設為首頁 | 添加收藏 |sitemap |百度地圖 |
貨真價實 坦誠無欺
新聞資訊

尼康顯微鏡,立體顯微鏡簡介

2013-10-16  發布者:admin 

凱魯賓奧爾良1671被設計和建造的第一個立體式顯微鏡具有雙目鏡和匹配物鏡,但實際上是一個係統,隻能由應用輔助鏡片實現圖像勃起偽立體儀器。

stevenson

奧爾良設計的一個主要缺點是,左側的圖像被投射到右目鏡和形象工程的左目鏡右側。它不是直到150年後,當查爾斯惠斯通爵士寫了一篇論文,雙目視覺立體顯微鏡有足夠的利益刺激進一步開展工作提供動力。

在十九世紀中葉,弗朗西斯·赫伯特·溫漢姆倫敦設計的第一個真正意義上成功的體視顯微鏡。威納姆將一種新穎的方法,通過利用一個消色差的棱鏡分割的光束在一個單一的物鏡後部。幾年後,約翰潔具斯蒂芬森產生了類似的儀器(見圖1)。該威納姆雙目,顯微鏡的設計出名,出現所帶來的單透鏡的工件,實際上並沒有產生真實的立體效果。

霍雷肖·格裏諾,在1890年年初,美國儀器設計師,推出設計新穎,是成為現代立體顯微鏡的祖先。格裏諾說服卡爾蔡司耶拿公司生產的顯微鏡,但不是納入格裏諾的鏡頭係統架設,蔡司的工程師設計了反相的棱鏡產生一個直立的形象。這種設計的時間(和大量顯微鏡)經受住了考驗,並在醫療和生物解剖整個二十世紀是一個主力。在顯微鏡仍然是一個喜愛為許多特定的應用。

體視顯微鏡製造在上半年的20世紀,或者因為它們被稱為解剖顯微鏡,很像傳統的複合顯微鏡的時代。他們是沉重的,主要是由黃銅構成,利用棱鏡圖像勃起,並有簡單的透鏡係統,由一個或兩個雙峰。工作距離是成反比的放大倍率,並且在可用的最高的放大倍率是相當短的。這些顯微鏡主要用於清掃被雇用,因為很少有工業應用,涉及小型組件,需要用顯微鏡進行檢查。即使製表大師用單眼放大鏡!

於1957年,第一屆現代體視顯微鏡是由美國光學公司在美國推出。命名的邪神®,這一突破性的設計特色壓鑄鋁外殼,一個恒定的工作距離(即,在4英寸,是生產時間最長的之一),和內部變倍,允許觀察員,以增加物鏡放大倍數從0.7倍到2.5倍,在五個步驟。此外,在顯微鏡采用一體式玻璃架設棱鏡,配有多種附件,包括看台上,手臂和照明,以及符合1950的造型與雙色調的灰色塗裝方案(見圖2)。顯微鏡的名字是來自一個單一的大的中心物鏡底部,通過它的身體的左,右光路的累計光從試樣。

cyclopti

在以後的顯微鏡,邪神功能被更名為共同的主要物鏡CMO)。本設計采用一個單一的大的物鏡,其中,當聚焦在試樣上,形成圖像在無窮遠處。邪神,不像大多數早期的體視顯微鏡設計,有螺紋安裝在較低的鏡身,以確保物鏡位置下方包含一個可旋轉的鼓兩對的無焦伽利略式望遠鏡。當鼓轉動,望遠鏡透鏡,用於在正向和反向兩個方向(放大和擋土牆),得到4個不同的放大倍率。第五倍率導致從一個開放的通道,沒有玻璃。伽利略鏡頭係統有一個小的焦距,一個非常小的視場直徑,很少有放大倍數超過2倍或3倍的優勢。2X伽利略鏡頭將提供2倍或1/2X倍率,取決於方向,並產生許多變化,可以安排配對。邪神的頭部包含了現在被稱為管鏡頭,架設棱鏡,目鏡和一對。這種顯微鏡早期的半導體製造商,尤其是西電迅速走紅。

兩年後(1959年),博士倫推出了體視顯微鏡與邪神競爭,但與提前尖端:無級變速,或放大,縮小,放大倍率。提及的® StereoZoom,這種顯微鏡無需架設棱鏡的第一個立體顯微鏡和被塑造格裏諾周圍的基本設計,這將在下麵詳細討論的。而一般為的邪神(圖3)的大小和形狀相同,並有相似的工作距離的一個可比較的放大倍率範圍(0.7倍至3.0倍)。顯微鏡還精選了一個新的博士倫發明:四個第一麵鏡子增強鋁塗層,這是戰略定位來執行的功能傾斜棱鏡和保羅架設棱鏡。直立在立體顯微鏡圖像是有用的,因為顯微鏡觀察時常常必須對試樣進行交互式操作。如清掃的任務,微焊接,工業裝配,或注射的卵母細胞時,更方便地進行試樣具有相同的物理顯微鏡舞台上的方向,因為它通過目鏡觀察時。此外,真正的空間關係的研究標本功能是借助於一個自然的,直立的形象。

在除具有棱鏡配備顯微鏡相比,以較低的成本,StereoZoom重量也較輕。基本顯微鏡係統或“電源盒”,因為它被稱為,輔之以輔助鏡頭,目鏡,照明,臂和支架,所有生產引領潮流的風格,忍受了40多年的一個巨大的選擇。接受StereoZoom一個迅速崛起的半導體產業是直接和長壽命。這種體視顯微鏡新穎的設計為主的市場多年,直到在2000年徠卡停止生產,在1980年的美國光學,Bausch & Lomb,Leitz,Reichert,Wild結合顯微鏡資源。

stereozoom

在1960年代初,變焦體視顯微鏡,尼康,奧林巴斯,優利康,和其他(不那麽廣為人知)的日本公司已開始使他們的存在在美國推出。總的來說,日本,美國和歐洲的顯微鏡製造商繼續推進“更大,更好的”立體顯微鏡,有許多新的功能的發展。這些進步,加快由高速計算機,這使得它可行的光學設計,以解決複雜的問題,建立有效的可變倍率變焦鏡頭係統校正光學像差的發明。

今天的體視顯微鏡設計具有高數值孔徑物鏡產生高對比度的圖像,它的最低數額的耀斑和幾何失真。觀察管可容納高視點目鏡的視場可達至26毫米,允許的形象和標線成為關注的焦點,同時要合並帶屈光度調節。此外,許多車型的運動高變焦倍率(高達12倍至15倍),提供了一個廣泛的放大倍率範圍(2x和540X之間),並減少必要改變物鏡。納入顯微鏡設計的人機工程學特性,有助於減少在長時間操作的疲勞,和新的配件,使現代立體顯微鏡圖像是不切實際的標本,隻不過幾年前。

人眼和腦功能在一起,產生被稱為立體視覺,它提供了空間,AG亚游集团周圍的物體的三維圖像的。這是因為大腦的解釋,從視網膜接收的兩個略有不同的圖像。平均人眼是由約64-65毫米的距離分開,每隻眼睛感知的對象從一個有些不同的觀點,由幾度從其他不同。當傳遞到大腦,圖像融合在一起,但仍保留的深度知覺,這是真正了不起的高度。體視顯微鏡利用這種能力能夠感知的深度,通過發送傾斜一個小角度(通常為10度和12度之間),以產生真實的立體效果的兩張圖像。

體視顯微鏡設計

在某些立體顯微鏡係統中,利用兩個獨立的複合式顯微鏡的光學列車,每個目鏡組成,一個物鏡,和中間透鏡元件的成像標本。其他的設計采用兩個個別的光路之間共享一個共同的物鏡。兩個不同的圖像,從略有不同的視角,預計,在那裏他們到顯微鏡的視網膜上刺激神經末梢,將信息傳輸到大腦進行處理。結果是一個單一的三維圖像的分辨率是有限的顯微鏡的光學係統的參數,並在視網膜上的神經末梢的頻率,很象在照相膠片或像素密度在電荷耦合器件的最大粒徑的試樣(CCD)的數碼相機。

體視顯微鏡可大致分為兩個基本係列,每個都具有正麵和負麵的特性。最古老的的顯微立體係統,命名的發明者格裏諾後,采用雙管體都傾向於產生立體效果。一個較新的係統,稱為共同的主要物鏡(上麵介紹的),利用一個單一的大物鏡之間共享的一對目鏡管和透鏡係統。可以配備階梯型改變放大倍數的單個透鏡或連續可變的放大係統放大型的任一種類型的顯微鏡。以下討論涉及斯瑞特格裏諾和共同的主要物鏡體視顯微鏡設計的優點和缺點。

comparison

格裏諾設計,蔡司在二十世紀之交的引入,由兩個相同的(對稱)光學係統包含一個單獨安排在一個外殼內(圖4)精確對準目鏡和物鏡。這種設計的一個主要優勢是因為物鏡是非常相似的設計那些利用經典的複合顯微鏡,可以得到高數值孔徑。在一般情況下,管體的下部,含有細長的物鏡,是錐形的,在最佳聚焦的物體麵收斂。管體的上端部的一對圖像投影到觀察者的眼睛,通常有一對標準的目鏡。大小,焦點,旋轉和圍繞兩個圖像必須保持恒定在非常嚴格的公差範圍內,使眼睛瀏覽了基本上相同的場景。一個偏離同一性是稍微不同的觀看角度的限製,每個圖像被投射到視網膜。由於會聚角,通常範圍從10到12度,在現代設計中,左眼觀看的對象從左側,而右眼視圖的右側從稍微不同的角度相同的對象。

一對架設棱鏡或反射鏡係統是利用旋轉和反轉放大的影像接收到的物鏡,並呈現給觀察者,因為它會出現不用顯微鏡。在某些設計中,在建造時,該管體的直線的視線,而其他登記借助於額外的棱鏡,以允許傾斜管和一個更自然的觀看位置的顯微鏡。由於圖像形成的光線通過複雜的透鏡係統的圖像質量中心繞其中心是對稱的,為的是與大多數化合物顯微鏡的情況下。此外,在格裏諾型顯微鏡的光學像差的校正是較常見的主要物鏡設計難度較低,是因為鏡片上更小,軸向對稱,不嚴重依賴於物鏡周邊光線穿過。

格裏諾顯微鏡設計,由於每個機構管從一個共同的軸斜分離產生失真神器。稱為梯形失真校正的效果,這種失真會導致右眼的左側的區域,以顯示略小於上的同一圖像的右手側,和當然,相反的是真正的左眼的圖像(參見圖5)。產生梯形失真相對於試樣的平麵是傾斜的,每個管體所產生的中間圖像,並且相對於彼此傾斜,因此,僅在中央區域是在相同的放大倍數在同時進行的重點從這一事實。其結果是視野外周部的集中,或輕微的實際試樣平麵的上方或下方,並且有非常小的差異,在倍率,雖然眼睛通常彌補這種效果,而且往往是不引人注物鏡顯微鏡。然而,在長期的觀察期,疲勞,眼睛疲勞,可以加速梯形效果。

橫跨領域格裏諾立體顯微鏡的放大倍數和焦點的小的變化,可能會注意到,在通過一個儀器側麵的照片或視頻圖像,特別是如果該對象是主要平麵和直線形的。顯微攝影,很容易通過傾斜補償的試樣或束路徑之一,以使顯微鏡的光學軸垂直於橫向試樣平麵的傾斜角度所帶來的焦點不連續。線性目鏡網格與掩模版進行測量時,應在垂直方向上定位,以盡量減少梯形失真的效果。另一個解決方案是給小費的標本或顯微鏡的5或6度和否定的收斂。

共同的主要物鏡體視顯微鏡設計中心在一個單一的,大口徑物鏡的折射作用,通過它的左,右光路的查看對象。每個通道作為一個獨立的光學列車平行的其他操作(它們也被稱為平行顯微鏡是由於這個原因,圖4),並且有單獨的通道,物鏡(的圖像被投影到無窮大)之間的準直光。這樣的安排保證收斂性的左,右的光軸重合,在試樣平麵上的焦點。平行軸安排,因為這通常是擴大到包括目鏡,左和右圖像被認為很少或根本沒有收斂的顯微鏡技術的眼睛。常見的主要物鏡係統的一個主要優點是,物鏡的光軸的試樣平麵是正常的,在目鏡焦平麵的圖像不存在固有的傾斜。

雖然在大多數情況下,還有常用的試樣10至12度的收斂,大腦不用於解釋三維圖像的不收斂,從而導致特定CMO立體顯微鏡的一個獨特的異常。通過這種類型的顯微鏡觀察時,試樣的中心部分會出現略微高起,使平坦的試樣現在出現的具有凸形狀。例如,將有一個硬幣的中心厚的外觀,所以倒在平坦表麵上時,就成了從一側到另一側搖動。此工件是指作為透視失真,但應該不會造成問題,除非是利用顯微鏡法官平整度或高度(參見圖5)。具有複雜的或圓形的形狀的試樣,而顯示一定量的透視失真,通常不出現被扭曲時,通過體視顯微鏡觀察。

penny

透視失真,有時也被稱為隆起球狀的效果的,從梯形失真和枕形失真的組合的結果。作為一個例子,在圖5中是一個略微誇張的圖中的一個美國林肯硬幣,一個圓盤形的平麵的硬幣,將如何出現在體視顯微鏡透視失真嚴重。原來的錢是在頂部的插圖所示,有一個平坦的表麵。正下方投影的圖像的左眼和右眼,這表明顯微鏡的中心軸朝向一個不對稱的枕形失真,同時通過顯微鏡。最終的結果是感知的圓頂或地球狀的物體時,從兩個目鏡的圖像被投射到視網膜和大腦中的融合在一起。最高端研究級常見的主要物鏡各大 ​​廠商所產生的立體顯微鏡已幾乎消除了這件神器,但它仍然出現在一些不太昂貴的顯微鏡。

經常遇到的共同的主要物鏡立體顯微鏡而另一件是,在每個圖像的中心出現少量的離軸像差,像散,彗差和橫向色差。會出現這種情況,因為每個光信道接收從偏離中心區域的大物鏡的光線,而不是直接從中心的像差(特別是那些發生離軸)在最低限度或幾乎不存在與在鏡頭最好的光學修正。效果一般不會注意到,當兩隻眼睛查看標本,但整個領域的顯微照片或數字圖像可能有不對稱的幾何。

在一般情況下,色差改正,特別是考慮到大尺寸和體積的玻璃,用於製造物鏡是困難和昂貴的。有些奇美立體設計有這樣的一個非問題,提供設施,以抵消中央大物鏡,定位軸的左側或右側通道。其他顯微鏡的設計,甚至提供與傳統的無限遠校正物鏡,可以用來查看和照片在高放大倍率(數值孔徑)標本更換大物鏡的一種手段。

與大多數現代顯微鏡,最大的一個共同的主要物鏡立體顯微鏡的設計特點和實際優點是在無限遠光學係統。準直的光通路,有兩個平行的軸通道之間存在的物鏡和活動蓋/觀察筒組件(在圖6中標記為無窮大空間)。這允許輕鬆引入到顯微鏡的身體和頭部之間的空間中的配件,例如分束器,同軸落射照明,照片或數字視頻中間管,拉絲管,立管,眼平與圖像傳輸管的。另外,也可以將這些配件的物鏡和變焦機構之間的空間中,雖然在實踐中很少這樣做。由於光學係統產生的平行束光線之間的身體和顯微鏡頭,添加的附件不引進重大畸變或在顯微鏡下觀察到的圖像中的位置轉移。這種多功能性是不可用在格裏諾原則設計的體視顯微鏡。

smzcross

這是一個艱巨的任務來確定這兩個設計(CMO或格裏諾)是優越的,因為有沒有普遍接受的標準,體視顯微鏡係統之間的性能比較。共同的主要物鏡顯微鏡,在一般情況下,有較大的比格裏諾設計的聚光能力,往往更高度校正光學象差。一些觀察和顯微攝影最好進行利用奇美電子顯微鏡,而其他情況下可致電獨家格裏諾設計功能。因此,每個顯微鏡必須做出決定是否將一個設計更適合的任務在手,並使用這些信息來製定一項戰略,立體顯微鏡調查。

在大多數情況下,格裏諾或共同的主要物鏡立體顯微鏡之間的選擇通常是基於上的應用,而不是一個設計是否優於其他。格裏諾顯微鏡中通常采用“主力”的應用,諸如焊接微型電子元器件,生物標本解剖,和相似的例行任務。這些顯微鏡都比較小,價格低廉,非常堅固耐用,使用簡單,且易於維護。常見的主要物鏡顯微鏡通常用於更複雜的應用要求較高的分辨率,先進的光學和照明配件。這些顯微鏡配件的廣泛的研究領域借給自己的實力。在許多工業的情況下,可能被發現在生產線,而共同的主要物鏡僅限於研究和開發實驗室顯微鏡格裏諾顯微鏡。另一個考慮因素是顯微鏡購買的經濟性,特別是在一個大的範圍內。常見的主要物鏡立體顯微鏡可以花費幾倍超過一個格裏諾顯微鏡,這是一個首要考量製造商可能需要幾十到幾百的顯微鏡。不過,也有例外。如果一個共同的主要物鏡顯微鏡工作的更好的工具,真正的擁有成本可能會低於中結束。

在立體顯微鏡放大倍率:物鏡和目鏡

實現了在立體顯微鏡的總放大倍數的物鏡和目鏡的放大倍數的商品,加上所提供的任何中間體或外部的輔助放大透鏡係統。多年來,已經開發了一些獨立的方法來改變(增加或減少)立體顯微鏡的倍率。在最簡單的顯微鏡,物鏡(或單物鏡在CMO設計)被永久地安裝在下部主體殼體,隻能通過引入不同功率的目鏡改變倍率。稍微複雜的顯微鏡有可互換的物鏡,使總放大係數進行調整,也可以使用較高或較低的功率物鏡,或代以不同的放大倍率的目鏡。在這些模型中的物鏡安裝螺紋或夾子,這使相對快速的轉換到一個新的放大倍率。

中層立體顯微鏡都配有一個滑動物鏡住房或旋轉炮塔包含幾個匹配套的物鏡,以產生不同的放大倍率。為了調整顯微鏡的放大倍率,操作人員隻需扭動炮塔定位一個新的輔助配對設定的物鏡下方的通道管。具有這種設計的顯微鏡曾經非常流行,但今天很少製造。

最高質量的體視顯微鏡配備的變焦透鏡係統或一個含有利用來增加和減少整體的放大倍率的伽利略望遠鏡的旋轉滾筒旋轉滾筒的係統的功能作為一個不可分割的中間管(或片),可以設置成通過旋轉感光鼓的光學路徑的成對的組透鏡。在大多數車型,正銷槽充當“點擊停止”,以確保鏡頭安裝到正確的路線,標記,通知運營商新的放大倍率。感光鼓通常有一對空的透鏡安裝座沒有輔助透鏡,而且可以放置到光路中不采用附加的放大,允許使用的物鏡和目鏡組合。

zoomsystem

放大係統(圖7中所示),提供一個連續可變放大倍率的範圍內,可以進行調整通過轉動旋鈕位於顯微鏡主體的外周上,或集成身體本身的內部。這種設計消除了空白指出,發生可能的視力喪失之間的空間關係標本功能倍率改變時在離散,階梯設置。在一些上了年紀的文獻中,變焦係統通常被稱為作為希臘字後的pancratic係統為“每一個”  “權力”。變焦比4  1和15 1 之間變化,這取決於顯微鏡年齡,製造商和模型。一般情況下,變焦透鏡係統至少包含一個三透鏡組,爭取為每個組的兩個或兩個以上的元素,相對於彼此策略性定位。通道管內的一個元素是固定的,而其他兩個順利地翻譯和向下精密凸輪的通道內。該係統被設計為允許快速和連續的倍率變化,而 ​​且可保持聚焦顯微鏡。變焦係統,附加透鏡元件,利用繼電器和/或豎立前的圖像投影到目鏡。一些新的體視顯微鏡模型采用積極的,點擊停止,變焦範圍在選定放大位置,提醒顯微鏡。這種區分是必要的校準放大倍數在一個給定的功率步驟,功能經常執行線性測量時,發現有用的。

早期的體視顯微鏡變焦鏡頭係統有一個約7倍至30倍的放大倍率範圍。放大係數緩慢增長為改善這一類顯微鏡的光學性能,現在更近的學生顯微鏡配有變焦範圍在2倍和70倍之間。中層體視顯微鏡上放大倍數限製在250x和400x之間,而高端研究顯微鏡運動變焦係統,可以達到超過500倍的放大倍率變焦倍率因素。輔以深度為外地工作的距離遠遠大於被發現在複合顯微鏡具有等效倍率的放大倍率範圍廣。在現代立體顯微鏡的工作距離在20毫米和140毫米之間變化,這取決於物鏡放大倍率和變焦比。與另外的專門的輔助工作裝置的鏡頭,工作距離為300毫米或以上,可以實現。場直徑也遠大於那些達到複合顯微鏡。

專門設計的體視顯微鏡(圖8),可以安裝在輔助附件鏡頭物鏡桶。在一般情況下,該附件透鏡螺紋旋轉到物鏡筒的前部上設置出相配的螺紋。其它版本附加到桶與夾緊裝置。這些鏡片啟用的顯微鏡​​來增加或減少的首要物鏡的放大倍數。

附件透鏡是有用的,當圖像質量不是最重要的因素,因為光學校正不能被準確執行由於鏡頭沒有安裝在相同的位置上,每次它是連接的事實。此外,附加透鏡修改的物鏡焦距(試樣和物鏡前透鏡元件之間的距離)。增加了顯微鏡的放大倍率透鏡,也將同時呈現很短的工作距離,而輔助透鏡用於減少放大產生相應的工作距離的增加。

attachmentlenses

現代體視顯微鏡都配備了標準化的廣角高視點目鏡,可在放大倍數從5倍到30倍的約5倍的增量。這些目鏡可使用帶或不帶眼鏡,保護橡膠杯是可避免的顯微鏡技術的眼鏡和目鏡眼透鏡之間的接觸。

目鏡一般都配有一個屈光度調節,以允許同時聚焦在試樣和測量分劃板和雙目顯微鏡觀察管座(頭),使操作員能夠目鏡之間的不同的瞳距:55〜75在一個範圍內的可移動的管毫米。瞳距調整通​​常是通過相對於它們的光軸旋轉棱鏡機構。物鏡是固定的,因為在棱鏡之間的關係,調整不改變的立體效果。這種便利在長期觀察期間減少疲勞,但是當儀器所使用的多個運營商需要重新調整。需要注意的是顯微鏡誰戴眼鏡糾正短視和眼睛之間的視覺差異也應該戴眼鏡顯微鏡。佩戴的眼鏡隻為近距離工作應除去在觀察​​過程中,每隔一段距離,因為在顯微鏡產生的圖像。

的視場(有時縮寫為視場角),它是可見的,在焦點觀察在顯微鏡標本時,確定由物鏡的放大倍率和固定在目鏡的視場光闌的大小。倍率增大時,在任何一個傳統的或立體顯微鏡,場大小減小,如果目鏡光闌直徑保持恒定。相反,當放大倍率減小,增大視場的固定目鏡光闌直徑。改變目鏡光闌開口(這必須在製造過程中)的大小將增加視場中,在固定倍率(更大的隔膜大小),或減少視圖(較小光圈的大小)視場。

大多數化合物和立體顯微鏡目鏡,視場光闌的實際直徑(位於在前麵或後麵的目鏡視場透鏡)以毫米為單位測量,稱為視場數,也就是常簡稱簡稱簡稱為FN視場光闌和視在光電場大小的實際物理大小可以變化膈下具有場透鏡目鏡設計。測量和顯微攝影光罩放置在目鏡的視場光闌的平麵,以試樣在相同的光學共軛的平麵顯示。

目鏡,通常在外殼上的外部刻,視場數的被劃分的物鏡,定量地確定場大小的放大倍率。也應包括在計算的變焦設置,且任何附加配件插入到光路中,可以具有倍率。然而,目鏡放大倍率是不包括在內,這是一種比較常見的錯誤由新手在顯微鏡。當需要更寬的視野,在顯微鏡應選擇具有較高的場數的目鏡。在較低的放大倍率範圍,體視顯微鏡有相當大的視野比傳統實驗室的複合顯微鏡。用10倍目鏡和一個低倍率的物鏡(0.5倍)的典型的字段的大小是約65至80毫米(根據變焦倍率),這大大超過大小(約40毫米)的化合物在可比較的放大倍率的顯微鏡觀察。這些大的字段大小需要一個高的照度,並且,通常難以在整個視場中,以提供持續的照明水平。

在立體顯微鏡的分辨率和景深

在立體顯微鏡的分辨率是由照明的波長和物鏡的數值孔徑,隻是因為它是與任何其他形式的光學顯微鏡。的數值孔徑是衡量的物鏡的分辨能力,被定義為二分之一的物鏡的成像介質,這是在立體顯微鏡通常是空氣的折射率乘以孔徑角。除以照明波長(單位:微米)的數值孔徑,辨別兩個樣本點之間的最小距離,由下式給出方程(羅利判據)


分辨率 (d) = 0.61 × λ / (n × sin(θ))

 

ð是最小可分辨距離,λ是照射波長(通常大約550納米為中心的混合物在立體顯微鏡),Ñ的物鏡和標本之間的介質的折射率,θ是物鏡二分之一的孔徑角。作為一個例子,一台尼康SMZ1500體視顯微鏡配有1.6倍的複消色差物鏡具有0.21的數值孔徑,將有最大分辨率為約1.6微米,當試樣被照明的白色的光的波長為550納米的平均。需要注意的是計算值的1.6倍的物鏡的分辨率假設之間的試樣的成像介質和空氣的物鏡。製造的常見的主要物鏡立體顯微鏡的物鏡通常不同的放大倍率從0.5倍到2.0倍,與3個或4個中間值。

放大倍率,工作距離,並在不同的放大倍數數值孔徑的典型的體視顯微鏡物鏡列於表1。在過去,一些製造商指定的顏色代碼到他們的體視顯微鏡的物鏡放大倍數值。表1還列出了一係列尼康體視顯微鏡物鏡具有這種識別信息的顏色代碼分配。請注意,很多廠家不分配一個特定的顏色代碼,體視顯微鏡物鏡,物鏡隻是為了提醒讀者一些物鏡可能會顯示這個和其他專門的專有術語和表1中列出的代碼。

體視顯微鏡物鏡的規格

物鏡
放大倍率
色標 數值
孔徑
工作
距離
(毫米)
ED Plan 0.5X 紅色 0.045 155
ED Plan 0.75X 黃色 0.68 117
ED Plan 1X 0.09 84
ED Plan 1.5X 綠色 0.14 50.5
 ED Plan 2X 藍色 0.18 40
Plan APO 0.5X N / A 0.066 136
Plan APO 1X N / A 0.13 54
Plan APO 1.6X N / A 0.21 24
表1

體視顯微鏡物鏡的分辨能力僅由物鏡的數值孔徑和目鏡的光學參量是沒有影響的。交換時為20倍或更高的放大倍率目鏡10倍目鏡總精度不會受到影響,但在較低的放大倍率是不可見的標本細節往往會被顯示目鏡倍率增大時。最高的功率目鏡(30倍或更高)可能接近空的放大倍數,尤​​其是當總顯微鏡的放大倍率超過的情況下,從物鏡的數值孔徑。為了衡量和比較顯微鏡的性能,通常以每毫米線對(LP /月)的分辨率值。在上麵討論的尼康1.6倍的物鏡的情況下,分辨率接近每毫米630線對,在最佳條件下。

輔助工作裝置的鏡片,在功率範圍從0.3倍到2.0倍,可以改變體視顯微鏡的光學係統的工作距離和分辨能力。的分辨能力的影響是在一般情況下,輔助透鏡的放大係數成比例。該字段直徑是成反比的放大係數,而景深的放大係數的平方成反比。工作距離的變化成反比的倍率,但難以計算,因為該函數是不是線性的。此外,使用這些輔助鏡頭不會有顯著影響,在大多數情況下,圖像亮度。

數值孔徑和等效光圈數

數值孔徑 光圈數
0.023 21.7
0.029 17.2
0.052 9.6
0.085 5.9
0.104 4.8
0.118 4.2
0.128 3.9
0.131 3.8
表2

設計適合一般攝影鏡頭被評為一個係統,是基於光圈數(簡稱F),而不是數值孔徑(表2)。事實上,出現這兩個值不同,但實際上表達了同樣的數量:一個攝影鏡頭或顯微鏡物鏡的集光能力。以兩倍的值的倒數,可以很容易地轉換為數值孔徑(反之亦然)的光圈數


光圈數(f) = 1 / (2 x NA) NA = 1 / (2 x f)

 

數值孔徑(在顯微鏡)乘以物鏡的孔徑角的成像介質的折射率相等。計算的F數除以孔徑的透鏡係統的焦距。如果一個50毫米的焦距鏡頭具有相同的孔徑直徑為100毫米的透鏡,在較短的透鏡具有與較長的F數的兩倍。的最大直徑是一樣的,在這兩個透鏡的情況下,大小是F / 2為50毫米的透鏡和F / 4的100毫米的透鏡。

孔直徑是固定在立體顯微鏡物鏡的情況類似,與傳統的複合式顯微鏡物鏡。由於顯微鏡的放大倍率的增加或減少通過改變變焦倍率,焦距也相應地改變。在較高的放大倍數,焦距增加,而相反的孔的直徑的比值是真實的倍率降低。

2.0倍的體視顯微鏡物鏡的焦距的1.0倍的物鏡,這反過來,一半的0.5倍的物鏡的一半。在一些尼康SMZ係列體視顯微鏡(U,10a中,800,和1000),具有0.5倍的物鏡的焦距為200毫米,而1.0倍為100毫米,和2.0倍物鏡的焦距為50毫米。變焦係統孔徑(比較物鏡)的相對大小的函數來控製整個顯微鏡係統的F數(數值孔徑)。最新型號的顯微鏡,如SMZ1500,物鏡焦距已減少,以增加總的係統的數值孔徑。因此,SMZ1500設計的0.5倍的物鏡有一個160毫米焦距,具有等於二分之一和四分之一的0.5倍的透鏡的焦距的1.0倍和2.0倍的物鏡,分別。

一些製造商供應的適配器環,允許為特定的顯微鏡上使用其他(通常較早型號)立體顯微鏡設計的物鏡。在一些情況下,兩個具有相同的放大倍率的物鏡可以有不同的焦距,由於在管透鏡和變焦通道孔徑規格的變化。作為一個例子,尼康SMZ-U體視顯微鏡1.0倍物鏡的焦距為100毫米,而後來的模型SMZ1500顯微鏡采用焦距為80毫米的物鏡具有相似的放大倍率和光學校正。之間的差異的兩個顯微鏡設計的變焦係統孔徑的大小,這將導致在較短的焦距為SMZ1500係列物鏡。當交換具有相同的放大倍率,但不同焦距的物鏡,一個額外的因素,必須引入總放大倍數計算校正的焦距差異。

體視顯微鏡景深物鏡

物鏡 變焦倍率 數值
孔徑
景深
(千分尺)
10倍 15倍 20倍 30倍
HR PlanAPO 1X 0.75 0.023 1,348 1,072 934 796
1 0.029 820 655 573 491
2 0.052 239 193 170 147
4 0.085 80 66 59 52
6 0.104 48 41 37 33
8 0.118 35 30 27 25
10 0.128 28 24 22 21
11.25 0.131 26 21 21 19
表3

景深是一個重要的概念,在立體顯微鏡(也許甚至比光學顯微鏡與其他常見的形式),並強烈地受到總放大倍數的儀器,包括的物鏡和輔助附件鏡頭的貢獻。在50倍的放大倍數下,使用1倍的物鏡(數值孔徑0.10),10倍目鏡,和一個放大係數為5,景深所表現出典型的體視顯微鏡是約55微米。如果2倍的輔助透鏡被添加到當它被配置為工作在50倍的顯微鏡,新的放大倍數是100倍,但景深下降至約14微米,大幅減少的值(55微米)沒有輔助鏡頭。在這種情況下,它是明智的改變目鏡倍率從10倍到20倍,以達到增值的放大倍率,以便保留字段值的深度較大(見表3)。通過增強的光學校正(例如,從複消色差透鏡消色差)增大物鏡的數值孔徑也將產生景深適度減少。

深度尼康計劃複消色差1個物鏡視場值在表3中,他們被列為變焦放大倍率和目鏡放大倍率的函數。很明顯,從表中的數據,數值孔徑的增加而增加的變焦倍率,而景深隨目鏡和變焦放大係數減小。 

物鏡和目鏡之間的雙可變光闌的尺寸減小,可以增強景深。此隔膜使用滾輪或控製杆在顯微鏡主體殼體的打開和關閉。實際上有兩個膜片,一個用於每個信道,在共同的主要物鏡體視顯微鏡設計。這些隔膜的作用是產生增加景深,同時提高在目鏡中觀察到的標本的對比。領域的深度和數值孔徑變化,光圈大小的函數,如表4所示,尼康計劃複消色差1X物鏡的最高變焦倍率係數(11.25)。由於膜片的大小是減速,利用10倍目鏡增加景深從26毫米至89毫米,約增加200%。同時,數值孔徑從0.131的值下降至0.063,或幾乎100%。更高的目鏡的放大倍數觀察到類似的效果。

 

景深和數值孔徑

光圈大小

數值
孔徑
景深
(千分尺)
10倍 15倍 20倍 30倍
0.131 26 22 21 19
0.095 44 39 37 35
0.063 89 83 79 76
表4

關閉光闌也將產生一個整體光強度下降,增加曝光時間,數字和膠片相機係統。在大多數情況下,隔膜的最佳設定是通過實驗確定。由於隔膜正在慢慢關閉,開始顯示圖像的對比,光照強度慢慢變淡。在某些時候,根據顯微鏡的光學結構,在圖像中開始降低,試樣表現出衍射現象而分鍾的結構的細節消失。的最佳設置是最大的標本細節和目鏡,在膠片上,或在數字圖像中所看到的最大對比度之間的平衡。

顯微攝影和數碼影像

格裏諾和共同的主要物鏡立體顯微鏡圖像采集,利用傳統的顯微攝影技術(膜)或通過先進的數字成像很容易適應。通常采用顯微攝影作為一種工具,用於記錄標本的細節之前,具有高功率複合式顯微鏡的觀察和成像的空間分布。這種技術通常是必要的生物標本,解剖,染色,並進行選擇性安裝。

在立體顯微鏡,數字成像和顯微攝影的主要關注是低數值孔徑的物鏡,而無法捕捉電影(數字圖像)通過目鏡觀察到的巨大的景深。也有一些製約因素時,應考慮通過一個單一的機構管利用格裏諾風格的體視顯微鏡拍攝標本。由於顯微鏡的物鏡的位置以一個小角度的試樣,在顯微鏡目鏡看到的深度和分辨率還沒有記錄在膠片。一些製造商提供配件,幫助緩解這些問題,但許多上了年紀的顯微鏡零配件存貨耗盡,限製photomicrographers選擇。

可配舊體視顯微鏡,數碼或膠片相機使用,可通過互聯網或通過光學和科學供應房屋的附件。這些附件的存在,幾乎每一個可以想象的攝像係統,和許多將適合的相機上直接觀察筒的目鏡留在原地。有新的體視顯微鏡三目頭或照相中間管(有時需要投影目鏡)作為一種選擇,但這些往往是有限的使用顯微鏡製造商指定的攝像係統。

smzphotosetup

圖9中的顯微鏡,是一個國家的最先進的尼康究級體視顯微鏡配備兩個傳統影像與寶麗來膠片和數碼攝像機。該攝像係統連接通過一個分束器作為中間片之間的顯微鏡體和雙目頭附件,其安裝到顯微鏡。無論是單端口和雙端口分光鏡可從尼康使用一個或兩個攝像係統。的光路被引導到相機端口與位於中間片的前部上的切換杆。標準C接口,F卡口,和專有耦合係統是可以支持各種各樣的相機係統。此外,尼康提供膜或在數字圖像,以改變圖像的大小,可以利用的不同的放大倍率的投影透鏡。

照片分劃板,可以被插入到一個目鏡取景用於捕獲,或聚焦取景器中的曝光監控係統可以用於同樣的物鏡。在顯微照片或數字圖像的放大倍數計算出由投影透鏡放大倍數(如果使用)倍的變焦倍率的物鏡放大倍率的商品。有些分光器端口還介紹第四放大倍率,通常是0.5倍到2.5倍,必須列入計算。其他顯微鏡製造商提供類似的攝像係統,專為他們的體視顯微鏡產品陣容。

顯微攝影體視顯微鏡是一個獨特的方麵的能力,構圖是對立體,采用標本具有明顯的三維空間之間的關係結構細節。第一步是使用左目,然後通過右目鏡的另一張照片拍攝的試樣。另一種程序,也可以利用共同的主要物鏡立體顯微鏡涉及由顯微鏡光軸左側的七,八度的角度傾斜的試樣在水平軸(第一階段)。的顯微照片或數字圖像捕獲後,試樣傾斜時,相同的金額的光軸和其他的顯微照片(數字圖像)的右側被記錄下來。這個動作會產生同樣的效果,兩個連續的照片與格裏諾風格的體視顯微鏡。

打印(數字圖像處理)的顯微照片後,它們可以被安裝(或在計算機顯示器上顯示的)側側立體聲瀏覽器瀏覽,使試樣在醒物鏡三維顯示詳細信息。的方向和對應的立體聲對立體聲瀏覽器的要求相一致,這一點很重要。

結論

放大倍率通常被認為是判斷一個光學顯微鏡的性能作為最重要的標準。這是遠非如此,因為正確的倍率是一個足夠的手頭的任務,不應該被不必要地超過。很多經典調查的基礎細胞結構和功能,以及半導體解剖細節,最好與經典的透射和反射的化合物光學顯微鏡進行的。這些研究中,通常不會嚴重依賴於大的景深,成功觀察倍率在400倍到1000倍的範圍內是必需的。另一方麵,各種各樣的標本必須在較小的放大倍數進行檢查,但需要一個較大的景深,高度的對比。

立體顯微鏡的特點是有價值的三維觀測與感知深度和對比度的情況下,標本結構的解釋是至關重要的。這些工具也是必不可少的,當試樣的顯微需要在一個寬敞,舒適的工作空間。寬領域的觀點和可變倍率顯示立體顯微鏡也可用於建設小型工業裝配,生物研究,需要仔細操作的微妙和敏感的生物體。

考慮到這一類顯微鏡體視顯微鏡係統目前可用於範圍廣泛的配件,在眾多的應用中是非常有用的。架照明基地所有的廠家,可以適應幾乎任何工作的情況。有多種可供選擇的,加強與附加透鏡和同軸照明器,被安裝到作為中間管顯微鏡的物鏡和目鏡。工作距離3-5厘米,在一些模型中高達20厘米的範圍內,允許了相當多的工作的物鏡和試樣之間的空間。

現代立體顯微鏡的設計符合人體工程學的問題考慮,大多數的光學組件是密封的保護,以防止灰塵和篡改的豆莢,包含透鏡罩的環境中的危險,以保護光學元件。大的物鏡前透鏡的表麵上的汽化的抗反射塗層以保護零件免於遭受這些微妙的腐蝕性液體或氣體,或從磨料顆粒,可能會導致芯片和劃痕。

立體顯微鏡的效用是有限的,隻有它們的分辨能力。這些顯微鏡都有著廣泛的應用在各種學科,有任務需要這個類的現代儀器的功能。其中包括教育(生物,化學,植物學,地質學和動物學),醫學和病理學,半導體工業,冶金,紡織,等行業需要的微型零件的組裝和檢查。



滬公網安備 31011202003519號