Calea optică a microscopului optic obișnuit
1. Un microscop optic obișnuit este un instrument optic de precizie. În trecut, microscoapele simple constau doar din câteva lentile, în timp ce microscoapele de astăzi constau dintr-un set de lentile. Microscoapele optice obișnuite pot mări, de obicei, obiectele de 1500-2000 ori. (1) Structura microscopului Structura microscopului optic obișnuit poate fi împărțită în două părți: una este dispozitivul mecanic, iar cealaltă este sistemul optic. Doar atunci când aceste două părți cooperează bine, microscopul poate funcționa. În primul rând, dispozitivul mecanic al microscopului Dispozitivul mecanic al microscopului include cadrul, cilindrul lentilei, convertorul obiectivului, scena, tija de împingere, șurubul grosier, microșurubul și alte componente. Suportul este format dintr-o bază și un braț de oglindă. Scena și cilindrul lentilei sunt atașate la acesta, ceea ce este baza pentru instalarea componentelor sistemului de mărire optică.
(2) Ocularul este conectat la cilindrul lentilei cilindrului, iar convertorul este conectat la partea inferioară, formând o cameră întunecată între ocular și lentila obiectivului (instalat sub convertor). Distanța de la marginea de fugă a obiectivului până la capătul țevii se numește lungimea țevii mecanice. Deoarece mărirea lentilei obiectiv este pentru o anumită lungime a cilindrului obiectivului. Modificările în lungimea cilindrului obiectivului nu numai că vor modifica mărirea, ci vor afecta și calitatea imaginii. Prin urmare, atunci când se folosește microscopul, lungimea cilindrului nu poate fi schimbată după bunul plac. La nivel internațional, lungimea standard a cilindrului microscopului este setată la 160 mm, iar acest număr este marcat pe carcasa obiectivului.
(3) Schimbător de obiective Schimbătorul de lentile pentru nas poate fi echipat cu 3 până la 4 lentile obiective, de obicei trei lentile obiective (mărire scăzută, mărire mare, lentilă de ulei). Microscoapele Nikon sunt echipate cu patru obiective. Prin rotirea convertorului, orice lentilă obiectiv poate fi conectată la cilindrul obiectivului după cum este necesar, iar ocularul de pe cilindrul obiectivului constituie un sistem de mărire.
(4) Există o gaură în centrul scenei, care este calea luminii. Scena este echipată cu cleme de eșantionare cu arc și tije de împingere, a căror funcție este de a fixa sau de a muta poziția probei, astfel încât obiectul microscopic să fie chiar în centrul câmpului vizual.
(5) Împingătorul este un dispozitiv mecanic care mișcă specimenul. Este realizat dintr-un cadru metalic cu două angrenaje de propulsie, unul orizontal și unul vertical. Un microscop bun are cântare gravate pe bară pentru a crea un plan foarte precis. Sistem de coordonate. Dacă doriți să observați o anumită parte a probei de testat în mod repetat, puteți înregistra valoarea riglei verticale și orizontale în timpul primei inspecții, apoi puteți muta tija de împingere în funcție de valoare pentru a găsi poziția eșantionului original.
(6) Spirala grosieră este un mecanism care ajustează distanța dintre lentila obiectiv și specimen prin mișcarea cilindrului lentilei. La microscoapele vechi, după ce spirala grosieră este răsucită înainte, lentila coboară și se apropie de probă. Când efectuați microscopia pe microscoape noi de producție, întoarceți platoul înainte cu mâna dreaptă pentru a ridica platoul pentru a aduce proba mai aproape de obiectiv și invers.
(7) Șurubul de micro-mișcare poate folosi numai șurubul de mișcare grosieră pentru a regla grosier distanța focală. Pentru a obține o imagine clară, va trebui să faceți ajustări suplimentare cu microșurubul. Cilindrul lentilei se mișcă 0,1 mm (100 microni) pentru fiecare rotație a șurubului de fretare. Spiralele groase și subțiri ale microscopului gao-end nou produs sunt coaxiale. 2. Sistemul optic al microscopului Sistemul optic al microscopului constă dintr-un reflector, un condensator, o lentilă obiectiv, un ocular etc. Sistemul optic mărește obiectul pentru a forma o imagine mărită a obiectului.
(1) Oglinzi Microscoapele optice obișnuite timpurii foloseau lumina naturală pentru a inspecta obiectele, iar pe cadru era instalată o oglindă. Reflectorul constă dintr-o suprafață plană și o oglindă concavă pe cealaltă, care poate reflecta lumina care intră asupra acestuia în centrul lentilei condensatorului, luminând astfel specimenul. Când nu folosiți un condensator, utilizați o oglindă concavă. Oglinzile concave concentrează lumina. Când utilizați un condensator, se folosește în general o oglindă plată. Cadrul inferior al microscopului nou produs este echipat cu o sursă de lumină și un șurub de reglare a curentului, care poate regla intensitatea luminii prin reglarea curentului.
(2) Condensor Condensatorul se află sub masă. Este alcătuit dintr-o lentilă de condensare, o deschidere irizată și un șurub de ridicare. Concentratoarele pot fi împărțite în concentratoare de câmp luminos și concentratoare de câmp întunecat. Microscoapele optice comune sunt echipate cu condensatoare cu câmp luminos. Condensatoarele cu câmp luminos includ condensatoare Abbe, condensatoare iluminare și condensatoare cu nisip în cădere. Condensatoarele Abbe suferă de aberații cromatice și sferice atunci când deschiderea numerică a obiectivului este mai mare decât 0.6. Condensatoarele Qiming sunt foarte corectate pentru aberația cromatică, aberația sferică și comă. Este un condensator de înaltă calitate pentru microscopie în câmp luminos, dar nu este potrivit pentru obiective sub 4x. Scuturarea condensatorului poate scutura lentila superioară a condensatorului din calea luminii pentru a satisface nevoile de iluminare a obiectivului cu mărire redusă (4×) cu câmp vizual mare.
Condensatorul este instalat sub scenă, iar funcția sa este de a focaliza lumina reflectată de sursa de lumină asupra eșantionului prin oglindă pentru a obține o iluminare puternică și a face imaginea obiectului strălucitoare și clară. Înălțimea condensatorului este reglabilă, astfel încât accentul să cadă pe obiectul de inspectat și se obține o luminozitate ridicată. Punctul focal al condensatorului general este la 1,25 mm deasupra acestuia, iar limita sa de creștere este 0,1 mm sub planul scenei. Prin urmare, grosimea lamei de sticlă necesară trebuie să fie între 0.8-1.2mm, altfel proba supusă inspecției nu se va putea focaliza, ceea ce va afecta efectul microscopic. Există, de asemenea, o deschidere irizată în fața grupului de lentile frontale a condensatorului, care poate fi deschisă și închisă, afectând rezoluția și contrastul imaginii. Dacă deschiderea irisului este prea mare, dincolo de deschiderea numerică a obiectivului, va apărea erupție; dacă diafragma este închisă prea mică, rezoluția va fi redusă și contrastul va crește. Prin urmare, la observare, prin reglarea diafragmei irisului, diafragma de câmp (microscop cu diafragmă de câmp) este deschisă la tangenta exterioară a periferiei câmpului vizual, astfel încât obiectele care nu se află în câmpul vizual nu pot primi nicio lumină. . Iluminarea evită interferența luminii împrăștiate.
(3) Lentila obiectiv instalată pe convertor la capătul frontal al cilindrului lentilei folosește lumină pentru a face obiectul supus inspecției pentru prima dată. Calitatea imaginii obiectivului are o influență decisivă asupra rezoluției. Performanța unui obiectiv depinde de deschiderea numerică a obiectivului (apertura numerică prescurtată ca NA). Deschiderea numerică a fiecărui obiectiv este marcată pe carcasa obiectivului. Cu cât deschiderea numerică este mai mare, cu atât performanța obiectivului este mai bună. Există multe tipuri de lentile obiectiv, care pot fi clasificate din unghiuri diferite: În funcție de diferența de mediu dintre lentila frontală a lentilei obiectiv și obiectul care trebuie inspectat, acesta poate fi împărțit în: 1. Lentila obiectiv uscată folosește aer ca mediu, cum ar fi obiectivul utilizat în mod obișnuit sub 4{{10}}×, deschiderea numerică este egală cu mai puțin de 1. ②Obiectivele cu imersie în ulei folosesc adesea ulei de cedru ca mediu. Astfel de obiective mai sunt numite și lentile de ulei. Mărirea sa este de 90×-100×, iar valoarea numerică a diafragmei este mai mare de 1. În funcție de mărirea obiectivului, acesta poate fi împărțit în: ①Obiectivul de putere redusă se referă la 1× -6×, valoarea NA este 0.04-0.15; ②Obiectivul de putere medie se referă la 6×-25×, valoarea NA este 0.15-0.40; ③Obiectivul de mare putere se referă la 25 ×—63×, valoarea NA este 0,35—0,95; ④ Obiectivul de imersie în ulei se referă la 90×—100×, valoarea NA este 1,25—1,40. În funcție de gradul de corectare a aberației, clasificarea poate fi împărțită în: ① Lentila obiectiv acromatică este o lentilă obiectiv utilizată în mod obișnuit, marcată cu „Ach” pe carcasă, această lentilă obiectiv poate elimina aberația cromatică formată de lumina roșie și cyan. Ușoară. Este adesea folosit împreună cu ocularele Huygens în microscopie. ②Obiectivul apocromatic este marcat cu cuvântul „Apo” pe carcasa obiectivului. Pe lângă corectarea aberației cromatice a luminii roșii, albastre și verzi, poate corecta și diferența de fază cauzată de lumina galbenă. Este adesea folosit împreună cu oculare de compensare. ③ Lentilele obiective speciale sunt fabricate pe baza obiectivelor de mai sus pentru a obține un anumit efect de observare specific. Cum ar fi: lentilă obiectiv cu inel de corecție, lentilă obiectiv cu diafragmă de câmp, lentilă obiectiv cu contrast de fază, lentilă obiectiv fluorescentă, lentilă obiectiv fără efort, lentilă obiectiv fără capac, obiectiv pentru distanță mare de lucru etc. Lentilele obiectiv utilizate în mod obișnuit în prezent cercetări sunt: obiectiv semi-apocromatic (FL), obiectiv plan (Plan), obiectiv apocromatic plan (Plan Apo), obiectiv super plan (Splan, super plan apocromat) obiectiv (Splan) Apo), etc.
(4) Ocular Funcția ocularului este de a mări din nou imaginea reală mărită de lentila obiectiv și de a reflecta imaginea obiectului în ochii observatorului. Structura ocularului este mai simplă decât cea a obiectivului. Ocularul unui microscop optic obișnuit constă de obicei din două lentile. Lentila superioară se numește „ocular”, iar lentila inferioară se numește „lentila de câmp”. Între lentilele superioare și inferioare sau sub cele două lentile, există o diafragmă inelară metalică sau „diafragmă de câmp”. După mărire, imaginea intermediară a lentilei obiectiv cade pe planul diafragmei de câmp, astfel încât poate fi amplasat un micrometru pentru ocular. Ocularele utilizate în mod obișnuit în microscoapele optice sunt. Pentru ocularele Huygens, dacă trebuie să efectuați cercetări, alegeți, în general, oculare cu performanțe mai bune, cum ar fi oculare compensatoare (K), oculare plate (P) și oculare cu câmp larg (WF). Utilizați un ocular fotografic (NFK) când faceți fotografii.
(2) Microscop optic Mărirea microscopului se face prin lentilă, iar imagistica unei singure lentile are aberații, care afectează calitatea imaginii. Un grup de lentile format dintr-o singură lentilă este echivalent cu o lentilă convexă cu o mărire mai bună. Figura 1-4 este modul principal de imagistică la microscop. AB este specimenul.
(3) Performanța microscopului. Rezoluția unui microscop depinde de diferite condiții ale sistemului optic. Obiectul care este observat trebuie să aibă o mărire mare și să fie clar. Dacă un obiect poate prezenta o structură clară și fină după mărire, depinde mai întâi de performanța lentilei obiectiv, urmată de performanța ocularului și a condensatorului.
1. Diafragma numerică se mai numește și raportul diafragmei (sau raportul diafragmei), prescurtat ca NA, iar valorile acestora sunt marcate pe obiectivul și pe lentila condensatorului. Diafragma și deschiderea numerică sunt principalii parametri ai obiectivelor și condensatoarelor și sunt, de asemenea, indicatori importanți pentru evaluarea performanței acestora. Deschiderea numerică este strâns legată de diferitele proprietăți ale microscoapelor. Este proporțională cu rezoluția microscopului și invers proporțională cu adâncimea focalizării. Este proporțională cu rădăcina pătrată a luminozității imaginii în oglindă. Apertura numerică poate fi exprimată prin următoarea formulă: NA=n.sin 2 unde: n——rezoluția medie dintre obiectivul și probă ——unghiul de deschidere al lentilei obiectivului Așa-numitul Unghiul de deschidere al lentilei se referă la distanța de la axa optică a lentilei obiectiv. Unghiul dintre lumina emisă de punctul superior al obiectului și marginea diametrului efectiv al lentilei frontale a lentilei obiectiv este prezentat în figura 1-5 . Unghiul de deschidere a obiectivului este întotdeauna mai mic de 180 grade . Deoarece indicele de refracție al aerului este 1, deschiderea numerică a obiectivului uscat este întotdeauna mai mică de 1, în general 0.05-0,95; dacă obiectivul de imersie în ulei este scufundat în ulei de cedru (cu indicele de refracție de 1,515), deschiderea numerică poate ajunge la 1,5. În timp ce teoretic limita deschiderii numerice este egală cu indicele de refracție al mediului de imersie utilizat, în practică, este imposibil să se atingă această limită din perspectiva tehnologiei de fabricare a lentilelor. De obicei, în intervalul practic, cea mai mare deschidere numerică a obiectivelor de imersie în ulei este 1,4. Indicii medii de refracție a mai multor substanțe sunt următorii: 1,0 pentru aer, 1,33 pentru apă, 1,5 pentru sticlă, 1,47 pentru glicerină și 1,52 pentru cedru. Efectul indicelui de refracție al mediului asupra traseului optic al lentilei obiectiv este prezentat în Figura 1-6.
2. Rezoluția D poate fi exprimată prin următoarea formulă: D=λ/2N.A. Lungimea de undă a luminii vizibile este de 0.4-0.7 microni, cu o lungime de undă medie de 0.55 microni. Dacă se folosește un obiectiv cu o deschidere numerică de 0,65, atunci D {{10}},55 microni / 2 x 0.65=0,42 microni . Aceasta înseamnă că obiectele mai mari de 0,42 microni pot fi observate și obiectele mai mici de 0,42 microni nu pot fi văzute. Dacă se folosește un obiectiv cu o deschidere numerică de 1,25, atunci D=2,20 microni. Orice obiect de inspectat a cărui lungime este mai mare decât această valoare va fi vizibil. Se poate observa că cu cât valoarea D este mai mică, cu atât rezoluția este mai mare și imaginea obiectului este mai clară. Conform formulei de mai sus, rezoluția poate fi îmbunătățită prin: (1) reducerea lungimii de undă; (2) creșterea indicelui de refracție; (3) creșterea unghiului lentilei. Microscoapele bazate pe lumină ultravioletă și microscoapele electronice folosesc lungimi de undă scurte de lumină pentru a îmbunătăți rezoluția pentru a examina obiecte mai mici. Rezoluția lentilei obiectiv este strâns legată de claritatea imaginii. Ocularele nu au această capacitate. Ocularul nu face decât să mărească imaginea produsă de obiectiv.
3. Mărire: Microscopul mărește obiectul, mai întâi prin lentila obiectiv * mărire secundară, iar ocularul provoacă mărire secundară la distanța vederii strălucitoare. Mărirea este raportul de volum dintre imaginea din spate și obiectul original. Prin urmare, mărirea (V) a microscopului este egală cu produsul dintre mărirea lentilei obiectiv (V1) și mărirea ocularului (V2), și anume: V=V1×V2 Metoda de calcul a comparația poate fi obținută din următoarea formulă M= △ × D F1 F2 F1 =Lungimea focală obiectivă F{2=Lungimea focală a ocularului △=Lungimea conductei de lumină D{{ 12}}Distanța de vizibilitate clară (=250mm) △=Obiectiv de mărire D=Mărire ocular M=Mărire microscop F1 F2 Setare △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F{2=150mm Apoi M= △ × D{= 160 × 250 =40×16.7=668 ori F1 F2 4 15
4. Adâncimea focalizării: Observați specimenul la microscop. Când focalizarea este pe un anumit plan al imaginii, imaginea obiectului este clară, iar planul imaginii este planul țintă. Pe lângă suprafața țintă din câmpul vizual, imaginile cu obiecte neclare pot fi văzute și deasupra și dedesubtul suprafeței țintă. Distanța dintre aceste două suprafețe se numește adâncimea focalizării. Adâncimea de focalizare a unui obiectiv este invers proporțională cu deschiderea numerică și mărirea: cu cât deschiderea numerică și mărirea sunt mai mari, cu atât adâncimea focalizării este mai mică. Prin urmare, reglarea oglinzii de ulei trebuie să fie mai atentă decât reglarea oglinzii cu putere redusă, altfel este ușor să faci ca obiectul să alunece și să nu fie găsit.
