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光學顯微鏡的原理和構造

提供 來源:      日期:2017年07月18日
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隨著科學技術的發(fā)展,
隨著科學技術的發(fā)展,顯微鏡檢測方法由傳統的明視野、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,使之能應用于醫(yī)學與生物學的樣品,又能應用于金相樣品的分析與檢驗。
下面以德國ZEISS公司生產的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穩(wěn)固。顯微鏡的光學部件和機構調節(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。
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。底座內通常裝有透射光照明光路系統(聚光、集光和反光)部件,光源的濾光片組,粗/微調焦機構,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)、鹵素燈(halogen lamp)、集光與聚光系統(lamp collector and lamp condenser)及其調整裝置組成。
4. 透射光光源與反射光光源的轉換開關(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。當具有透/反兩用的配置時,利用這一轉換開關能方便而又迅速的使透射光和反射光互相轉換。在純透射光的配置中,這一開關就改為電源開關。
5. 電源開關(mains switch)與亮度調節(jié)旋鈕(brightness control) 電源開關用來接通或切斷顯微鏡所需用的交流電源。電源開關旋鈕也可調節(jié)照明光源的亮度,使所觀察的視域可隨時獲得適當的亮度,可調范圍為3-12V。作顯微照相時,可根據曝光以及彩色底片色溫的要求來調節(jié)燈光的亮度。當準備關掉電源之前,應先將亮度調節(jié)旋鈕調到 小。
6. 粗、微調焦旋鈕(coaxial coarse/fine focusing controls) 調焦旋鈕轉動時帶動燕尾導板上下移動,而導板上則裝有物臺托架和聚光鏡托架,從而使物臺趨向或遠離物鏡達到調焦的效果。
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,通過底座外的按鈕就可以根據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 色溫轉換濾光片:用來把光源的色溫由3200K轉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中的重要部件之一,它只能按照庫勒照明系統的要求來進行調節(jié),視場光闌不可以任意開大,但要根據使用的物鏡倍數來調節(jié)適當的大小。視場光闌的主要功用有:
(1) 控制雜散光在成像光路系統中的影響,特別是免除雜散光對照相系統的干擾,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,以防止視域外的樣品過早受到激發(fā)。
9. 聚光鏡系統(condenser system) 聚光鏡系統是照明光路系統中的重要部件之一,它也只能按照庫勒照明系統的調整要求來進行調節(jié)。聚光鏡系統調整的好壞,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) 質聚光鏡,另外還有一種是消 除了內應力的偏光聚光鏡。聚光鏡的重要參數之一是數值孔徑(NA),通常為0.32;這樣的數值孔徑太小,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值孔徑,以便與不同倍數的物鏡靈活配合使用;
下面以德國徠卡萬 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穩(wěn)固。顯微鏡的光學部件和機構調節(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。
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。底座內通常裝有透射光照明光路系統(聚光、集光和反光)部件,光源的濾光片組,粗/微調焦機構,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)、鹵素燈(halogen lamp)、集光與聚光系統(lamp collector and lamp condenser)及其調整裝置組成。
4. 透射光光源與反射光光源的轉換開關(toggle switch) 透射光和反射光可通用。當具有透/反兩用的配置時,利用這一轉換開關能方便而又迅速的使透射光和反射光互相轉換。在純透射光的配置中,這一開關就改為電源開關。
5. 電源開關(mains switch)與亮度調節(jié)旋鈕(brightness control) 電源開關用來接通或切斷顯微鏡所需用的交流電源。電源開關旋鈕也可調節(jié)照明光源的亮度,使所觀察的視域可隨時獲得適當的亮度,可調范圍為3-12V。作顯微照相時,可根據曝光以及彩色底片色溫的要求來調節(jié)燈光的亮度。當準備關掉電源之前,應先將亮度調節(jié)旋鈕調到 小。
6. 粗、微調焦旋鈕(coaxial coarse/fine focusing controls) 調焦旋鈕轉動時帶動燕尾導板上下移動,而導板上則裝有物臺托架和聚光鏡托架,從而使物臺趨向或遠離物鏡達到調焦的效果。
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,通過底座外的按鈕就可以根據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 色溫轉換濾光片:用來把光源的色溫由3200K轉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中的重要部件之一,它只能按照庫勒照明系統的要求來進行調節(jié),視場光闌不可以任意開大,但要根據使用的物鏡倍數來調節(jié)適當的大小。視場光闌的主要功用有:
(1) 控制雜散光在成像光路系統中的影響,特別是免除雜散光對照相系統的干擾,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,以防止視域外的樣品過早受到激發(fā)。
9. 聚光鏡系統(condenser system) 聚光鏡系統是照明光路系統中的重要部件之一,它也只能按照庫勒照明系統的調整要求來進行調節(jié)。聚光鏡系統調整的好壞,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) 質聚光鏡,另外還有一種是消 除了內應力的偏光聚光鏡。聚光鏡的重要參數之一是數值孔徑(NA),通常為0.32;這樣的數值孔徑太小,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值孔徑,以便與不同倍數的物鏡靈活配合使用;

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