Introduzione alla classificazione degli obiettivi del microscopio
Classificazione per scopo
Le applicazioni dei microscopi ottici si dividono approssimativamente in due categorie: "uso biologico" e "uso industriale". Le lenti obiettive possono anche essere suddivise in "biologiche
"Usa" lente dell'obiettivo e lente dell'obiettivo "industriale". Nelle applicazioni biologiche, i campioni biologici vengono generalmente posti su un vetrino e coperti dall'alto con un vetrino coprioggetto per fissarlo. Poiché la lente dell'obiettivo biologico deve osservare il campione attraverso il vetro di copertura, il sistema ottico è progettato in considerazione dello spessore del vetro di copertura (generalmente 0.17 mm). Nelle applicazioni industriali, l'osservazione viene generalmente eseguita senza coprire campioni come fette di minerali metallici, wafer semiconduttori e parti elettroniche. Pertanto, la lente dell'obiettivo industriale adotta il design ottimale del sistema ottico nello stato in cui non è presente alcun vetro di copertura tra l'estremità anteriore della lente dell'obiettivo e il campione.
Classificazione per metodo di osservazione
Sono stati sviluppati vari metodi di osservazione in base all'applicazione del microscopio ottico e sono stati sviluppati anche obiettivi dedicati corrispondenti a questi metodi di osservazione. Le lenti dell'obiettivo possono essere suddivise in base al metodo di osservazione. Ad esempio, "lente dell'obiettivo per campo oscuro riflettente (con un percorso luminoso di illuminazione a forma di anello attorno alla lente interna)", "lente dell'obiettivo per l'interferenza differenziale (riduce la distorsione interna della lente e ottimizza la combinazione delle caratteristiche ottiche con un differenziale prisma di interferenza)", "lente dell'obiettivo per fluorescenza (migliore trasmittanza nella regione del vicino ultravioletto)", "lente dell'obiettivo di polarizzazione (la distorsione interna dell'obiettivo è notevolmente ridotta)" e "lente dell'obiettivo con differenza di fase (piastra di fase incorporata)" , eccetera.
Classificato per ingrandimento
I microscopi ottici hanno obiettivi multipli montati su un dispositivo chiamato portaobiettivi. In questo modo, il basso ingrandimento può essere commutato all'alto ingrandimento semplicemente ruotando la lente girevole dell'obiettivo e il cambio di ingrandimento può essere facilmente completato. Pertanto, un gruppo di obiettivi con diversi ingrandimenti viene generalmente installato sul convertitore dell'obiettivo. A tal fine, la gamma di obiettivi consiste in obiettivi a basso ingrandimento (5×, 10×), a medio ingrandimento (20×, 50×) e ad alto ingrandimento (100×). Tra questi, specialmente nei prodotti ad alto ingrandimento, per ottenere immagini ad alta definizione, abbiamo introdotto obiettivi ad immersione liquida riempiti con liquidi speciali come olio sintetico e acqua ad alto indice di rifrazione tra l'estremità anteriore della lente dell'obiettivo e l'esemplare. Inoltre, sono disponibili obiettivi a bassissimo ingrandimento (1,25×, 2,5×) e ad altissimo ingrandimento (150×) per scopi speciali.
Correzione dell'aberrazione e classificazione delle lenti dell'obiettivo
Secondo la classificazione (livello) della correzione dell'aberrazione cromatica, in base al grado di correzione dell'aberrazione cromatica assiale (aberrazione cromatica longitudinale), può essere suddivisa in tre livelli: acromatico, semiapocromatico (fluorite) e apocromatico. Anche la gamma di prodotti è ordinata dal livello normale a quello alto, con prezzi diversi.
Nella correzione dell'aberrazione cromatica assiale, una lente dell'obiettivo che corregge due colori della linea C (rosso: 656,3 nm) e della linea F (blu: 486,1 nm) è chiamata lente acromatica (Achromat). I raggi di luce diversi dal rosso e dal blu (generalmente la linea g viola: 435,8 nm) sono focalizzati sul piano lontano dal piano focale e questa linea g è chiamata spettro del secondo ordine. La lente dell'obiettivo il cui intervallo di correzione dell'aberrazione cromatica raggiunge questo spettro di secondo ordine è chiamata lente apocromatica (Apochromat). In altre parole, una lente apocromatica è una lente obiettivo che corregge l'aberrazione cromatica assiale per tre colori (linea C, linea F e linea g). La figura seguente mostra la differenza nella correzione dell'aberrazione cromatica tra un acromatico e un apocromatico in termini di aberrazione dell'onda. Come si può vedere da questa figura, un apocromatico può correggere l'aberrazione cromatica su una gamma più ampia di lunghezze d'onda rispetto a un acromatico.
Confronto della correzione dell'aberrazione cromatica (acromatici e apocromatici)
D'altra parte, il grado di correzione dell'aberrazione cromatica dello spettro di secondo ordine (linea g) è impostato nel mezzo della lente acromatica e della lente apocromatica, che è chiamata lente semi-acromatica (o fluorite).
Nella progettazione del sistema ottico della lente dell'obiettivo del microscopio, in generale, maggiore è l'NA, o maggiore è l'ingrandimento, più difficile è correggere l'aberrazione cromatica assiale dello spettro del secondo ordine. Non solo, ma è più difficile in quanto è necessario correggere varie aberrazioni diverse dall'aberrazione cromatica assiale e dalle condizioni sinusoidali. Per questo motivo, maggiore è l'ingrandimento della lente dell'obiettivo apocromatico, più lenti per la correzione dell'aberrazione sono necessarie e alcune lenti dell'obiettivo utilizzano anche più di 15 lenti. Per correggere con precisione lo spettro del secondo ordine, è efficace utilizzare il "vetro a dispersione anormale" con minore dispersione dello spettro del secondo ordine per la lente convessa più forte nel gruppo di lenti. Il rappresentante di questo vetro a dispersione anormale è la fluorite (CaF2). Sebbene la fluorite sia difficile da lavorare, è stata a lungo utilizzata per le lenti apocromatiche. Il vetro ottico di nuova concezione con dispersione anomala molto vicina a quella della fluorite ha migliorato la lavorabilità e ha gradualmente sostituito la fluorite come mainstream.
Classificazione in base alla correzione della curvatura del campo Nell'uso dei microscopi, le riprese fotografiche e le riprese con la telecamera stanno diventando sempre più comuni e ci sono sempre più requisiti per immagini nitide a tutto campo. Pertanto, le lenti dell'obiettivo piano in grado di correggere accuratamente la curvatura del campo sono gradualmente diventate mainstream. Quando si corregge la curvatura di campo, è necessario progettare la curvatura di Pittsburgh (Petzval) del sistema ottico in modo che sia 0, e maggiore è l'ingrandimento della lente dell'obiettivo, più difficile è correggere (difficile coesistere con altre varie correzioni di aberrazione). Nella lente dell'obiettivo corretto, il gruppo di lenti anteriori ha una forma fortemente concava e anche la composizione del gruppo di lenti posteriori è fortemente concava, che è una caratteristica del tipo di lente.
