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现代普通光学显微镜利用目镜和物镜两组透镜系统来放大成像,故又常 被称为复式显微镜。它们由机械装置和光学系统两大部分组成。在显微镜的光学系统中,物镜的性能最为关键,它直接影响着显微镜的分辨率。而在普通光学显微镜通常配置的几种物镜中,油镜的放大倍数最大,对微生物学研究最为重要。与其他物镜相比,油镜的使用比较特殊,需在载玻片与镜头之间加滴镜油,这主要有如下二方面的原因: 1. 增加照明亮度 油镜的放大倍数可达 100Χ,放大倍数这样大的镜头,焦距很短,直径很小,但所需要的光照强度却最大。从承载标本的玻片透过来的光线,因介质密度不同(从玻片进入空气,再进入镜头),有些光线会因折射或全反射,不能进入镜头,致使在使用油镜时会因射入的光线较少,物像显现不清。所以为了不使通过的光线有所损失,在使用油镜时须在油镜与玻片之间加入与玻璃的折射率( n=1.55 )相仿的油镜(通常用香柏油,其折射率 n=1.52)。 2. 增加显微镜的分辨率 显微镜的分辨率或分辨力 (resolution or resolving power)是指显微镜能辨别两点之间的最小距离的能力。从物理学角度看,光学显微镜的分辨率受光的干涉现象及所用物镜性能的限制,分辨力D可表示为:D=λ/2N.A,式中λ= 光波波长; NA= 物镜的数值孔径值。 光学显微镜的光源不可能超出可见光的波长范围( 0.4--0.7 μ m ),而数值孔径值则取决于物镜的镜口角和玻片与镜头间介质的折射率,可表示为:NA=n × sin α式中α为光线最大入射角的半数。它取决于物镜的直径和焦距,一般来说在实际应用中最大只能达到 120 O ,而 n为介质折射率。由于香柏油的折射率( 1.52 )比空气及水的折射率(分别为 1.0 和 1.33)要高,因此以香柏油作为镜头于玻片之间介质的油镜所能达到的数值孔径值(NA 一般在1.2-1.4)要高于低倍镜、高倍镜等干镜( NA 都低于1.0)。若以可见光的平均波长 0.55μm来计算,数值孔径通常在0.65左右的高倍镜只能分辨出距离不小于0.4μm的物体,而油镜的分辨率却可达到 0.2 μ m 左右。
光学显微镜@长霉的条件及@保养方法%%光学显微镜属精密仪器,在工矿企业和科研院校运用的十分广泛,对运用和寄存环境有着较高的需求。湿润、霉菌、氧化腐蚀及工业废气等都会对光学显微镜形成损害。光学显微镜长霉的条件:湿度: 环境相对湿度大于60%霉菌即可成长。大于65%时, 成长加速,湿度达80-95%时, 是霉菌的高发环境。温度: 霉菌菌丝体在8℃以上环境温度即可成长, 12℃以上成长加速,当温度在10℃以上, 湿度在60%以上的环境下, 霉菌即可对物品形成损害。当温度在20-35℃, 湿度在75-95%时, 霉菌即可呈爆发性成长。养分物质: 霉菌对养分物质需要的量很少, 碳、氮、钾、磷、硫、镁等是霉菌的必需养分物质, 霉菌还能吸收一切的无机盐来历的根本元素。当物品富含上述霉菌所需的养分成份, 而环境的温度湿度又适合孢子发育时, 即可长霉。因而,在工作中安放光学显微镜时应尽可能远离上述使光学显微镜长霉的条件。在使用光学显微镜过程中应特别注意做好保养工作。1、严厉依照有关操作规矩运用显微镜,防止因运用不当形成损毁。2、 显微镜在贮存和运用过程中,遍及存在着生霉起雾疑问,霉和雾会使显微镜的视场含糊,分辩率降低。为了使显微镜坚持杰出的作业状况,延伸运用寿命,显微镜的作业环境应坚持清洗、枯燥、防尘。3、显微镜在每次运用结束后应及时做好清洗作业,特别是目镜、物镜等简单污染的光学部件,如发现体现外表有尘埃、指纹、脏物等,应及时用镜头纸清洗洁净。4、显微镜作业室最佳能设备空调、抽湿及防尘设备。5、如发现光学部件内部有生霉等表象,最佳及时联络有关厂家派人清洗、维修。
光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。 早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。 1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。 17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部 件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。 1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。 19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。 在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。 古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。 表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像,光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学显微镜通常采用两级放大,分别由物镜和目镜完成。被观察物体位于物镜的前方,被物镜作第一级放大后成一倒立的实象,然后此实像再被目镜作第二级放大,成一虚象,人眼看到的就是虚像。而显微镜的总放大倍率就是物镜放大倍率和目镜放大倍率的乘积。放大倍率是指直线尺寸的放大比,而不是面积比。 光学显微镜的组成结构 光学显微镜一般由载物台、聚光照明系统、物镜,目镜和调焦机构组成。载物台用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构,使载物台作粗调和微调的升降运动,使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿作精密移动和转动,一般都把被观察的部位调放到视场中心。 聚光照明系统由灯源和聚光镜构成,聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位。照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应。 物镜位于被观察物体附近,是实现第一级放大的镜头。在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜,转动转换器就可让不同倍率的物镜进入工作光路,物镜的放大倍率通常为5~100倍。 物镜是显微镜中对成象质量优劣起决定性作用的光学元件。常用的有能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜;质量更高的还有能对三种色光校正色差的复消色差物镜;能保证物镜的整个像面为平面,以提高视场边缘成像质量的平像场物镜。高倍物镜中多采用浸液物镜,即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体,它能显著的提高显微观察的分辨率。 目镜是位于人眼附近实现第二级放大的镜头,镜放大倍率通常为5~20倍。按照所能看到的视场大小,目镜可分为视场较小的普通目镜,和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类。 载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦,获得清晰的图像。用高倍物镜工作时,容许的调焦范围往往小于微米,所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构。 显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率,显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距。分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。 当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。 聚光照明系统是对显微镜成像性能有较大影响,但又是易于被使用者忽视的环节。它的功能是提供亮度足够且均匀的物面照明。聚光镜发来的光束应能保证充满物镜孔径角,否则就不能充分利用物镜所能达到的最高分辨率。为此目的,在聚光镜中设有类似照相物镜中的,可以调节开孔大小的可变孔径光阑,用来调节照明光束孔径,以与物镜孔径角匹配。 改变照明方式,可以获得亮背景上的暗物点(称亮视场照明)或暗背景上的亮物点(称暗视场照明)等不同的观察方式,以便在不同情况下更好地发现和观察微细结构。 光学显微镜的分类 光学显微镜有多种分类方法:按使用目镜的数目可分为双目和单目显微镜;按图像是否有立体 感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜;按观察对像可分为生物和金相显微镜等;按光学原理可分为偏光,相衬和微差干涉对比显微镜等;按光源类型可分为普通光、荧光、红外光和激光显微镜等;按接收器类型可分为目视、摄影和电视显微镜等。常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等。 双目体视显微镜是利用双通道光路,为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。双目体视显微镜在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外 科手术;在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。 金相显微镜是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察,故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光,而后者以透射光照明。在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面,被物面反射后再返回物镜成像。这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。 紫外荧光显微镜是用紫外光激发荧光来进行观察的显微镜。某些标本在可见光中觉察不到结构细节,但经过染色处理,以紫外光照射时可因荧光作用而发射可见光,形成可见的图像。这类显微镜常用于生物学和医学中。 电视显微镜和电荷耦合器显微镜是以电视摄像靶或电荷耦合器作为接收元件的显微镜。在显微镜的实像面处装入电视摄像靶或电荷耦合器取代人眼作为接收器,通过这些光电器件把光学图像转换成电信号的图像,然后对之进行尺寸检测、颗粒计数等工作。这类显微镜的可以与计算机联用,这便于实现检测和信息处理的自动化,多应用于需要进行大量繁琐检测工作的场合。 扫描显微镜是成像光束能相对于物面作扫描运动的显微镜 。在扫描显微镜中依靠缩小视场来保证物镜达到最高的分辨率,同时用光学或机械扫描的方法,使成像光束相对于物面在较大视场范围内进行扫描,并用信息处理技术来获得合成的大面积图像信息。这类显微镜适用于需要高分辨率的大视场图像的观测。