличение на расстоянии яркого зрения. Увеличение — это отношение объема заднего изображения к исходному объекту. Следовательно, увеличение (V) микроскопа равно произведению увеличения объектива (V1) и увеличения окуляра (V2), а именно: V=V1×V2 Метод расчета сравнение можно получить по следующей формуле M= △ × D F1 F2 F1 =Фокусное расстояние объектива F2=Фокусное расстояние окуляра △=Длина световода D{{ 12}}Чистое расстояние визирования (=250мм) △=Увеличение объектива D=Увеличение окуляра M=Увеличение микроскопа F1 F2 Настройка △=160мм F{ {20}}мм D=250мм F2=150мм Тогда M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 умножить на F1 Ф2 4 15
4. Глубина резкости: исследуйте образец под микроскопом. Когда фокус находится на определенной плоскости изображения, изображение объекта является четким, а плоскость изображения является целевой плоскостью. Помимо поверхности цели в поле зрения, над и под поверхностью цели также можно увидеть размытые изображения объектов. Расстояние между этими двумя поверхностями называется глубиной резкости. Глубина резкости объектива обратно пропорциональна числовой апертуре и увеличению: чем больше числовая апертура и увеличение, тем меньше глубина резкости. Поэтому регулировка масляного зеркала должна быть более тщательной, чем регулировка маломощного зеркала, иначе легко заставить объект проскользнуть и не быть найденным.
