只有當(dāng)物體對(duì)人眼的張角不小于某一值時(shí),肉眼才能區(qū)別其各個(gè)細(xì)部,該量稱(chēng)為目視分辨率ε。在最佳條件下,即物體的照度為50~70lx及其對(duì)比度較大時(shí),可達(dá)到1'。為易于觀測(cè),一般將該量加大到2',并取此為平均目鏡分辨率。
物體視角的大小與該物體的長(zhǎng)度尺寸和物體至眼睛的距離有關(guān)。有公式y(tǒng)=Lε
距離L不能取得很小,因?yàn)檠劬Φ恼{(diào)節(jié)能力有一定限度,尤其是眼睛在接近調(diào)節(jié)能力的極限范圍工作時(shí),會(huì)使視力極度疲勞。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)(正視)而言,最佳的視距規(guī)定為250mm(明視距離)。這意味著,在沒(méi)有儀器的條件下,目視分辨率ε=2'的眼睛,能清楚地區(qū)分大小為0.15mm的物體細(xì)節(jié)。
在觀測(cè)視角小于1'的物體時(shí),必須使用放大儀器。放大鏡和顯微鏡是用于觀測(cè)放置在觀測(cè)人員近處應(yīng)予放大的物體的。
(一)放大鏡的成像原理
表面為曲面的玻璃或其他透明材料制成的光學(xué)透鏡可以使物體放大成像,光路圖如圖1所示。位于物方焦點(diǎn)F以內(nèi)的物AB,其大小為y,它被放大鏡成一大小為y'的虛像A'B'。
放大鏡的放大率
Γ=250/f'
式中250--明視距離,單位為mm
f'--放大鏡焦距,單位為mm
該放大率是指在250mm的距離內(nèi)用放大鏡觀察到的物體像的視角同沒(méi)有放大鏡觀察到的物體視角的比值。
(二)顯微鏡的成像原理
顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用,就是把近處的微小物體成一放大的像,以供人眼觀察。只是顯微鏡比放大鏡可以具有更高的放大率而已。
圖2是物體被顯微鏡成像的原理圖。圖中為方便計(jì),把物鏡L1和目鏡L2均以單塊透鏡表示。物體AB位于物鏡前方,離開(kāi)物鏡的距離大于物鏡的焦距,但小于兩倍物鏡焦距。所以,它經(jīng)物鏡以后,必然形成一個(gè)倒立的放大的實(shí)像A'B'。A'B'位于目鏡的物方焦點(diǎn)F2上,或者在很靠近F2的位置上。再經(jīng)目鏡放大為虛像A''B''后供眼睛觀察。虛像A''B''的位置取決于F2和A'B'之間的距離,可以在無(wú)限遠(yuǎn)處(當(dāng)A'B'位于F2上時(shí)),也可以在觀察者的明視距離處(當(dāng)A'B'在圖中焦點(diǎn)F2之右邊時(shí))。目鏡的作用與放大鏡一樣。所不同的只是眼睛通過(guò)目鏡所看到的不是物體本身,而是物體被物鏡所成的已經(jīng)放大了一次的像。
(三)顯微鏡的重要光學(xué)技術(shù)參數(shù)
在鏡檢時(shí),人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象,這就需要顯微鏡的各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn),并且要求在使用時(shí),必須根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調(diào)各參數(shù)的關(guān)系。只有這樣,才能充分發(fā)揮顯微鏡應(yīng)有的性能,得到滿意的鏡檢效果。
顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)包括:數(shù)值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場(chǎng)寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數(shù)并不都是越高越好,它們之間是相互聯(lián)系又相互制約的,在使用時(shí),應(yīng)根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調(diào)參數(shù)間的關(guān)系,但應(yīng)以保證分辨率為準(zhǔn)。
1.?dāng)?shù)值孔徑
數(shù)值孔徑簡(jiǎn)寫(xiě)NA,數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù),是判斷兩者(尤其對(duì)物鏡而言)性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小,分別標(biāo)刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。
數(shù)值孔徑(NA)是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(u)半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下:NA=nsinu/2
孔徑角又稱(chēng)"鏡口角",是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度??讖浇窃酱?,進(jìn)入物鏡的光通亮就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點(diǎn)的距離成反比。
顯微鏡觀察時(shí),若想增大NA值,孔徑角是無(wú)法增大的,唯一的辦法是增大介質(zhì)的折射率n值。基于這一原理,就產(chǎn)生了水浸物鏡和油浸物鏡,因介質(zhì)的折射率n值大于1,NA值就能大于1。
數(shù)值孔徑最大值為1.4,這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前,有用折射率高的溴萘作介質(zhì),溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。
這里必須指出,為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用,在觀察時(shí),聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值。
數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它幾乎決定和影響著其他各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,NA值增大,視場(chǎng)寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。
2.分辨率
顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區(qū)分的兩個(gè)物點(diǎn)的最小間距,又稱(chēng)"鑒別率"。其計(jì)算公式是σ=λ/NA
式中σ為最小分辨距離;λ為光線的波長(zhǎng);NA為物鏡的數(shù)值孔徑??梢?jiàn)物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定。NA值越大,照明光線波長(zhǎng)越短,則σ值越小,分辨率就越高。
要提高分辨率,即減小σ值,可采取以下措施
(1)降低波長(zhǎng)λ值,使用短波長(zhǎng)光源。
(2)增大介質(zhì)n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。
(3)增大孔徑角u值以提高NA值。
(4)增加明暗反差。
3.放大率和有效放大率
由于經(jīng)過(guò)物鏡和目鏡的兩次放大,所以顯微鏡總的放大率Γ應(yīng)該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積:
Γ=βΓ1
顯然,和放大鏡相比,顯微鏡可以具有高得多的放大率,并且通過(guò)調(diào)換不同放大率的物鏡和目鏡,能夠方便地改變顯微鏡的放大率。
放大率也是顯微鏡的重要參數(shù),但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率。
分辨率和放大倍率是兩個(gè)不同的但又互有聯(lián)系的概念。有關(guān)系式:500NA<Γ<1000NA
當(dāng)選用的物鏡數(shù)值孔徑不夠大,即分辨率不夠高時(shí),顯微鏡不能分清物體的微細(xì)結(jié)構(gòu),此時(shí)即使過(guò)度地增大放大倍率,得到的也只能是一個(gè)輪廓雖大但細(xì)節(jié)不清的圖像,稱(chēng)為無(wú)效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足,則顯微鏡雖已具備分辨的能力,但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見(jiàn)。所以為了充分發(fā)揮顯微鏡的分辨能力,應(yīng)使數(shù)值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。
4.焦深
焦深為焦點(diǎn)深度的簡(jiǎn)稱(chēng),即在使用顯微鏡時(shí),當(dāng)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)某一物體時(shí),不僅位于該點(diǎn)平面上的各點(diǎn)都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度內(nèi),也能看得清楚,這個(gè)清楚部分的厚度就是焦深。焦深大,可以看到被檢物體的全層,而焦深小,則只能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系:
(1)焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔徑成反比。
(2)焦深大,分辨率降低。
由于低倍物鏡的景深較大,所以在低倍物鏡照相時(shí)造成困難。在顯微照相時(shí)將詳細(xì)介紹。
5.視場(chǎng)直徑(FieldOfView)
觀察顯微鏡時(shí),所看到的明亮的圓形范圍叫視場(chǎng),它的大小是由目鏡里的視場(chǎng)光闌決定的。
視場(chǎng)直徑也稱(chēng)視場(chǎng)寬度,是指在顯微鏡下看到的圓形視場(chǎng)內(nèi)所能容納被檢物體的實(shí)際范圍。視場(chǎng)直徑愈大,愈便于觀察。
有公式F=FN/β
式中F:視場(chǎng)直徑,F(xiàn)N:視場(chǎng)數(shù)(FieldNumber,簡(jiǎn)寫(xiě)為FN,標(biāo)刻在目鏡的鏡筒外側(cè)),β:物鏡放大率。
由公式可看出:
(1)視場(chǎng)直徑與視場(chǎng)數(shù)成正比。
(2)增大物鏡的倍數(shù),則視場(chǎng)直徑減小。因此,若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,就只能看到被檢物體的很小一部份。
6.覆蓋差
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn),光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變,從而產(chǎn)生了相差,這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。
國(guó)際上規(guī)定,蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm,許可范圍在0.16-0.18mm,在物鏡的制造上已將此厚度范圍的相差計(jì)算在內(nèi)。物鏡外殼上標(biāo)的0.17,即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。
7.工作距離WD
工作距離也叫物距,即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時(shí),被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此,它與焦距是兩個(gè)概念,平時(shí)習(xí)慣所說(shuō)的調(diào)焦,實(shí)際上是調(diào)節(jié)工作距離。
在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下,工作距離短孔徑角則大。
數(shù)值孔徑大的高倍物鏡,其工作距離小。
(四)物鏡
物鏡是顯微鏡最重要的光學(xué)部件,利用光線使被檢物體第一次成象,因而直接關(guān)系和影響成象的質(zhì)量和各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù),是衡量一臺(tái)顯微鏡質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。
物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制作精密,由于對(duì)象差的校正,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(shí),當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖象清晰后,在轉(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時(shí),其成象亦應(yīng)基本清晰,而且象的中心偏離也應(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(gè)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)。
現(xiàn)代顯微物鏡已達(dá)到高度完善,其數(shù)值孔徑已接近極限,視場(chǎng)中心的分辨率與理論值之區(qū)別已微乎其微。但繼續(xù)增大顯微物鏡視場(chǎng)與提高視場(chǎng)邊緣成象質(zhì)量的可能性仍然存在,這種研究工作,至今仍在進(jìn)行。
顯微物鏡與目鏡在參于成象這點(diǎn)上是有區(qū)別的。物鏡是顯微鏡最復(fù)雜和最重要的部分,在寬光束中工作(孔徑大),但這些光束與光軸的傾角較小(視場(chǎng)小);目鏡在窄光束中工作,但其傾角大(視場(chǎng)大)。當(dāng)計(jì)算物鏡與目鏡,在消除象差上有很大差別。
與寬光束有關(guān)的象差是球差、慧差以及位置色差;與視場(chǎng)有關(guān)的象差是象散、場(chǎng)曲、畸變以及倍率包差。
顯微物鏡是一消球差系統(tǒng)。這意味著:就軸上的一對(duì)共軛點(diǎn)而言,消除了球差并且實(shí)現(xiàn)了正弦條件時(shí),每一物鏡僅有兩個(gè)這種消球差點(diǎn)。因此,物體與象的計(jì)算位置的任何改變均導(dǎo)致象差變大。
1.物鏡的主要參數(shù)
(1)放大率β
(2)數(shù)值孔徑NA
(3)機(jī)械筒長(zhǎng)L:在顯微鏡中,物鏡支承面到目鏡支承面之間的距離稱(chēng)為機(jī)械筒長(zhǎng)。對(duì)于一臺(tái)顯微鏡來(lái)說(shuō),機(jī)械筒長(zhǎng)是固定的。我國(guó)規(guī)定機(jī)械筒長(zhǎng)是160毫米。
(4)蓋玻片厚度d
(5)工作距離WD
這些參數(shù),大多刻在物鏡筒上,如圖3所示。
有一種所謂筒長(zhǎng)無(wú)限的顯微物鏡,這種物鏡的后方一般帶有輔助物鏡(也叫補(bǔ)償物鏡或鏡筒物鏡),被觀察物體位于物鏡前焦點(diǎn)上,經(jīng)過(guò)物鏡以后,成像在無(wú)限遠(yuǎn),再經(jīng)過(guò)輔助物鏡成像在輔助物鏡的焦平面上,如圖4所示。在物鏡和輔助物鏡之間是平行光,所以中間距離比較自由一些,可以加入棱鏡等光學(xué)元件。
2.物鏡的基本類(lèi)型
(1)按顯微鏡鏡筒長(zhǎng)度(以mm計(jì)):透射光用160鏡筒,帶0.17mm厚或更厚的蓋玻片;反射光用190鏡筒,不帶蓋玻片;透射光與反射光用鏡筒,筒長(zhǎng)無(wú)限大。
(2)按浸法特征:非浸式(干式)、浸式(油浸、水浸、甘油浸及其它浸法)。
(3)按光學(xué)裝置:透射式、反射式以及折反射式。
(4)按數(shù)值孔徑和放大倍數(shù):低倍(NA≤0.2與β≤10X),中倍(NA≤0.65與β≤40X),高倍(NA>0.65與β>40X)。
(5)按校正象差的情況不同,通常分為消色差物鏡,半復(fù)消色差物鏡,復(fù)消色差物鏡,平視場(chǎng)消色差物鏡,平視場(chǎng)復(fù)消色差物鏡和單色物鏡。
a.消色差物鏡(Achromaticobjective)
這是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)顯微物鏡,外殼上常有"Ach"字樣。它校正了軸上點(diǎn)的位置色差(紅,藍(lán)二色)、球差(黃綠光)和正弦差,保持了齊明條件。軸外點(diǎn)的象散不超過(guò)允許值(-4屬光度),二級(jí)光譜未校正。
數(shù)值孔徑為0.1~0.15的低倍消色差物鏡一般由兩片透鏡膠合在一起的雙膠物鏡構(gòu)成。數(shù)值孔徑至0.2的消色差物鏡由兩組雙膠透鏡構(gòu)成。當(dāng)數(shù)值孔徑增大到0.3時(shí),再加入一平凸透鏡,該平凸透鏡決定著物鏡的焦距,而其它透鏡則補(bǔ)償由其平面與球面產(chǎn)生的象差。高倍物鏡的平面象差可用浸法消除。高倍消色差物鏡一般均為浸式,由四部分構(gòu)成:前片透鏡、新月形透鏡及兩個(gè)雙膠透鏡組。
b.復(fù)消色差物鏡(Apochromaticobjective)
這類(lèi)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。它對(duì)兩個(gè)色光實(shí)現(xiàn)了正弦條件,要求嚴(yán)格地校正軸上點(diǎn)的位置色差(紅,藍(lán)二色)、球差(紅,藍(lán)二色)和正弦差,同時(shí)要求校正二級(jí)光譜(再校正綠光的位置色差)。其倍率色差并不能完全校正,一般須用目鏡補(bǔ)償。
由于對(duì)各種象差的校正極為完善,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,象質(zhì)量?jī)?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,適用于高級(jí)研究鏡檢和顯微照相。
c.半復(fù)消色差物鏡(Semiapochromaticobjective)
半復(fù)消色差物鏡又稱(chēng)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,成象質(zhì)量上,遠(yuǎn)較消色差物鏡為好,接近于復(fù)消色差物鏡。
d.平視場(chǎng)物鏡(Planobjective)
平場(chǎng)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(chǎng)曲的缺陷,提高視場(chǎng)邊緣成像質(zhì)量的目的。平場(chǎng)物鏡的視場(chǎng)平坦,更適用于鏡檢和顯微照相。對(duì)于平視場(chǎng)消色差物鏡,其倍率色差不大,不必用特殊目鏡補(bǔ)償。而平視場(chǎng)復(fù)消色差物鏡,則必須用目鏡來(lái)補(bǔ)償它的倍率色差。
e.單色物鏡
這類(lèi)物鏡由石英、熒石或氟化鋰制的一組單片透鏡構(gòu)成。只能在紫外線光譜區(qū)的個(gè)別區(qū)內(nèi)使用(寬度不超過(guò)20mm),可見(jiàn)光譜區(qū)不能采用單色物鏡。這類(lèi)物鏡均制成反射式與折反射式系統(tǒng)。主要缺點(diǎn)是相當(dāng)大一部分光束在中心被遮蔽(入瞳面積的25%)。在新型折反射系統(tǒng)中,由于采用半透明反射鏡以及物鏡的膠合結(jié)構(gòu),使這一缺點(diǎn)大為減輕,從而可以取消反射鏡框的遮光。并且兩同軸反射鏡的殘余象差是互相補(bǔ)償?shù)?,同時(shí)用透鏡組來(lái)增大數(shù)值孔徑。若系統(tǒng)的校正滿意,孔徑達(dá)到NA=1.4時(shí),中心遮蔽可不超過(guò)入瞳面積的4%。
f.特種物鏡
所謂"特種物鏡"是在上述物鏡的基礎(chǔ)上,專(zhuān)門(mén)為達(dá)到某些特定的觀察效果而設(shè)計(jì)制造的。主要有以下幾種:
(a)帶校正環(huán)物鏡(Correctioncollarobjective)
在物鏡的中部裝有環(huán)裝的調(diào)節(jié)環(huán),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)時(shí),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)科有此數(shù)字,表明可校正蓋玻片從0.11-0.23mm厚度之間的誤差。
(b)帶虹彩光闌的物鏡(Irisdiaphragmobjective)
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(dòng)時(shí)可調(diào)節(jié)光闌孔徑的大小,這種結(jié)構(gòu)的物鏡是高級(jí)的油浸物鏡,它的作用是在暗視場(chǎng)鏡檢時(shí),往往由于某些原因而使照明光線進(jìn)入物鏡,使視場(chǎng)背景不夠黑暗,造成鏡檢質(zhì)量的下降。這時(shí)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。
(c)相襯物鏡(Phasecontrastobjective)
這種物鏡是由于相襯鏡檢術(shù)的專(zhuān)用物鏡,其特點(diǎn)是在物鏡的后焦平面處裝有相板。
(d)無(wú)罩物鏡(Nocoverobjective)
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(shí)應(yīng)使用無(wú)罩物鏡,否則圖象質(zhì)量將明顯下降,特別是在高倍鏡檢時(shí)更為明顯。這種物鏡的外殼上常標(biāo)刻N(yùn)C,同時(shí)在蓋玻片厚度的位置上沒(méi)有0.17的字樣,而標(biāo)刻著"0"。
(e)長(zhǎng)工作距離物鏡
這種物鏡是倒置顯微鏡的專(zhuān)用物鏡,它是為了滿足組織培養(yǎng),懸浮液等材料的鏡檢而設(shè)計(jì)。
(五)目鏡
目鏡的作用是把物鏡放大的實(shí)象(中間象)再放大一級(jí),并把物象映入觀察者的眼中,實(shí)質(zhì)上目鏡就是一個(gè)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(duì)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。
(六)聚光鏡
聚光鏡裝在載物臺(tái)的下方。小型的顯微鏡往往無(wú)聚光鏡,在使用數(shù)值孔徑0.40以上的物鏡時(shí),則必須具有聚光鏡。聚光鏡不僅可以彌補(bǔ)光量的不足和適當(dāng)改變從光源射來(lái)的光的性質(zhì),而且將光線聚焦于被檢物體上,以得到最好的照明效果。
聚光鏡的的結(jié)構(gòu)有多種,同時(shí)根據(jù)物鏡數(shù)值孔徑的大小,相應(yīng)地對(duì)聚光鏡的要求也不同。
1.阿貝聚光鏡(Abbecondenser)
這是由德國(guó)光學(xué)大學(xué)大師恩斯特.阿貝(ErnstAbbe)設(shè)計(jì)。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(shí),則色差,球差就顯示出來(lái)。因此,多用于普通顯微鏡上。
2.消色差聚光鏡(Achromaticaplanaticcondenser)
這種聚光鏡又名"消球差聚光鏡"和"齊明聚光鏡",它由一系列透鏡組成,它對(duì)色差球差的校正程度很高,能得到理想的圖象,是明場(chǎng)鏡檢中質(zhì)量最高的一種聚光鏡,其N(xiāo)A值達(dá)1.4。因此,在高級(jí)研究顯微鏡常配有此種聚光鏡。它不適用于4X以下的低倍物鏡,否則照明光源不能充滿整個(gè)視場(chǎng)。
3.搖出式聚光鏡(Swingoutcondenser)
在使用低倍物鏡時(shí)(如4X),由于視場(chǎng)大,光源所形成的光錐不能充滿真整個(gè)視場(chǎng),造成視場(chǎng)邊緣部分黑暗,只中央部分被照亮。要使視場(chǎng)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(chǎng)使用的類(lèi)型外,還有作特殊用圖的聚光鏡。如暗視場(chǎng)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。
(七)照明方法
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(lèi)。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(lèi)照明法;后者則適用于非透明的被檢物體,光源來(lái)自上方,又稱(chēng)""反射式照明"。主要應(yīng)用與金相顯微鏡或熒光鏡檢法。
1.透射式照明
生物顯微鏡多用來(lái)觀察透明標(biāo)本,需要以透射光來(lái)照明。有兩種照明方式
(1)臨界照明(Criticalillumination)光源經(jīng)過(guò)聚光鏡后,成像于物平面上,如圖5所示。若忽略光能的損失,則光源像的亮度與光源本身相同,因此,這種方法相當(dāng)于在物平面上放置光源。顯然,在臨界照明中,如果光源表面亮度不均勻,或明顯地表現(xiàn)出細(xì)小的結(jié)構(gòu),如燈絲等,那么就要嚴(yán)重影響顯微鏡觀察效果,這是臨界照明的缺點(diǎn)。其補(bǔ)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(zhǎng)時(shí)間的照射而損傷被檢物體。用透射光照明時(shí),物鏡成像光束的孔徑角,被聚光鏡像方光束的孔徑角所決定,為使物鏡的數(shù)值孔徑得到充分利用,聚光鏡應(yīng)有與物鏡相同或稍大的數(shù)值孔徑。
(2)柯拉照明臨界照明中物面光照度不均勻的缺點(diǎn),在柯拉照明中可以消除。在光源1與聚光鏡5之間加一輔助聚光鏡2,如圖6所示??梢?jiàn),由于不是直接把光源,而是把被光源均勻照明了的輔助聚光鏡2(也稱(chēng)為柯拉鏡)成像在標(biāo)本6上,所以物鏡的視場(chǎng)(標(biāo)本)得到均勻的照明。
2.落射式照明
在觀察不透明物體時(shí),例如通過(guò)金相顯微鏡觀察金屬磨片,往往是采用從側(cè)面或者從上面加以照明的方式。此時(shí),被觀察物體的表面上沒(méi)有蓋玻璃片,標(biāo)本像的產(chǎn)生是靠進(jìn)入物鏡的反射或散射光線。如圖7所示。
3.用暗視場(chǎng)來(lái)觀察微粒的照明方法
用暗視場(chǎng)方法可以觀察超顯微質(zhì)點(diǎn)。所謂超顯微質(zhì)點(diǎn),是指那些小于顯微鏡分辨極限的微小質(zhì)點(diǎn)。暗視場(chǎng)照明的原理是:不使主要的照明光線進(jìn)入物鏡,能夠進(jìn)入物鏡成像的只是由微粒所散射的光線。因此,在暗的背景上給出了亮的微粒的像,視場(chǎng)背景雖暗,但襯度(對(duì)比)很好,可以使分辨率提高。
暗視場(chǎng)照明又有單向和雙向之分
(1)單向暗視場(chǎng)照明圖8是單向暗視場(chǎng)照明示意圖。由圖可見(jiàn),由照明器2發(fā)出的光線,經(jīng)不透明的標(biāo)本片1反射后,主要的光線都沒(méi)有進(jìn)入物鏡3,進(jìn)入物鏡的光線主要是由微?;蛲拱疾黄降募?xì)部所散射的光線。顯然,這種單向的暗視場(chǎng)照明,對(duì)觀察微粒的存在和運(yùn)動(dòng)是有效的,但對(duì)物體細(xì)節(jié)的再現(xiàn)不是有效的,即存在"失真"的現(xiàn)象。
(2)雙向暗視場(chǎng)照明雙向暗視場(chǎng)照明,可以消除單向所產(chǎn)生的失真缺點(diǎn)。在普通的三透鏡聚光鏡前面,安置一個(gè)環(huán)形光闌,如圖9即可實(shí)現(xiàn)雙向暗視場(chǎng)照明。在聚光鏡的最后一片與載物玻璃片之間浸以液體,而蓋玻璃片與物鏡之間是干的。于是,經(jīng)過(guò)聚光鏡的環(huán)形光束,在蓋玻璃片內(nèi)全反射而不能進(jìn)入物鏡,形成如圖中的回路。進(jìn)入物鏡的只是由標(biāo)本上的微粒所散射的光線,形成了雙向暗視場(chǎng)照明。