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顯微鏡的結構圖

2014-06-16  發布者:admin 

 在光學顯微鏡下,通常被稱為光顯微鏡,是一種使用可見光和透鏡係統來放大小樣本圖像的類型的顯微鏡。光學顯微鏡是顯微鏡最古老的設計,並有可能發明了自己的本化合物的形式在17世紀。基本的光學顯微鏡可以很簡單,雖然有很多複雜的設計,目的是提高分辨率和采樣對比。


從光學顯微鏡的圖像可以通過正常的感光攝像機捕獲生成的顯微照片。最初圖像進行攝影膠片拍攝的,但在CMOS和電荷耦合器件(CCD)的現代發展相機允許數字圖像的捕捉。純數字顯微鏡,現已它使用一個CCD照相機來檢查一個樣品,顯示生成的圖像直接在計算機屏幕上,而不需要目鏡。

替代光學顯微鏡不​​使用可見光包括掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡。

顯微鏡的結構圖

用途

小樣本觀察

值得注意的實驗

細胞的發現

發明者

Hans Lippershey
Zacharias Janssen

相關項目

顯微鏡
電子顯微鏡

  

現代顯微鏡用汞燈燈泡熒光顯微鏡。該顯微鏡具有數字攝像機,並連接到一台計算機。

 

光學結構

有傳統的光學顯微鏡的兩種基本配置:簡單的顯微鏡和複式顯微鏡。現代研究顯微鏡,絕大部分是複合顯微鏡,而一些便宜的商用數碼顯微鏡是簡單的單透鏡顯微鏡。放大鏡是,在本質上,一個單一的鏡頭簡單的顯微鏡。一般來說,光學顯微鏡是靜態的;聚焦在不同的聚焦深度的透鏡到樣品的距離被調節,以獲得的視圖更寬或更窄的領域不同放大率的物鏡必須被使用。大多數現代顯微鏡的研究也有一個單獨的一套光學的照射樣本。

 

簡單的顯微鏡

一個簡單的顯微鏡是使用透鏡或一組透鏡僅通過角放大率放大物體,給觀眾一個直立放大的虛像一個顯微鏡。[簡單的顯微鏡是不能夠高倍率的。使用單凸透鏡或透鏡組的簡單放大裝置,如放大鏡,放大鏡和目鏡對望遠鏡和顯微鏡仍然存在。

一個簡單的顯微鏡圖

 

複合式顯微鏡

.複合式顯微鏡是顯微鏡,它使用一個透鏡靠近物體正在觀看收集的光(稱為物鏡),它聚焦在物體的實像的顯微鏡(圖像1)的內部。該圖像,然後由第二透鏡或透鏡組(稱為目鏡),讓觀看者的物體(圖像2)的放大的倒虛擬圖像放大中使用的化合物,目標/目鏡組合允許多更高的放大倍率,減少色差和可交換的物鏡來調節放大倍數。複合顯微鏡也使得更先進的照明設置,如相襯可能。

一個複式顯微鏡圖

 

發明

這是很難說誰發明了複式顯微鏡。荷蘭眼鏡製造商Zacharias Janssen有時聲稱已經發明了,它於1590年(1634年和1655由他的兒子和同胞,製造出不同顯微鏡)。另一種說法是,Janssen's的競爭對手,Hans Lippershey,發明了複式顯微鏡。另一個則認為顯微鏡的發明是伽利略。1609年,他開發了一個occhiolino或複合式顯微鏡用凸和凹透鏡。1624年,伽利略的顯微鏡是在著名的藝術學院,,是第一個這樣的設備是由老鄉Lincean喬瓦尼·法貝爾,一年後命名為顯微鏡 麥嘉華從希臘字μικρόν(微米)杜撰的名字,意思是“small”,並σκοπεῖνskopein),意思是“to look at”,意思是用類似“望遠鏡”的名稱,另一個詞的Linceans杜撰

 

另一個荷蘭人,克裏斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens),在顯微鏡的發展製定了簡單的2眼透鏡係統在17世紀後期被無彩色校正,因此,一個巨大的進步。惠更斯目鏡是仍在生產的,而是從一個小領域,和其他一些小問題受到影響。

 

普遍認為
安東尼列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek 1632-1723),相信帶來的顯微鏡的生物學家的注意,即使簡單的放大鏡已經被生產在16世紀。範·列文虎克自製的顯微鏡是簡單的顯微鏡,用一個非常小的,但強大的鏡頭。他們是尷尬的使用,但使列文虎克看到詳細的圖像。花了約150年的光學發展前的複合式顯微鏡能夠提供相同品質的形象,凡列文虎克的簡單的顯微鏡,由於配置多個鏡頭的困難。

 

照明技術
雖然基本的顯微技術和光學已經有超過400年它更最近,在樣品照明技術被開發出來,產生今天看到了高品質的圖像。

 

18938月八月科勒開發科勒照明。樣品照明的這種方法產生了甚至極照明和克服了樣品照明舊技術很多局限性。前克勒的發展的照明光源的圖像,例如一個燈泡燈絲,總是樣本的圖像中可見。  

諾貝爾物理獎頒發給荷蘭物理學家弗裏茨澤尼克在1953年為他的發展相襯照明,讓透明的樣品成像。通過使用幹擾而不是光的吸收,非常透明的樣品,如活的哺乳動物細胞,可以不必使用染色技術進行成像。僅僅兩年後,在1955年,喬治·諾馬斯基公布的理論微分幹涉對比顯微鏡,另一種基於幹擾的成像技術。

 

熒光顯微鏡
現代生物顯微鏡在很大程度上依賴於熒光探針對細胞內的特定結構的發展。相反,正常透照光鏡,在熒光顯微鏡使樣品通過物鏡與一組光波長的窄照明。與樣品中的熒光團,然後發射光波長更長的光這一相互作用。它是這樣發射的光,作為構成圖像。

自從20世紀中葉化學熒光染料,如DAPI其與DNA結合,已用於在細胞內標記的具體結構。最近的事態發展,包括免疫,它采用熒光標記的抗體樣品中識別特定的蛋白質和熒光蛋白GFP一樣的活細胞可以表達使其熒光。

 

顯微鏡的結構圖
所有現代光學顯微鏡用來觀察樣品通過透射光份額的光路相同的基本部件。此外,顯微鏡絕大多數具有相同的“結構性”組件編號根據右邊的圖像如下):

 

  • 目鏡(目鏡)(1
  • 物鏡轉盤,左輪手輪,或旋轉機頭件(持有多個物鏡)(2
  • 物鏡(3
  • 對焦旋鈕(載物台台)
    • 對焦旋鈕(載物台)粗調(4
    • 微調(5
  • 夾片器(以保持樣品)(6
  • 光源(燈或反光鏡)(7
  • 光圈和聚光鏡(8
  • 機械載物台(9

 

顯微鏡的結構圖視頻

 

目鏡(目鏡鏡片)
目鏡,或眼用透鏡,是一種含有兩個或更多個透鏡的圓筒;它的功能是把圖像聚焦的眼睛。目鏡插入管體的上端部。目鏡是可互換的,並且許多不同的目鏡可以插入具有不同程度的放大。對於目鏡放大倍率的典型值包括2×,50×和10×。在一些高性能顯微鏡,在物鏡和目鏡的光學配置的匹配,得到最佳的光學性能。發生這種情況最常見的與複消色差物鏡

 

物鏡轉盤(左輪手輪或旋轉鼻輪)
物鏡轉盤,左輪手輪,或旋轉機頭件是保存設置物鏡的一部分。它允許用戶在物鏡之間切換

物鏡
在一個典型的化合物的光學顯微鏡的下端,有一個或多個物鏡,從樣品收集的光。物鏡通常是在含有玻璃片或多元素化合物透鏡的圓筒外殼中。通常將有大約3個物鏡鏡片形件可被轉動以選擇所需要的物鏡的物鏡。這些安排的物鏡是齊焦,這意味著當一個變化,從一個鏡頭到另一個在顯微鏡中,樣品停留在關注的焦點。顯微鏡物鏡的特征在於兩個參數,即,放大倍數和數值孔徑。前者通常為5× 100×,而後者的範圍從0.140.7,分別對應於焦距約402毫米的長度。具有更高的放大倍率的物鏡一般具有較高的數值孔徑和在所得到的圖像更短的景深。一些高性能物鏡,可能需要匹配的目鏡,以提供最佳的光學性能。

油浸物鏡
有些顯微鏡利用油浸物鏡或水浸泡物鏡為在高放大倍率更高的分辨率。這些被用來與折射率匹配材料,如浸油或水和物鏡和樣品之間的匹配的蓋玻片。的折射率匹配材料的折射率比空氣使物鏡具有更大的數值孔徑(大於1),使得光被傳送從樣品到物鏡以最小折射的外表麵高。數值孔徑高達1.6可以實現的。數值孔徑越大,允許收集更多的光進行詳細觀察的小細節可能。油浸透鏡通常具有40100×的放大倍率。

 

聚焦旋鈕
調節旋鈕移動載物台上下的粗微調焦單獨的調整。相同的控製使顯微鏡來適應不同厚度的試樣。在顯微鏡舊的設計,調焦輪移動顯微鏡鏡筒向上或向下相對立,有一個固定的夾片器

 

顯微鏡框架
整個光學組件的傳統上被連接到顯微鏡鏡臂,後者又連接到一個強大的U形足以提供所需的剛性。臂角度可以是可調節的,以允許觀看角度進行調整。

該框架提供了一個安裝點為各種顯微鏡控製。通常,這將包括控製用於聚焦,典型地一個大的滾花輪調節粗調,用較小的滾花輪,以控製精細聚焦在一起。其它特征可以是燈的控製和/或控製用於調節聚光鏡

 

載物台
該載物台是低於它支持正在觀看的試樣的物鏡平台。在該物鏡的中心,光穿過以照射樣品的孔。該載物台通常具有臂保持滑動(矩形玻璃板為25×75毫米,在其上的試樣安裝典型尺寸)。
在放大倍率高於100×移動的滑動用手是不實際的。一個機械的載物台,典型的中等和高價位的顯微鏡,可以讓滑動的微小的動作通過隨意的重新采樣/滑動控製旋鈕。如果在顯微鏡沒有原來有一個機械的載物台有可能增加一個。
各載物台中上下移動焦點。有機械滑台移動的兩個水平軸定位標本檢驗標本的細節。
專注於較低的放大倍率,以便通過用戶中心試樣在載物台上開始。移動到一個更高的放大倍率要求將更高的垂直重新聚焦在更高的放大倍率移動載物台,也可能需要輕微的水平試樣位置的調整。橫片位置的調整是有一個機械平台的原因。
由於標本製作和安裝它們在載玻片上的困難,為了孩子,最好首先被集中準備幻燈片和容易集中不論使用的焦麵的水平。


光源
光的許多源都可以使用。簡單地說,白天通過鏡麵執導。大多數顯微鏡,然而,有自己的可調可控光源 - 通常是鹵素燈,雖然使用LED和激光照明正在成為一種較為普遍的規定。 

聚光器
聚光鏡是專為從照明源到樣品上的光聚焦的透鏡。聚光鏡還可以包括其他功能,如光圈和/或過濾器,以管理該照明的質量和強度。對於像暗場,相襯和微分幹涉照明技術顯微鏡附加的光學元件必須在光路中被精確地對準 

放大
複合光學顯微鏡的實際功率或放大率是目鏡(目鏡)和物鏡的權力的產物。眼部和物鏡的最大放大倍率一般是10×和100×分別給予1000×最終放大倍率。

 

放大倍率和顯微照片
當使用相機來捕捉顯微圖像的有效放大倍率必須考慮到的圖像的大小。這是獨立於無論是在從膠片負或在計算機屏幕上顯示的數字打印件。

在照相膠片相機的情況下,計算簡便;最終放大倍數為產物:物鏡的放大倍率,相機光學係統的放大倍率和膠片印刷相對於負的的放大因子。放大係數的典型值約為5×(用於35mm膠片的情況下和一個15×10厘米(6×4英寸)打印)。

在數碼相機的情況下,在CMOSCCD檢測器中的像素的大小和在屏幕上的像素的大小必須是已知的。放大因子從檢測器到屏幕上的像素可以被計算出來。與膠片相機的最終放大倍數是產品:物鏡的放大倍率,相機光學係統的放大倍率和放大因子。

 

操作
一個現代的顯微鏡的光學元件是非常複雜的,對於一個顯微鏡很好地工作,整個光路必須非常精確地設定和控製。盡管這樣,在顯微鏡的基本工作原理是非常簡單的。

物鏡是,在其最簡單的,非常高功率的放大鏡即透鏡在很短的焦距。這帶來了非常接近被檢查的樣品,以便從樣品中的光來對顯微鏡管內160mm的焦距。這創建了對象的放大圖像。這個圖像被反轉,可以看出,通過除去目鏡和放置一塊描圖紙過的管的端部。通過仔細地把注意力集中在明亮的標本,高度放大的圖像可以看出。它是由目鏡鏡頭,提供進一步的擴大瀏覽過該實像。

在大多數顯微鏡的目鏡是一個複合透鏡,與前部附近的一個組成部分透鏡和一個靠近目鏡管的後麵。這形成了一個空氣分離對聯。在許多設計中,虛擬圖像涉及到兩個透鏡目鏡,所述第一透鏡使真實圖像到一個焦點和第二透鏡使眼睛聚焦在虛擬圖像上的一個焦點。

在所有的顯微鏡圖像的目的是用聚焦在無限遠的眼睛被視為(介意眼上圖中的位置是由眼睛的焦點確定)。頭痛和疲倦的眼睛用顯微鏡後,通常跡象表明,眼睛被迫集中在近距離,而不是在無限遠。

 一個典型的顯微鏡的光路

 

應用

光學顯微鏡被廣泛應用於微電子,納米物理,生物技術,製藥研究,礦物學和微生物。

光學顯微鏡被用於醫學診斷,該字段被當與組織處理被稱為組織病理學,或在遊離細胞或組織碎片塗片檢查。

在工業使用中,雙目顯微鏡是常見的。除了應用程序需要真正的深度知覺,使用雙目鏡降低與長期工作日在顯微鏡站相關聯眼睛疲勞。在某些應用中,長工作距離或長焦距顯微鏡是有利的。一個項目可能需要被檢查後麵的一個窗口,或工業受試者可能是危險的目的。這樣的光學像望遠鏡與近距離對焦能力



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