Optická dráha běžného optického mikroskopu
1. Běžný optický mikroskop je přesný optický přístroj. V minulosti se jednoduché mikroskopy skládaly pouze z několika čoček, zatímco dnešní mikroskopy se skládaly ze sady čoček. Běžné optické mikroskopy obvykle dokážou objekty zvětšit 1500-2000krát. (1) Struktura mikroskopu Strukturu běžného optického mikroskopu lze rozdělit do dvou částí: jednou je mechanické zařízení a druhou je optický systém. Mikroskop může fungovat pouze tehdy, když tyto dvě části dobře spolupracují. Za prvé, mechanické zařízení mikroskopu Mechanické zařízení mikroskopu zahrnuje rám, tubus čočky, konvertor čočky objektivu, stolek, tlačnou tyč, hrubý šroub, mikro šroub a další součásti. Držák se skládá ze základny a ramene zrcadla. K němu je připevněn stolek a tubus objektivu, který je základem pro instalaci součástí systému optického zvětšování.
(2) Okulár je připojen k tubusu čočky tubusu objektivu a konvertor je připojen ke spodní části, čímž tvoří temnou místnost mezi okulárem a čočkou objektivu (instalovanou pod konvertorem). Vzdálenost od zadní hrany objektivu ke konci hlavně se nazývá mechanická délka hlavně. Protože zvětšení objektivu je pro určitou délku tubusu objektivu. Změny délky tubusu objektivu nejen změní zvětšení, ale ovlivní také kvalitu obrazu. Při použití mikroskopu tedy nelze libovolně měnit délku tubusu objektivu. Mezinárodně je standardní délka tubusu mikroskopu stanovena na 160 mm a toto číslo je vyznačeno na krytu čočky objektivu.
(3) Měnič objektivů Nosní měnič objektivů může být vybaven 3 až 4 objektivy, obvykle třemi objektivy (malé zvětšení, velké zvětšení, olejová čočka). Mikroskopy Nikon jsou vybaveny čtyřmi čočkami objektivu. Otáčením konvertoru lze k tubusu objektivu podle potřeby připojit jakoukoli čočku objektivu a okulár na tubusu objektivu tvoří zvětšovací systém.
(4) Ve středu jeviště je otvor, který je světelnou dráhou. Stolek je vybaven pružinovými vzorkovými svorkami a tlačnými tyčemi, jejichž funkcí je fixovat nebo posunout polohu vzorku tak, aby byl mikroskopický předmět právě ve středu zorného pole.
(5) Posunovač je mechanické zařízení, které pohybuje vzorkem. Je vyroben z kovového rámu se dvěma hnacími ozubenými koly, jedním horizontálním a jedním vertikálním. Dobrý mikroskop má na liště vyryté stupnice pro vytvoření velmi přesné roviny. Souřadnicový systém. Pokud chcete určitou část zkušebního vzorku pozorovat opakovaně, můžete si při první kontrole zaznamenat hodnotu svislého a vodorovného pravítka a poté pohybovat tlačnou tyčí podle hodnoty, abyste našli polohu původního vzorku.
(6) Hrubá spirála je mechanismus, který nastavuje vzdálenost mezi čočkou objektivu a preparátem pohybem tubusu čočky. U starých mikroskopů po stočení hrubé spirály dopředu čočka klesá a přibližuje se ke vzorku. Při provádění mikroskopie na nových produkčních mikroskopech otočte stolek pravou rukou dopředu, abyste stolek zvedli, aby se vzorek přiblížil k objektivu a naopak.
(7) Šroub mikropohybu může použít pouze šroub s hrubým pohybem k hrubému nastavení ohniskové vzdálenosti. Chcete-li získat ostrý obraz, budete muset provést další úpravy pomocí mikrošroubu. Tubus objektivu se posouvá o 0,1 mm (100 mikronů) při každé otáčkě šroubu pražce. Tlusté a tenké spirálky nově vyrobeného mikroskopu gao-end jsou koaxiální. 2. Optická soustava mikroskopu Optická soustava mikroskopu se skládá z reflektoru, kondenzoru, čočky objektivu, okuláru atd. Optická soustava zvětšuje objekt a vytváří zvětšený obraz objektu.
(1) Zrcadla První běžné optické mikroskopy využívaly přirozené světlo ke kontrole objektů a na rám bylo instalováno zrcadlo. Reflektor se skládá z rovného povrchu a konkávního zrcadla na druhé straně, které může odrážet světlo dopadající na něj do středu kondenzorové čočky, a tím osvětlovat preparát. Pokud nepoužíváte kondenzor, použijte konkávní zrcadlo. Konkávní zrcadla zaostřují světlo. Při použití kondenzoru se obecně používá ploché zrcadlo. Nově vyrobený podřadný stojan mikroskopu je vybaven světelným zdrojem a šroubem pro nastavení proudu, kterým lze regulovat intenzitu světla úpravou proudu.
(2) Kondenzátor Kondenzátor je pod stolem. Skládá se z kondenzorové čočky, iridescentní clony a zvedacího šroubu. Koncentrátory lze rozdělit na koncentrátory světlého pole a koncentrátory tmavého pole. Běžné optické mikroskopy jsou vybaveny kondenzory ve světlém poli. Kondenzátory Brightfield zahrnují kondenzátory Abbe, kondenzátory osvícení a kondenzátory s padajícím pískem. Abbe kondenzory trpí chromatickými a sférickými aberacemi, když je numerická apertura objektivu vyšší než 0.6. Qimingové kondenzátory jsou vysoce korigovány pro chromatickou aberaci, sférickou aberaci a bezvědomí. Je to vysoce kvalitní kondenzor pro mikroskopii ve světlém poli, ale není vhodný pro objektivy pod 4x. Vytřepáním kondenzoru lze vytřást horní čočku kondenzoru ze světelné dráhy, aby byly splněny potřeby objektivu s malým zvětšením (4×) s velkým osvětlením zorného pole.
Kondenzátor je instalován pod stolkem a jeho funkcí je soustředit světlo odražené světelným zdrojem na vzorek přes zrcadlo, aby se dosáhlo silného osvětlení a aby byl obraz předmětu jasný a jasný. Výška kondenzoru je nastavitelná, takže zaostření dopadá na objekt, který má být kontrolován, a je dosaženo vysokého jasu. Ohniskový bod hlavního kondenzoru je 1,25 mm nad ním a jeho mez vzestupu je 0,1 mm pod rovinou stolku. Proto by tloušťka požadovaného podložního sklíčka měla být mezi 0.8-1,2 mm, jinak nebude kontrolovaný vzorek schopen zaostřit, což ovlivní mikroskopický efekt. K dispozici je také duhová clona před kondenzorovou přední skupinou čoček, kterou lze otevřít a zavřít, což ovlivňuje rozlišení a kontrast obrazu. Je-li apertura clony příliš velká, mimo numerickou aperturu objektivu, dojde k záblesku; pokud je clona příliš malá, sníží se rozlišení a zvýší se kontrast. Proto se při pozorování pomocí nastavení clony clony (mikroskop s clonou pole) otevře k vnější tečně periferie zorného pole, takže předměty, které nejsou v zorném poli, nemohou dostat žádné světlo. . Osvětlení zabraňuje rušení rozptýleným světlem.
(3) Čočka objektivu nainstalovaná na konvertoru na předním konci tubusu objektivu používá světlo k tomu, aby se objekt poprvé kontroloval. Rozhodující vliv na rozlišení má kvalita zobrazení objektivu. Výkon objektivu závisí na numerické apertuře objektivu (numerická apertura zkráceně NA). Číselná apertura každého objektivu je vyznačena na krytu objektivu. Čím větší je numerická apertura, tím lepší je výkon objektivu. Existuje mnoho typů čoček objektivu, které lze klasifikovat z různých úhlů: Podle rozdílu v médiu mezi přední čočkou čočky objektivu a předmětem, který má být kontrolován, je lze rozdělit na: 1. Suchou čočku objektivu používá jako médium vzduch, jako jsou běžně používané objektivy pod 4{{1{16}}}×, numerická apertura je rovna menší než 1. ②Objektivy s olejovou imerzí často používají jako médium cedrový olej. Takové objektivy se také nazývají olejové čočky. Jeho zvětšení je 90×-100× a číselná hodnota clony je větší než 1. Podle zvětšení čočky objektivu jej lze rozdělit na: ①Nízkovýkonný objektiv označuje 1× -6×, hodnota NA je 0.04-0.15; ②Objekt středního výkonu se vztahuje k 6×-25×, hodnota NA je 0.15-0.40; ③Vysoce výkonný objektiv odpovídá 25 ×—63×, hodnota NA je 0,35—0,95; ④ Objektiv pro olejovou imerzi odpovídá 90×—100×, hodnota NA je 1,25—1,40. Podle stupně korekce aberace lze klasifikaci rozdělit na: ① Achromatická čočka objektivu je běžně používaná čočka objektivu označená „Ach“ na plášti, tato čočka objektivu dokáže odstranit chromatickou aberaci tvořenou červeným světlem a azurovou barvou. Světlo. Často se používá ve spojení s okuláry Huygens v mikroskopii. ②Apochromatický objektiv je označen slovem „Apo“ na krytu objektivu. Kromě korekce chromatické aberace červeného, modrého a zeleného světla dokáže korigovat i fázový rozdíl způsobený žlutým světlem. Často se používá ve spojení s kompenzačními okuláry. ③ Speciální čočky objektivů se vyrábějí na základě výše uvedených čoček objektivů, aby se dosáhlo určitého specifického pozorovacího účinku. Jako jsou: čočka objektivu s korekčním kroužkem, čočka objektivu s polní clonou, čočka objektivu s fázovým kontrastem, čočka fluorescenčního objektivu, čočka objektivu bez namáhání, čočka objektivu bez krytky, čočka objektivu s dlouhou pracovní vzdáleností atd. Běžně používané čočky objektivu v současné době výzkum jsou: semi-apochromatický cíl (FL), plánový cíl (Plan), plánový apochromatický cíl (Plan Apo), superplánový cíl (Splan, super plán apochromatický) cíl (Splan) Apo) atd.
(4) Okulár Funkcí okuláru je znovu zvětšit skutečný obraz zvětšený čočkou objektivu a odrazit obraz předmětu očím pozorovatele. Struktura okuláru je jednodušší než u čočky objektivu. Okulár běžného optického mikroskopu se obvykle skládá ze dvou čoček. Horní čočka se nazývá „okulár“ a spodní čočka se nazývá „polní čočka“. Mezi horní a spodní čočkou nebo pod dvěma čočkami je kovová prstencová clona neboli "polní clona". Po zvětšení dopadá meziobraz čočky objektivu na rovinu clony pole, takže lze umístit okulárový mikrometr. Běžně používané okuláry v optických mikroskopech jsou Pro Huygens okuláry, pokud potřebujete provést výzkum, obecně si vyberte okuláry s lepším výkonem, jako jsou kompenzační okuláry (K), ploché okuláry (P) a širokoúhlé okuláry (WF). Při fotografování používejte fotografický okulár (NFK).
(2) Optický mikroskop Zvětšení mikroskopu se provádí přes čočku a zobrazení jedné čočky má aberace, které ovlivňují kvalitu zobrazení. Skupina čoček skládající se z jedné čočky je ekvivalentní konvexní čočce s lepším zvětšením. Obrázek 1-4 je základní režim mikroskopického zobrazování. AB je vzorek.
(3) Výkon mikroskopu. Rozlišení mikroskopu závisí na různých podmínkách optického systému. Pozorovaný objekt musí mít velké zvětšení a být jasný. Zda může objekt po zvětšení vykazovat jasnou a jemnou strukturu, závisí nejprve na výkonu čočky objektivu, poté na výkonu okuláru a kondenzoru.
1. Číselná clona se také nazývá aperturní poměr (neboli aperturní poměr), zkráceně NA a jejich hodnoty jsou vyznačeny na čočce objektivu a kondenzorové čočce. Clona a numerická apertura jsou hlavní parametry objektivů a kondenzorů a jsou také důležitými ukazateli pro posouzení jejich výkonu. Numerická apertura úzce souvisí s různými vlastnostmi mikroskopů. Je úměrná rozlišení mikroskopu a nepřímo úměrná hloubce ostrosti. Je úměrná druhé odmocnině jasu zrcadlového obrazu. Číselnou aperturu lze vyjádřit následujícím vzorcem: NA=n.sin 2 kde: n——střední rozlišení mezi čočkou objektivu a vzorkem ——úhel otevření čočky čočky objektivu Tzv. úhel otevření čočky se vztahuje ke vzdálenosti od optické osy čočky objektivu Úhel mezi světlem vyzařovaným horním bodem objektu a okrajem efektivního průměru přední čočky čočky objektivu je znázorněn na obrázku 1-5 . Úhel otevření čočky je vždy menší než 180 stupňů. Protože index lomu vzduchu je 1, je numerická apertura suchého objektivu vždy menší než 1, obecně 0.05-0.95; pokud je objektiv s olejovou imerzí ponořen do cedrového oleje (s indexem lomu 1,515), může numerická apertura dosáhnout 1,5. Zatímco teoreticky se limit numerické apertury rovná indexu lomu použitého imerzního média, v praxi je z hlediska technologie výroby čoček nemožné tohoto limitu dosáhnout. Obvykle v praktickém rozsahu je největší numerická apertura objektivů s olejovou imerzí 1,4. Střední indexy lomu několika látek jsou následující: 1,0 pro vzduch, 1,33 pro vodu, 1,5 pro sklo, 1,47 pro glycerin a 1,52 pro cedr. Vliv indexu lomu média na optickou dráhu čočky objektivu je znázorněn na obrázku 1-6.
2. Rozlišení D lze vyjádřit následujícím vzorcem: D=λ/2N.A. Vlnová délka viditelného světla je 0.4-0,7 mikronů, s průměrnou vlnovou délkou 0,55 mikronů. Pokud je použit objektiv s numerickou aperturou 0,65, pak D {{10}},55 mikronů / 2 x 0.65=0,42 mikronů . To znamená, že objekty větší než 0.42 mikronů lze pozorovat a objekty menší než 0,42 mikronů vidět nelze. Pokud je použit objektiv s numerickou aperturou 1,25, pak D=2,20 mikronů. Bude viditelný jakýkoli objekt, který má být zkontrolován, jehož délka je větší než tato hodnota. Je vidět, že čím menší hodnota D, tím vyšší rozlišení a jasnější obraz objektu. Podle výše uvedeného vzorce lze rozlišení zlepšit: (1) snížením vlnové délky; (2) zvýšení indexu lomu; (3) zvětšení úhlu čočky. Mikroskopy na bázi ultrafialového světla a elektronové mikroskopy využívají krátké vlnové délky světla ke zlepšení rozlišení pro zkoumání menších objektů. Rozlišení čočky objektivu úzce souvisí s ostrostí obrazu. Okuláry tuto schopnost nemají. Okulár pouze zvětšuje obraz vytvářený objektivem.
3. Zvětšení: Mikroskop zvětší objekt nejprve přes čočku objektivu * sekundární zvětšení a okulár způsobí sekundární zvětšení na vzdálenost jasného vidění. Zvětšení je poměr objemu zadního obrázku k původnímu objektu. Proto se zvětšení (V) mikroskopu rovná součinu zvětšení čočky objektivu (V1) a zvětšení okuláru (V2), konkrétně: V=V1×V2 Metoda výpočtu srovnání lze získat z následujícího vzorce M= △ × D F1 F2 F1 =Objektivní ohnisková vzdálenost F2=Ohnisková vzdálenost okuláru △=Délka světlovodu D{{ 12}}Čistá pozorovací vzdálenost (=250mm) △=Zvětšení objektivu D=Zvětšení okuláru M=Zvětšení mikroskopu F1 F2 Nastavení △=160mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm Potom M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 krát F1 F2 4 15
4. Hloubka ostrosti: Pozorujte preparát pod mikroskopem. Když je ohnisko na určité obrazové rovině, obraz objektu je jasný a obrazová rovina je cílová rovina. Kromě cílového povrchu v zorném poli lze také vidět rozmazané obrázky objektů nad a pod cílovým povrchem. Vzdálenost mezi těmito dvěma povrchy se nazývá hloubka ostrosti. Hloubka zaostření objektivu je nepřímo úměrná numerické apertuře a zvětšení: čím větší je numerická apertura a zvětšení, tím menší je hloubka ostrosti. Proto musí být seřízení olejového zrcátka pečlivější než seřízení zrcátka s nízkým výkonem, jinak se snadno stane, že předmět proklouzne a nebude nalezen.
