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光学显微镜基础知识(历史、原理、结构、分类和使用)
作者:未知 来源:生物秀 时间:2006-8-30

    1. 物镜的主要参数
    (1) 放大率β
    (2) 数值孔径NA
    (3) 机械筒长L:在显微镜中,物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。对于一台显微镜来说,机械筒长是固定的。我国规定机械筒长是160毫米。
    (4) 盖玻片厚度d
    (5) 工作距离WD
    这些参数,大多刻在物镜筒上,如图3所示。
    有一种所谓筒长无限的显微物镜,这种物镜的后方一般带有辅助物镜(也叫补偿物镜或镜筒物镜),被观察物体位于物镜前焦点上,经过物镜以后,成像在无限远,再经过辅助物镜成像在辅助物镜的焦平面上,如图4所示。在物镜和辅助物镜之间是平行光,所以中间距离比较自由一些,可以加入棱镜等光学元件。

    2. 物镜的基本类型
    (1) 按显微镜镜筒长度(以mm计):透射光用160镜筒,带0.17mm厚或更厚的盖玻片;反射光用190镜筒,不带盖玻片;透射光与反射光用镜筒,筒长无限大。
    (2) 按浸法特征:非浸式(干式)、浸式(油浸、水浸、甘油浸及其它浸法)。
    (3) 按光学装置:透射式、反射式以及折反射式。
    (4) 按数值孔径和放大倍数:低倍(NA≤0.2与β≤10X),中倍(NA≤0.65与β≤40X),高倍(NA>0.65与β>40X)。
    (5) 按校正象差的情况不同,通常分为消色差物镜,半复消色差物镜,复消色差物镜,平视场消色差物镜,平视场复消色差物镜和单色物镜。
    a. 消色差物镜(Achromatic objective)
    这是应用最广泛的一类显微物镜,外壳上常有"Ach"字样。它校正了轴上点的位置色差(红,蓝二色)、球差(黄绿光)和正弦差,保持了齐明条件。轴外点的象散不超过允许值(-4属光度),二级光谱未校正。
    数值孔径为0.1~0.15的低倍消色差物镜一般由两片透镜胶合在一起的双胶物镜构成。数值孔径至0.2的消色差物镜由两组双胶透镜构成。当数值孔径增大到0.3时,再加入一平凸透镜,该平凸透镜决定着物镜的焦距,而其它透镜则补偿由其平面与球面产生的象差。高倍物镜的平面象差可用浸法消除。高倍消色差物镜一般均为浸式,由四部分构成:前片透镜、新月形透镜及两个双胶透镜组。
    b. 复消色差物镜(Apochromatic objective)
    这类物镜的结构复杂,透镜采用了特种玻璃或萤石等材料制作而成,物镜的外壳上标有"Apo"字样。它对两个色光实现了正弦条件,要求严格地校正轴上点的位置色差(红,蓝二色)、球差(红,蓝二色)和正弦差,同时要求校正二级光谱(再校正绿光的位置色差)。其倍率色差并不能完全校正,一般须用目镜补偿。
    由于对各种象差的校正极为完善,比响应倍率的消色差物镜有更大的数值孔径,这样不仅分辨率高,象质量优而且也有更高的有效放大率。因此,复消色差物镜的性能很高,适用于高级研究镜检和显微照相。
    c. 半复消色差物镜(Semi apochromatic objective)
    半复消色差物镜又称氟石物镜,物镜的外壳上标有"FL"字样。在结构上透镜的数目比消色差物镜多,比复消色差物镜少,成象质量上,远较消色差物镜为好,接近于复消色差物镜。
    d. 平视场物镜(Plan objective )
    平场物镜是在物镜的透镜系统中增加一快半月形的厚透镜,以达到校正场曲的缺陷,提高视场边缘成像质量的目的。平场物镜的视场平坦,更适用于镜检和显微照相。对于平视场消色差物镜,其倍率色差不大,不必用特殊目镜补偿。而平视场复消色差物镜,则必须用目镜来补偿它的倍率色差。
    e. 单色物镜
    这类物镜由石英、荧石或氟化锂制的一组单片透镜构成。只能在紫外线光谱区的个别区内使用(宽度不超过20mm),可见光谱区不能采用单色物镜。这类物镜均制成反射式与折反射式系统。主要缺点是相当大一部分光束在中心被遮蔽(入瞳面积的25%)。在新型折反射系统中,由于采用半透明反射镜以及物镜的胶合结构,使这一缺点大为减轻,从而可以取消反射镜框的遮光。并且两同轴反射镜的残余象差是互相补偿的,同时用透镜组来增大数值孔径。若系统的校正满意,孔径达到NA=1.4时,中心遮蔽可不超过入瞳面积的4%。
    f. 特种物镜
    所谓"特种物镜"是在上述物镜的基础上,专门为达到某些特定的观察效果而设计制造的。主要有以下几种: 
    (a) 带校正环物镜(Correction collar objective)
    在物镜的中部装有环装的调节环,当转动调节环时,可调节物镜内透镜组之间的距离,从而校正由盖玻片厚度不标准引起的覆盖差。调节环上的刻度可从0 .11--.023,在物镜的外壳上也标科有此数字,表明可校正盖玻片从0.11-0.23mm厚度之间的误差。

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