光学显微镜的原理和构造来源

发布时间:2017-03-29      点击:

随着科学技术的发展,显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发展出了相差法、偏光方法;荧光方法也由透射光激发进展为落射光激发,使荧光效率大为提高;微分干涉相衬方法基于偏光方法,而巧妙地利用了微分干涉棱镜,使之能应用于医学与生物学的样品,又能应用于金相样品的分析与检验。
下面以研究用显微镜,简单介绍显微镜的基本组成部件。
1. 显微镜主机体:
显微镜的主机体设计成金字塔形,而底座的截面呈T字形,使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等,都可安装在主机体上或主机体内。
2. 显微镜的底座:
底座和主机体通常组成一个稳固的整体。底座内通常装有透射光照明光路系统(聚光、集光和反光)部件,光源的滤光片组,粗/微调焦机构,光源的视场光阑也安装在底座上。
3. 透射光光源: 透射光光源由灯室、灯座、卤素灯、集光与聚光系统及其调整装置组成。
4. 透射光光源与反射光光源的转换开关这是新一代MT系列显微镜特有的装置,透射光和反射光可通用。当具有透/反两用的配置时,利用这一转换开关能方便而又迅速的使透射光和反射光互相转换。在纯透射光的配置中,这一开关就改为电源开关。
5. 电源开关与亮度调节旋钮:电源开关用来接通或切断显微镜所需用的交流电源。电源开关旋钮也可调节照明光源的亮度,使所观察的视域可随时获得适当的亮度,可调范围为3-12V。作显微照相时,可根据曝光以及彩色底片色温的要求来调节灯光的亮度。当准备关掉电源之前,应先将亮度调节旋钮调到最小。
6. 粗、微调焦旋钮:调焦旋钮转动时带动燕尾导板上下移动,而导板上则装有物台托架和聚光镜托架,从而使物台趋向或远离物镜达到调焦的效果。
7. 透射光用的滤光片选择按钮:透射光显微镜检方法所需用的一组滤光片已安装在显微镜的底座内,通过底座外的按钮就可以根据不同的需要来选择适用的一块或一组滤光片。
通常的滤光片配套有:
(1) 蓝色色温转换滤光片:用来把光源的色温由3200K转换成日光型彩色底片所需的5500K色温;
(2) 绿色滤光片:用来增强相差观察方法中成像的反差,或者以黑白底片作显微照相时,可以提高片成像的反差;
(3) 浅灰色滤光片:是透光率为50%的中性减光滤光片,可把视野的亮度减弱一半;
(4) 灰色滤光片:是透光率为25%的中性减光滤光片,可把视野的高度减弱75%;
(5) 透光率仅为6%的中性减光滤光片,可把视野的亮度变得相当暗,95%以上的光都已被吸收掉。
8. 光源的视场光阑: 视场光阑是显微镜照明光路系统中的重要部件之一,它只能按照库勒照明系统的要求来进行调节,视场光阑不可以任意开大,但要根据使用的物镜倍数来调节适当的大小。视场光阑的主要功用有:
(1) 控制杂散光在成像光路系统中的影响,特别是免除杂散光对照相系统的干扰,使显微照相的底片不至于蒙上一层灰雾;
(2) 控制照明光束的大小,使所观察的视域能受到均匀的照明;
(3) 在荧光显微镜检方法中,可以把激发光限制在所需激发样品的视域范围内,以防止视域外的样品过早受到激发。
9. 聚光镜系统:
聚光镜系统是照明光路系统中的重要部件之一,它也只能按照库勒照明系统的调整要求来进行调节。聚光镜系统调整的好坏,可以直接影响显微镜视域中照明的均匀性,也可影响显微镜的分辨力,还可以直接控制显微照相底片上的反差。聚光镜系统通常由以下几个部件组成:
(1) 聚光镜本体:可以是简单的阿贝聚光镜,也可以是消球差-消色差的聚光镜,另外还有一种是消除了内应力的偏光聚光镜。聚光镜的重要参数之一是数值孔径,通常为0.32;这样的数值孔径太小,只能与以下的物镜配合使用,因此需配用前端透镜来提高数值孔径,以便与不同倍数的物镜灵活配合使用;
(2) 前端透镜:前端透镜本身的数值孔径通常为0.63、0.90、1.30或1.40,它要附装在聚光镜本体上,可以方便地摆进或摆出光路。最常用的前端透镜数值孔径为0.90,当它摆入光路时,可以和10×及以上的物镜配用,摆出光路时可以和10×以下的物镜如6.3×、5×及2.5×等物镜配用;
(3) 聚光镜的孔径光阑: 孔径光阑实际上是一个可变光圈,它是显微镜照明光路系统中的又一个重要部件,在透射光明视野法、微分干涉相衬法以及偏光法所使用的聚光镜中,都装有孔径光阑。
它可以影响显微镜在作观察时的分辨力;直接控制显微照相底片上的反差;可用来调节聚光镜的数值孔径,配合所用物镜的数值孔径,以取得的分辨本领,或的分辨本领;还可以使光源的发光体成像于孔径光阑所在的平面上,从而满足库勒照明系统的前提条件。在实际操作中,调节聚光镜孔径光阑可以改变显微镜中所观察到的视野亮度,这是由于历史上对聚光镜孔径光阑的误解所造成的错误用法。这里要特别强调:不应该用聚光镜的孔径光阑来调节视野中的亮度、更不应该用调节聚光镜位置高低的方法来调节视野中的亮度!以往的错误用法希望能在实际操作中纠正过来。
(4) 转盘:在多用途聚光镜系统中,为方便才把明视野的孔径光阑、暗视野的中央光挡、相差法所需用的各种不同直径的环状光圈、微分干涉相衬法用的DIC棱镜及其孔经光阑等部件装在转盘上再嵌入到聚光镜本体的座子内,使用时转动转盘就可以选用不同显微镜检法所适用的聚光镜,方便而又快捷。
10. 机械移动式载物台:
载物台可以承载样品,装有可在水平方向上作前后、左右移动的调节装置,有的还可以在水平方向上作大约100度的旋转,以便使样品能更好地与显微照相的取景框相适配。
11. 物镜转换器:
物镜转换器安装在滑插式燕尾槽座上,已作了准确的对中。可迅速更换物镜。常用的有6个、5个及4个孔位的物镜转换器。
12. 物镜:物镜是显微镜的核心光学部件,显微镜的放大倍数、分辨本领、色差与像差的校正状况、工作距离等,都有直接由物镜来决定。衡量物镜质量的基本参数主要有:
a. 色差消正的程度(或级别);
b. 像场平坦的程度;
c. 所使用的玻璃材料。

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