Caminho óptico do microscópio óptico comum
1. Um microscópio óptico comum é um instrumento óptico de precisão. No passado, os microscópios simples consistiam em apenas algumas lentes, enquanto os microscópios de hoje consistem em um conjunto de lentes. Os microscópios ópticos comuns geralmente podem ampliar objetos 1500-2000 vezes. (1) A estrutura do microscópio A estrutura do microscópio óptico comum pode ser dividida em duas partes: uma é o dispositivo mecânico e a outra é o sistema óptico. Somente quando essas duas partes cooperam bem, o microscópio pode funcionar. Primeiro, o dispositivo mecânico do microscópio O dispositivo mecânico do microscópio inclui a armação, o barril da lente, o conversor da lente objetiva, a platina, a haste, o parafuso grosso, o micro parafuso e outros componentes. O suporte consiste em uma base e um braço de espelho. O palco e o barril da lente estão presos a ele, que é a base para a instalação dos componentes do sistema de ampliação óptica.
(2) A ocular é conectada ao barril da lente do barril da lente e o conversor é conectado à parte inferior, formando uma sala escura entre a ocular e a lente objetiva (instalada sob o conversor). A distância da borda de fuga da objetiva até o final do cano é chamada de comprimento mecânico do cano. Porque a ampliação da lente objetiva é para um certo comprimento do barril da lente. Alterações no comprimento do barril da lente não apenas alteram a ampliação, mas também afetam a qualidade da imagem. Portanto, ao usar o microscópio, o comprimento do cilindro da lente não pode ser alterado à vontade. Internacionalmente, o comprimento padrão do barril do microscópio é definido em 160 mm, e esse número está marcado na caixa da lente objetiva.
(3) Trocador de lentes objetivas O trocador de lentes de nariz pode ser equipado com 3 a 4 lentes objetivas, geralmente três lentes objetivas (baixa ampliação, alta ampliação, lente de óleo). Os microscópios Nikon estão equipados com quatro lentes objetivas. Ao girar o conversor, qualquer lente objetiva pode ser conectada ao cilindro da lente conforme necessário, e a ocular no cilindro da lente constitui um sistema de ampliação.
(4) Há um buraco no centro do palco, que é o caminho da luz. A platina é equipada com pinças de mola e varetas, cuja função é fixar ou mover a posição da amostra de modo que o objeto microscópico fique exatamente no centro do campo de visão.
(5) O empurrador é um dispositivo mecânico que move a amostra. É feito de uma estrutura metálica com duas engrenagens de propulsão, uma horizontal e outra vertical. Um bom microscópio tem escalas gravadas na barra para criar um plano muito preciso. Sistema de coordenadas. Se você quiser observar uma determinada parte da amostra de teste repetidamente, você pode registrar o valor da régua vertical e horizontal durante a primeira inspeção e, em seguida, mover a haste de acordo com o valor para encontrar a posição da amostra original.
(6) A espiral grossa é um mecanismo que ajusta a distância entre a lente objetiva e a amostra movendo o cilindro da lente. Em microscópios antigos, depois que a espiral grosseira é torcida para frente, a lente desce e se aproxima da amostra. Ao realizar microscopia em microscópios de produção novos, gire a platina para frente com a mão direita para levantar a platina para aproximar a amostra do objetivo e vice-versa.
(7) O parafuso de micromovimento só pode usar o parafuso de movimento grosseiro para ajustar grosseiramente a distância focal. Para obter uma imagem nítida, você precisará fazer ajustes adicionais com micro-parafuso. O barril da lente se move 0,1 mm (100 mícrons) para cada revolução do parafuso de fretting. As espirais grossas e finas do microscópio gao-end recentemente produzido são coaxiais. 2. O sistema óptico do microscópio O sistema óptico do microscópio consiste em um refletor, um condensador, uma lente objetiva, uma ocular, etc. O sistema óptico amplia o objeto para formar uma imagem ampliada do objeto.
(1) Espelhos Os primeiros microscópios ópticos comuns usavam luz natural para inspecionar objetos, e um espelho foi instalado na moldura. O refletor consiste em uma superfície plana e um espelho côncavo no outro, que pode refletir a luz que incide sobre ele para o centro da lente do condensador, iluminando assim a amostra. Quando não estiver usando um condensador, use um espelho côncavo. Espelhos côncavos focalizam a luz. Ao usar um condensador, geralmente é usado um espelho plano. A estrutura inferior do microscópio recém-produzida é equipada com uma fonte de luz e um parafuso de ajuste de corrente, que pode ajustar a intensidade da luz ajustando a corrente.
(2) Condensador O condensador está embaixo da mesa. Consiste em uma lente condensadora, uma abertura iridescente e um parafuso de elevação. Os concentradores podem ser divididos em concentradores de campo claro e concentradores de campo escuro. Os microscópios ópticos comuns são equipados com condensadores de campo claro. Os condensadores de campo claro incluem condensadores Abbe, condensadores de iluminação e condensadores de areia caindo. Os condensadores Abbe sofrem de aberrações cromáticas e esféricas quando a abertura numérica objetiva é maior que 0.6. Os condensadores Qiming são altamente corrigidos para aberração cromática, aberração esférica e coma. É um condensador de alta qualidade para microscopia de campo claro, mas não é adequado para objetivas abaixo de 4x. Sacudir o condensador pode sacudir a lente superior do condensador para fora do caminho da luz para atender às necessidades de iluminação de grande campo de visão da objetiva de baixa ampliação (4×).
O condensador é instalado sob o palco, e sua função é focar a luz refletida pela fonte de luz na amostra através do espelho para obter uma iluminação forte e tornar a imagem do objeto clara e brilhante. A altura do condensador é ajustável, de modo que o foco caia sobre o objeto a ser inspecionado, obtendo-se alto brilho. O ponto focal do condensador geral está 1,25 mm acima dele, e seu limite de subida é 0,1 mm abaixo do plano da platina. Portanto, a espessura da lâmina de vidro necessária deve estar entre 0.8-1.2mm, caso contrário a amostra sob inspeção não poderá focar, o que afetará o efeito microscópico. Há também uma abertura iridescente na frente do grupo de lentes frontal do condensador, que pode ser aberta e fechada, afetando a resolução e o contraste da imagem. Se a abertura da íris for muito grande, além da abertura numérica da objetiva, ocorrerá um alargamento; se a abertura for muito pequena, a resolução será reduzida e o contraste será aumentado. Portanto, ao observar, através do ajuste da abertura da íris, o diafragma de campo (microscópio com diafragma de campo) é aberto na tangente externa da periferia do campo de visão, de modo que objetos que não estão no campo de visão não possam receber luz . A iluminação evita a interferência de luz dispersa.
(3) A lente objetiva instalada no conversor na extremidade frontal do cilindro da lente usa luz para fazer o objeto sob inspeção pela primeira vez. A qualidade da imagem da objetiva tem uma influência decisiva na resolução. O desempenho de uma objetiva depende da abertura numérica da objetiva (abertura numérica abreviada como NA). A abertura numérica de cada objetiva está marcada no alojamento da objetiva. Quanto maior a abertura numérica, melhor o desempenho da objetiva. Existem muitos tipos de lentes objetivas, que podem ser classificadas a partir de diferentes ângulos: De acordo com a diferença do meio entre a lente frontal da lente objetiva e o objeto a ser inspecionado, ela pode ser dividida em: 1. A lente objetiva seca usa ar como meio, como a lente objetiva comumente usada abaixo de 4{{10}}×, a abertura numérica é igual a menor que 1. ②As objetivas de imersão em óleo geralmente usam óleo de cedro como meio. Tais objetivos também são chamados de lentes de óleo. Sua ampliação é 90×-100×, e o valor numérico da abertura é maior que 1. De acordo com a ampliação da lente objetiva, ela pode ser dividida em: ①Objetiva de baixa potência refere-se a 1× -6×, o valor NA é 0.04-0.15; ②O objetivo de potência média refere-se a 6×-25×, valor de NA é 0.15-0.40; ③O objetivo de alta potência refere-se a 25 ×—63×, valor NA é 0,35—0,95; ④ A objetiva de imersão em óleo refere-se a 90×—100×, valor NA é 1,25—1,40. De acordo com o grau de correção de aberração, a classificação pode ser dividida em: ① Lente objetiva acromática é uma lente objetiva comumente usada, marcada com "Ach" na concha, esta lente objetiva pode remover a aberração cromática formada por luz vermelha e ciano. Leve. É frequentemente usado em conjunto com oculares Huygens em microscopia. ②A objetiva apocromática é marcada com a palavra "Apo" na caixa da objetiva. Além de corrigir a aberração cromática da luz vermelha, azul e verde, também pode corrigir a diferença de fase causada pela luz amarela. É frequentemente usado em conjunto com oculares de compensação. ③ As lentes objetivas especiais são fabricadas com base nas lentes objetivas acima para obter um certo efeito de observação específico. Tais como: lente objetiva com anel de correção, lente objetiva com diafragma de campo, lente objetiva de contraste de fase, lente objetiva de fluorescência, lente objetiva sem tensão, lente objetiva sem tampa, lente objetiva de longa distância de trabalho, etc. são: objetivo semi-apocromático (FL), objetivo plano (Plan), objetivo plano apocromático (Plan Apo), objetivo superplano (Splan, superplano apocromático) objetivo (Splan) Apo), etc.
(4) Ocular A função da ocular é ampliar a imagem real ampliada pela lente objetiva novamente e refletir a imagem do objeto aos olhos do observador. A estrutura da ocular é mais simples do que a da lente objetiva. A ocular de um microscópio óptico comum geralmente consiste em duas lentes. A lente superior é chamada de "ocular" e a lente inferior é chamada de "lente de campo". Entre as lentes superior e inferior ou abaixo das duas lentes, existe um diafragma anular metálico ou "diafragma de campo". Após a ampliação, a imagem intermediária da lente objetiva cai no plano do diafragma de campo, de modo que um micrômetro ocular pode ser colocado. As oculares comumente usadas em microscópios ópticos são Para oculares Huygens, se você precisar realizar pesquisas, geralmente escolha oculares com melhor desempenho, como oculares de compensação (K), oculares planas (P) e oculares de campo amplo (WF). Use uma ocular fotográfica (NFK) ao tirar fotos.
(2) Microscópio óptico A ampliação do microscópio é feita através da lente, e a imagem de uma única lente apresenta aberrações, que afetam a qualidade da imagem. Um grupo de lentes composto por uma única lente é equivalente a uma lente convexa com melhor ampliação. A Figura 1-4 é o modo principal da imagem do microscópio. AB é a amostra.
(3) O desempenho do microscópio. A resolução de um microscópio depende de várias condições do sistema óptico. O objeto a ser observado deve ter alta ampliação e ser claro. Se um objeto pode mostrar uma estrutura clara e fina após a ampliação depende primeiro do desempenho da lente objetiva, seguido pelo desempenho da ocular e do condensador.
1. A abertura numérica também é chamada de relação de abertura (ou relação de abertura), abreviada como NA, e seus valores são marcados na lente objetiva e na lente condensadora. A abertura e a abertura numérica são os principais parâmetros de lentes objetivas e condensadores, e também são indicadores importantes para julgar seu desempenho. A abertura numérica está intimamente relacionada a várias propriedades dos microscópios. É proporcional à resolução do microscópio e inversamente proporcional à profundidade de foco. É proporcional à raiz quadrada do brilho da imagem espelhada. A abertura numérica pode ser expressa pela seguinte fórmula: NA=n.sin 2 onde: n——a resolução média entre a lente objetiva e a amostra ——o ângulo de abertura da lente da lente objetiva O chamado ângulo de abertura da lente refere-se à distância do eixo óptico da lente objetiva O ângulo entre a luz emitida pelo ponto superior do objeto e a borda do diâmetro efetivo da lente frontal da lente objetiva é mostrado na Figura 1-5 . O ângulo de abertura da lente é sempre inferior a 180 graus . Como o índice de refração do ar é 1, a abertura numérica da objetiva seca é sempre menor que 1, geralmente 0.05-0.95; se a objetiva de imersão em óleo estiver imersa em óleo de cedro (com índice de refração de 1,515), a abertura numérica pode chegar a 1,5. Embora teoricamente o limite de abertura numérica seja igual ao índice de refração do meio de imersão usado, na prática, é impossível atingir esse limite do ponto de vista da tecnologia de fabricação de lentes. Normalmente dentro da faixa prática, a maior abertura numérica das objetivas de imersão em óleo é 1,4. Os índices de refração médios de várias substâncias são os seguintes: 1,0 para ar, 1,33 para água, 1,5 para vidro, 1,47 para glicerina e 1,52 para cedro. O efeito do índice de refração do meio no caminho óptico da lente objetiva é mostrado na Figura 1-6.
2. A resolução D pode ser expressa pela seguinte fórmula: D=λ/2N.A. O comprimento de onda da luz visível é 0.4-0,7 mícrons, com um comprimento de onda médio de 0,55 mícrons. Se for usada uma objetiva com uma abertura numérica de 0,65, então D {{10}},55 mícrons / 2 x 0.65=0,42 mícrons . Isso significa que objetos maiores que 0,42 mícrons podem ser observados e objetos menores que 0,42 mícrons não podem ser vistos. Se for usada uma objetiva com uma abertura numérica de 1,25, então D=2,20 mícrons. Qualquer objeto a ser inspecionado cujo comprimento seja maior que este valor será visível. Pode-se observar que quanto menor o valor de D, maior a resolução e mais nítida a imagem do objeto. De acordo com a fórmula acima, a resolução pode ser melhorada por: (1) redução do comprimento de onda; (2) aumentar o índice de refração; (3) aumentando o ângulo da lente. Microscópios baseados em luz ultravioleta e microscópios eletrônicos usam comprimentos de onda curtos de luz para melhorar a resolução para examinar objetos menores. A resolução da lente objetiva está intimamente relacionada com a nitidez da imagem. As oculares não têm essa capacidade. A ocular apenas amplia a imagem produzida pela objetiva.
3. Ampliação: O microscópio amplia o objeto, primeiro através da lente objetiva * ampliação secundária, e a ocular causa ampliação secundária à distância da visão clara. A ampliação é a relação de volume da imagem traseira para o objeto original. Portanto, a ampliação (V) do microscópio é igual ao produto da ampliação da lente objetiva (V1) pela ampliação da ocular (V2), a saber: V=V1×V2 O método de cálculo de a comparação pode ser obtida a partir da seguinte fórmula M= △ × D F1 F2 F1 =Distância focal objetiva F2=Distância focal da ocular △=Comprimento do tubo de luz D{{ 12}}Distância de visão clara (=250mm) △=Objetiva de ampliação D=Ampliação da ocular M=Ampliação do microscópio F1 F2 Configuração △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm Então M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 vezes F1 F2 4 15
4. Profundidade de foco: Observe a amostra ao microscópio. Quando o foco está em um determinado plano de imagem, a imagem do objeto é clara e o plano de imagem é o plano de destino. Além da superfície do alvo no campo de visão, as imagens desfocadas do objeto também podem ser vistas acima e abaixo da superfície do alvo. A distância entre essas duas superfícies é chamada de profundidade de foco. A profundidade de foco de uma objetiva é inversamente proporcional à abertura numérica e ampliação: quanto maior a abertura numérica e ampliação, menor a profundidade de foco. Portanto, o ajuste do espelho de óleo deve ser mais cuidadoso do que o ajuste do espelho de baixa potência, caso contrário, é fácil fazer com que o objeto escorregue e não seja encontrado.
