Optična pot navadnega optičnega mikroskopa
1. Navadni optični mikroskop je natančen optični instrument. V preteklosti so bili preprosti mikroskopi sestavljeni iz le nekaj leč, današnji mikroskopi pa so sestavljeni iz kompleta leč. Običajni optični mikroskopi običajno povečajo predmete 1500-2000-krat. (1) Zgradba mikroskopa Zgradbo običajnega optičnega mikroskopa lahko razdelimo na dva dela: eden je mehanska naprava, drugi pa je optični sistem. Šele ko ta dva dela dobro sodelujeta, lahko mikroskop deluje. Prvič, mehanska naprava mikroskopa Mehanska naprava mikroskopa vključuje okvir, cev leče, pretvornik leče objektiva, mizo, potisno palico, grobi vijak, mikro vijak in druge komponente. Nosilec je sestavljen iz podnožja in zrcalne roke. Nanj sta pritrjena mizica in tulec leče, ki je osnova za namestitev komponent sistema optične povečave.
(2) Okular je povezan s tulcem leče tulca leče, pretvornik pa je povezan z dnom, tako da tvori temno sobo med okularjem in lečo objektiva (nameščeno pod pretvornikom). Razdalja od zadnjega roba objektiva do konca cevi se imenuje mehanska dolžina cevi. Ker je povečava leče objektiva za določeno dolžino tulca leče. Spremembe v dolžini tulca objektiva ne bodo spremenile le povečave, ampak bodo vplivale tudi na kakovost slike. Zato pri uporabi mikroskopa dolžine tulca leče ni mogoče poljubno spreminjati. Mednarodno je standardna dolžina cevi mikroskopa nastavljena na 160 mm in ta številka je označena na ohišju leče objektiva.
(3) Menjava objektiva Menjava leč na nosu je lahko opremljena s 3 do 4 lečami objektiva, običajno tremi lečami (majhna povečava, velika povečava, oljna leča). Nikonovi mikroskopi so opremljeni s štirimi objektivi. Z vrtenjem pretvornika lahko katero koli lečo objektiva po potrebi povežete s tulcem leče, okular na tulu leče pa tvori povečevalni sistem.
(4) V središču odra je luknja, ki je pot svetlobe. Miza je opremljena z vzmetnimi sponkami za vzorce in potisnimi palicami, katerih funkcija je fiksiranje ali premikanje položaja vzorca, tako da je mikroskopski predmet ravno v središču vidnega polja.
(5) Potiskalo je mehanska naprava, ki premika vzorec. Izdelan je iz kovinskega okvirja z dvema pogonskima zobnikoma, enim vodoravnim in enim navpičnim. Dober mikroskop ima na palici vgravirane lestvice, ki ustvarjajo zelo natančno ravnino. koordinatni sistem. Če želite večkrat opazovati določen del preskusnega vzorca, lahko med prvim pregledom zabeležite vrednost navpičnega in vodoravnega ravnila, nato pa premaknete potisno palico glede na vrednost, da najdete položaj prvotnega vzorca.
(6) Groba spirala je mehanizem, ki prilagaja razdaljo med lečo objektiva in preparatom s premikanjem tulca leče. Pri starih mikroskopih se po zasuku grobe spirale naprej leča spusti in se približa vzorcu. Ko izvajate mikroskopijo na novih proizvodnih mikroskopih, z desno roko obrnite mizico naprej, da dvignete mizico, da vzorec približate objektivu in obratno.
(7) Vijak za mikro premikanje lahko uporablja samo vijak za grobo premikanje za grobo nastavitev goriščne razdalje. Če želite dobiti ostro sliko, boste morali dodatno prilagoditi z mikro vijakom. Ohišje leče se premakne 0.1 mm (100 mikronov) za vsak obrat rezalnega vijaka. Debele in tanke spirale na novo proizvedenega mikroskopa gao-end so koaksialne. 2. Optični sistem mikroskopa Optični sistem mikroskopa je sestavljen iz reflektorja, kondenzorja, leče objektiva, okularja itd. Optični sistem poveča predmet, da se oblikuje povečana slika predmeta.
(1) Ogledala Zgodnji običajni optični mikroskopi so za pregledovanje predmetov uporabljali naravno svetlobo, na okvir pa je bilo nameščeno ogledalo. Reflektor je sestavljen iz ravne površine in konkavnega zrcala na drugi strani, ki lahko odbija svetlobo, ki pada nanj, do središča zbiralne leče in s tem osvetli preparat. Če ne uporabljate kondenzatorja, uporabite konkavno zrcalo. Konkavna zrcala fokusirajo svetlobo. Pri uporabi kondenzatorja se običajno uporablja ravno zrcalo. Na novo proizvedeni spodnji okvir mikroskopa je opremljen z virom svetlobe in vijakom za nastavitev toka, ki lahko prilagodi jakost svetlobe s prilagajanjem toka.
(2) Kondenzator Kondenzator je pod mizo. Sestavljen je iz zbiralne leče, prelivajoče se zaslonke in dvižnega vijaka. Koncentratorje lahko razdelimo na koncentratorje svetlega polja in koncentratorje temnega polja. Običajni optični mikroskopi so opremljeni s kondenzatorji svetlega polja. Kondenzatorji svetlega polja vključujejo kondenzatorje Abbe, kondenzatorje razsvetljenja in kondenzatorje padajočega peska. Abbejevi kondenzatorji trpijo zaradi kromatskih in sferičnih aberacij, ko je numerična apertura objektiva višja od 0.6. Kondenzatorji Qiming so visoko korigirani za kromatsko aberacijo, sferično aberacijo in komo. Je visokokakovosten kondenzator za svetlobno mikroskopijo, vendar ni primeren za objektive pod 4x. Če pretresete kondenzor, lahko zgornjo lečo kondenzorja stresete iz svetlobne poti, da zadostite potrebam objektiva z nizko povečavo (4×) z velikim osvetlitvijo vidnega polja.
Kondenzator je nameščen pod mizico, njegova funkcija pa je, da skozi zrcalo usmeri svetlobo, ki jo odbija svetlobni vir na vzorec, da dobimo močno osvetlitev in naredimo sliko predmeta svetlo in jasno. Višina kondenzorja je nastavljiva, tako da fokus pade na predmet, ki ga pregledujemo, in dosežemo visoko svetlost. Žarišče splošnega kondenzorja je 1,25 mm nad njim, njegova meja dviga pa je 0,1 mm pod ravnino odra. Zato mora biti debelina zahtevanega stekelca med 0.8-1,2 mm, sicer vzorec, ki ga pregledujete, ne bo mogel izostriti, kar bo vplivalo na mikroskopski učinek. Pred skupino sprednjih leč zbiralnika je tudi mavrična zaslonka, ki jo je mogoče odpreti in zapreti, kar vpliva na ločljivost in kontrast slike. Če je zaslonka zaslonke odprta preveč, preko numerične odprtine objektiva, bo prišlo do bleščanja; če je zaslonka premajhna, se bo ločljivost zmanjšala in kontrast povečal. Zato se pri opazovanju s prilagoditvijo zaslonke šarenice poljska diafragma (mikroskop s poljsko zaslonko) odpre na zunanjo tangento periferije vidnega polja, tako da predmeti, ki niso v vidnem polju, ne morejo dobiti svetlobe. . Osvetlitev preprečuje motnje razpršene svetlobe.
(3) Objektiv, nameščen na pretvorniku na sprednjem koncu tulca leče, uporablja svetlobo, da prvič pregleda predmet. Kakovost slike objektiva odločilno vpliva na ločljivost. Zmogljivost objektiva je odvisna od numerične aperture objektiva (številčna apertura skrajšano NA). Številčna apertura vsakega objektiva je označena na ohišju objektiva. Večja kot je numerična apertura, boljša je zmogljivost objektiva. Obstaja veliko vrst objektivnih leč, ki jih je mogoče razvrstiti iz različnih zornih kotov: Glede na razliko v mediju med sprednjo lečo objektiva in predmetom, ki ga je treba pregledati, ga lahko razdelimo na: 1. Suho objektivno lečo uporablja zrak kot medij, kot je običajno uporabljena objektivna leča pod 4{{10}}×, numerična odprtina je enaka manj kot 1. ②Oljni imerzijski objektivi pogosto uporabljajo cedrovo olje kot medij. Takšni objektivi se imenujejo tudi oljne leče. Njegova povečava je 90×-100×, številčna vrednost zaslonke pa je večja od 1. Glede na povečavo leče objektiva ga lahko razdelimo na: ①Low-power objektiv se nanaša na 1× -6×, NA vrednost je 0.04-0.15; ②Objektiv srednje moči se nanaša na 6×-25×, vrednost NA je 0.15-0.40; ③ Objektiv visoke moči se nanaša na 25 ×—63 ×, vrednost NA je 0,35—0,95; ④ Oljni potopni objektiv se nanaša na 90×—100×, vrednost NA je 1,25—1,40. Glede na stopnjo korekcije aberacije lahko razvrstitev razdelimo na: ① Akromatična leča objektiva je običajno uporabljena leča objektiva, označena z "Ach" na lupini, ta leča objektiva lahko odstrani kromatsko aberacijo, ki jo tvorita rdeča svetloba in cian. Svetloba. Pogosto se uporablja v povezavi s Huygensovimi okularji v mikroskopiji. ②Apokromatski objektiv je označen z besedo "Apo" na ohišju objektiva. Poleg popravljanja kromatične aberacije rdeče, modre in zelene svetlobe lahko popravi tudi fazno razliko, ki jo povzroča rumena svetloba. Pogosto se uporablja v povezavi s kompenzacijskimi okularji. ③ Posebne objektivne leče so izdelane na podlagi zgornjih objektivnih leč za doseganje določenega specifičnega učinka opazovanja. Kot so: leča objektiva s korekcijskim obročem, leča objektiva s poljsko diafragmo, leča objektiva s faznim kontrastom, leča objektiva s fluorescenco, leča objektiva brez napetosti, leča objektiva brez pokrovčka, leča objektiva z dolgo delovno razdaljo itd. Pogosto uporabljene objektivne leče v sedanjem raziskave so: semi-apokromatski objektiv (FL), načrtni objektiv (Plan), načrtni apokromatski objektiv (Plan Apo), nadplanski objektiv (Splan, super plan apokromat) objektiv (Splan) Apo) itd.
(4) Okular Naloga okularja je, da ponovno poveča realno sliko, povečano z lečo objektiva, in odbije sliko predmeta v oči opazovalca. Zgradba okularja je enostavnejša od zgradbe objektiva. Okular navadnega optičnega mikroskopa je običajno sestavljen iz dveh leč. Zgornja leča se imenuje "okular", spodnja leča pa "poljska leča". Med zgornjo in spodnjo lečo ali pod obema lečama je kovinska obročasta zaslonka ali "poljska zaslonka". Po povečavi pade vmesna slika leče objektiva na ravnino poljske zaslonke, zato lahko postavimo okularni mikrometer. Pogosto uporabljeni okularji v optičnih mikroskopih so. Za okularje Huygens, če morate izvajati raziskave, običajno izberite okularje z boljšim delovanjem, kot so kompenzacijski okularji (K), ravni okularji (P) in okularji s širokim poljem (WF). Pri fotografiranju uporabite fotografski okular (NFK).
(2) Optični mikroskop Povečava mikroskopa poteka skozi lečo, slikanje ene same leče pa ima aberacije, ki vplivajo na kakovost slike. Skupina leč, sestavljena iz ene same leče, je enakovredna konveksni leči z boljšo povečavo. Slika 1-4 je glavni način mikroskopskega slikanja. AB je primerek.
(3) Delovanje mikroskopa. Ločljivost mikroskopa je odvisna od različnih pogojev optičnega sistema. Predmet, ki ga opazujemo, mora imeti veliko povečavo in biti jasen. Ali lahko predmet pokaže jasno in fino strukturo po povečavi, je najprej odvisno od zmogljivosti objektiva, nato pa od zmogljivosti okularja in kondenzorja.
1. Numerična apertura se imenuje tudi razmerje zaslonke (ali razmerje zaslonke), skrajšano NA, njihove vrednosti pa so označene na objektivu in zbiralni leči. Zaslonka in numerična zaslonka sta glavna parametra objektivov in kondenzatorjev ter sta tudi pomembna kazalca za presojo njihove učinkovitosti. Numerična apertura je tesno povezana z različnimi lastnostmi mikroskopov. Sorazmerna je z ločljivostjo mikroskopa in obratno sorazmerna z globino fokusa. Sorazmeren je s kvadratnim korenom svetlosti zrcalne slike. Numerično aperturo lahko izrazimo z naslednjo formulo: NA=n.sin 2 kjer je: n——srednja ločljivost med lečo objektiva in vzorcem ——kot odpiranja leče objektiva T.i. kot odprtine leče se nanaša na razdaljo od optične osi leče objektiva. Kot med svetlobo, ki jo oddaja zgornja točka predmeta, in robom efektivnega premera sprednje leče leče objektiva je prikazan na sliki 1-5 . Odpiralni kot leče je vedno manjši od 180 stopinj. Ker je lomni količnik zraka 1, je numerična apertura suhega objektiva vedno manjša od 1, običajno 0.05-0.95; če je oljni imerzijski objektiv potopljen v cedrovo olje (z lomnim količnikom 1,515), lahko numerična apertura doseže 1,5. Medtem ko je teoretično meja numerične zaslonke enaka lomnemu količniku uporabljenega potopnega medija, je v praksi to mejo nemogoče doseči z vidika tehnologije izdelave leč. Običajno je znotraj praktičnega območja največja numerična apertura oljnih imerzijskih objektivov 1,4. Srednji lomni količniki več snovi so naslednji: 1,0 za zrak, 1,33 za vodo, 1,5 za steklo, 1,47 za glicerin in 1,52 za cedro. Vpliv lomnega količnika medija na optično pot leče objektiva je prikazan na sliki 1-6.
2. Ločljivost D lahko izrazimo z naslednjo formulo: D=λ/2N.A. Valovna dolžina vidne svetlobe je 0.4-0,7 mikronov, s povprečno valovno dolžino 0,55 mikronov. Če se uporabi objektiv z numerično odprtino 0.65, potem D {{10}}.55 mikronov / 2 x 0.65=0.42 mikronov . To pomeni, da lahko opazujemo predmete, večje od 0.42 mikronov, predmetov, manjših od 0,42 mikronov, pa ne moremo videti. Če se uporabi objektiv z numerično odprtino 1,25, potem D=2.20 mikronov. Vsak predmet, ki ga je treba pregledati, katerega dolžina je večja od te vrednosti, bo viden. Vidimo lahko, da manjša kot je vrednost D, večja je ločljivost in jasnejša je slika predmeta. V skladu z zgornjo formulo se lahko ločljivost izboljša z: (1) zmanjšanjem valovne dolžine; (2) povečanje lomnega količnika; (3) povečanje kota leče. Mikroskopi na podlagi ultravijolične svetlobe in elektronski mikroskopi uporabljajo kratke valovne dolžine svetlobe za izboljšanje ločljivosti pri pregledu manjših predmetov. Ločljivost leče objektiva je tesno povezana z ostrino slike. Okularji te možnosti nimajo. Okular samo poveča sliko, ki jo ustvari objektiv.
3. Povečava: Mikroskop poveča predmet, najprej skozi lečo objektiva * sekundarna povečava, okular pa povzroči sekundarno povečavo na razdalji svetlega vida. Povečava je razmerje med prostornino zadnje slike in izvirnega predmeta. Zato je povečava (V) mikroskopa enaka zmnožku povečave leče objektiva (V1) in povečave okularja (V2), in sicer: V=V1×V2 Metoda izračuna primerjavo je mogoče dobiti z naslednjo formulo M= △ × D F1 F2 F1 =Goriščna razdalja objektiva F2=Goriščna razdalja okularja △=Dolžina svetlobne cevi D{{ 12}}Razdalja jasnega vida (=250 mm) △=Povečava objektiva D=Povečava okularja M=Povečava mikroskopa F1 F2 Nastavitev △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm Nato M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 krat F1 F 2 4 15
4. Globina fokusa: Opazujte preparat pod mikroskopom. Ko je fokus na določeni slikovni ravnini, je slika predmeta jasna, slikovna ravnina pa je ciljna ravnina. Poleg ciljne površine v vidnem polju je mogoče videti tudi zamegljene slike predmetov nad in pod ciljno površino. Razdalja med tema dvema površinama se imenuje globina fokusa. Globina fokusa objektiva je obratno sorazmerna z numerično odprtino in povečavo: večja kot sta numerična zaslonka in povečava, manjša je globina fokusa. Zato mora biti nastavitev oljnega ogledala bolj previdna kot nastavitev ogledala z nizko močjo, sicer lahko povzročite, da predmet zdrsne skozenj in ga ne najdete.
