亚洲宅男天堂在线观看 亚洲 欧美 日韩 中文 天堂 亚洲欧洲日韩中文天堂

奧林巴斯顯微鏡物鏡介紹

2018-10-12 10:53:02 Pooher Inc. 2323

顯微鏡物鏡可能是光學顯微鏡*重要的組成部分,因為它們負責原始圖像形成,并在確定顯微鏡能夠產生的圖像質量方面發揮核心作用。 物鏡也有助于確定特定標本的放大倍數和在顯微鏡下觀察細小標本細節的分辨率。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

物鏡是設計和組裝光學顯微鏡中*困難的部件,并且是光從樣品前進到像平面時遇到的第一個組件。物鏡從它們的名稱中得出它們的名稱,它們是靠近的,與成像對象(標本)*接近的組件。

 

主要的顯微鏡制造商提供了廣泛的客觀設計,在廣泛的照明條件下具有出色的光學特性,并為主要光學像差提供各種程度的校正。圖1所示的物鏡是250倍長的工作距離復消色差器,其中包含14個光學元件,這些光學元件粘合在一起形成三組透鏡雙合透鏡,一個透鏡三合透鏡組和三個單獨的內部單透鏡透鏡。該物鏡還有一個半球形前透鏡和一個彎月形第二透鏡,它們同步工作以協助以*小的球面像差捕獲高數值孔徑的光線。雖然沒有出現在這個物鏡上,但許多類似設計的高倍率物鏡都配備了彈簧式可伸縮鼻錐組件,該組件可保護前透鏡元件和標本免受碰撞損壞。內部透鏡元件經過精心定位并緊密包裝在由物鏡筒封裝的管狀黃銅外殼中。特定的物鏡參數,例如數值孔徑,放大率,光管長度,像差校正程度和其他重要特性被印在或刻在機筒的外部。盡管圖1所示的物鏡被設計成利用空氣作為物鏡前鏡片和樣品之間的成像介質,但其他物鏡具有前鏡片元件,可以將它們浸入水,甘油或專門的基于碳氫化合物的油中。

 

由眾多內部玻璃透鏡元件組成的現代物鏡已經達到了高質量和高性能,對像差和平坦度的矯正程度決定了物鏡的實用性和成本。用于制造物鏡的施工技術和材料在過去的100年中有了很大的改進。今天,物鏡在計算機輔助設計(CAD)系統的協助下進行設計,該系統采用具有高度特定折射率的均勻成分和質量的*稀有玻璃配方。使用這些*技術演示的增強性能使制造商能夠生成色散非常低的物鏡,并校正大部分普通光學偽影,如彗差,散光,幾何失真,場曲,球面和色差?,F在不僅顯微鏡的物鏡在更廣泛的領域中糾正了更多的像差,而且隨著光透射率的大幅增加,圖像閃光明顯減少,產生明亮,銳利和清晰的圖像。

 

物鏡的三個關鍵設計特征決定了顯微鏡的*終分辨率極限。這些包括用于照射樣品的光的波長,由物鏡捕獲的光錐的角度孔徑,以及物鏡前鏡頭和樣品之間物體空間的折射率。衍射極限光學顯微鏡的分辨率可以描述為兩個緊密間隔的樣本點之間的*小可檢測距離:

 

R =λ/ 2nsin(θ))

其中R是分離距離,λ是照射波長,n是成像介質折射率,并且θ是物鏡角度孔徑的一半。在檢查方程時,分辨率與照明波長成正比變得明顯。人眼對400700納米之間的波長區域作出響應,這代表用于大多數顯微鏡觀察的可見光譜。分辨率也取決于成像介質的折射率和客觀角孔徑。物鏡設計用于在前部透鏡和樣品之間用空氣或折射率較高的介質對樣品成像。視場通常非常有限,物鏡的前部透鏡元件靠近必須與之光學接觸的樣品放置。當用浸沒油代替空氣作為成像介質時,獲得約1.5倍的分辨率增益。

 

決定物鏡分辨率的*后但可能*重要的因素是角孔徑,其實際上限約為72度(正弦值為0.95)。與折射率結合使用時,產品:


N(SIN(θ))

被稱為數值孔徑(縮寫為NA),并且為任何特定物鏡提供分辨率的便利指示。數值孔徑通常是選擇顯微鏡物鏡時要考慮的*重要的設計標準(除了光學校正)。對于使用專用浸油的高性能物鏡,數值范圍從0.1到非常低的放大倍數(1倍到4倍)到1.6倍。隨著相同放大倍數的一系列物鏡數值孔徑值的增加,我們通常會觀察到更大的聚光能力和分辨率的提高。顯微鏡專家應該仔細選擇客觀的放大倍數,以便在*好的情況下,將剛剛解決的細節放大到足以讓人舒適地觀看,而不是放大倍率妨礙觀察精細的標本細節。

 

正如顯微鏡中照明的亮度由聚光鏡的工作數值孔徑的平方決定的,由物鏡產生的圖像的亮度由其數值孔徑的平方決定。此外,客觀放大倍率在決定圖像亮度方面也起著重要作用,這與橫向放大倍數的平方成反比。數值孔徑/放大倍數的平方表示當與透射照明一起使用時物鏡的聚光能力。由于高數值孔徑物鏡經??梢愿玫匦U癫?,因此它們還可以收集更多光線,并產生更高亮度,更正確的高分辨率圖像。應該注意的是,圖像亮度隨著放大率的增加而迅速下降。在光照水平是限制因素的情況下,選擇具有*高數值孔徑的物鏡,但具有能夠產生足夠分辨率的*低放大倍數。

 

在大多數實驗室顯微鏡上使用的*便宜(*普通)的物鏡是消色差物鏡。這些物鏡在兩個波長(分別為藍色和紅色;分別為約486和656納米)的軸向色差上進行了校正,這些波長被帶入一個共同的焦點。此外,消色差物鏡的顏色為綠色(546納米,參見表1)。消色差物鏡的有限修正可能導致大量的偽影,當檢查標本并用彩色顯微鏡和顯微攝影成像時。如果在光譜的綠色區域中選擇了對焦,則圖像會出現紅紫色暈圈(通常稱為殘余色彩)。消色差物鏡通過綠色濾光片(通常是干涉濾光片)產生*佳效果,當這些物鏡用于顯微攝影時使用黑白膠片。缺乏對場平面度(或場曲率)的校正會進一步妨礙消色差物鏡。在過去的幾年中,大多數制造商已經開始為消色差物鏡提供平場校正,并將這些校正后的物鏡稱為plan achromats。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司


另一個較高的校正和成本水平被發現在被稱為螢石或半消色層的物鏡中(由圖2中的中心物鏡來說明),該物鏡以礦物螢石命名,*初用于它們的建造。圖2描述了三大類物鏡:如上所述,校正量*小的消色差透鏡;具有附加球面校正的螢石(或半消色差);以及可用的*高矯正物鏡的復消色差鏡片。位于圖2*左側的物鏡是10倍消色差透鏡,其包含兩個內透鏡雙透鏡和一個前透鏡元件。在圖2的中心示出了除了半球形前透鏡和次級彎月透鏡之外,具有包括兩個雙合透鏡和三合透鏡的幾個透鏡組的10x螢石物鏡。圖2右側是10倍復消色差物鏡,其中還包含多個鏡頭組和單個元件。盡管在結構上與螢石物鏡相似,但透鏡具有不同的曲率和厚度,并且被布置成對于復消色物鏡物鏡獨特的配置。

Objective Correction for Optical Aberration


Objective
Type
Spherical
Aberration
Chromatic
Aberration
Field
Curvature
Achromat1 Color2 ColorsNo
Plan Achromat1 Color2 ColorsYes
Fluorite2-3 Colors2-3 ColorsNo
Plan Fluorite3-4 Colors2-4 ColorsYes
Plan Apochromat3-4 Colors4-5 ColorsYes

表格 1

在組裝物鏡期間,首先將鏡片策略性地間隔開并且搭接固定到電池安裝座中,然后將其包裝在內部安裝在物鏡筒內的中央套筒中。單個鏡頭坐在黃銅肩臺上,鏡頭在精密車床卡盤中旋轉,然后用薄金屬邊緣拋光,將鏡頭(或鏡頭組)固定到位。通過選擇適合下面兩個透鏡支架(半球形和彎月形透鏡)之間的*佳隔墊組來校正球面像差。通過在套筒內用鎖定螺母向上或向下平移整個透鏡組使其達到一致,從而使置于多個物鏡上的物鏡可以互換而不會失去焦點。彗形像差的調整是通過三個定位螺釘完成的,它可以優化內部透鏡組相對于物鏡光軸的位置。

 

螢石物鏡由*的玻璃配方生產,其中含有諸如螢石或新型合成替代物等材料。這些新配方可以大大改善光學像差的校正。與消色差相似,螢石的物鏡也可以用紅色和藍色光進行色彩校正。此外,螢石也可以通過球面校正兩種或三種顏色,而不是像單色一樣進行消色差校正。與消色差相比,螢石物鏡的優越校正能夠使這些物鏡具有更高的數值孔徑,從而獲得更明亮的圖像。螢石物鏡也具有比消色差更好的分辨能力,并且提供更高的對比度,使得它們比用于白光中的彩色顯微攝影的消色差更好。

校正(和費用)的*高級別可在復消色差物鏡中找到,如圖2和圖3所示。復消色差鏡代表目前可用的*高度校正的顯微鏡鏡頭,其高價格反映了其制造過程中所需的精密設計和精心組裝。在圖3中,我們比較了放大倍數從10倍到100倍不等的一系列復消色差物鏡中的透鏡元件。低功率復消色差物鏡(10倍和20倍)具有更長的工作距離,整體物鏡長度比更高倍率(40倍和100倍)復消色差物鏡短。傳統上,對于三種顏色(紅色,綠色和藍色),后解碼器都進行了色彩校正,幾乎消除了色差,并對兩個或三個波長進行球面校正(參見表1)。復消色物鏡是白光彩色顯微照相的*佳選擇。由于校正程度高,復消色差物鏡通常具有比消色差或螢石更高的數值孔徑。許多新型高性能螢石和復消色差物鏡被校正四種(深藍色,藍色,綠色和紅色)或更多顏色,四種顏色進行球形校正。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

所有這三種類型的物鏡都受到明顯的場曲和項目圖像的彎曲而不是平坦,這是一種偽影,其嚴重程度隨著放大率的增加而增加。為了克服由曲面鏡片表面引起的這種內在條件,光學設計師制作了平場校正后的物鏡,這些物鏡在整個視場內產生了共同焦點的圖像。具有平場矯正和低畸變的物鏡稱為平面光學平面鏡,平面鏡平面鏡或平面鏡,取決于它們的殘余像差程度。這種校正雖然昂貴,但在數字成像和傳統顯微攝影中非常有價值。

未校正的場曲是在螢石(半消色差)和消色差物鏡中發生的*嚴重的光學像差,并且作為多年來不可避免的偽像被容忍。在常規使用過程中,視場必須不斷地在中心和邊緣之間重新對焦以捕捉所有樣本細節。平場(平場)校正物鏡的完善使其用于顯微攝影和視頻顯微鏡,今天這些校正在普通用途和高性能物鏡中都是標準的。如圖4所示,使用簡單的消色差,對場曲的校正為物鏡添加了相當數量的透鏡元件。圖4左側未經校正的消色差鏡片除了包含一個簡單的薄鏡片前端元件外,還包含兩個鏡片雙合透鏡。相反,圖4右側的校正消色差圖包含三個透鏡雙合透鏡,一個中央透鏡三合透鏡組和一個位于半球形前透鏡后面的彎月透鏡。在這種情況下,平場校正導致將六個鏡頭元件捆綁到更復雜的鏡頭組中,這大大增加了物鏡的光學復雜度。用于平面校正的透鏡元件的顯著增加也發生在螢石和復消色差物鏡上,通常導致透鏡元件(見圖1)在內部物鏡套筒內非常緊密配合。一般而言,校正場曲的平場物鏡會犧牲相當大的自由工作距離,而且許多高倍率版本都有凹透鏡,這可能非常難以清潔和維護。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

較舊的物鏡通常具有較低的數值孔徑,并且會受到稱為色差的倍率差異的影響,需要使用專門設計的補償目鏡或目鏡進行校正。這種類型的校正在固定管長度顯微鏡的統治期間普遍存在,但對于現代無限校正的物鏡和顯微鏡來說不是必需的。近年來,現代顯微鏡的物鏡可以對物鏡本身(奧林巴斯和尼康)內置的放大倍率色差進行校正,或者在鏡筒(萊卡和蔡司)中校正。

 

無窮遠校正系統中的中間圖像出現在光學通道中管透鏡后面的參考焦距(以前稱為光學管長度)處。這個長度在160到250毫米之間變化,這取決于制造商施加的設計限制。通過將參考焦距除以物鏡的焦距來計算無窮遠校正的物鏡的放大率。

 

在大多數生物和巖石學應用中,蓋玻片用于安裝試樣,既保護試樣的完整性又提供清晰的觀察窗口。蓋玻璃的作用是會聚來自樣品中每個點的光錐,但也會引起色差和球差(以及因此造成的對比度損失),這些都必須由物鏡進行校正。光線會聚的程度取決于保護玻璃的折射率,色散和厚度。盡管在一批蓋玻片內折射率應該相對恒定,但厚度可以在0.13和0.22毫米之間變化。另一個值得關注的問題是含水溶劑或過量安裝介質位于樣品和保護玻璃之間的潮濕或厚厚的制劑中。例如,在折射率與蓋玻片的折射率顯著不同的生理鹽水中,物鏡必須通過僅幾微米厚的水層聚焦,導致顯著的像差和不再對稱的點擴散函數的偏差在焦平面的上方和下方。這些因素增加了蓋玻片的折射率和厚度的有效變化,并且對于顯微鏡專家來說很難控制。

 

物鏡前透鏡和樣品蓋玻片之間的成像介質對于矯正物鏡透鏡元件設計中的球差和彗差也非常重要。較低功率的物鏡具有相對較低的數值孔徑,并且被設計成僅用空氣作為物鏡前透鏡和蓋玻璃之間的成像介質來使用。用空氣獲得的*大理論數值孔徑為1.0,然而實際上實際上不可能產生數值孔徑高于0.95的干燥物鏡。對于數值孔徑小于0.4的干物鏡,蓋玻片厚度變化的影響可以忽略不計,但是當數值孔徑*過0.65時,這種偏差變得顯著,其中小至0.01毫米的波動會引起球面像差。這對于高功率復消色差產生了問題,高功率復消色差必須在空氣中使用非常短的工作距離并且包含對球差的敏感校正,這往往會使得難以獲得清晰的圖像。

為了解決這個問題,許多高性能的復消色差干物鏡都配有校正環,通過校正防護玻璃厚度的變化,可以進行校正以校正球面像差(參見圖5)。球面像差的光學校正通過旋轉套環而產生,這導致物鏡中的兩個透鏡元件組移動得更靠近或更遠離。圖5左側的物鏡通過將可調透鏡元件非??拷谝黄?,對校正環進行了調整,以使蓋玻璃厚度為0.20毫米。相比之下,圖5右側的物鏡具有可調整的透鏡元件,相隔較遠的距離以補償非常薄的覆蓋玻璃(0.13 mm)。大多數設計用于直立式透射光顯微鏡的校正項目物鏡的覆蓋玻璃厚度變化范圍為0.10至0.23毫米。許多為倒置顯微鏡觀察組織培養標本而設計的專門相位差物鏡具有更寬的0-2毫米補償范圍。這樣可以通過大多數培養皿的底部觀察標本,這些標本在這個尺寸范圍內通常具有顯著的厚度波動。當調整設置為0以考慮到缺少蓋玻片時,還可以觀察到未涂覆的標本(如血涂片),并校正項圈物鏡。

 

缺少校正環的高數值孔徑干物鏡通常產生的圖像低于較低數值孔徑物鏡的圖像,其中蓋玻璃厚度不太受關注。出于這個原因,選擇較低的放大倍數(和數值孔徑)物鏡以獲得優異的對比度而沒有蓋玻片波動引起的伴隨偽影通常是謹慎的。例如,具有0.65的數值孔徑的40x物鏡可以產生比60x-0.85數值孔徑物鏡更清晰的對比度和清晰度的更好的圖像,盡管更高放大倍數物鏡的分辨能力在理論上更大。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

蓋玻片的標準厚度為0.17毫米,被指定為1 1/2蓋玻片。不幸的是,并非所有1?蓋玻片都是按照這種緊密公差制造的(它們的范圍從0.16到0.19毫米),并且許多標本在它們和蓋玻片之間都有介質。通過調整顯微鏡的機械管長度或者(如之前所討論的)通過利用改變物鏡筒內關鍵元件之間間距的專用校正環來實現對蓋玻片厚度的補償。修正領被用來調整這些微妙的差異,以確保*佳的客觀表現。正確使用帶有校正環的物鏡要求顯微鏡專家具有足夠的經驗和警覺,以便使用適當的圖像標準重新設置環。在大多數情況下,焦點可能會改變,并且在校正項圈的調整過程中圖像可能會漂移。使用下列步驟對物鏡的校正環進行小幅度增量調整,同時觀察樣本圖像的變化。

 

放置校正環,使物鏡桶上的指示標記與刻在環套上的0.17毫米刻度標記重合。

在舞臺上放置一個標本,并將顯微鏡對準一個小的標本特征。

輕微轉動校正環,然后重新聚焦物鏡以確定圖像是否有所改善或降級。由于大多數標本制備過厚的蓋玻片/介質三明治,因此首先嘗試更大的補償值(0.18-0.23)開始旋轉實驗。

重復之前的步驟,以確定圖像是否正在改進或降級,因為校正環是朝單一方向轉動的。

如果圖像質量下降,請遵循相同的步驟,并沿相反方向(朝向較低值)旋轉校正環以找到提供*佳分辨率和對比度的位置。

通過設計與浸油介質(如油,甘油或水)一起使用的物鏡,可以顯著提高客觀數值孔徑。通過使用折射率與玻璃蓋玻片的折射率相似的浸漬介質,實際上消除了由于玻璃蓋厚度變化引起的圖像劣化,由此寬的傾斜射線不再經歷折射并且更容易被物鏡抓住。典型的浸油具有1.51的折射率和類似于玻璃蓋玻片的分散。穿過樣本的光線在蓋玻片和浸油之間遇到均勻介質,并且在它們進入透鏡時不會折射,而只是在它們離開其上表面時折射。由此可見,如果將樣品放置在第一物鏡的無平面點(在焦點處和場中心),則通過該部分透鏡系統的成像完全沒有球面像差。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

實際油浸物鏡的一般設計包括一個半球形前透鏡元件,其后是一個正彎月透鏡和一個雙透鏡組。圖6中顯示了典型的復消色油浸物鏡中前兩個透鏡元件發生的平面內折射。標本夾在顯微鏡載玻片和保護玻璃之間P點,即半球形透鏡元件的無光點。在半球形透鏡后方折射的光線看起來從點P(1)開始,該點也是彎月形透鏡的第一表面的曲率中心。折射光線沿其第一表面的半徑進入彎月形透鏡,并且在該表面處沒有折射。在彎月透鏡的后表面,光線被平面地折射,因此它們似乎從P(2)點偏離。物鏡中隨后的透鏡組表面處的光線的折射完成了源自點P的光線的會聚,從而形成中間圖像。

 

正確設計的油浸物鏡也能校正由前兩個透鏡元件引入的彩色缺陷,同時引入*小量的球面像差。光錐在進入第一透鏡元件之前部分會聚的事實有助于控制球面像差。應該注意的是,在蓋玻片和第一透鏡元件之間沒有施用油的情況下采用油浸物鏡會導致圖像缺陷。這是由于在前透鏡表面發生的折射,這引起球差,而后者在物鏡內部的透鏡組件無法校正。

 

如果使用錯誤的浸沒液體,油浸物鏡的優點會受到嚴重影響。顯微鏡制造商生產的物鏡對折射率和色散具有嚴格的公差,這要求在蓋玻片和物鏡前透鏡之間的液體中具有匹配值。建議僅使用物鏡制造商提供的油,并且不要在制造商之間混合浸油,以避免令人不快的偽像,如結晶或相分離。

 

使用水和/或甘油作為成像介質的物鏡也可用于培養中的活細胞或浸入生理鹽水溶液中的組織切片。平場復消色差水浸鏡頭配備了校正環和數值孔徑高達1.2,略低于其油浸對應物。這些物鏡允許顯微鏡專家通過高達200微米的水性介質進行對焦,并保持出色的光學校正。不足之處在于高數值孔徑的水浸鏡頭通常需要花費數千美元,并且當物鏡通過折射組織或細胞部件深入聚焦時,圖像仍然可能會降級。有關水,甘油和油浸物鏡的更多詳細信息,請訪問我們關于浸入式介質的顯微鏡底漆部分。

物鏡桶上刻有大量信息,正如我們在關于規格和物鏡識別的章節中所討論的那樣。簡而言之,每個物鏡上都放有放大倍數(例如10倍,20倍或40倍等)。物鏡設計的管長為其*佳圖像(通常為160毫米或希臘無窮大符號);以及保護樣品的保護玻璃的厚度,假設設計者在校正球面像差(通常為0.17毫米)時具有恒定值。如果物鏡設計為在其與樣品之間有一滴油的情況下操作,則物鏡上將刻有OIL或OEL或HI(均勻浸泡)。如果這些后面的名稱不刻在物鏡上,則物鏡應該是干燥的,物鏡的*低部分與樣品之間有空氣。物鏡也總是帶有數值孔徑(NA)值的雕刻。這可能從低功率物鏡的0.04到高功率油浸復消色差物鏡的1.3或1.4變化。如果物鏡沒有指定更高的修正,通??梢哉J為它是一個消色差物鏡。更高度校正的物鏡具有諸如復消色差或apo,平場,FL,熒光等的銘文。較老的物鏡通常在鏡筒上刻有焦距(鏡頭對圖像的距離),這是放大率的量度。在現代顯微鏡中,物鏡被設計用于特定的光學管長度,因此在鏡筒上包括焦距和放大倍率都變得多余。

 

2列出了四種*常見的物鏡類型的工作距離和數值孔徑與放大率的關系:消色差,平面光學,平面熒光和平面色差。請注意,干物鏡的數值孔徑值均小于1.0,只有為液浸介質設計的物鏡的數值孔徑*過此值。

Objective Specifications by Magnification


MagnificationNumerical ApertureWorking Distance (mm)
Achromat
4x0.1030.00
10x0.256.10
20x0.402.10
40x0.650.65
60x0.800.30
100x (oil)1.250.18
Plan Achromat
0.5x0.027.00
1x0.043.20
2x0.067.50
4x0.1030.00
10x0.2510.50
20x0.401.30
40x0.650.57
50x (oil)0.900.40
100x (oil)1.250.17
40x0.650.48
100x0.900.26
Plan Fluorite
4x0.1317.10
10x0.3016.00
20x0.502.10
40x0.750.72
40x (oil)1.300.2
60x0.850.3
100x (dry)0.900.30
100x (oil)1.300.20
100x (oil with iris)0.5-1.30.20
Plan Apochromat
2x0.108.50
4x0.2015.70
10x0.454.00
20x0.751.00
40x0.950.14
40x (oil)1.000.16
60x0.950.15
60x (oil)1.400.21
60x
(water immersion)
1.200.22
100x (oil)1.400.13
100x (NCG oil)1.400.17
NCG = No Cover Glass
表格 2


當制造商的一組匹配物鏡,例如所有不同放大倍數的消色差物鏡(表2中列出的物鏡的一個子集)都安裝在鼻鏡上,通常用于將圖像投影到身體管中大致相同的平面上。因此,通過旋轉鼻鏡來改變物鏡通常只需要使用微調旋鈕來重新建立清晰的焦點。這樣一組物鏡被描述為一致的,一種有用的便利和安全特征。匹配的物鏡組也被設計為是中心的,因此當物鏡轉動到另一個物鏡時,一個物鏡的視場中心的樣品仍保持居中。

 

多年來,大多數制造商針對生物應用設計的物鏡都符合國際標準焦距。因此,大多數物鏡具有45.0毫米的齊焦距離并被認為是可互換的。隨著向無限校正管長度的過渡,出現了一套新的設計標準來校正物鏡和管透鏡的像差。再加上對更大靈活性的需求增加,以適應更高工作距離以及更高數值孔徑和場尺寸的需要,來自不同制造商的物鏡之間的互換性消失。尼康CFI-60光學系統以“無鉻”物鏡,鏡筒和目鏡為特征,展示了這種轉變。 CFI-60系統中的每個組件都單獨修正,而不用于修正另一個組件。使用管透鏡將管長度設置為無窮遠(平行光路),并且齊焦距離已經增加到60毫米。即使是客觀的安裝螺紋尺寸已經從20.32變為25毫米,以滿足光學系統的新要求。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司


光學顯微鏡中的視場直徑由視場數或簡單視場數表示,視場數是以毫米為單位表示的并在中間像平面處測量的視場直徑。物體(樣本)平面中的場直徑成為場數除以物鏡的放大倍數。盡管場數通常受到目鏡(目鏡)視場光闌的放大率和直徑的限制,但物鏡的設計顯然也存在限制。在早期的顯微鏡物鏡中,*大可用視場直徑被限制在18毫米左右(或者對于高倍率目鏡來說要小得多),但是現代平面顯微鏡和其他專業平場物鏡通常具有22到28毫米的可用視場,或者更多的時候與廣角目鏡相結合。不幸的是,*大有用的場數并不是通??淘谖镧R筒上,也不在顯微鏡目錄中列出。

 

物鏡可以聚焦而沒有任何明顯的圖像清晰度變化的軸向范圍稱為物鏡景深。這個值從低到高的數值孔徑物鏡發生根本性變化,通常隨著數值孔徑的增加而減?。ㄒ姳?/span>3和圖7)。在高數值孔徑處,景深主要由波光學器件決定,而在較低數值孔徑處,幾何光學“混淆圈”占主導地位??偩吧钣蓤龅牟ê蛶缀喂鈱W深度之和給出,如下所示:

 

dtot =λn/ NA2 +(n / M·NA)e

其中λ是照明的波長,n是成像介質的折射率,NA是客觀數值孔徑,M是客觀橫向放大倍數,并且e是可以通過放置在探測器中的探測器解析的*小距離物鏡的圖像平面。請注意,衍射極限景深(方程右側的第一項)與數值孔徑的平方成反比,而分辨率的橫向極限隨著數值孔徑的第一次方而減小。結果是軸向分辨率和光學部分的厚度受系統數值孔徑的影響遠大于顯微鏡的橫向分辨率(見表3)。

Depth of Field and Image Depth
MagnificationNumerical ApertureDepth of Field
(μm)
Image Depth
(mm)
4x0.1015.50.13
10x0.258.50.80
20x0.405.83.8
40x0.651.012.8
60x0.850.4029.8
100x0.950.1980.0
表格 3

保護玻璃*近的表面和物鏡前透鏡之間的間隙距離稱為工作距離。在樣品被設計成不用蓋玻片成像的情況下,在樣品的實際表面處測量工作距離。一般來說,隨著放大倍率和數值孔徑的增加,工作距離在一系列匹配的物鏡中減?。ㄒ姳?/span>2)。只要滿足數值孔徑要求,旨在將空氣樣本視為成像介質的物鏡應盡可能長的工作距離。另一方面,浸沒物鏡應具有較淺的工作距離,以便在前鏡片和樣品之間容納浸沒液體。許多設計在近距離工作距離的物鏡都有一個彈簧加載的收縮擋塊,通過將前端鏡頭組件推入物鏡本體并扭轉以將其鎖定到位,可使其縮回。當物鏡在鼻托中旋轉時,這樣的附件很方便,因此它不會將浸油浸在干凈的載玻片表面。以相反的方向扭回縮止動器會釋放鏡頭組件以供使用。在某些應用中(見下文),長時間的自由工作距離是必不可少的,并且特殊物鏡被設計用于這種使用,盡管難以實現大的數值孔徑和必要的光學校正程度。

 

近年來客觀設計中*重要的進步之一是抗反射涂層技術的改進,該技術有助于減少光線通過透鏡系統時發生的不需要的反射。每個未涂覆的空氣 - 玻璃界面可以反射垂直于表面的入射光束的4%到5%,導致正常入射時透射值為95-96%。應用具有適當折射率的四分之一波長厚度抗反射涂層可以將該值減小三至四個百分點。隨著透鏡元件數量的不斷增加,物鏡變得更復雜,消除內部反射的需求也相應增加。一些具有高度校正的現代物鏡可以包含多達15個具有多個空氣 - 玻璃界面的透鏡元件。如果鏡片沒有涂層,單獨的軸向射線的反射損失會使透射率值下降到50%左右。曾經用于減少眩光并改善透射率的單層透鏡涂層現在已被多層涂層所取代,該多層涂層在可見光譜范圍內產生*過99.9%的透射率值。

 

8中示出了反射和/或穿過涂覆有兩個抗反射層的透鏡元件的光波的示意圖。入射波以一定角度撞擊第一層(圖3中的層A),導致部分光被反射(R(o)),并且部分透射通過第一層。在遇到第二抗反射層(層B)時,另一部分光以相同的角度反射并干擾從第一層反射的光。一些剩余的光波繼續到玻璃表面,在那里它們又被反射和傳播。從玻璃表面反射的光與從抗反射層反射的光干涉(構造性地和破壞性地)??狗瓷鋵拥恼凵渎什煌诓AШ椭車橘|(空氣)的折射率。當光波穿過抗反射層和玻璃表面時,大部分光(取決于通常在光學顯微鏡中垂直于透鏡的入射角)*終透過玻璃并聚焦以形成圖像。

奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司

氟化鎂是用于薄層光學增透膜的許多材料之一,但大多數顯微鏡制造商現在都生產他們自己的專有配方??傮w結果是可見波長的對比度和透射率的顯著提高,以及位于傳輸帶外的諧波相關頻率的并發破壞性干擾。這些專業涂層很容易被誤操作損壞,顯微鏡專家應該意識到這個漏洞。與單層涂層的紫色色彩相反,多層減反射涂層具有略帶綠色的色調,這一觀察結果可用于區分涂層。用于內部透鏡的抗反射涂層表面層通常比用于保護外部透鏡表面的相應涂層柔軟得多。清潔涂有薄膜的光學表面時應格外小心,特別是在拆卸顯微鏡并對內部透鏡元件進行檢查的情況下。

 

鏡頭系統的焦距定義為從鏡頭中心到平行光線聚焦在光軸上的點(通常稱為主焦點)的距離。垂直于主焦點的假想平面被稱為透鏡系統的焦平面。每個鏡頭都有兩個主要焦點,每個側面都有光線,一個在前面,一個在后面。按照慣例,更接近前透鏡元件的物鏡焦平面稱為前焦平面,位于物鏡后方的焦平面稱為后焦平面。后焦平面的實際位置隨著客觀結構而變化,但通常位于物鏡筒內部的某個位置用于高放大率物鏡。較低放大倍率的物鏡通常有一個位于槍管外部的后焦平面,位于螺紋區域或顯微鏡鼻梁內。

 

當光線穿過物鏡時,它們受到物鏡后孔或出瞳的限制。對于*大功率消色差物鏡,此孔徑的直徑在12毫米之間,對于低倍率物鏡,直至5毫米左右。對于落射照明應用來說,光圈大小是非常關鍵的,依賴于物鏡既可以作為成像系統也可以作為聚光器,出射光瞳也可以成為入瞳。光源的圖像必須完全填充物鏡的后光圈,以在整個視場內產生均勻的照明。如果光源圖像小于光圈,則視場會因光照不均而出現暈影。另一方面,如果光源圖像大于后孔徑,則一些光線不會進入物鏡,并且照明強度降低。

 

總之,Ernst Abbe開發了高質量顯微鏡物鏡,Ernst Abbe在19世紀80年代后期首先與Carl Zeiss和Otto Schott合作開發了復消色差物鏡并補償了目鏡??陀^設計的下一個重大進展發生在Hans Boegehold(蔡司)在20世紀30年代末建造了第一個平場消色差和平場復消色差物鏡。*近,Zenji Wahimoto(尼康)和Horst Riesenberg(蔡司)開發的“Chrome Free”(CF)光學鏡頭已經引發了顯微鏡物鏡設計的新革命。

 

如果選擇合適的物鏡并正確使用,許多目前生產的顯微鏡物鏡都具有顯著低的像差和其他缺陷。盡管如此,顯微鏡專家需要意識到,從各個角度來看,物鏡并非完美無瑕,而是根據預期用途,物理尺寸限制和價格范圍而設計,以滿足一定的規格。因此,針對色差和球差,場大小和平坦度,透射波長,不受熒光影響,雙折射以及其他導致背景噪聲的因素進行了不同程度的校正。此外,它們被設計為在特定的限制條件下使用,例如特定的管長度和管透鏡,浸入式介質的類型和厚度以及蓋玻片,波長范圍,現場尺寸,眼睛類型和特殊聚光鏡。光學顯微鏡的*終物鏡是提供有用的放大倍率,使得可以非常詳細地觀察微小的樣本,從而暴露隱藏的不可見物體的世界,否則這些物體將不可見。


注意:這篇文章是由無人工介入的谷歌自動的機器翻譯軟件翻譯完成。我們很高興能同時提供給您由人工翻譯的和由機器翻譯的文章, 以使您能使用您的語言訪問所有的知識庫文章。然而由機器翻譯的文章并不總是完美的。它可能存在詞匯,語法或文法的問題,就像是一個外國人在說中文時總是可能犯這樣的錯誤。雖然谷歌經常升級機器翻譯軟件以提高翻譯質量,但是我們不保證機器翻譯的正確度,也不對由于內容的誤譯或者客戶對它的錯誤使用所引起的任何直接的, 或間接的可能的問題負責。

查看原始的英語文章:Microscope Objectives - Introduction


郵箱咨詢
QQ咨詢
在線咨詢
電話咨詢

亚洲宅男天堂在线观看 亚洲 欧美 日韩 中文 天堂 亚洲欧洲日韩中文天堂

品牌简介

亚洲宅男天堂在线观看 亚洲 欧美 日韩 中文 天堂 亚洲欧洲日韩中文天堂