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顯微鏡的光學(xué)附件
顯微鏡的光學(xué)部件包括物鏡，目鏡，聚光鏡及照明裝置幾個部分。各光學(xué)部件都直接決定和影響光學(xué)性能的優(yōu)劣，現(xiàn)分述如下：
一、物鏡
物鏡是顯微鏡zui重要的光學(xué)部件，利用光線使被檢物體*次成像，因而直接關(guān)系和影響成像的質(zhì)量和各項光學(xué)技術(shù)參數(shù)，是衡量一臺顯微鏡質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。物鏡的檢測標(biāo)準(zhǔn)是以蔡司物鏡為基準(zhǔn)的。物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精密，由于對像差的校正，金屬的物鏡筒內(nèi)由相隔一定距離并被固定的透鏡組組合而成。物鏡有許多具體的要求，如合軸,齊焦。齊焦既是在鏡檢時，當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖像清晰后，在轉(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時，其成像亦應(yīng)基本清晰，而且像的中心偏離也應(yīng)該在一定的范圍內(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)志，它是與物鏡的本身質(zhì)量和物鏡轉(zhuǎn)換器的精度有關(guān)。
傳統(tǒng)物鏡的種類很多，可從不同的角度分類，現(xiàn)分類介紹。
根據(jù)物鏡位置色差校正的程度進(jìn)行分類，可分為：
1．消色差物鏡（Achromatic objective）: 這是常見的物鏡，外殼上常有“Ach”字樣。這類物鏡僅能校正軸上點的位置色差（紅，藍(lán)二色）和球差（黃綠光）以及消除近軸點慧差。不能校正其它色光的色差和球差，且場曲很大。zui早的消色差物鏡是由蔡司制造的。
2．復(fù)消色差物鏡（Apochromatic objective）： 復(fù)消色差物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，透鏡采用了特種玻璃或螢石等材料制作而成，物鏡的外殼上標(biāo)有“Apo” 字樣 ，這種物鏡不僅能校正紅綠藍(lán)三色光的色差，同時能校正紅，藍(lán)二色光的球差。由于對各種像差的校正極為完善，比響應(yīng)倍率的消色差物鏡有更大的數(shù)值孔徑，這樣不僅分辨率高，像質(zhì)量優(yōu)而且也有更高的有效放大率。因此，復(fù)消色差物鏡的性能很高，適用于研究鏡檢和顯微照相. 完善的復(fù)消色差物鏡由蔡司制造的. 2004年蔡司推出了研究級ICCS物鏡是在傳統(tǒng)的平場復(fù)消色差物鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)一步校正倍率色差和無應(yīng)變，增強(qiáng)短波長的透過率，并且增強(qiáng)反差,明顯提高分辨率。
3．半復(fù)消色差物鏡（ Semi apochromatic objedtive）： 半復(fù)消色差物鏡又稱氟石物鏡，物鏡的外殼上標(biāo)有“FL”字樣，在結(jié)構(gòu)上透鏡的數(shù)目比消色差物鏡多，比復(fù)消色差物鏡少，成像質(zhì)量上，遠(yuǎn)較消色差物鏡為好，接近于復(fù)消色差物鏡。平場物鏡是在物鏡的透鏡系統(tǒng)中增加一快半月形的厚透鏡，以達(dá)到校正場曲的缺陷。平場物鏡的視場平坦，更適用于鏡檢和顯微照相。
4．特種物鏡：所謂“特種物鏡”是在上述物鏡的基礎(chǔ)上，專門為達(dá)到某些特定的觀察效果而設(shè)計制造的。主要有以下幾種：
（1） 帶校正環(huán)物鏡（Correction collar objective）：
在物鏡的中部裝有環(huán)裝的調(diào)節(jié)環(huán)，當(dāng)轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)環(huán)時，可調(diào)節(jié)物鏡內(nèi)透鏡組之間的距離，從而校正由蓋玻片厚度不標(biāo)準(zhǔn)引起的覆蓋差。調(diào)節(jié)環(huán)上的刻度可從0 .11--.023,在物鏡的外殼上也標(biāo)有此數(shù)字，表明可校正蓋玻片從0.11—0.23mm厚度之間的誤差。
（2） 帶虹彩光闌的物鏡（Iris diaphragm objective ）：
在物鏡鏡筒內(nèi)的上部裝有虹彩光闌，外方也可以旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)環(huán)，轉(zhuǎn)動時可調(diào)節(jié)光闌孔徑的大小，這種結(jié)構(gòu)的物鏡是的油浸物鏡，它的作用是在暗視場鏡檢時，往往由于某些原因而使照明光線進(jìn)入物鏡，使視場背景不夠黑暗，造成鏡檢質(zhì)量的下降。這時調(diào)節(jié)光闌的大小，使背景變黑，使被檢物體更明亮，增強(qiáng)鏡檢效果。
（3）相襯物鏡（Phase contrast objective ）：
這種物鏡是由于相襯鏡檢術(shù)的物鏡，其特點是在物鏡的后焦平面處裝有相板。
（4）無罩物鏡（No cover objective ）：有些被檢物體，如涂抹制片等，上面不能加用蓋玻片，這樣在鏡檢時應(yīng)使用無罩物鏡，否則圖像質(zhì)量 將明顯下降，特別是在高倍鏡檢時更為明顯。這種物鏡的外殼上常標(biāo)刻ＮＣ，同時在蓋玻片厚度的位置上沒有０.17的字樣，而標(biāo)刻著“０”。
（5）長工作距離物鏡：這種物鏡的焦距大于普通物鏡，它是為了滿足液態(tài)材料（高溫金相）、液晶、組織培養(yǎng)、懸浮液等材料的鏡檢而設(shè)計。
二、目鏡
目鏡的作用是把物鏡放大的實像（中間像）再放大一便，并把物像映入觀察者的眼中，實質(zhì)上目鏡就是一個放大鏡。已知顯微鏡的分辨率能力是由物鏡的數(shù)值孔徑所決定的，而目鏡只是起放大作用。因此，對于物鏡不能分辨出的結(jié)構(gòu)，目鏡放的再大，也仍然不能分辨出。由于不同系列目鏡光學(xué)設(shè)計不同，所以不能混用。
三、聚光鏡
聚光鏡又名聚光器，裝在載物臺的下方。小型的顯微鏡往往無聚光鏡，在使用數(shù)值孔徑0.40以上的物鏡時，則必須具有聚光鏡。聚光鏡不僅可以彌補光量的不足和適當(dāng)改變從光源射來的光的性質(zhì)，而且將光線聚焦于被檢物體上，以得到的照明效果。
聚光鏡的的結(jié)構(gòu)有多種，同時根據(jù)物鏡數(shù)值孔徑的大小 ，相應(yīng)地對聚光鏡的要求也不同 。
1．阿貝聚光鏡（Abbe condenser）
這是由德國光學(xué)大學(xué)大師恩斯特。阿貝.（Ernst Abbe 蔡司公司的創(chuàng)始人之一）設(shè)計。阿貝聚光鏡由兩片透鏡組成，有較好的聚光能力，但是在物鏡數(shù)值孔徑高于0.60時，則色差，球差就顯示出來。因此，多用于普通顯微鏡上。
2．消色差聚光鏡（Achromatic aplanatic condenser ）
這種聚光鏡又名“消色差消球差聚光鏡”和“齊明聚光鏡”它由一系列透鏡組成，它對色差球差的校正程度很高，能得到理想的圖像，是明場鏡檢中質(zhì)量zui高的一種聚光鏡，其NA值達(dá)1.4 。因此，在研究顯微鏡常配有此種聚光鏡。它不適用于4 X以下的低倍物鏡，否則照明光源不能充滿整個視場。
3．搖出式聚光鏡（ Swing out condenser）
在使用低倍物鏡時（如4X），由于視場大，光源所形成的光錐不能充滿真整個視場，造成視場邊緣部分黑暗，只中央部分被照亮。要使視場充滿照明，就需將聚光鏡的上透鏡從光路中搖出。
4．其它聚光鏡：
聚光鏡除上述明場使用的類型外，還有作特殊用途的聚光鏡。如暗視野聚光鏡，相襯聚光鏡，偏光聚光鏡，微分干涉聚光鏡等，以上聚光鏡分別適用于相應(yīng)的觀察方式。
四、顯微鏡的照明裝置
顯微鏡的照明方法按其照明光束的形成，可分為“透射式照明”，和“落射式照明”兩大類。前者適用于透明或半透明的被檢物體，絕大數(shù)生物顯微鏡屬于此類照明法；后者則適用于非透明的被檢物體，光源來自上方，又稱“反射式或落射式照明”。主要應(yīng)用與金相顯微鏡或熒光鏡檢法。
1．透射式照明
透射式照明法分中心照明和斜射照明兩種形式：
（1）中心照明：這是zui常用的透射式照明法，其特點是照明光束的中軸與顯微鏡的光軸同在一條直線上。它又分為“臨界照明”和“柯勒照明”兩種。
A．臨界照明（Critical illumination）:這是普通的照明法。這種照明的特點是光源經(jīng)聚光鏡后成像在被檢物體上，光束狹而強(qiáng)，這是它的優(yōu)點。但是光源的燈絲像與被檢物體的平面重合，這樣就造成被檢物體的照明呈現(xiàn)出不均勻性，在有燈絲的部分則明亮；無燈絲的部分則暗淡，不僅影響成像的質(zhì)量，更不適合顯微照相，這是臨界照明的主要缺陷。其補救的方法是在光源的前方放置乳白和吸熱濾色片，使照明變得較為均勻和避免光源的長時間的照射而損傷被檢物體。
B．柯勒照明：柯勒是十九世紀(jì)末蔡司廠的工程師,為了紀(jì)念他在光學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),后人把他發(fā)明的二次成像叫做柯勒照明. 柯勒照明克服了臨界照明的缺點，是研究用顯微鏡中的理想照明法。這中照明法不僅觀察效果佳，而且是成功地進(jìn)行顯微照相所必須的一種照明法。光源的燈絲經(jīng)聚光鏡及可變視場光闌后，燈絲像*次落在聚光鏡孔徑的平面處，聚光鏡又將該處的后焦點平面處形成第二次的燈絲像。這樣在被檢物體的平面處沒有燈絲像的形成，不影響觀察。此外照明變得均勻。觀察時，可改變聚光鏡孔徑光闌的大小，使光源充滿不同物鏡的入射光瞳，而使聚光鏡的數(shù)值孔徑與物鏡的數(shù)值孔徑匹配。同時聚光鏡又將視場光闌成像在被檢物體的平面處，改變視場光闌的大小可控制照明范圍。此外，這種照明的熱焦點不在被檢物體的平面處，即使長時間的照明，也不致?lián)p傷被檢物體。2004年蔡司公司又在傳統(tǒng)柯勒式照明基礎(chǔ)上推出了帶有反光碗的全系統(tǒng)復(fù)消色差照明技術(shù)，消除照明色差，增強(qiáng)光的還原性，進(jìn)而提高分辨率，同時照明均勻而光效高。
（2） 斜射照明：這種照明光束的中軸與顯微鏡的光軸不在一直線上，而是與光軸形成一定的角度斜照在物體上，因此成斜射照明。相襯顯微術(shù)和暗視野顯微術(shù)就是斜射照明。
2． 反射式照明
這種照明的光束來自物體的上方通過物鏡后射到被檢物體上，這樣物鏡又起著聚光鏡的作用。這種照明法是適用于非透明物體，如金屬，礦物等。
五、顯微鏡的光軸調(diào)節(jié)
在顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，光源、聚光鏡、物鏡和目鏡的光軸以及光闌的中心必須與顯微鏡的光軸同在一直線上，所以在鏡檢前必須進(jìn)行顯微鏡光軸的調(diào)節(jié)，否則不能達(dá)到*觀察效果。
1．光源燈絲調(diào)節(jié)：舊式顯微鏡需要調(diào)節(jié)燈泡的位置。目前的新型顯微鏡的光源已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)定心設(shè)置，所以不需要調(diào)整。
2．聚光鏡的中心調(diào)整：實際上顯微鏡光軸調(diào)整的重點即是聚光鏡的位置調(diào)整。
首先將視場光闌縮小，用10X物鏡觀察，在視場內(nèi)可見到視場光闌的輪廓，如果不在中央，則利用聚光鏡外側(cè)的兩個調(diào)整螺釘將其調(diào)至中央部分，當(dāng)緩慢地增大視場光闌時，能看到光束向視場周緣均勻展開直至視場光闌的輪廓像*與視場邊緣內(nèi)接，說明已經(jīng)和軸。和軸后再略為增大視場光闌，使輪廓像剛好處于視場外切或略大。
3．孔徑光闌的調(diào)節(jié)：孔徑光闌安裝在聚光鏡內(nèi)，研究用顯微鏡的聚光鏡的外側(cè)邊緣上都有刻度數(shù)及定位記號，這樣便于調(diào)節(jié)聚光鏡與物鏡的數(shù)值孔徑相匹配，原則上說更換物鏡時需調(diào)整聚光鏡的數(shù)值孔徑，一般物鏡的數(shù)值孔徑乘0.6或0.8就是聚光鏡的數(shù)值孔徑。