Оптичний шлях звичайного оптичного мікроскопа
1. Звичайний оптичний мікроскоп — прецизійний оптичний прилад. У минулому прості мікроскопи складалися лише з кількох лінз, тоді як сучасні мікроскопи складаються з набору лінз. Звичайні оптичні мікроскопи зазвичай можуть збільшувати об’єкти в 1500-2000 разів. (1) Структура мікроскопа Структуру звичайного оптичного мікроскопа можна розділити на дві частини: одна — це механічний пристрій, а інша — оптична система. Тільки коли ці дві частини добре взаємодіють, мікроскоп може працювати. По-перше, механічний пристрій мікроскопа. Механічний пристрій мікроскопа включає раму, оправу об’єктива, перетворювач об’єктива, столик, штовхач, грубий гвинт, мікрогвинт та інші компоненти. Кронштейн складається з основи та дзеркала. До нього кріпиться столик і оправа об'єктива, яка є основою для встановлення компонентів системи оптичного збільшення.
(2) Окуляр з’єднаний з оправою об’єктива, а конвертер з’єднаний з нижньою частиною, утворюючи темну кімнату між окуляром і об’єктивом (встановленим під конвертором). Відстань від задньої кромки об'єктива до кінця ствола називається довжиною механічного ствола. Оскільки збільшення лінзи об’єктива припадає на певну довжину оправи об’єктива. Зміна довжини тубуса об’єктива не тільки змінить збільшення, але й вплине на якість зображення. Тому при використанні мікроскопа довжину тулуба об’єктива не можна змінювати за бажанням. На міжнародному рівні стандартна довжина ствола мікроскопа становить 160 мм, і це число вказано на корпусі лінзи об’єктива.
(3) Пристрій для зміни лінз Носовий пристрій для зміни лінз може бути оснащений 3-4 лінзами об’єктива, зазвичай трьома лінзами об’єктива (мале збільшення, велике збільшення, масляна лінза). Мікроскопи Nikon оснащені чотирма об'єктивами. Обертаючи конвертер, будь-яку лінзу об’єктива можна приєднати до оправи об’єктива за потреби, а окуляр на оправі об’єктива утворює збільшувальну систему.
(4) У центрі сцени є отвір, який є доріжкою світла. Столик оснащений пружинними затискачами для зразків і штовхачами, функція яких полягає в фіксації або переміщенні положення зразка так, щоб мікроскопічний об’єкт знаходився якраз у центрі поля зору.
(5) Штовхач — це механічний пристрій, який переміщує зразок. Він виготовлений з металевої рами з двома рушійними механізмами, одним горизонтальним і одним вертикальним. Хороший мікроскоп має шкали, вигравірувані на смузі, щоб створити дуже точну площину. Система координат. Якщо ви хочете повторно спостерігати за певною частиною досліджуваного зразка, ви можете записати значення вертикальної та горизонтальної лінійки під час першого огляду, а потім перемістити штовхач відповідно до значення, щоб знайти положення вихідного зразка.
(6) Груба спіраль — це механізм, який регулює відстань між лінзою об’єктива та зразком шляхом переміщення тубуса лінзи. У старих мікроскопах після закручування грубої спіралі вперед лінза опускається вниз і наближається до зразка. Виконуючи мікроскопію на мікроскопах нового виробництва, поверніть предметний столик вперед правою рукою, щоб підняти столик, щоб наблизити зразок до об’єктива, і навпаки.
(7) Гвинт мікропереміщення може використовувати лише гвинт грубого переміщення для грубого налаштування фокусної відстані. Щоб отримати чітке зображення, вам потрібно буде зробити додаткові налаштування за допомогою мікрогвинта. Оправа об’єктива переміщується на 0.1 мм (100 мікрон) за кожен оберт фреттинг-гвинта. Товста і тонка спіралі нещодавно виготовленого мікроскопа gao-end коаксіальні. 2. Оптична система мікроскопа Оптична система мікроскопа складається з рефлектора, конденсора, лінзи об’єктива, окуляра і т. д. Оптична система збільшує предмет для формування збільшеного зображення предмета.
(1) Дзеркала Ранні звичайні оптичні мікроскопи використовували природне світло для огляду об’єктів, а дзеркало встановлювалося на рамі. Рефлектор складається з плоскої поверхні та увігнутого дзеркала з іншого боку, яке може відбивати світло, що падає на нього, до центру збиральної лінзи, тим самим освітлюючи зразок. Якщо не використовується конденсор, використовуйте увігнуте дзеркало. Увігнуті дзеркала фокусують світло. При використанні конденсора зазвичай використовується плоске дзеркало. Нещодавно виготовлена нижня рама мікроскопа оснащена джерелом світла та гвинтом регулювання струму, який може регулювати інтенсивність світла шляхом регулювання струму.
(2) Конденсатор Конденсатор знаходиться під столом. Він складається із збиральної лінзи, райдужної апертури та підйомного гвинта. Концентратори можна розділити на концентратори світлого поля та концентратори темного поля. Звичайні оптичні мікроскопи оснащені конденсорами світлого поля. Конденсатори світлого поля включають конденсатори Аббе, конденсатори просвітлення та конденсатори падаючого піску. Конденсатори Аббе страждають від хроматичних і сферичних аберацій, коли числова апертура об’єктива перевищує 0.6. Конденсори Qiming мають високу корекцію хроматичної аберації, сферичної аберації та коми. Це високоякісний конденсор для світлопольної мікроскопії, але він не підходить для об’єктивів нижче 4x. Струсіння конденсора може призвести до того, що верхня лінза конденсора виведеться зі шляху світла, щоб задовольнити потреби об’єктива з низьким збільшенням (4×) із великим полем освітлення.
Конденсатор встановлюється під предметним столиком, і його функція полягає в тому, щоб сфокусувати світло, відбите джерелом світла, на зразок через дзеркало, щоб отримати сильне освітлення і зробити зображення об'єкта яскравим і чітким. Висота конденсора регулюється, завдяки чому фокус потрапляє на досліджуваний об'єкт і виходить висока яскравість. Фокальна точка загального конденсора знаходиться на 1,25 мм над ним, а його межа підйому знаходиться на 0,1 мм нижче площини сцени. Таким чином, товщина необхідного предметного скла повинна бути між 0.8-1.2 мм, інакше досліджуваний зразок не зможе сфокусуватися, що вплине на мікроскопічний ефект. Перед групою передніх лінз конденсора також є райдужна діафрагма, яку можна відкривати та закривати, впливаючи на роздільну здатність і контрастність зображення. Якщо апертуру діафрагми відкрити занадто широко, за межі числової апертури об’єктива, виникне спалах; якщо діафрагма закрита надто мало, роздільна здатність буде зменшена, а контраст – збільшений. Тому під час спостереження за допомогою налаштування діафрагми діафрагми польова діафрагма (мікроскоп з польовою діафрагмою) відкривається до зовнішньої дотичної до периферії поля зору, так що об’єкти, які не знаходяться в полі зору, не можуть отримати світло. . Підсвічування дозволяє уникнути інтерференції розсіяного світла.
(3) Лінза об’єктива, встановлена на конвертері на передньому кінці оправи об’єктива, використовує світло, щоб зробити об’єкт огляду вперше. Якість зображення об'єктива має вирішальний вплив на роздільну здатність. Продуктивність об’єктива залежить від числової апертури об’єктива (числова апертура скорочено NA). Числову апертуру кожного об'єктива позначають на корпусі об'єктива. Чим більша числова апертура, тим краще працює об’єктив. Існує багато типів лінз об’єктива, які можна класифікувати з різних точок зору: Відповідно до різниці в середовищі між передньою лінзою об’єктива та об’єктом, який потрібно перевірити, їх можна розділити на: 1. Суху лінзу об’єктива. використовує повітря як середовище, як-от зазвичай використовувана лінза об’єктива нижче 4{{10}}×, числова апертура дорівнює менше 1. ②Олійні імерсійні об’єктиви часто використовують кедрову олію як середовище. Такі об'єктиви ще називають масляними лінзами. Його збільшення становить 90×-100×, а числове значення апертури більше 1. Відповідно до збільшення лінзи об’єктива, його можна розділити на: ①Об’єктив малої потужності стосується 1× -6×, значення NA дорівнює 0.04-0.15; ②Об’єктив середньої потужності означає 6×-25×, значення NA – 0.15-0.40; ③Об’єктив високої потужності означає 25 ×—63×, значення NA становить 0,35–0,95; ④ Масляний об’єктив відноситься до 90×—100×, значення NA становить 1,25–1,40. За ступенем корекції аберації класифікацію можна розділити на: ① Ахроматична лінза об’єктива – це широко використовувана лінза об’єктива з позначкою «Ach» на оболонці, ця лінза об’єктива може усунути хроматичну аберацію, утворену червоним і блакитним світлом. світло. Він часто використовується в поєднанні з окулярами Гюйгенса в мікроскопії. ②Апохроматичний об’єктив позначено словом «Apo» на корпусі об’єктива. Окрім корекції хроматичної аберації червоного, синього та зеленого світла, він також може коригувати різницю фаз, викликану жовтим світлом. Часто використовується в поєднанні з компенсуючими окулярами. ③ Спеціальні об’єктиви виготовляються на основі вищезазначених об’єктивів для досягнення певного специфічного ефекту спостереження. Такі як: об’єктив із коригуючим кільцем, об’єктив із діафрагмою поля, фазово-контрастний об’єктив, флуоресцентний об’єктив, об’єктив без деформації, об’єктив без кришки, об’єктив із великою робочою відстанню тощо. дослідження є: напівапохроматичний об’єктив (FL), плановий об’єктив (Plan), плановий апохроматичний об’єктив (Plan Apo), надплановий об’єктив (Splan, super plan apochromat) об’єктив (Splan) Apo) тощо.
(4) Окуляр Функція окуляра полягає в тому, щоб знову збільшити реальне зображення, збільшене лінзою об’єктива, і відобразити зображення об’єкта очам спостерігача. Будова окуляра простіше, ніж лінзи об'єктива. Окуляр звичайного оптичного мікроскопа зазвичай складається з двох лінз. Верхню лінзу називають «окуляром», а нижню — «польовою». Між верхньою та нижньою лінзами або під двома лінзами є металева кільцева діафрагма або «польова діафрагма». Після збільшення проміжне зображення лінзи об'єктива потрапляє на площину польової діафрагми, тому можна розмістити окуляр-мікрометр. Зазвичай в оптичних мікроскопах використовуються окуляри. Для окулярів Гюйгенса, якщо вам потрібно провести дослідження, зазвичай вибирайте окуляри з кращими характеристиками, наприклад компенсаційні окуляри (K), плоскі окуляри (P) і окуляри з широким полем (WF). Під час фотографування використовуйте фотографічний окуляр (NFK).
(2) Оптичний мікроскоп. Збільшення мікроскопа здійснюється через лінзу, і зображення однієї лінзи має аберації, які впливають на якість зображення. Група лінз, що складається з однієї лінзи, еквівалентна опуклій лінзі з кращим збільшенням. На малюнку 1-4 зображено основний режим отримання зображень під мікроскопом. АВ — зразок.
(3) Продуктивність мікроскопа. Роздільна здатність мікроскопа залежить від різних умов оптичної системи. Об'єкт, який спостерігають, повинен мати велике збільшення і бути чітким. Те, чи може об’єкт показувати чітку та тонку структуру після збільшення, залежить насамперед від продуктивності лінзи об’єктива, а потім від продуктивності окуляра та конденсора.
1. Числову апертуру також називають світлосилою (або діафрагмою), скорочено NA, і її значення позначені на об’єктиві та збиральній лінзі. Діафрагма та числова апертура є основними параметрами об’єктивів і конденсорів, а також важливими показниками для оцінки їх ефективності. Числова апертура тісно пов'язана з різними властивостями мікроскопів. Вона пропорційна роздільній здатності мікроскопа і обернено пропорційна глибині фокусу. Вона пропорційна квадратному кореню з яскравості дзеркального зображення. Числову апертуру можна виразити такою формулою: NA=n.sin 2 де: n——середня роздільна здатність між лінзою об'єктива та зразком ——кут розкриття лінзи об'єктива Т.зв. кут відкриття лінзи означає відстань від оптичної осі лінзи об’єктива. Кут між світлом, випромінюваним верхньою точкою об’єктива, і краєм ефективного діаметра передньої лінзи лінзи об’єктива показано на малюнку 1-5 . Кут відкриття лінзи завжди менший за 180 градусів. Оскільки показник заломлення повітря дорівнює 1, числова апертура сухого об’єктива завжди менша за 1, зазвичай 0.05-0.95; якщо масляний імерсійний об’єктив занурити в кедрову олію (з показником заломлення 1,515), числова апертура може досягати 1,5. Хоча теоретично межа числової апертури дорівнює показнику заломлення використовуваного середовища занурення, на практиці неможливо досягти цієї межі з точки зору технології виробництва лінз. Зазвичай у практичному діапазоні найбільша числова апертура масляних імерсійних об’єктивів становить 1,4. Середні показники заломлення деяких речовин такі: 1,0 для повітря, 1,33 для води, 1,5 для скла, 1,47 для гліцерину і 1,52 для кедра. Вплив показника заломлення середовища на оптичний шлях лінзи об’єктива показано на малюнку 1-6.
2. Роздільну здатність D можна виразити такою формулою: D=λ/2N.A. Довжина хвилі видимого світла становить 0.4-0.7 мікрон із середньою довжиною хвилі 0.55 мікрон. Якщо використовується об’єктив із числовою апертурою 0.65, то D {{10}}.55 мкм / 2 x 0.65=0.42 мкм . Це означає, що об’єкти розміром більше 0.42 мікрон можна спостерігати, а об’єкти розміром менше 0,42 мікрона неможливо побачити. Якщо використовується об’єктив із числовою апертурою 1,25, то D=2.20 мкм. Буде видно будь-який об’єкт, що підлягає перевірці, довжина якого перевищує це значення. Видно, що чим менше значення D, тим вище роздільна здатність і чіткіше зображення об’єкта. Відповідно до наведеної вище формули, роздільну здатність можна покращити шляхом: (1) зменшення довжини хвилі; (2) підвищення показника заломлення; (3) збільшення кута лінзи. Ультрафіолетові мікроскопи та електронні мікроскопи використовують короткі хвилі світла для покращення роздільної здатності для дослідження менших об’єктів. Роздільна здатність лінзи об’єктива тісно пов’язана з чіткістю зображення. Окуляри не мають такої можливості. Окуляр лише збільшує зображення, створене об’єктивом.
3. Збільшення: мікроскоп збільшує об’єкт спочатку через лінзу об’єктива * вторинне збільшення, а окуляр викликає вторинне збільшення на відстані яскравого бачення. Збільшення — це відношення об’єму заднього зображення до вихідного об’єкта. Отже, збільшення (V) мікроскопа дорівнює добутку збільшення лінзи об’єктива (V1) на збільшення окуляра (V2), а саме: V=V1×V2 Метод розрахунку порівняння можна отримати за такою формулою M= △ × D F1 F2 F1 =Фокусна відстань об’єктива F2=Фокусна відстань окуляра △=Довжина світлової труби D{{ 12}}Ясна відстань (=250мм) △=Збільшення об’єктива D=Збільшення окуляра M=Збільшення мікроскопа F1 F2 Налаштування △=160мм F{ {20}}мм D=250мм F2=150мм Тоді M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 помножити на F1 F2 4 15
4. Глибина фокусування: спостерігайте за зразком під мікроскопом. Коли фокус знаходиться на певній площині зображення, зображення об’єкта чітке, а площина зображення є цільовою площиною. Окрім цільової поверхні в полі зору, розмиті зображення об’єктів також можна побачити над і під цільовою поверхнею. Відстань між цими двома поверхнями називається глибиною фокусу. Глибина фокусування об’єктива обернено пропорційна числовій апертурі та збільшенню: чим більше числова апертура та збільшення, тим менша глибина фокусу. Тому регулювання масляного дзеркала має бути більш ретельним, ніж регулювання малопотужного дзеркала, інакше легко проскочити об’єкт і його не знайти.
