顯微鏡基礎知識
日期:2019-03-21 10:04:12 人氣:787
顯微鏡基礎知識
光學顯微鏡是人類打開微觀物質世界之門的第一把鑰匙。通過500多年的發展歷程,人類利用光學顯微鏡步入微觀世界,絢麗多彩的微觀物質形貌逐漸展現在人們的面前。
光學顯微鏡是材料行業、地質學、分析化學、醫學、生物科學和法醫、環境科學、制藥、毒理學、石棉學等研究領域常用的儀器,他在人們的日常生活生產中有著極為廣泛的用途。一臺普通的顯微鏡主要由機械系統和光學系統兩部分構成,而光學系統主要由光源、反光鏡、聚光器、物鏡和目鏡等部件組成。
一、光學顯微鏡的基本構造及功能
1、機械部分
鏡筒:為安裝在顯微鏡最上方或鏡臂前方的圓筒狀結構,其上端裝有目鏡,下端與物鏡轉換器相連。
物鏡轉換器:又稱物鏡轉換盤。是安裝在鏡筒下方的一圓盤狀構造,可以按順時針或反時針方向自由旋轉。其上均勻分布有3~5個圓孔,用以裝載不同放大倍數的物鏡。轉動物鏡轉換盤可使不同的物鏡到達工作位置(即與光路合軸)。
鏡臂:為支持鏡筒和鏡臺的彎曲狀構造,是取用顯微鏡時握拿的部位。鏡筒直立式顯微鏡在鏡臂與其下方的鏡柱之間有一傾斜關節,可使鏡筒向后傾斜一定角度以方便觀察,但使用時傾斜角度不應超過45度,否則顯微鏡則由于重心偏移容易翻倒。
調焦器:也稱調焦螺旋,為調節焦距的裝置,分粗調螺旋(大螺旋)和細調螺旋(小螺旋)兩種。粗調螺旋可使鏡筒或載物臺以較快速度或較大幅度的升降,能迅速調節好焦距使物像呈現在視野中,適于低倍鏡觀察時的調焦。而細調螺旋只能使鏡筒或載物臺緩慢或較小幅度的升降(升或降的距離不易被肉眼觀察到),適用于高倍鏡和油鏡的聚焦或觀察標本的不同層次,一般在粗調螺旋調焦的基礎上再使用細調焦螺旋,精細調節焦距。
載物臺:也稱鏡臺,是位于物鏡轉換器下方的方形平臺,是放置被觀察的玻片標本的地方。平臺的中央有一圓孔,稱為通光孔,來自下方光線經此孔照射到標本上。
鏡柱:為鏡臂與鏡座相連的短柱。
鏡座:位于顯微鏡最底部的構造,為整個顯微鏡的基座,用于支持和穩定鏡體。有的顯微鏡在鏡座內裝有照明光源等構造。
2、光學系統部分
顯微鏡的光學系統主要包括物鏡、目鏡和照明裝置(反光鏡、聚光器和光圈等)。
目鏡:安裝在鏡筒的上端,起著將物鏡所放大的物像進一步放大的作用。每臺顯微鏡通常配置2~3個不同放大倍率的目鏡,常見的有5×、10×和15×(×表示放大倍數)的目鏡,可根據不同的需要選擇使用,最常使用的是10×目鏡。
物鏡:安裝在物鏡轉換器上。每臺光鏡一般有3~5個不同放大倍率的物鏡,每個物鏡由數片凸透鏡和凹透鏡組合而成,是顯微鏡最主要的光學部件,決定著光鏡分辨力的高低。常用物鏡的放大倍數有4×、5×、10×、40×、50×和100×等幾種。一般將8×或10×的物鏡稱為低倍鏡(而將5×以下的叫做放大鏡);將40×或45×的稱為高倍鏡;將90×或100×的稱為油鏡(這種鏡頭在使用時需浸在鏡油中)。
聚光器:位于載物臺的通光孔的下方,由聚光鏡和光圈構成,其主要功能是光線集中到所要觀察的標本上。聚光鏡由2~3個透鏡組合而成,其作用相當于一個凸透鏡,可將光線匯集成束。光圈也稱為彩虹闌或孔徑光闌,位于聚光器的下端,是一種能控制進入聚光器的光束大小的可變光闌。它由十幾張金屬薄片組合排列而成,其外側有一小柄,可使光圈的孔徑開大或縮小,以調節光線的強弱。
反光鏡:位于聚光鏡的下方,可向各方向轉動,能將來自不同方向的光線反射到聚光器中。反光鏡有兩個面,一面為平面鏡,另一面為凹面鏡,凹面鏡有聚光作用,適于較弱光和散射光下使用,光線較強時則選用平面鏡。
二、在顯微鏡的觀察過程中,對準標樣的鏡頭叫物鏡。顯微鏡的成像質量很大程度上取決于物鏡的質量,因此物鏡是顯微鏡最重要的部件。近年來由于計算機的迅速發展,物鏡的設計和制造都有了顯著的改進和提高。
物鏡主要參數包括:數值孔徑、分辨率、焦深(垂直分辨率)、工作距離與視場范圍
1、數值孔徑:
物鏡的數值孔徑表示物鏡收集光線的能力。物鏡對試樣上各點的反射光收集得越多,成像質量就越好。數值孔徑常以N.A.表示
2、分辨率:
顯微鏡的分辨率是指能清晰的分辨試樣上兩點間的最小距離,通常用d表示。分辨率決定了顯微鏡分辨試樣上細節的程度。顯微鏡的物鏡是使物體放大成一實相,目鏡的作用是使這個實像再次放大,這就是說哦目鏡只能放大物鏡已分辨的細節,物鏡未能分辨的細節,決不會通過目鏡放大而變得可分辨。因此顯微鏡的分辨率主要取決于物鏡的分辨率。
3、焦深(垂直分辨率):
焦深是物鏡對高低不平的物體能夠清晰成像的能力,當顯微鏡準確聚焦于某一物面時,如果位于某前面及后面的物面仍然能被觀察者清楚,則該最遠兩平面之間的距離就是焦深。物鏡的焦深主要取決于物鏡的數值孔徑。物鏡的數值孔徑越大,其焦深越小。在物鏡的數值孔徑特別大的情況下,顯微鏡可以有很好的分辨率,但焦深很小。因此要根據需要選擇數值孔徑合適的物鏡。當顯微鏡用于高倍觀察時,由于焦深小,只有在金相試樣表面高低差別很小時,才能清晰成像,因而高倍觀察所用的試樣應淺腐蝕。
4、工作距離:
物鏡的工作距離是指顯微鏡準確聚焦后,試樣表面與物鏡的前端之間的距離。物鏡的放大率越高,工作距離越短。
5、視場范圍:
視場范圍是指顯微鏡中所觀察到的試樣表面區域的大小。視場范圍與物鏡的放大率成反比。普通物鏡初次放大實像的直徑一般為18mm,放大率為10X,40X,100X的物鏡,其視場直徑分別為1.8mm,0.45mm,0.18mm
光學顯微鏡是人類打開微觀物質世界之門的第一把鑰匙。通過500多年的發展歷程,人類利用光學顯微鏡步入微觀世界,絢麗多彩的微觀物質形貌逐漸展現在人們的面前。
光學顯微鏡是材料行業、地質學、分析化學、醫學、生物科學和法醫、環境科學、制藥、毒理學、石棉學等研究領域常用的儀器,他在人們的日常生活生產中有著極為廣泛的用途。一臺普通的顯微鏡主要由機械系統和光學系統兩部分構成,而光學系統主要由光源、反光鏡、聚光器、物鏡和目鏡等部件組成。
一、光學顯微鏡的基本構造及功能
1、機械部分
鏡筒:為安裝在顯微鏡最上方或鏡臂前方的圓筒狀結構,其上端裝有目鏡,下端與物鏡轉換器相連。
物鏡轉換器:又稱物鏡轉換盤。是安裝在鏡筒下方的一圓盤狀構造,可以按順時針或反時針方向自由旋轉。其上均勻分布有3~5個圓孔,用以裝載不同放大倍數的物鏡。轉動物鏡轉換盤可使不同的物鏡到達工作位置(即與光路合軸)。
鏡臂:為支持鏡筒和鏡臺的彎曲狀構造,是取用顯微鏡時握拿的部位。鏡筒直立式顯微鏡在鏡臂與其下方的鏡柱之間有一傾斜關節,可使鏡筒向后傾斜一定角度以方便觀察,但使用時傾斜角度不應超過45度,否則顯微鏡則由于重心偏移容易翻倒。
調焦器:也稱調焦螺旋,為調節焦距的裝置,分粗調螺旋(大螺旋)和細調螺旋(小螺旋)兩種。粗調螺旋可使鏡筒或載物臺以較快速度或較大幅度的升降,能迅速調節好焦距使物像呈現在視野中,適于低倍鏡觀察時的調焦。而細調螺旋只能使鏡筒或載物臺緩慢或較小幅度的升降(升或降的距離不易被肉眼觀察到),適用于高倍鏡和油鏡的聚焦或觀察標本的不同層次,一般在粗調螺旋調焦的基礎上再使用細調焦螺旋,精細調節焦距。
載物臺:也稱鏡臺,是位于物鏡轉換器下方的方形平臺,是放置被觀察的玻片標本的地方。平臺的中央有一圓孔,稱為通光孔,來自下方光線經此孔照射到標本上。
鏡柱:為鏡臂與鏡座相連的短柱。
鏡座:位于顯微鏡最底部的構造,為整個顯微鏡的基座,用于支持和穩定鏡體。有的顯微鏡在鏡座內裝有照明光源等構造。
2、光學系統部分
顯微鏡的光學系統主要包括物鏡、目鏡和照明裝置(反光鏡、聚光器和光圈等)。
目鏡:安裝在鏡筒的上端,起著將物鏡所放大的物像進一步放大的作用。每臺顯微鏡通常配置2~3個不同放大倍率的目鏡,常見的有5×、10×和15×(×表示放大倍數)的目鏡,可根據不同的需要選擇使用,最常使用的是10×目鏡。
物鏡:安裝在物鏡轉換器上。每臺光鏡一般有3~5個不同放大倍率的物鏡,每個物鏡由數片凸透鏡和凹透鏡組合而成,是顯微鏡最主要的光學部件,決定著光鏡分辨力的高低。常用物鏡的放大倍數有4×、5×、10×、40×、50×和100×等幾種。一般將8×或10×的物鏡稱為低倍鏡(而將5×以下的叫做放大鏡);將40×或45×的稱為高倍鏡;將90×或100×的稱為油鏡(這種鏡頭在使用時需浸在鏡油中)。
聚光器:位于載物臺的通光孔的下方,由聚光鏡和光圈構成,其主要功能是光線集中到所要觀察的標本上。聚光鏡由2~3個透鏡組合而成,其作用相當于一個凸透鏡,可將光線匯集成束。光圈也稱為彩虹闌或孔徑光闌,位于聚光器的下端,是一種能控制進入聚光器的光束大小的可變光闌。它由十幾張金屬薄片組合排列而成,其外側有一小柄,可使光圈的孔徑開大或縮小,以調節光線的強弱。
反光鏡:位于聚光鏡的下方,可向各方向轉動,能將來自不同方向的光線反射到聚光器中。反光鏡有兩個面,一面為平面鏡,另一面為凹面鏡,凹面鏡有聚光作用,適于較弱光和散射光下使用,光線較強時則選用平面鏡。
二、在顯微鏡的觀察過程中,對準標樣的鏡頭叫物鏡。顯微鏡的成像質量很大程度上取決于物鏡的質量,因此物鏡是顯微鏡最重要的部件。近年來由于計算機的迅速發展,物鏡的設計和制造都有了顯著的改進和提高。
物鏡主要參數包括:數值孔徑、分辨率、焦深(垂直分辨率)、工作距離與視場范圍
1、數值孔徑:
物鏡的數值孔徑表示物鏡收集光線的能力。物鏡對試樣上各點的反射光收集得越多,成像質量就越好。數值孔徑常以N.A.表示
2、分辨率:
顯微鏡的分辨率是指能清晰的分辨試樣上兩點間的最小距離,通常用d表示。分辨率決定了顯微鏡分辨試樣上細節的程度。顯微鏡的物鏡是使物體放大成一實相,目鏡的作用是使這個實像再次放大,這就是說哦目鏡只能放大物鏡已分辨的細節,物鏡未能分辨的細節,決不會通過目鏡放大而變得可分辨。因此顯微鏡的分辨率主要取決于物鏡的分辨率。
3、焦深(垂直分辨率):
焦深是物鏡對高低不平的物體能夠清晰成像的能力,當顯微鏡準確聚焦于某一物面時,如果位于某前面及后面的物面仍然能被觀察者清楚,則該最遠兩平面之間的距離就是焦深。物鏡的焦深主要取決于物鏡的數值孔徑。物鏡的數值孔徑越大,其焦深越小。在物鏡的數值孔徑特別大的情況下,顯微鏡可以有很好的分辨率,但焦深很小。因此要根據需要選擇數值孔徑合適的物鏡。當顯微鏡用于高倍觀察時,由于焦深小,只有在金相試樣表面高低差別很小時,才能清晰成像,因而高倍觀察所用的試樣應淺腐蝕。
4、工作距離:
物鏡的工作距離是指顯微鏡準確聚焦后,試樣表面與物鏡的前端之間的距離。物鏡的放大率越高,工作距離越短。
5、視場范圍:
視場范圍是指顯微鏡中所觀察到的試樣表面區域的大小。視場范圍與物鏡的放大率成反比。普通物鏡初次放大實像的直徑一般為18mm,放大率為10X,40X,100X的物鏡,其視場直徑分別為1.8mm,0.45mm,0.18mm
上一個:顯微鏡基本構造及術語解釋
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