Percorso ottico del microscopio ottico ordinario
1. Un normale microscopio ottico è uno strumento ottico di precisione. In passato, i microscopi semplici erano costituiti solo da poche lenti, mentre i microscopi odierni sono costituiti da una serie di lenti. I normali microscopi ottici di solito possono ingrandire gli oggetti 1500-2000 volte. (1) La struttura del microscopio La struttura del microscopio ottico ordinario può essere divisa in due parti: una è il dispositivo meccanico e l'altra è il sistema ottico. Solo quando queste due parti cooperano bene il microscopio può funzionare. In primo luogo, il dispositivo meccanico del microscopio Il dispositivo meccanico del microscopio comprende il telaio, il barilotto dell'obiettivo, il convertitore dell'obiettivo, il tavolino, l'asta di spinta, la vite a grana grossa, la microvite e altri componenti. La staffa è composta da una base e un braccio a specchio. Il tavolino e il barilotto dell'obiettivo sono collegati ad esso, che è la base per l'installazione dei componenti del sistema di ingrandimento ottico.
(2) L'oculare è collegato al barilotto dell'obiettivo del barilotto dell'obiettivo e il convertitore è collegato al fondo, formando una stanza buia tra l'oculare e l'obiettivo (installato sotto il convertitore). La distanza dal bordo d'uscita dell'obiettivo all'estremità della canna è chiamata lunghezza meccanica della canna. Perché l'ingrandimento dell'obiettivo è per una certa lunghezza del barilotto dell'obiettivo. Le modifiche alla lunghezza del barilotto dell'obiettivo non solo modificheranno l'ingrandimento, ma influiranno anche sulla qualità dell'immagine. Pertanto, quando si utilizza il microscopio, la lunghezza del barilotto dell'obiettivo non può essere modificata a piacimento. A livello internazionale, la lunghezza standard del barilotto del microscopio è fissata a 160 mm e questo numero è riportato sull'alloggiamento della lente dell'obiettivo.
(3) Cambio obiettivo obiettivo Il cambio obiettivo naso può essere dotato di 3-4 obiettivi, di solito tre obiettivi (basso ingrandimento, alto ingrandimento, lente a olio). I microscopi Nikon sono dotati di quattro obiettivi. Ruotando il convertitore, qualsiasi lente dell'obiettivo può essere collegata al barilotto dell'obiettivo secondo necessità e l'oculare sul barilotto dell'obiettivo costituisce un sistema di ingrandimento.
(4) C'è un buco al centro del palco, che è il percorso della luce. Il tavolino è dotato di morsetti per campioni a molla e aste di spinta, la cui funzione è quella di fissare o spostare la posizione del campione in modo che l'oggetto microscopico sia proprio al centro del campo visivo.
(5) Lo spintore è un dispositivo meccanico che sposta il campione. È costituito da un telaio metallico con due ingranaggi di propulsione, uno orizzontale e uno verticale. Un buon microscopio ha delle scale incise sulla barra per creare un piano molto preciso. Sistema di coordinate. Se si desidera osservare ripetutamente una determinata parte del campione di prova, è possibile registrare il valore del righello verticale e orizzontale durante la prima ispezione, quindi spostare l'asta di spinta in base al valore per trovare la posizione del campione originale.
(6) La spirale grossolana è un meccanismo che regola la distanza tra la lente dell'obiettivo e il campione spostando il barilotto dell'obiettivo. Nei vecchi microscopi, dopo che la spirale grossolana è stata ruotata in avanti, la lente scende e si avvicina al campione. Quando si esegue la microscopia su microscopi di nuova produzione, girare il tavolino in avanti con la mano destra per alzare il tavolino per avvicinare il campione all'obiettivo e viceversa.
(7) La vite del micromovimento può utilizzare solo la vite del movimento grossolano per regolare grossolanamente la lunghezza focale. Per ottenere un'immagine nitida, dovrai effettuare ulteriori regolazioni con la micro-vite. Il barilotto dell'obiettivo si sposta di 0,1 mm (100 micron) per ogni giro della vite di sfregamento. Le spirali spesse e sottili del microscopio gao-end di nuova produzione sono coassiali. 2. Il sistema ottico del microscopio Il sistema ottico del microscopio è costituito da un riflettore, un condensatore, una lente dell'obiettivo, un oculare, ecc. Il sistema ottico ingrandisce l'oggetto per formare un'immagine ingrandita dell'oggetto.
(1) Specchi I primi microscopi ottici ordinari utilizzavano la luce naturale per ispezionare gli oggetti e uno specchio veniva installato sul telaio. Il riflettore è costituito da una superficie piana e dall'altra uno specchio concavo, che può riflettere la luce che lo colpisce al centro della lente del condensatore, illuminando così il campione. Quando non si utilizza un condensatore, utilizzare uno specchio concavo. Gli specchi concavi focalizzano la luce. Quando si utilizza un condensatore, viene generalmente utilizzato uno specchio piatto. Il telaio del microscopio inferiore di nuova produzione è dotato di una sorgente luminosa e di una vite di regolazione della corrente, che può regolare l'intensità della luce regolando la corrente.
(2) Condensatore Il condensatore è sotto il tavolo. È costituito da una lente del condensatore, un'apertura iridescente e una vite di sollevamento. I concentratori possono essere suddivisi in concentratori di campo chiaro e concentratori di campo oscuro. I comuni microscopi ottici sono dotati di condensatori in campo chiaro. I condensatori di campo chiaro includono condensatori Abbe, condensatori di illuminazione e condensatori di sabbia in caduta. I condensatori Abbe soffrono di aberrazioni cromatiche e sferiche quando l'apertura numerica dell'obiettivo è maggiore di 0.6. I condensatori Qiming sono altamente corretti per l'aberrazione cromatica, l'aberrazione sferica e il coma. È un condensatore di alta qualità per la microscopia in campo chiaro, ma non è adatto per obiettivi inferiori a 4x. Scuotere il condensatore può scuotere la lente superiore del condensatore fuori dal percorso della luce per soddisfare le esigenze di un'illuminazione del campo visivo dell'obiettivo a basso ingrandimento (4 ×).
Il condensatore è installato sotto il palco e la sua funzione è quella di focalizzare la luce riflessa dalla sorgente luminosa sul campione attraverso lo specchio per ottenere una forte illuminazione e rendere l'immagine dell'oggetto luminosa e chiara. L'altezza del condensatore è regolabile, in modo che la messa a fuoco cada sull'oggetto da ispezionare e si ottenga un'elevata luminosità. Il punto focale del condensatore generale è 1,25 mm sopra di esso e il suo limite di salita è 0,1 mm sotto il piano dello stage. Pertanto, lo spessore del vetrino richiesto deve essere compreso tra 0.8-1.2 mm, altrimenti il campione in esame non sarà in grado di mettere a fuoco, il che influenzerà l'effetto microscopico. C'è anche un'apertura iridescente davanti al gruppo lente frontale del condensatore, che può essere aperta e chiusa, influenzando la risoluzione e il contrasto dell'immagine. Se l'apertura dell'iride è troppo ampia, oltre l'apertura numerica dell'obiettivo, si verificherà un bagliore; se l'apertura è troppo piccola, la risoluzione verrà ridotta e il contrasto verrà aumentato. Pertanto, osservando, attraverso la regolazione dell'apertura dell'iride, il diaframma di campo (microscopio con diaframma di campo) viene aperto alla tangente esterna della periferia del campo visivo, in modo che gli oggetti non nel campo visivo non possano ricevere luce . L'illuminazione evita l'interferenza della luce diffusa.
(3) L'obiettivo installato sul convertitore all'estremità anteriore del barilotto dell'obiettivo utilizza la luce per rendere l'oggetto da ispezionare per la prima volta. La qualità dell'immagine dell'obiettivo ha un'influenza decisiva sulla risoluzione. Le prestazioni di un obiettivo dipendono dall'apertura numerica dell'obiettivo (apertura numerica abbreviata in NA). L'apertura numerica di ciascun obiettivo è contrassegnata sull'alloggiamento dell'obiettivo. Maggiore è l'apertura numerica, migliori saranno le prestazioni dell'obiettivo. Esistono molti tipi di lenti dell'obiettivo, che possono essere classificate da diverse angolazioni: In base alla differenza nel mezzo tra la lente frontale della lente dell'obiettivo e l'oggetto da ispezionare, può essere suddivisa in: 1. La lente dell'obiettivo asciutta utilizza l'aria come mezzo, come la lente dell'obiettivo comunemente usata al di sotto di 4{{10}}×, l'apertura numerica è uguale a meno di 1. ②Gli obiettivi a immersione nell'olio utilizzano spesso olio di cedro come mezzo. Tali obiettivi sono anche chiamati lenti ad olio. Il suo ingrandimento è 90×-100× e il valore dell'apertura numerica è maggiore di 1. In base all'ingrandimento della lente dell'obiettivo, può essere suddiviso in: ①L'obiettivo a bassa potenza si riferisce a 1× -6×, il valore NA è 0.04-0.15; ②L'obiettivo di media potenza si riferisce a 6×-25×, il valore NA è 0.15-0.40; ③L'obiettivo ad alta potenza si riferisce a 25 ×—63×, il valore NA è 0,35—0,95; ④ L'obiettivo di immersione in olio si riferisce a 90×—100×, il valore NA è 1,25—1,40. In base al grado di correzione dell'aberrazione, la classificazione può essere suddivisa in: ① L'obiettivo acromatico è un obiettivo comunemente usato, contrassegnato con "Ach" sul guscio, questo obiettivo può rimuovere l'aberrazione cromatica formata da luce rossa e ciano. Luce. Viene spesso utilizzato in combinazione con gli oculari Huygens in microscopia. ②L'obiettivo apocromatico è contrassegnato dalla scritta "Apo" sull'alloggiamento dell'obiettivo. Oltre a correggere l'aberrazione cromatica della luce rossa, blu e verde, può anche correggere la differenza di fase causata dalla luce gialla. Viene spesso utilizzato in combinazione con oculari di compensazione. ③ Le lenti dell'obiettivo speciali sono prodotte sulla base delle lenti dell'obiettivo di cui sopra per ottenere un determinato effetto di osservazione specifico. Ad esempio: obiettivo con anello di correzione, obiettivo con diaframma di campo, obiettivo a contrasto di fase, obiettivo a fluorescenza, obiettivo antistrappo, obiettivo senza cappuccio, obiettivo a lunga distanza di lavoro, ecc. Gli obiettivi comunemente usati nell'attuale ricerca sono: obiettivo semi-apocromatico (FL), obiettivo piano (Plan), obiettivo piano apocromatico (Plan Apo), obiettivo super piano (Splan, super piano apocromatico) obiettivo (Splan) Apo), ecc.
(4) Oculare La funzione dell'oculare è di ingrandire nuovamente l'immagine reale ingrandita dalla lente dell'obiettivo e di riflettere l'immagine dell'oggetto agli occhi dell'osservatore. La struttura dell'oculare è più semplice di quella della lente dell'obiettivo. L'oculare di un normale microscopio ottico è solitamente costituito da due lenti. La lente superiore è chiamata "oculare" e la lente inferiore è chiamata "lente di campo". Tra le lenti superiore e inferiore o sotto le due lenti, è presente un diaframma anulare metallico o "diaframma di campo". Dopo l'ingrandimento, l'immagine intermedia della lente dell'obiettivo cade sul piano del diaframma di campo, quindi è possibile posizionare un micrometro oculare. Gli oculari comunemente usati nei microscopi ottici sono gli oculari For Huygens, se è necessario condurre ricerche, generalmente scegliere oculari con prestazioni migliori, come oculari di compensazione (K), oculari piatti (P) e oculari ad ampio campo (WF). Utilizzare un oculare fotografico (NFK) quando si scattano foto.
(2) Microscopio ottico L'ingrandimento del microscopio avviene attraverso l'obiettivo e l'imaging di un singolo obiettivo presenta aberrazioni che influiscono sulla qualità dell'immagine. Un gruppo di lenti costituito da una singola lente equivale a una lente convessa con un migliore ingrandimento. La figura 1-4 è la modalità principale dell'imaging al microscopio. AB è l'esemplare.
(3) Le prestazioni del microscopio. La risoluzione di un microscopio dipende da varie condizioni del sistema ottico. L'oggetto osservato deve avere un ingrandimento elevato ed essere chiaro. Il fatto che un oggetto possa mostrare una struttura chiara e fine dopo l'ingrandimento dipende prima dalle prestazioni della lente dell'obiettivo, seguite dalle prestazioni dell'oculare e del condensatore.
1. L'apertura numerica è anche chiamata rapporto di apertura (o rapporto di apertura), abbreviato in NA, e i loro valori sono contrassegnati sulla lente dell'obiettivo e sulla lente del condensatore. L'apertura e l'apertura numerica sono i parametri principali degli obiettivi e dei condensatori e sono anche indicatori importanti per giudicarne le prestazioni. L'apertura numerica è strettamente correlata a varie proprietà dei microscopi. È proporzionale alla risoluzione del microscopio e inversamente proporzionale alla profondità di messa a fuoco. È proporzionale alla radice quadrata della luminosità dell'immagine speculare. L'apertura numerica può essere espressa dalla seguente formula: NA=n.sin 2 dove: n——la risoluzione media tra la lente dell'obiettivo e il campione ——l'angolo di apertura della lente della lente dell'obiettivo Il cosiddetto l'angolo di apertura della lente si riferisce alla distanza dall'asse ottico della lente dell'obiettivo L'angolo tra la luce emessa dal punto superiore dell'oggetto e il bordo del diametro effettivo della lente anteriore della lente dell'obiettivo è mostrato nella Figura 1-5 . L'angolo di apertura dell'obiettivo è sempre inferiore a 180 gradi . Poiché l'indice di rifrazione dell'aria è 1, l'apertura numerica dell'obiettivo a secco è sempre inferiore a 1, generalmente 0.05-0.95; se l'obiettivo ad immersione in olio è immerso in olio di cedro (con un indice di rifrazione di 1,515), l'apertura numerica può raggiungere 1,5. Mentre teoricamente il limite dell'apertura numerica è uguale all'indice di rifrazione del mezzo di immersione utilizzato, in pratica è impossibile raggiungere questo limite dal punto di vista della tecnologia di fabbricazione delle lenti. Di solito all'interno dell'intervallo pratico, l'apertura numerica più grande degli obiettivi per immersione in olio è 1,4. Gli indici di rifrazione medi di diverse sostanze sono i seguenti: 1,0 per l'aria, 1,33 per l'acqua, 1,5 per il vetro, 1,47 per la glicerina e 1,52 per il cedro. L'effetto dell'indice di rifrazione del mezzo sul percorso ottico della lente dell'obiettivo è mostrato nella Figura 1-6.
2. La risoluzione D può essere espressa dalla seguente formula: D=λ/2N.A. La lunghezza d'onda della luce visibile è 0.4-0,7 micron, con una lunghezza d'onda media di 0,55 micron. Se viene utilizzato un obiettivo con un'apertura numerica di 0.65, allora D {{10}}.55 micron / 2 x 0.65=0.42 micron . Ciò significa che è possibile osservare oggetti più grandi di 0,42 micron e non è possibile vedere oggetti più piccoli di 0,42 micron. Se viene utilizzato un obiettivo con un'apertura numerica di 1,25, allora D=2.20 micron. Qualsiasi oggetto da ispezionare la cui lunghezza è maggiore di questo valore sarà visibile. Si può notare che minore è il valore D, maggiore è la risoluzione e più chiara è l'immagine dell'oggetto. Secondo la formula di cui sopra, la risoluzione può essere migliorata: (1) riducendo la lunghezza d'onda; (2) aumentare l'indice di rifrazione; (3) aumentando l'angolo dell'obiettivo. I microscopi a luce ultravioletta e i microscopi elettronici utilizzano lunghezze d'onda corte della luce per migliorare la risoluzione per esaminare oggetti più piccoli. La risoluzione dell'obiettivo è strettamente correlata alla nitidezza dell'immagine. Gli oculari non hanno questa capacità. L'oculare ingrandisce solo l'immagine prodotta dall'obiettivo.
3. Ingrandimento: il microscopio ingrandisce l'oggetto, prima attraverso la lente dell'obiettivo * ingrandimento secondario, e l'oculare provoca un ingrandimento secondario alla distanza della visione luminosa. L'ingrandimento è il rapporto tra il volume dell'immagine posteriore e l'oggetto originale. Pertanto, l'ingrandimento (V) del microscopio è uguale al prodotto dell'ingrandimento della lente dell'obiettivo (V1) e dell'ingrandimento dell'oculare (V2), ovvero: V=V1×V2 Il metodo di calcolo di il confronto può essere ottenuto dalla seguente formula M= △ × D F1 F2 F1 =Lunghezza focale dell'obiettivo F2=Lunghezza focale dell'oculare △=Lunghezza del tubo luminoso D{{ 12}}Distanza visiva nitida (=250mm) △=Obiettivo di ingrandimento D=Ingrandimento oculare M=Ingrandimento microscopio F1 F2 Impostazione △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm Poi M{23}} △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 volte F1 F2 4 15
4. Profondità di messa a fuoco: osservare il campione al microscopio. Quando la messa a fuoco è su un determinato piano dell'immagine, l'immagine dell'oggetto è chiara e il piano dell'immagine è il piano di destinazione. Oltre alla superficie del bersaglio nel campo visivo, è possibile visualizzare immagini di oggetti sfocati anche sopra e sotto la superficie del bersaglio. La distanza tra queste due superfici è chiamata profondità di fuoco. La profondità di messa a fuoco di un obiettivo è inversamente proporzionale all'apertura numerica e all'ingrandimento: maggiore è l'apertura numerica e l'ingrandimento, minore è la profondità di messa a fuoco. Pertanto, la regolazione dello specchio dell'olio deve essere più attenta rispetto alla regolazione dello specchio a bassa potenza, altrimenti è facile far scivolare l'oggetto e non essere trovato.
