物鏡是由若干個透鏡組合而成的一個透鏡�。組合使用的目的是為了克服單個透鏡的成像缺陷,提高物鏡的光�(xué)�(zhì)�。顯微鏡的放大作用主要取決于物鏡,物鏡質(zhì)量的好壞直接影響顯微鏡映像質(zhì)�,它是決定顯微鏡的分辨率和成像清晰程度的主要部件,所以對物鏡的校正是很重要的�
物鏡是顯微鏡最重要的光�(xué)部件,利用光線使被檢物體次成�,因而直接關(guān)系和影響成象的質(zhì)量和各項光學(xué)技�(shù)參數(shù),是衡量一臺顯微鏡�(zhì)量的首要�(biāo)�(zhǔn)�
物鏡的結(jié)�(gòu)�(fù)雜,制作精密,通常都由透鏡組組合而成,各鏡片間彼此相隔一定的距離,以減少相差。每組透鏡都由不同材料、不同參�(shù)的一或數(shù)塊透鏡膠合而成。物鏡有許多具體的要�,如合軸,齊��
�(xiàn)代顯微物鏡已�(dá)到高度完善,其數(shù)值孔徑已接近極限,視場中心的分辨率與理論值之區(qū)別已微乎其微。但繼續(xù)增大顯微物鏡視場與提高視場邊緣成象質(zhì)量的可能性仍然存在,這種研究工作,至今仍在�(jìn)��
齊焦既是在鏡檢時,當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖象清晰后,在�(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時,其成象亦應(yīng)基本清晰,而且象的中心偏離也應(yīng)該在一定的范圍�(nèi),也就是合軸程度。齊焦性能的優(yōu)劣和合軸程度的高低是顯微鏡質(zhì)量的一個重要標(biāo)�,它是與物鏡的本身質(zhì)量和物鏡�(zhuǎn)換器的精度有�(guān)�
與寬光束有關(guān)的象差是球差、慧差以及位置色�;與視場有關(guān)的象差是象散、場�、畸變以及倍率包差�
顯微物鏡與目鏡在參與成象這點上是有區(qū)別的.物鏡是顯微鏡最�(fù)雜和最重要的部�,在寬光束中工作(孔徑大),但這些光束與光軸的傾角�?。ㄒ晥鲂。荒跨R在窄光束中工�,但其傾角大(視場大�.�(dāng)計算物鏡與目�,在消除象差上有很大差別�
顯微物鏡是一消球差系�(tǒng).這意味著:就軸上的一對共軛點而言,消除了球差并且實現(xiàn)了正弦條件時,每一物鏡僅有兩個這種消球差點.因此,物體與象的計算位置的任何改變均�(dǎo)致象差變�。裝在鏡筒下端的旋轉(zhuǎn)器上,一般有3�4個物�,其中最短的刻有�10×”符號的為低倍鏡,較長的刻有�40×”符號的為高倍鏡,最長的刻有�100×”符號的為油�,此外,在高倍鏡和油鏡上還常加有一圈不同顏色的�,以示區(qū)��
⑴按顯微鏡鏡筒長度(以mm計):透射光用160鏡筒,帶0.17mm厚或更厚的蓋玻片;反射光�190鏡筒,不
帶蓋玻片;透射光與反射光用鏡筒,筒長無限大�
⑵按浸法特征:非浸式(干式)、浸式(油浸、水�、甘油浸及其它浸法)�
⑶按光學(xué)裝置:透射�、反射式以及折反射式�
⑷按�(shù)值孔徑和放大倍數(shù):低倍(NA�0.2與β≤10X),中倍(NA�0.65與β≤40X�,高倍(NA>0.65�
β>40X��
⑸按校正象差的情況不�,通常分為消色差物�,半復(fù)消色差物鏡,�(fù)消色差物�,平視場消色差物�,�
視場�(fù)消色差物鏡和單色物鏡�
⒈消色差物鏡 (Achromatic) 是較常見的一種物鏡(�1-1�,由若干組曲面半徑不同的一正一�(fù)膠合�
鏡組�,只能矯正光譜線中紅光和�(lán)光的軸向色差。同時校正了軸上點球差和近軸點慧�,這種物鏡不能
消除二級光譜,只校正�、綠波區(qū)的球�、色差,未消除剩余色差和其他波區(qū)的球�、色差,并且像場�
曲仍很大,也就是�,只能得到視場中間范圍清晰的�。使用時宜以黃綠光作照明光源,或在光程中插入
黃綠色濾光片。此類物鏡結(jié)�(gòu)簡單,經(jīng)�(jì)實用,常和福根目�、校正目鏡配合使用,被廣泛地�(yīng)用在��
低倍顯微鏡�。在黑白照相時,可采用綠色濾色片減少殘余的軸向色�,獲得對比度好的相片�
⒉復(fù)消色差物鏡(Apochromatic� 由多組特殊光�(xué)玻璃和熒石制成的透鏡組組合而成。將�、藍(lán)�
黃光校正了軸向色�,消除了二級光譜,因此像�(zhì)很好,但鏡片多、加工和裝校都較困難。色差的校正�
可見光的全部波區(qū)。若加入�(lán)色或黃色濾光片效果更�。它是顯微鏡中良的物鏡,對球面差、色差都
有較好的校正,適用于高倍放�。但仍需與補償目鏡配合使�,以消除殘余色差�
⒊平面消色差物鏡(Plana chromatic) 采用多鏡片組合的�(fù)雜光�(xué)�(jié)�(gòu),較好地校正像散和像場彎��
使整個視場都能顯示清晰,適用于顯微攝�。該物鏡對球差和色差的校正仍限于黃綠波區(qū),且還存在剩�
色差�
⒋平面復(fù)消色差物鏡(PF,Planapochromat) 除�(jìn)一步作像場彎曲校正�,其它像差校正程度均與復(fù)消色
差物鏡相同,使映像清�、平坦;但結(jié)�(gòu)�(fù)�,制造困難�
⒌半�(fù)消色差物鏡(Halfapochromatic) 部分鏡片用熒石制�,故又稱熒石物鏡,性能比消色差物鏡��
價格比復(fù)消色差物鏡便宜。校正像差程度介于消色差與復(fù)消色差兩種物鏡之�,但其它光學(xué)性質(zhì)都與后�
相近;價格低�,與補償目鏡配合使用�
6.特種物鏡 所謂特種物鏡就是在上述物鏡的基�(chǔ)上,專門為達(dá)到某些效果而設(shè)�。根�(jù)用途主要有以下
幾種�
1)相差物鏡(phase contrast objective)這種物鏡是相差顯微鏡的專用鏡頭(�(dāng)然也可常�(guī)使用)�
特點是在物鏡的后焦點平面處裝有一塊相�,已�(dá)到推遲光波的目的�
2)帶校正�(huán)物鏡(correction collar objective)在物鏡中裝有環(huán)狀的調(diào)節(jié)�(huán)。當(dāng)�(zhuǎn)動調(diào)節(jié)�(huán)時,可調(diào)
節(jié)物鏡�(nèi)的透鏡組(一般為第二和第三組透鏡)之間的距離,從而校正由蓋玻片厚度不�(biāo)�(zhǔn)所引起的覆�
差�
3)帶虹彩光闌物鏡(iris diaphragm objective)在物鏡鏡筒�(nèi)的上部裝有虹彩光�,外方也有可旋轉(zhuǎn)
的調(diào)節(jié)�(huán),轉(zhuǎn)動時可調(diào)節(jié)光闌孔徑的大�。這種�(jié)�(gòu)是的油浸物鏡�
4)無�(yīng)變物鏡(strain-free objective)這種物鏡在透鏡組的裝配中克服了�(yīng)力的存在,是專作透射�
偏光鏡檢用的物鏡,能�(dá)到更佳的偏光鏡檢效果�
5)無熒光物鏡(non-fluorescing objective)是專用于落射式熒光顯微鏡上的物�。這種物鏡即使受到
很強的激勵光源時也不�(fā)出熒��
6)無蓋片物鏡(no cover objective� 有些被檢物體,尤其是涂抹制片�,上面不能加用蓋玻片,這樣
鏡檢時應(yīng)使用無蓋片物�,否則圖像質(zhì)量將明顯下降,在高倍鏡檢時更為顯著�
物鏡主要參數(shù)包括:放大倍數(shù)、數(shù)值孔徑和工作距離�
①、放大倍數(shù)是指眼睛看到像的大小與對�(yīng)�(biāo)本大小的比�。它指的是長度的比值而不是面積的比��
例:放大倍數(shù)�100×,指的是長度�1μm的標(biāo)�,放大后像的長度�100μm,要是以面積計算,則放大�10,000�。顯微鏡的總放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡放大倍數(shù)的乘積�
�、數(shù)值孔徑也叫鏡口率,簡寫NA 或A,是物鏡和聚光器的主要參�(shù),與顯微鏡的分辨力成正比。干燥物鏡的�(shù)值孔徑為0.05-0.95,油浸物鏡(香柏油)的數(shù)值孔徑為1.25�
�、工作距離是指當(dāng)所觀察的�(biāo)本最清楚時物鏡的前端透鏡下面到標(biāo)本的蓋玻片上面的距離。物鏡的工作距離與物鏡的焦距有關(guān),物鏡的焦距越長,放大倍數(shù)越低,其工作距離越長。例�10倍物鏡上�(biāo)�10/0.25�160/0.17,其�10為物鏡的放大倍數(shù)�0.25為數(shù)值孔��160為鏡筒長度(單位mm);0.17為蓋玻片的標(biāo)�(zhǔn)厚度(單� mm��10倍物鏡有效工作距離為6.5mm�40倍物鏡有效工作距離為0.48mm�
放大倍數(shù)
物鏡的放大倍數(shù),是指物鏡在線長度上放大實物倍數(shù)的能力指�(biāo)。有兩種表示方法,一種是直接在物鏡上刻度出如8×�10×�45×�;另一種則是在物鏡上刻度出該物鏡的焦距f,焦距越�,放大倍數(shù)越高。前一種物鏡放大倍數(shù)公式為M�=L/f�,L是光�(xué)鏡筒長度,L值在�(shè)計時是很�(zhǔn)確的,但實際�(yīng)用時,因不好量度,常用機械鏡筒長�。機械鏡筒長度是指從顯微鏡目鏡接口處之直線距雀每一物鏡上都用數(shù)字標(biāo)明了機械鏡筒長度�
鏡筒長度
鏡筒長度是指物鏡底面到目鏡頂面的距離。由于物鏡的像差是依�(jù)一定位置的映像來校正的,因此物鏡一定要在規(guī)定的機械鏡筒長度上使�,一般顯微鏡的機械鏡筒長度多�160mm�170mm、[3] 190mm。金相顯微鏡在攝影時,由于放大倍數(shù)不同,映像投射距離變化很大,因此,優(yōu)良的物鏡的像差是按任意鏡筒長度校正的,即在無限長范圍�(nèi),物鏡像差均已校正�
�(shù)值孔�
�(shù)值孔徑表征物鏡的聚光能力,是物鏡的重要性質(zhì)之一,通常以“NA”表示。物鏡的�(shù)值孔徑大小決定了物鏡的分辨能力(鑒別)及有效放大倍數(shù)。根�(jù)理論推導(dǎo)得出:NA=nsinθ增大物鏡的數(shù)值孔徑有兩個途徑�
� 增大透鏡的直徑或減小物鏡的焦距即�(shè)計短焦距的物�,以增大孔徑半角θ。但此法會導(dǎo)致像差增加及制造困�,一般不采用。實際上sinθ的值只能達(dá)�0.95�
� 增大物鏡與觀察物之間的折射率n。干系物鏡是以空氣為介質(zhì)�,折射率n=1,一般用于低倍物�。油系物鏡常以松柏油(n=1.515,NA=1.4�、�-壹代溴萘(n=1.658,NA=1.60)為介質(zhì),用于高倍物�。油物鏡的數(shù)值孔徑此時可�(dá)1.30~1.40,其放大倍數(shù)可達(dá)100~140�。但干系物鏡不能隨便用油作為介質(zhì)�
物鏡的最小數(shù)值孔徑系�、參�(shù)、色圈及�(biāo)�
物鏡的標(biāo)�
在物鏡外殼上刻有不同的標(biāo)記浸液記�、物鏡類�、放大率、數(shù)值孔�、機械筒長度、蓋玻片厚度。油:表示浸液為松柏油;100×/1.25:表示物鏡放大率�100�,數(shù)值孔�1.25�160/0:表示機械鏡筒長度為160mm;�0”表示無蓋玻�。有些物鏡刻�160/-:表示機械鏡筒長度為160mm?�?”表示可有可無蓋玻片。在物鏡上刻有色圈表示物鏡的放大�。高倍物鏡通常都為油浸�,油鏡頭用“油”(或OiI�ÖL,HL)或外殼涂一黑圈來表示�
物鏡的鑒別能�
顯微鏡的鑒別能力主要決定于物�。物鏡的鑒別能力可分為平面和垂直鑒別能力。物鏡(objective lens� 物鏡是決定光�(xué)顯微鏡基本性能及功能的最重要的光�(xué)單元。因此,為了滿足各種需求和�(yīng)�,我們研制出了有著光�(xué)性能和功能(這對光學(xué)顯微鏡而言也是最重要的性能和功能)的物�,推出了能滿足不同使用目的多種物鏡產(chǎn)�?;旧衔镧R是按照用途、觀察方�、倍率、性能(像差校正)等�(jìn)行分類。其�,按照像差校正來分類的是顯微鏡物鏡特有的分類方法�
按照用途分�
光學(xué)顯微鏡的用途大致分為“生物用”和“工�(yè)用”兩大類。物鏡也可以按照這兩種用�,劃分為“生�
用”物鏡和“工�(yè)用”物鏡。在生物用途中,一般是將生物標(biāo)本放置在載玻片上,并從上面用蓋玻片遮蓋固�。由于生物用物鏡需要透過蓋玻片觀察樣�,所以采用了考慮到蓋玻片的厚度(一般為0.17 mm)的光學(xué)系統(tǒng)�(shè)�。而在工業(yè)用途中,一般是在金屬礦物切�、半�(dǎo)體晶圓和電子零部件等�(biāo)本沒有被遮蓋的狀�(tài)下�(jìn)行觀察的。所�,工�(yè)用物鏡采用了物鏡前端和標(biāo)本之間沒有蓋玻片狀�(tài)的光�(xué)系統(tǒng)�(shè)��
按照觀察方法分�
根據(jù)光學(xué)顯微鏡的用途開�(fā)出了各種觀察方�,也開發(fā)出了對應(yīng)這些觀察方法的專用物鏡??梢园凑沼^察方法劃分物�。例�,“反射暗視場用物鏡(�(nèi)部透鏡的周圍有�(huán)狀照明光路)�、“微分干涉用物鏡(減少透鏡�(nèi)部失�,優(yōu)化了與微分干涉棱鏡的光學(xué)特性組合)�、“熒光用物鏡(改善了近紫外線�(lǐng)域的透射率)”、“偏振光用物鏡(極大程度減少了透鏡的內(nèi)部失真)”和“相位差用物鏡(�(nèi)置相位板)”等�
按照倍率分類
光學(xué)顯微鏡是在稱為物鏡轉(zhuǎn)換器的裝置上安裝了多個物鏡。這樣,只要轉(zhuǎn)動物鏡轉(zhuǎn)換器就可以把低倍率切換到高倍率,輕松完成倍率變換。所以一般是在物鏡轉(zhuǎn)換器上安裝一組不同倍率的物�。為�,物鏡的�(chǎn)品陣容由低倍率�5×�10×�、中倍率�20×�50×)和高倍率�100×)物鏡構(gòu)�。其中,特別是在高倍率�(chǎn)品中,為了得到高清晰成像,我們推出了在物鏡的前端與標(biāo)本之間填充合成油、水等折射率高的專用液體的液浸物�。另�,還推出了用于特殊用途的超低倍率�1.25×�2.5×)和超高倍率�150×)物鏡等�
像差校正和物鏡的分類
按照色差校正分類(等級)根據(jù)軸色差(縱向色差)校正的程度,可以分為消色差、半消色差(Fluorite�、復(fù)消色�3個等�。產(chǎn)品陣容也按照普通級別到別排�,價格不��
在軸色差校正�,校正了C線(紅:656.3 nm)和F線(�(lán)�486.1 nm�2種顏色的物鏡稱為消色差透鏡(Achromat)。紅�(lán)2色以外的光線(一般以紫色的g線為對象�435.8 nm)在離開焦平面的面上聚焦,這個g線稱�2級光譜。色差校正范圍達(dá)到這�2級光譜的物鏡稱為�(fù)消色差透鏡(Apochromat�。也就是說,�(fù)消色差透鏡是對3色(C�、F線、g線)�(jìn)行軸色差校正的物�。下圖以波像差表示了消色差透鏡和復(fù)消色差透鏡在色差校正上的不�。由此圖可以看出,與消色差透鏡相比,復(fù)消色差透鏡可以在更廣的波長范圍�(nèi)校正色差�
色差校正的比較(消色差透鏡和復(fù)消色差透鏡�
另一方面,該2級光譜(g線)的色差校正程�,被�(shè)定在消色差透鏡和復(fù)消色差透鏡的中間的物鏡,稱為半消色差透鏡(或稱Fluorite��
顯微鏡物鏡的光學(xué)系統(tǒng)�(shè)計中,一般來說N.A.越大,或者倍率越大�2級光譜的軸色差校正就越難。不僅如�,由于軸色差以外的各種像差以及正弦條件都必須校正,所以難度更�。為此,越是高倍率的復(fù)消色差物�,就需要越多的像差校正透鏡,甚至有使用了超�15枚透鏡的物�。為了精確的校正2級光�,有效的做法是將2級光譜色散較少的“異常色散玻璃”用于透鏡組中效果較強的凸透鏡。該異常色散玻璃的代表是螢石(CaF2),雖然螢石的加工比較困�,但是長久以來一直被用于�(fù)消色差透鏡。新開發(fā)出的異常色散性與螢石非常接近的光�(xué)玻璃,加工性也得到了改�,逐漸取代螢石成為主流�
按照場曲校正分類在顯微鏡的使用中,照片拍攝和電視攝像機的拍攝越來越普�,對鮮明的全視場影像的要求也越來越多。因�,能精確校正場曲的平面(Plan)物鏡逐漸成為主流。在校正場曲時,需要將光學(xué)系統(tǒng)的匹茲堡(Petzval)曲率設(shè)計為0,而倍率越高的物鏡其校正越難(難以與其他各種像差校正并存)。被校正過的物鏡�,前端的鏡片組為較強凹下形狀,而后端的鏡片組的�(gòu)成也為強凹下形狀,這是透鏡類型上的特征�
物鏡的作用是將標(biāo)本作次放大,它是決定顯微鏡性能的最重要的部件——分辨力的高��
分辨力也叫分辨率或分辨本�(lǐng)。分辨力的大小是用分辨距離(所能分辨開的兩個物點間的最小距離)的數(shù)值來表示�。在明視距離�25cm)之�,正常人眼所能看清相�0.073mm的兩個物點,這�0.073mm的數(shù)�,即為正常人眼的分辨距離。顯微鏡的分辨距離越�,即表示它的分辨力越高,也就是表示它的性能越好�
顯微鏡的分辨力的大小由物鏡的分辨力來決定�,而物鏡的分辨力又是由它的�(shù)值孔徑和照明光線的波長決定的�
�(dāng)用普通的中央照明法(使光線均勻地透過�(biāo)本的明視照明法)�,顯微鏡的分辨距離為d=0.61λ/NA式中d——物鏡的分辨距離,單� nm。λ——照明光線波�,單� nm。NA ——物鏡的�(shù)值孔�,例如油浸物鏡的�(shù)值孔徑為1.25,可見光波長范圍�400�700nm ,取其平均波�550 nm,則d=270 nm,約等于照明光線波長一�。一般地,用可見光照明的顯微鏡分辨力的極限是0.2μm�
詞條圖冊
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�121080�