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光學(xué)元件

光學(xué)顯微鏡的原理及結(jié)構(gòu)(一)

星之球激光 來源:百度文庫2012-10-16 我要評論(0 )   

顯微鏡是人類認(rèn)識物質(zhì)微觀世界的重要工具,是現(xiàn)代科學(xué)研究工作不可缺少的 儀器 之一。顯微鏡自1666年問世以來已有300多年的歷史了,其間隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,顯微鏡的...

        顯微鏡是人類認(rèn)識物質(zhì)微觀世界的重要工具,是現(xiàn)代科學(xué)研究工作不可缺少的儀器之一。顯微鏡自1666年問世以來已有300多年的歷史了,其間隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,顯微鏡的品種不斷增加,結(jié)構(gòu)和性能逐步得到完善和提高。

  根據(jù)不同的使用用途,光學(xué)顯微鏡可分為普通光學(xué)顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、熒光顯微鏡、倒置顯微鏡、體視顯微鏡、偏光顯微鏡等10多種。目前,世界上許多國家都可以生產(chǎn)光學(xué)顯微鏡,牌名、種類繁雜,其中德國、日本等國制造的顯微鏡品質(zhì)、數(shù)量占優(yōu)勢,但價格昂貴。

  對于現(xiàn)代的光學(xué)顯微鏡,包括各種簡單的常規(guī)檢驗用顯微鏡、萬能研究以及萬能照相顯微鏡等,首先要認(rèn)識其構(gòu)造及各部件的功能,同時要掌握正確的調(diào)試、使用和保養(yǎng)方法,才能在實際應(yīng)用中面對各種要求時以不同的顯微鏡檢方法,充分發(fā)揮顯微鏡應(yīng)有的功能,提高常規(guī)檢驗工作效率。

 

  光學(xué)顯微鏡的原理和構(gòu)造

  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,顯微鏡檢方法由最傳統(tǒng)的明視野、暗視野發(fā)展出了相差法、偏光方法;熒光方法也由透射光激發(fā)進展為落射光激發(fā),使熒光效率大為提高;微分干涉相襯方法基于偏光方法,而巧妙地利用了微分干涉棱鏡,使之能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)與生物學(xué)的樣品,又能應(yīng)用于金相樣品的分析與檢驗。

  下面以德國ZEISS公司生產(chǎn)的Axioplan萬能研究用顯微鏡,簡單介紹萬能顯微鏡的基本組成部件。 
  1. 顯微鏡主機體(stand) 顯微鏡的主機體設(shè)計成金字塔形,而底座的截面呈T字形,使顯微鏡的整體相當(dāng)穩(wěn)固。顯微鏡的光學(xué)部件和機構(gòu)調(diào)節(jié)部件、光源的燈室、顯微照相裝置、電源變壓穩(wěn)壓器等,都可安裝在主機體上或主機體內(nèi)。

  2. 顯微鏡的底座(base) 底座和主機體通常組成一個穩(wěn)固的整體。底座內(nèi)通常裝有透射光照明光路系統(tǒng)(聚光、集光和反光)部件,光源的濾光片組,粗/微調(diào)焦機構(gòu),光源的視場光闌也安裝在底座上。

  3. 透射光光源(tranilluminator) 透射光光源由燈室(lamp housing)、燈座(lamp socket)、鹵素?zé)簦╤alogen lamp)、集光與聚光系統(tǒng)(lamp collector and lamp condenser)及其調(diào)整裝置組成。

  4. 透射光光源與反射光光源的轉(zhuǎn)換開關(guān)(toggle switch) 這是新一代AXIO系列顯微鏡特有的裝置,透射光和反射光可通用。當(dāng)具有透/反兩用的配置時,利用這一轉(zhuǎn)換開關(guān)能方便而又迅速的使透射光 和反射光互相轉(zhuǎn)換。在純透射光的配置中,這一開關(guān)就改為電源開關(guān)。

  5. 電源開關(guān)(mains switch)與亮度調(diào)節(jié)旋鈕(brightness control) 電源開關(guān)用來接通或切斷顯微鏡所需用的交流電源。電源開關(guān)旋鈕也可調(diào)節(jié)照明光源的亮度,使所觀察的視域可隨時獲得適當(dāng)?shù)牧炼?,可調(diào)范圍為3-12V。作顯微照相時,可根據(jù)曝光以及彩色底片色溫的要求來調(diào)節(jié)燈光的亮度。當(dāng)準(zhǔn)備關(guān)掉電源之前,應(yīng)先將亮度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到最小。

   6. 粗、微調(diào)焦旋鈕(coaxial coarse/fine focusing controls) 調(diào)焦旋鈕轉(zhuǎn)動時帶動燕尾導(dǎo)板上下移動#p#分頁標(biāo)題#e#,而導(dǎo)板上則裝有物臺托架和聚光鏡托架,從而使物臺趨向或遠(yuǎn)離物鏡達到調(diào)焦的效果。

  7. 透射光用的濾光片選擇按鈕(push buttons for filter magazine) 透射光顯微鏡檢方法所需用的一組濾光片已安裝在顯微鏡的底座內(nèi),通過底座外的按鈕就可以根據(jù)不同的需要來選擇適用的一塊或一組濾光片。

  通常的濾光片配套有:

  (1) 藍色色溫轉(zhuǎn)換濾光片:用來把光源的色溫由3200K轉(zhuǎn)換成日光型彩色底片所需的5500K色溫; 
  (2) 綠色濾光片:用來增強相差觀察方法中成像的反差,或者以黑白底片作顯微照相時,可以提高片成像的反差;

   (3) 淺灰色濾光片:是透光率為50%的中性減光濾光片,可把視野的亮度減弱一半;

   (4) 灰色濾光片:是透光率為25%的中性減光濾光片,可把視野的高度減弱75%;

  (5) 透光率僅為6%的中性減光濾光片,可把視野的亮度變得相當(dāng)暗,95%以上的光都已被吸收掉。

  8. 光源的視場光闌(luminuos field diaphragm) 視場光闌是顯微鏡照明光路系統(tǒng)中的重要部件之一,它只能按照庫勒照明系統(tǒng)的要求來進行調(diào)節(jié),視場光闌不可以任意開大,但要根據(jù)使用的物鏡倍數(shù)來調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拇笮 ?/p>

  視場光闌的主要功用有:

  (1) 控制雜散光在成像光路系統(tǒng)中的影響,特別是免除雜散光對照相系統(tǒng)的干擾,使顯微照相的底片不至于蒙上一層灰霧;

  (2) 控制照明光束的大小,使所觀察的視域能受到均勻的照明;

  (3) 在熒光顯微鏡檢方法中,可以把激發(fā)光限制在所需激發(fā)樣品的視域范圍內(nèi),以防止視域外的樣品過早受到激發(fā)。

  9. 聚光鏡系統(tǒng)(condenser system) 聚光鏡系統(tǒng)是照明光路系統(tǒng)中的重要部件之一,它也只能按照庫勒照明系統(tǒng)的調(diào)整要求來進行調(diào)節(jié)。聚光鏡系統(tǒng)調(diào)整的好壞,可以直接影響顯微鏡視域中照明的均勻性,也可影響顯微鏡的分辨力,還可以直接控制顯微照相底片上的反差。

  聚光鏡系統(tǒng)通常由以下幾個部件組成:

  (1) 聚光鏡本體(condenser) 可以是簡單的阿貝聚光鏡,也可以是消球差-消色差的優(yōu)質(zhì)聚光鏡,另外還有一種是消除了內(nèi)應(yīng)力的偏光聚光鏡。聚光鏡的重要參數(shù)之一是數(shù)值孔徑(NA),通常為0.32;這樣的數(shù)值孔徑太小,只能與以下的物鏡配合使用,因此需配用前端透鏡來提高數(shù)值孔徑,以便與不同倍數(shù)的物鏡靈活配合使用;

  (2) 前端透鏡(front lens) 前端透鏡本身的數(shù)值孔徑通常為0.63、0.90、1.30或1.40,它要附裝在聚光鏡本體上,可以方便地擺進或擺出光路。最常用的前端透鏡數(shù)值孔徑為0.90,當(dāng)它擺入光路時,可以和10×及以上的物鏡配用,擺出光路時可以和10×以下的物鏡如6.3×、5×及2.5×等物鏡配用;#p#分頁標(biāo)題#e#

   (3) 聚光鏡的孔徑光闌(aperture diaphragm) 孔徑光闌實際上是一個可變光圈,它是顯微鏡照明光路系統(tǒng)中的又一個重要部件,在透射光明視野法、微分干涉相襯法以及偏光法所使用的聚光鏡中,都裝有孔徑光闌。它可以影響顯微鏡在作觀察時的分辨力;直接控制顯微照相底片上的反差;可用來調(diào)節(jié)聚光鏡的數(shù)值孔徑,配合所用物鏡的數(shù)值孔徑,以取得最佳的分辨本領(lǐng),或最大的分辨本領(lǐng);還可以使光源的發(fā)光體成像于孔徑光闌所在的平面上,從而滿足庫勒照明系統(tǒng)的前提條件。

  在實際操作中,調(diào)節(jié)聚光鏡孔徑光闌可以改變顯微鏡中所觀察到的視野亮度,這是由于歷史上對聚光鏡孔徑光闌的誤解所造成的錯誤用法。這里要特別強調(diào):不應(yīng)該用聚光鏡的孔徑光闌來調(diào)節(jié)視野中的亮度、更不應(yīng)該用調(diào)節(jié)聚光鏡位置高低的方法來調(diào)節(jié)視野中的亮度!以往的錯誤用法希望能在實際操作中糾正過來。

  (4) 轉(zhuǎn)盤(turret) 在多用途聚光鏡系統(tǒng)中,為方便才把明視野的孔徑光闌、暗視野的中央光擋、相差法所需用的各種不同直徑的環(huán)狀光圈、微分干涉相襯法用的DIC棱鏡及其孔經(jīng)光闌等部件裝在轉(zhuǎn)盤上再嵌入到聚光鏡本體的座子內(nèi),使用時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤就可以選用不同顯微鏡檢法所適用的聚光鏡,方便而又快捷。

 

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