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顯微鏡知識掃盲（1）----顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)
一、顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡、聚光鏡和光源系統(tǒng)四個主要部件。其次還包括濾光片、載玻片和蓋玻片。
（一） 物鏡
物鏡一般都是在物鏡轉(zhuǎn)換器上旋著。它是顯微鏡的zui主要部件。顯微鏡的放大及分辯作用主要由它來擔(dān)當(dāng)。其優(yōu)劣直接決定了顯微鏡的主要光學(xué)性能。
為了校正象差和色差（所謂象差是指所成的像與原物在形狀上的差別；色差是指所成的像與原物在顏色上的差別），物鏡都由多塊透鏡組成，而且放大倍數(shù)越高，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。
一般的物鏡所觀察到的像面總是有些彎曲，即靠中間部分清晰，靠邊緣部分比較模糊，要想讓邊緣清楚，需要調(diào)節(jié)顯微鏡的微調(diào)鈕。但是邊緣部分清楚后，中間部分又變的模糊了。這除了不便觀察外，更主要地是無法對其進行攝影。有鑒于此尼康開發(fā)了平場物鏡可以較好地校正像面彎曲，使整個視場平坦,但其結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地復(fù)雜些。
在有的尼康高倍物鏡和油鏡內(nèi)還裝有彈簧，在物鏡前端受壓時，鏡頭可以退縮回來。這樣一方面可以保護鏡頭，另一方面也不會把載玻片和蓋玻片壓碎。這種物鏡稱為彈簧物鏡。
（1） 物鏡的基本分類
顯微鏡的物鏡雖然細分起來多達數(shù)百種，但是一般可采用下述三種分法：
根據(jù)象差消正情況可分三類：
A.消色差物鏡：這是zui常見的物鏡，雖然能*校正光譜中的C線（紅光）和F線（青光）的色差，但嚴格地說還不能*矯正其他色光的色差，消色差物鏡通常與惠通斯目鏡配合。
B.復(fù)消色差的物鏡：這種物鏡中的透鏡一部分用熒石制成，性能很高，能使光譜中的紅光、藍光和黃光在同一焦平面上成象，通常與補償目鏡配合使用。
C.平場物鏡：以上兩種物鏡都存在共有的缺點，即是象面彎曲問題（場曲）。由于場曲的存在而使視場邊緣的象模糊不清，為此科學(xué)工作者前后又研制成功了平場消色差物鏡和平場復(fù)消色差物鏡。所謂平場消色差物鏡就是將物鏡的場現(xiàn)象消除到zui小程度，使視場邊緣部分同樣得到清晰的象，不過這種物鏡的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從設(shè)計到制造到增加了困難，尤其是平場復(fù)消色差物鏡，它是在光學(xué)系統(tǒng)中加入彎月形厚透鏡用來矯正物鏡的象面彎曲。
有一部分透鏡是用熒石材料制成的，而熒石材料的化學(xué)穩(wěn)定性很差，再加透鏡的精度要求又較高，這樣的材料的來源和加工工藝上都存在著一定的困難。
（2） 根據(jù)物鏡的方大倍率不同，分為低倍、中倍和高倍物鏡。
A.低倍物鏡：放大倍率1X-5X，數(shù)值孔徑0.04-0.15
B.中倍物鏡：放大倍率>5x-25x,數(shù)值孔徑0.15-0.6
C.高倍物鏡：放大倍率>25x-100x,數(shù)值孔徑0.60-1.40
（3） 根據(jù)使用方法的差異，物鏡可分下列兩大類
A. 浸液系物鏡：這是物鏡與標本之間加入某種液體的物鏡。根據(jù)浸液的種類，可分 為油浸系和水浸系兩種。使用油浸系物鏡時，通常加入柏木油（折射率為10515）；使用水浸系物鏡時，加入水（折射率為1.33）。此外，還有甘油浸或石臘油浸系的特殊物鏡。
B. 干燥系、水浸系和浸油系物鏡，各有特殊的用法。干燥系物鏡不可用油浸，油浸性 物鏡不可用水浸。
此外，還有能改變放大倍率的物鏡它有各種不同的結(jié)構(gòu)，有的改變透鏡間的距離，有的能卸掉部分透鏡，有的使鏡筒上下顛倒，這種物鏡放大率不高。
高倍的干燥系物鏡或水浸系物鏡，也有帶核正環(huán)的，這種裝置能校正由蓋玻片的厚度不一致引起的相差，不帶校正環(huán)的物鏡，也有在鏡筒外側(cè)刻有蓋片的適當(dāng)厚度的，此外，還有各種攝影用的物鏡，這種物鏡不能用于普通的觀察。
尼康Edipse系列生物顯微鏡一般有五個物鏡，分別是4X、10X、20X、40X、100X，其中前四種是干燥系統(tǒng)，后一種是油浸系統(tǒng)，都是消色差物鏡或更的物鏡
所謂物鏡的工作距離，指的是從物鏡前組zui前面一塊透鏡的表面到被觀察標本的距離。這個距離不大，如上所述的10X、40X和100X物鏡的工作距離分別為7.634、0.53和0.198毫米。如果再考慮到透鏡的金屬零件的厚度，這個距離就更小了。因此，在使用時，物鏡和標本是靠得很近的，高倍物鏡尤為如此，幾乎要碰上標本了，這就要求我們在調(diào)焦時要特別小心，以免碰壞鏡頭或損壞標本。
物鏡通常都標有表示物鏡光學(xué)性能和使用條件的一些數(shù)字和符號。如"40/0.65"和"160/0.17"。此處的40表示它的放大倍數(shù)（有的寫成40×或40：1）；0.65表示它的"數(shù)值孔徑"（有的寫成N.A.1.65或A.0.65）；160表示使用該物鏡時，顯微鏡的機械筒長應(yīng)為160mm（所謂機械筒長是指取下物鏡和目鏡以后，所剩下的鏡筒長度。顯微鏡的機械筒長現(xiàn)已統(tǒng)一規(guī)定為160mm）；0.17表示使用該物鏡時，蓋玻片的厚度應(yīng)為0.17mm。有些低倍物鏡，在有、無蓋玻片的情況下都可以使用，所以不標0.17而代之以橫線"-"。有些油鏡上標有"油（oil）"字
（二） 目鏡
目鏡通常插在鏡筒上。其作用是把物鏡放大后的像作進一步的放大，使人眼睛能夠清楚地觀察標本。它有單目和雙目兩種工作方式。在目視光學(xué)儀器中接近眼睛的光學(xué)系統(tǒng)部件，我們稱為目鏡?，F(xiàn)代目鏡均用復(fù)合透鏡，這樣便于將倍率色差、慧差和象差等缺點加以糾正。目鏡有兩個透鏡，近物的稱為場鏡，近目的稱為目鏡，前者使軸外光束不過分發(fā)散，后者則在于放大成象。
目鏡的出射光瞳，一般在目鏡象方焦點之外與焦點很靠近的地方。自目鏡zui后一面到目鏡出射光瞳的距離，叫出瞳距離或鏡目距，因為人眼瞳孔要與出射瞳孔相重合，所以鏡目距不能太短，一般不應(yīng)小于6~8mm,出射瞳孔直徑也不能小于1mm,以保證觀察時清晰。
由目鏡的*面到其物方焦點，既到物鏡象平面的距離稱為目鏡的工作距離。
從象差矯正情況來看，目鏡與物鏡不同，目鏡是一種大視場系統(tǒng)，主要考慮軸外象差（垂軸色差、彗星和象散），至于場曲，由于眼睛有調(diào)節(jié)能力，可依情況稍許放寬處理。
目鏡的作用是把物鏡已經(jīng)放大的實象作一步放大，其目鏡的放大倍率可用下式計算：
公式 ：
M目= （250/f目） 式中f目--目鏡的焦距
目鏡可分為惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、平常補償目鏡、平場廣視野目鏡和其他特殊目鏡等多種。其中上下兩塊透鏡的凸透面都朝下的惠更斯目鏡在普通顯微鏡上用的zui多。平場補償目鏡一般標有"P"，國產(chǎn)也有標有"PB"的。它和平場物鏡相配用。屬于目鏡。
（三） 聚光器
聚光器大都通過手旋螺絲固定在鏡臺下面。它由聚光鏡和可變光闌兩個部件組成。聚光鏡的作用是將光源來的光線會聚到標本上，以便觀察?？勺児怅@又叫光圈或虹彩光闌，裝在聚光鏡的下方，由十幾塊金屬薄片組成。*通光孔為圓形，移動可變光闌的把手，可以任意調(diào)節(jié)通光孔的大小。
聚光器的主要參數(shù)是數(shù)值孔徑。但它的數(shù)值孔徑是可變的，受光闌孔的大小控制，光孔開大，數(shù)值孔徑增大，反之則減小。聚光鏡外殼上的是數(shù)值孔徑的zui大值。 除了上述普通的聚光鏡外，還有暗視場聚光鏡、相襯聚光鏡、偏光聚光鏡等多種用途的聚光鏡，以滿足不同場合的使用。
四） 光源系統(tǒng)
光源系統(tǒng)用來供給照明標本用的光線。顯微鏡所用的光源有自然光和電光源兩種。
使用電光源的顯微鏡，其光源系統(tǒng)由光源燈電路、光源燈、透鏡、反射鏡的等組成,系統(tǒng)通常安裝在燈座內(nèi)。
使用電光源的顯微鏡一般都采用柯勒照明方式。它是將光源的燈絲像經(jīng)兩路成像在標本的上方，而不是像臨界照明那樣直接落在標本上。這種照明方式可得到比較均勻的照明。如下圖所示,尼康采用了*的CFI無限遠光路系統(tǒng).在物鏡與鏡筒透鏡之間是一條平行光路,因此無需另加別的附件就可加載其他光學(xué)器件,如熒光,DIC等。
光源燈一般使用鎢燈或鹵素?zé)簟舻墓β蕪氖畮淄叩綌?shù)十瓦不等。
光源燈的電路部分大都設(shè)有光亮調(diào)節(jié)器，可以很方便調(diào)節(jié)照在標本上光的亮度。
（五） 其它
1.濾光片 有些顯微鏡配有不同波長的濾光片供選用。使用濾光片后可以有選擇地濾除某些光線，如在觀察相差時通常配GIF濾光片以使觀察效果更佳。
2 載玻片和蓋玻片 顧名思義，載玻片是用來承載樣本的，蓋玻片是用來覆蓋樣本的。即，通常觀察標本時，標本夾在兩塊玻璃之間。下面的一塊叫載玻片，上面的叫蓋玻片。二者一般是用長方形的透明玻璃片制成，只是薄厚有所區(qū)別。標準蓋玻片的厚度為0.17mm;載玻片的厚度則為1.1mm.。一般二者的長和寬分別為45和26 mm.。