Ścieżka optyczna zwykłego mikroskopu optycznego
1. Zwykły mikroskop optyczny to precyzyjny przyrząd optyczny. W przeszłości proste mikroskopy składały się tylko z kilku soczewek, podczas gdy dzisiejsze mikroskopy składają się z zestawu soczewek. Zwykłe mikroskopy optyczne zwykle powiększają obiekty 1500-2000 razy. (1) Struktura mikroskopu Strukturę zwykłego mikroskopu optycznego można podzielić na dwie części: jedna to urządzenie mechaniczne, a druga to układ optyczny. Tylko wtedy, gdy te dwie części dobrze współpracują, mikroskop może działać. Po pierwsze, mechaniczne urządzenie mikroskopu Mechaniczne urządzenie mikroskopu obejmuje ramę, tubus obiektywu, konwerter obiektywu, stolik przedmiotowy, popychacz, śrubę zgrubną, mikrośrubę i inne elementy. Wspornik składa się z podstawy i ramienia lustra. Do niego przymocowany jest stolik i tubus obiektywu, który jest podstawą do zamontowania elementów systemu powiększenia optycznego.
(2) Okular jest połączony z tubusem tubusu obiektywu, a konwerter jest podłączony do dołu, tworząc ciemne pomieszczenie między okularem a soczewką obiektywu (zainstalowaną pod konwerterem). Odległość od tylnej krawędzi obiektywu do końca lufy nazywana jest mechaniczną długością lufy. Ponieważ powiększenie obiektywu dotyczy pewnej długości tubusu obiektywu. Zmiany długości tubusu obiektywu nie tylko zmienią powiększenie, ale również wpłyną na jakość obrazu. Dlatego podczas korzystania z mikroskopu nie można dowolnie zmieniać długości tubusu obiektywu. W skali międzynarodowej standardowa długość tubusu mikroskopu jest ustawiona na 160mm, a liczba ta jest zaznaczona na obudowie soczewki obiektywu.
(3) Zmieniacz soczewek obiektywu Zmieniacz soczewek nosowych może być wyposażony w 3 do 4 soczewek obiektywu, zwykle trzy soczewki obiektywu (małe powiększenie, duże powiększenie, soczewka olejowa). Mikroskopy Nikon są wyposażone w cztery soczewki obiektywowe. Obracając konwerterem, dowolny obiektyw może być podłączony do tubusu obiektywu w razie potrzeby, a okular na tubusie obiektywu stanowi układ powiększający.
(4) Na środku sceny znajduje się dziura, która jest ścieżką światła. Stolik wyposażony jest w sprężynowe zaciski próbki i popychacze, których zadaniem jest ustalanie lub przesuwanie pozycji próbki tak, aby mikroskopijny przedmiot znajdował się dokładnie w centrum pola widzenia.
(5) Popychacz jest urządzeniem mechanicznym, które przesuwa próbkę. Wykonany jest z metalowej ramy z dwoma zębatkami napędowymi, jednym poziomym i jednym pionowym. Dobry mikroskop ma grawerowane na pasku podziałki, aby stworzyć bardzo precyzyjną płaszczyznę. System współrzędnych. Jeśli chcesz wielokrotnie obserwować pewną część próbki testowej, możesz zarejestrować wartość linijki pionowej i poziomej podczas pierwszej kontroli, a następnie przesunąć popychacz zgodnie z wartością, aby znaleźć pozycję oryginalnej próbki.
(6) Gruba spirala to mechanizm, który reguluje odległość między soczewką obiektywu a preparatem poprzez przesuwanie tubusu obiektywu. W starych mikroskopach po skręceniu grubej spirali do przodu soczewka opada i zbliża się do próbki. Wykonując mikroskopię na nowych mikroskopach produkcyjnych, obróć stolik prawą ręką do przodu, aby podnieść stolik, aby przybliżyć próbkę do obiektywu i odwrotnie.
(7) Śruba mikroruchowa może używać tylko śruby o dużym ruchu do zgrubnej regulacji ogniskowej. Aby uzyskać ostry obraz, musisz dokonać dalszych regulacji za pomocą mikrośruby. Tubus obiektywu przesuwa się o 0,1 mm (100 mikronów) na każdy obrót śruby ciernej. Grube i cienkie spirale nowo wyprodukowanego mikroskopu gao-end są współosiowe. 2. Układ optyczny mikroskopu Układ optyczny mikroskopu składa się z reflektora, kondensora, soczewki obiektywu, okularu itp. Układ optyczny powiększa przedmiot, tworząc jego powiększony obraz.
(1) Lustra Wczesne zwykłe mikroskopy optyczne do inspekcji obiektów wykorzystywały naturalne światło, a na ramie zainstalowano lustro. Odbłyśnik składa się z płaskiej powierzchni, a po drugiej stronie wklęsłego lustra, które może odbijać padające na nią światło do środka soczewki kondensora, oświetlając w ten sposób próbkę. Jeśli nie używasz kondensora, użyj lustra wklęsłego. Lustra wklęsłe skupiają światło. Podczas korzystania z kondensora zwykle stosuje się płaskie lustro. Nowo wyprodukowana gorsza rama mikroskopu wyposażona jest w źródło światła i śrubę regulacji prądu, która może regulować natężenie światła poprzez regulację prądu.
(2) Skraplacz Skraplacz znajduje się pod stołem. Składa się z soczewki kondensora, opalizującej przysłony i śruby podnoszącej. Koncentratory można podzielić na koncentratory jasnego pola i koncentratory ciemnego pola. Powszechnie stosowane mikroskopy optyczne są wyposażone w kondensory jasnego pola. Kondensatory jasnego pola obejmują kondensatory Abbego, kondensatory oświecenia i kondensatory spadającego piasku. Kondensory Abbego cierpią na aberracje chromatyczne i sferyczne, gdy obiektywna apertura numeryczna jest wyższa niż 0,6. Kondensatory Qiming mają wysoką korekcję aberracji chromatycznej, aberracji sferycznej i komy. Jest to wysokiej jakości kondensor do mikroskopii jasnego pola, ale nie nadaje się do obiektywów poniżej 4x. Wytrząsanie kondensora może wytrącić górną soczewkę kondensora ze ścieżki światła, aby spełnić wymagania obiektywu o małym powiększeniu (4×) o dużym polu widzenia.
Kondensor montowany jest pod sceną, a jego zadaniem jest skupienie światła odbitego przez źródło światła na próbce przez lustro w celu uzyskania mocnego oświetlenia i uzyskania jasnego i wyraźnego obrazu obiektu. Wysokość kondensora jest regulowana, dzięki czemu ostrość pada na badany obiekt i uzyskuje się wysoką jasność. Ognisko kondensora ogólnego znajduje się 1,25 mm nad nim, a jego granica wznoszenia to 0,1 mm poniżej płaszczyzny sceny. Dlatego grubość wymaganego szkiełka powinna wynosić od 0.8-1.2 mm, w przeciwnym razie badana próbka nie będzie mogła się zogniskować, co wpłynie na efekt mikroskopowy. Przed przednią grupą soczewek kondensora znajduje się również opalizujący otwór, który można otwierać i zamykać, co wpływa na rozdzielczość i kontrast obrazu. Jeśli przysłona przesłony jest zbyt duża, poza aperturą numeryczną obiektywu, wystąpi flara; jeśli przysłona jest zbyt mała, rozdzielczość zostanie zmniejszona, a kontrast zostanie zwiększony. Dlatego podczas obserwacji, poprzez regulację przysłony irysowej, przesłona polowa (mikroskop z przesłoną polową) jest otwierana na zewnętrzną styczną obrzeża pola widzenia, tak aby obiekty nie znajdujące się w polu widzenia nie mogły uzyskać żadnego światła . Oświetlenie pozwala uniknąć interferencji światła rozproszonego.
(3) Soczewka obiektywu zainstalowana na konwerterze w przedniej części tubusu obiektywu wykorzystuje światło do pierwszego sprawdzania obiektu. Jakość odwzorowania obiektywu ma decydujący wpływ na rozdzielczość. Wydajność obiektywu zależy od apertury numerycznej obiektywu (apertura numeryczna w skrócie NA). Apertura numeryczna każdego obiektywu jest oznaczona na obudowie obiektywu. Im większa apertura numeryczna, tym lepsze działanie obiektywu. Istnieje wiele rodzajów soczewek obiektywowych, które można sklasyfikować pod różnymi kątami: W zależności od różnicy w medium między przednią soczewką obiektywu a obiektem, który ma być kontrolowany, można je podzielić na: 1. Sucha soczewka obiektywu wykorzystuje powietrze jako medium, takie jak powszechnie stosowana soczewka obiektywu poniżej 4{{10}}×, apertura numeryczna jest równa mniej niż 1. ②Okulary olejowe immersyjne często wykorzystują olej cedrowy jako medium. Takie obiektywy nazywane są również soczewkami olejowymi. Jego powiększenie wynosi 90×-100×, a wartość apertury numerycznej jest większa niż 1. Zgodnie z powiększeniem obiektywu można je podzielić na: ①Obiektyw o małej mocy odnosi się do 1× -6×, wartość NA to 0.04-0.15; ②Cel średniej mocy odnosi się do 6×-25×, wartość NA wynosi 0.15-0.40; ③Obiektyw o dużej mocy odnosi się do 25 ×-63×, wartość NA wynosi 0,35-0,95; ④ Obiektyw immersyjny w oleju odnosi się do 90×-100×, wartość NA wynosi 1,25-1,40. W zależności od stopnia korekcji aberracji, klasyfikację można podzielić na: ① Soczewka achromatyczna to powszechnie stosowana soczewka obiektywu, oznaczona literą „Ach” na obudowie, ta soczewka obiektywu może usuwać aberrację chromatyczną utworzoną przez światło czerwone i niebieskozielone. Światło. Jest często używany w mikroskopii w połączeniu z okularami Huygens. ②Obiektyw apochromatyczny jest oznaczony słowem „Apo” na obudowie obiektywu. Oprócz korygowania aberracji chromatycznej światła czerwonego, niebieskiego i zielonego, może również korygować różnicę faz spowodowaną przez światło żółte. Jest często używany w połączeniu z okularami kompensacyjnymi. ③ Specjalne soczewki obiektywowe są produkowane na bazie powyższych soczewek obiektywowych w celu uzyskania określonego efektu obserwacji. Takie jak: soczewka obiektywu z pierścieniem korekcyjnym, soczewka obiektywu z przysłoną polową, soczewka obiektywu z kontrastem fazowym, soczewka obiektywu fluorescencyjnego, soczewka obiektywu bez naprężeń, soczewka obiektywu bez nasadki, soczewka obiektywu o dużej odległości roboczej itp. Powszechnie stosowane obecnie soczewki obiektywowe badaniami są: obiektyw semiapochromatyczny (FL), obiektyw plan (Plan), obiektyw plan apochromatyczny (Plan Apo), obiektyw superplanu (Splan, super plan apochromat) obiektyw (Splan) Apo), itp.
(4) Okular Funkcją okularu jest ponowne powiększenie rzeczywistego obrazu powiększonego przez soczewkę obiektywu i odbicie obrazu obiektu do oczu obserwatora. Konstrukcja okularu jest prostsza niż soczewki obiektywu. Okular zwykłego mikroskopu optycznego składa się zwykle z dwóch soczewek. Górna soczewka nazywana jest „okularem”, a dolna „soczewką polową”. Pomiędzy górną i dolną soczewką lub pod dwoma soczewkami znajduje się metalowa membrana pierścieniowa lub „przesłona polowa”. Po powiększeniu obraz pośredni soczewki obiektywu pada na płaszczyznę przysłony polowej, dzięki czemu można umieścić mikrometr okularowy. Powszechnie używane okulary w mikroskopach optycznych to okulary Huygens, jeśli chcesz przeprowadzić badania, zazwyczaj wybieraj okulary o lepszych parametrach, takie jak okulary kompensacyjne (K), okulary płaskie (P) i okulary szerokokątne (WF). Podczas robienia zdjęć używaj okularu fotograficznego (NFK).
(2) Mikroskop optyczny Powiększenie mikroskopu odbywa się przez soczewkę, a obrazowanie pojedynczej soczewki ma aberracje, które wpływają na jakość obrazu. Grupa soczewek składająca się z pojedynczej soczewki jest odpowiednikiem soczewki wypukłej o lepszym powiększeniu. Rysunek 1-4 przedstawia podstawowy tryb obrazowania mikroskopowego. AB jest okazem.
(3) Wydajność mikroskopu. Rozdzielczość mikroskopu zależy od różnych warunków układu optycznego. Obserwowany obiekt musi mieć duże powiększenie i być wyraźny. To, czy obiekt może pokazać wyraźną i delikatną strukturę po powiększeniu, zależy najpierw od działania soczewki obiektywu, a następnie od działania okularu i kondensora.
1. Apertura numeryczna jest również nazywana współczynnikiem apertury (lub współczynnikiem apertury), w skrócie NA, a ich wartości są oznaczone na soczewce obiektywu i soczewce kondensora. Apertura i apertura numeryczna to główne parametry obiektywów i kondensorów, a także ważne wskaźniki oceny ich działania. Apertura numeryczna jest ściśle związana z różnymi właściwościami mikroskopów. Jest proporcjonalna do rozdzielczości mikroskopu i odwrotnie proporcjonalna do głębi ostrości. Jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego jasności odbicia lustrzanego. Aperturę numeryczną można wyrazić wzorem: NA=n.sin 2 gdzie: n——średnia rozdzielczość między soczewką obiektywu a próbką ——kąt otwarcia soczewki obiektywu Tzw. kąt otwarcia soczewki odnosi się do odległości od osi optycznej soczewki obiektywu Kąt między światłem emitowanym przez górny punkt obiektu a krawędzią efektywnej średnicy soczewki przedniej soczewki obiektywu pokazano na rysunku 1-5 . Kąt otwarcia obiektywu jest zawsze mniejszy niż 180 stopni. Ponieważ współczynnik załamania powietrza wynosi 1, apertura numeryczna suchego obiektywu jest zawsze mniejsza niż 1, zazwyczaj 0.05-0.95; jeśli olejowy obiektyw imersyjny jest zanurzony w oleju cedrowym (o współczynniku załamania 1,515), apertura numeryczna może osiągnąć 1,5. Podczas gdy teoretycznie granica apertury numerycznej jest równa współczynnikowi załamania stosowanego ośrodka immersyjnego, w praktyce osiągnięcie tej granicy jest niemożliwe z perspektywy technologii wytwarzania soczewek. Zwykle w praktycznym zakresie największa apertura numeryczna olejowych obiektywów imersyjnych wynosi 1,4. Średnie współczynniki załamania światła kilku substancji są następujące: 1,0 dla powietrza, 1,33 dla wody, 1,5 dla szkła, 1,47 dla gliceryny i 1,52 dla cedru. Wpływ współczynnika załamania ośrodka na ścieżkę optyczną soczewki obiektywu pokazano na rysunku 1-6.
2. Rozdzielczość D można wyrazić wzorem: D=λ/2N.A. Długość fali światła widzialnego wynosi 0.4-0,7 mikrona, przy średniej długości fali 0,55 mikrona. Jeśli używany jest obiektyw o aperturze numerycznej 0.65, to D {{10}}.55 mikronów / 2 x 0.65=0.42 mikronów . Oznacza to, że obiekty większe niż 0.42 mikrona mogą być obserwowane, a obiekty mniejsze niż 0,42 mikrona nie są widoczne. Jeśli używany jest obiektyw o aperturze numerycznej 1,25, to D=2.20 mikronów. Każdy obiekt do kontroli, którego długość jest większa niż ta wartość, będzie widoczny. Widać, że im mniejsza wartość D, tym wyższa rozdzielczość i wyraźniejszy obraz obiektu. Zgodnie z powyższym wzorem rozdzielczość można poprawić poprzez: (1) zmniejszenie długości fali; (2) zwiększenie współczynnika załamania; (3) zwiększenie kąta obiektywu. Mikroskopy wykorzystujące światło ultrafioletowe i mikroskopy elektronowe wykorzystują krótkie fale światła do poprawy rozdzielczości w celu badania mniejszych obiektów. Rozdzielczość obiektywu jest ściśle związana z ostrością obrazu. Okulary nie mają takiej możliwości. Okular powiększa jedynie obraz wytwarzany przez obiektyw.
3. Powiększenie: Mikroskop powiększa obiekt, najpierw przez soczewkę obiektywu * powiększenie wtórne, a okular powoduje powiększenie wtórne w odległości jasnego widzenia. Powiększenie to stosunek głośności tylnego obrazu do oryginalnego obiektu. Zatem powiększenie (V) mikroskopu jest równe iloczynowi powiększenia soczewki obiektywu (V1) i powiększenia okularu (V2), a mianowicie: V=V1×V2 Metoda obliczeniowa porównanie można uzyskać ze wzoru M= △ × D F1 F2 F1 =Ogniskowa obiektywu F2=Ogniskowa okularu △=Długość światłowód D{{ 12}}Odległość w zasięgu wzroku (=250mm) △=Obiektyw powiększający D=Powiększenie okularu M=Powiększenie mikroskopu F1 Ustawienie F2 △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm Następnie M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 razy F1 F2 4 15
4. Głębia ostrości: Obserwować preparat pod mikroskopem. Gdy ostrość znajduje się na określonej płaszczyźnie obrazu, obraz obiektu jest wyraźny, a płaszczyzna obrazu jest płaszczyzną docelową. Oprócz powierzchni docelowej w polu widzenia, obrazy rozmytych obiektów można również zobaczyć nad i pod powierzchnią docelową. Odległość między tymi dwiema powierzchniami nazywana jest głębią ostrości. Głębia ostrości obiektywu jest odwrotnie proporcjonalna do apertury numerycznej i powiększenia: im większa apertura numeryczna i powiększenie, tym mniejsza głębia ostrości. Dlatego regulacja lustra olejowego musi być bardziej ostrożna niż regulacja lustra o małej mocy, w przeciwnym razie łatwo jest spowodować, że obiekt prześlizgnie się i nie zostanie znaleziony.
