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

尼康顯微鏡什麽是格裏諾光學係統?

2014-07-29  發布者:admin 

 第一台的體視型顯微鏡具有雙目鏡和匹配的物鏡是由Cherubin d'Orleans在 1671 年設計和建造的,但該文書實際上隻有通過補充鏡片的應用實現圖像架設的偽立體係統。

在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右側圖像的項目到左邊目鏡。但直到150年後,查爾斯·惠斯通爵士(Sir Charles Wheatstone FRS)寫了一篇論文雙目視覺有足夠的興趣是在立體顯微鏡,為進一步的工作提供動力。

在十九世紀中葉,英國倫敦弗朗西斯·赫伯特·溫漢姆(Francis Herbert Wenham)設計了第一個真正成功的體視顯微鏡。溫漢姆納入一種新方法通過利用消色差棱鏡將拆分這束光在尾部的一個單一的物鏡。幾年後,約翰潔具斯蒂芬(John Ware Stephenson)產生類似的文書 (見圖 1)。溫漢姆雙目,眾所周知的顯微鏡設計成為了,患有單鏡頭所帶來的工件,實際上沒有產生真正的立體效果。

早在1890年代,霍雷肖 · S.格裏諾(Horatio S. Greenough),美國人儀器設計師,推出了新穎的設計,是要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以生產顯微鏡,但不是納入格裏諾的鏡頭架設係統,蔡司的工程師設計相棱鏡產生正立像。這種設計已經經受住了時間(以及大量顯微鏡的)的測試,並在醫療和生物解剖一個主力整個二十世紀。該顯微鏡仍然是一個最喜歡的許多具體應用。

顯微鏡製造在二十世紀,上半年或解剖顯微鏡的過程中,他們被稱為,非常像傳統的複合式顯微鏡的時代。他們是沉重的主要從黃銅,構造利用圖像架設棱鏡,有簡單的透鏡係統組成的一個或兩個雙峰。工作距離與放大率成反比,是以最高的可用縮放比例相當短。這些顯微鏡采用主要為夾層,因為有很少的工業應用,涉及小程序集所需的顯微鏡檢查。甚至鍾表用單眼放大鏡 !

第一現代體視顯微鏡是在1957年推出,在美國由美國光學公司。命名的Cycloptic®,這一突破設計的特點是壓鑄鋁外殼,一個恒定的工作距離(即,在 4 英寸,是最長生產之一),和內部的放大倍率轉換,這使得觀測到從0.7倍提高物鏡放大倍數為2.5倍,在五個步驟。此外,該顯微鏡采用一體式玻璃架設棱鏡,配備多種附件,包括看台上,手臂和照明,並符合1950的造型與雙色調的灰色塗裝(見圖2)。顯微鏡的名字是來自於通過它從檢體的左和右聲道的累計光的主體的底部的單一大的中心物鏡。

在後來的顯微鏡,Cycloptic 的特點是重命名常見的主要物鏡CMO)。本設計采用一個單一的大物鏡鏡頭,無窮遠時重點放在標本上,形成圖像。Cycloptic,不同於大多數早期的體視顯微鏡設計,有螺紋的安裝在較低的顯微鏡身體,爭取進入位置下方可轉動的滾筒包含兩個對感光材料上伽利略式望遠鏡的物鏡。滾筒旋轉,望遠鏡鏡片都被用在正向和反向方向 (放大和貼圖層),產生四個不同的放大倍數。第五次放大導致從打開的通道與沒有玻璃。伽利略透鏡係統的一個小的焦距,一個非常小的直徑,優勢和很少有超過 2 倍或 3 倍的放大倍數。2 x 伽利略鏡頭將提供 2 x 或 1/2 x 放大倍率,取決於方向,並可以安排配對,產生很多的變化。Cycloptic 的頭載什麽現在稱為管鏡片、 架設棱鏡和一雙目鏡。這個顯微鏡很快流行與早期的半導體製造商,最明顯的是西方電氣公司。

兩年以後 (1959 年),博士倫公司介紹了體視顯微鏡要與Cycloptic競爭,但與一個尖端的進步: 連續變量,或縮放,放大倍率。名為StereoZoom®此鏡是第一次體視顯微鏡沒有架設棱鏡和形成了圍繞基本的格裏諾設計,將在下麵詳細討論。它通常是相同的大小和形狀,作為 Cycloptic (圖 3),並有一個可比的放大倍率範圍 (0.7x到3.0x) 以類似的工作距離。顯微鏡還推薦一個新的博士倫公司發明: 增強的鋁塗層,戰略定位要執行的功能傾向棱鏡和Porro架設棱鏡的四個第一表麵鏡像。在體視顯微鏡直立圖像非常有用,因為顯微鏡往往必須執行在下觀察標本的交互式操作。更方便地進行任務,如夾層、 微焊接、 工業裝配或卵母細胞顯微注射了標本具有相同的物理方向在顯微鏡舞台上一樣通過目鏡觀察時。此外,真實空間之間的關係研究標本的功能被得益於自然,直立的圖像。

除了降低的成本與裝有棱鏡的顯微鏡相比,StereoZoom 也是重量更輕的。基本顯微鏡係統或"電源盒",它被稱為,輔之以輔助鏡片、 目鏡、 照明器、 武器和站立,生產經曆了 40 多年的潮流風格所有巨大的選擇。接受由一個迅速崛起的新興的半導體產業 StereoZoom 是立即和長壽命。體視顯微鏡市場上許多年,直到徠卡,這在上世紀 80 年代曾聯合美國光學、 Bausch & 倫、 藍幟、 理查特和野生的顯微鏡資源在 2000 年停止生產這種新型設計為主。

在1960年代初,縮放立體顯微鏡是由尼康奧林巴斯,優利康,以及其他(不那麽廣為人知)日本公司已開始進行,在美國他們的存在出台。總的來說,日本,美國和歐洲的顯微鏡製造商繼續推進具有許多新的功能“更大更好”立體顯微鏡的發展。這些進展是由高速計算機,這使得它可行的光學設計,以解決具有良好校正光學像差創造一個有效的可變倍率的變焦透鏡係統的複雜的問題,本發明加速。

今天的體視顯微鏡設計出高對比度的圖像,達到了最低限度的耀斑和幾何畸變的特征高數值孔徑物鏡。觀察管將容納高視點目鏡有查看達 26 毫米,與允許的形象和十字線同時合並成焦點屈光度調節的一個領域。此外,很多模型的運動高縮放比率 (達 12 x 15 x),提供 (2 x 和 540 x) 之間的寬放大倍率範圍,減少變化物鏡的必要性。人體工學特征納入顯微鏡設計幫助在長時間的操作,減少疲勞和新配件啟用現代顯微鏡圖像標本,就在幾年前是不切實際的。

人的眼睛和大腦功能在一起以產生什麽是被稱為立體視覺,它提供了空間,AG亚游集团周圍物體的三維圖像。這是因為大腦的解釋從視網膜的每個收到的兩個略有不同圖像。平均人的眼睛被大約 64-65 毫米,距離分隔,每個眼睛感知從稍有不同的觀點,由幾度從其他不同的對象。當傳遞到大腦,圖像都融合在一起,但仍保留高度的深度知覺,這是真正了不起。體視顯微鏡利用此轉遞傾向於由很小的角度 (通常 10 和 12 度) 之間有真正的立體效果的雙圖像感知深度的能力。

體視顯微鏡設計

在一些體視顯微鏡係統,標本成像利用兩個單獨的複合顯微鏡光學的火車,每個組成的目鏡、 物鏡的和中間的鏡頭元素。其他的設計采用兩個個別的光學通道之間共享一個共同的物鏡。兩個鮮明的形象,源自略有不同視角,投影顯微鏡技術的視網膜,在那裏他們刺激神經末梢將信息傳輸到大腦的處理。其結果是單個試樣其分辨率有限的通過顯微鏡光學係統參數的三維圖像和頻率的視網膜,很像的限製的晶粒尺寸在攝影膠片或電荷耦合的器件 (CCD) 數字相機的像素密度中的神經末梢。

顯微鏡可以大致分為兩個基本的家庭,每個都有正麵和負麵特征。古老的導係統,命名的發明者格裏諾,利用雙體管,傾向於產生立體的效果。一個較新的係統,被稱為常見的主要物鏡 (上麵介紹),利用單一的大物鏡,一雙目鏡管和透鏡係統之間共享。任一類型的顯微鏡可以配備步驟類型各自的透鏡來改變放大倍率或一個連續可變縮放類型放大係統。下麵的討論涉及的格裏諾和常見的主要物鏡體視顯微鏡設計的優缺點。

兩個完全相同的 (和對稱的) 的光學係統包括格裏諾設計,在二十世紀,交由蔡司公司介紹每個都包含一個單獨目鏡和物鏡單一的房屋 (圖 4) 內準確對齊方式排列。這種設計的一個主要優勢是因為的物鏡有很相似設計中利用在古典複合式顯微鏡可以獲得高的數值孔徑。一般情況下的較低部分的身體管,包含了纖細的物鏡,圓錐和匯聚在對象平麵的最佳的焦點。體管的上端部項目一副圖像到觀察者的眼中,通常用一對標準的目鏡。大小、 聚焦、 旋轉、 和為中心的兩個圖像必須保持恒定內非常緊公差,因此,眼睛查看本質上是相同的場景。一離開從同一性是在其中的每個圖像投射到視網膜的略有不同的觀看角度。收斂角,通常從 10 到 12 度在現代設計中,左的眼意見從左邊的對象,而右眼在右側視圖相同的對象從一個稍微不同的角度。

一對架設棱鏡或鏡像係統被利用消除旋轉和反相放大後的圖像從物鏡收到和目前的觀測者,因為這似乎沒有一個顯微鏡。體管是用來提供直的視線在某些設計中,而其他人參軍的援助,額外的棱鏡,允許持證管和更自然的觀景位置的傾向。因為圖像形成光線經過複雜透鏡係統的中心上,圖像的質量是對稱關於它的中心,是大多數複合顯微鏡的情況。此外,格裏諾型顯微鏡光學畸變校正是比常見的主要物鏡設計,不難,因為透鏡是較小的軸向對稱的和不依賴光線穿過的物鏡的外圍。150

 

變形工件中格裏諾顯微鏡設計的每個身體管斜分裂產生從一個共同的軸。稱為梯形失真效果,這種畸變導致該地區在左邊右眼出現略小於,在相同的圖像,右邊的當然,事實恰恰相反的左的眼圖像 (見圖 5)。梯形失真出現從事實產生每個身體管的中間圖像是相對於試樣平麵傾斜和傾斜彼此,因此隻有中部地區都在同時聚焦在相同的放大倍數。其結果是視場的外圍部分稍高於或低於實際樣本平麵上集中和有很小的差異,在放大倍率,雖然眼睛通常彌補這種效果,它往往不是視場的引人注物鏡對顯微鏡技術人員。在長時間的觀察期,然而,疲勞和緊張可以加速的基石作用。

放大倍率和焦點跨中格裏諾顯微鏡視野中的小變化可能注意到在一側的儀器,通過產生一個照片或視頻圖像,特別是如果對象主要是平麵和直線。在顯微攝影,焦點不連續麵傾斜角度變化所帶來的輕鬆通過傾斜的標本或一個光束的路徑,以便顯微鏡光學軸是垂直的橫向試樣平麵補償。當進行測量與一根網線,線性目鏡網格應該定位在垂直方向的最小化的基石作用。另一個解決方案是提示標本或顯微鏡五個或六個度和否定收斂性。

常見的主要物鏡體視顯微鏡設計中心單,大口徑透鏡,通過兩個左、 右通道查看對象的折射作用。每個通道經營作為獨立的光學火車平行於其他 (這就是他們也被稱為並行顯微鏡 ;圖 4),而且還有準直光之間的個別通道和 (的圖像投影到無窮大) 的物鏡。這種安排保證左邊和右邊光軸與試樣平麵問題的協調中心一致收斂的性。因為這種平行軸安排通常被擴展為包括目鏡,左邊和右邊的圖像被查看的顯微鏡技術人員的眼睛,很少或沒有收斂。常見的主要物鏡係統的一個主要優勢是物鏡的光軸方向是物鏡的正常的試樣平麵,和那裏是物鏡的沒有固有傾斜的圖像在目鏡的焦平麵。

雖然在大多數情況下有收斂在試樣的凡是在 10 到 12 度,大腦不是習慣於解釋沒有收斂,導致一種獨特的異常,是特定於奇美電子顯微鏡的三維圖像。通過這種類型的顯微鏡查看標本時, 試樣的中心部分出現略有升高,以便將平板試樣現在似乎有一個凸形狀。例如,一枚硬幣會被較厚的中心,所以它將岩石從一邊到另一邊時倒在一個平麵上的外觀。此工件指作為一種透視變形,但不是應引起關注,除非在顯微鏡利用到法官平麵度或高度 (見圖 5)。標本與複雜的或圓形的形狀,在顯示一定的透視變形的同時往往似乎不會扭曲通過體視顯微鏡查看時。

透視畸變是有時稱為封口球狀的效果和結果從梯形失真和枕形失真的組合。作為一個例子,提出了圖 5 是一個略顯誇張的例子,美國林肯硬幣,一個圓盤形的扁平硬幣,如何會出現在體視顯微鏡與嚴重的透視畸變。在圖的頂部顯示原始分錢有平坦的表麵。就在下方是圖像投影同時通過兩個左、 右眼中,這表明針對顯微鏡的中心軸不對稱的枕形失真的顯微鏡。最後的結果是對象的一個圓形或全球範圍內的感知時的圖片,兩個目鏡是對象的投射到視網膜和大腦中融合在一起。大多數高端研究級常見主要物鏡顯微鏡主要廠家生產的幾乎消除了此神器,但它仍然會發生在一些不太昂貴的顯微鏡。

經常遇到的共同的主要物鏡顯微鏡的另一個工件是少量的離軸像差如散光、 昏迷不醒和橫向色差出現在每個圖像的中心。這是因為每個光學通道接收光線從偏離中心區域的大的物鏡而不是直接從中心,畸變 (尤其是那些發生離軸) 在哪裏在最低限度或幾乎不存在,在用最好的光學矯正鏡片。時都用眼睛來查看的標本,但顯微照片或數字圖像可能會有不對稱幾何,穿過田野,一般不注意到影響。

一般情況下,色差是困難和昂貴,糾正,特別考慮到大尺寸和玻璃製造的物鏡中使用的卷。有些 CMO 體視顯微鏡設計這一個非問題提供作出該設施來抵消在大型的中心物鏡,定位它的任一軸上的左側或右側的通道。其他顯微鏡設計甚至為用常規的無限遠校正的物鏡,可以利用視圖和照片取代大物鏡提供一種手段在高放大倍數 (和數值孔徑) 標本。

最大的設計特點和常見主要物鏡體視顯微鏡,實際優勢與最現代的顯微鏡,一樣是無限遠光學係統。準直光通路,兩個平行軸的電視頻道,之間存在的物鏡和可移動的頭/觀察管組件 (標記為在圖 6 中的無限空間)。這允許配件、 分光鏡、 同軸是照明器、 照片或數碼視頻中間管、 拔管、 立管 eyelevel 和圖像傳輸管等毫不費力地引入顯微鏡的身體和頭部之間的空間。它也是可以將這些配件放置在空間之間的物鏡和變焦的身體,雖然很少這麽做在實踐中。因為光學係統產生平行束光線之間的身體和顯微鏡頭,添加的配件不介紹重大畸變或轉移在顯微鏡下觀察到的圖像的位置。這種多功能性在顯微鏡圍繞格裏諾原則設計中不可用。

它是一個困難的任務,以確定其中的兩個設計 (CMO 或格裏諾) 是優越,因為有沒有普遍接受的標準之間的體視顯微鏡係統的性能比較。常見的主要物鏡顯微鏡,一般情況下,有更大的光收集功率比格裏諾設計,往往更高度修正光學畸變。一些進行觀察和顯微攝影可能最好是利用奇美電子顯微鏡下,而其他情況下可能調用的功能獨家對格裏諾設計。因此,每個技術人員必須使測定是否有一個設計將更適合於手頭的任務並使用此信息來為體視顯微鏡調查製定一個戰略。

在大多數情況下,格裏諾或共同的主要物鏡顯微鏡之間的選擇通常基於應用程序,並不在於一個設計是否優於其他。格裏諾顯微鏡通常受雇為"主力"應用程序,如波峰焊的微型電子元件、 夾層的生物標本和類似的常規任務。這些顯微鏡是相對較小、 價格便宜、 非常堅固耐用,使用簡單,和易於維護。常見的主要物鏡顯微鏡一般用於更複雜的應用程序需要高分辨率與先進光學及照明配件。廣泛的配件,可為這些顯微鏡借給他們在研究舞台上的力量。在許多工業的情況下,格裏諾顯微鏡有可能被發現在生產流水線,而常見的主要物鏡顯微鏡僅限於研究與開發實驗室。另一個考慮因素是經濟學的顯微鏡采購,尤其是在大尺度上。常見的主要物鏡顯微鏡可以成本幾次更多的比格裏諾顯微鏡,這是首要的考慮因素,對於那些可能需要數十到數百個顯微鏡製造商。然而,有例外。如果一個共同的主要物鏡顯微鏡是一份工作的更好的工具,所有權的真實成本可能低中結束了。

在體視顯微鏡的放大倍數: 物鏡和目鏡

取得的體視顯微鏡的總放大倍數是物鏡和目鏡的放大倍數,再加上,通過任何中間或外部輔助放大透鏡係統作出了貢獻的產品。多年來,大量的獨立方法已改變 (增加或減少).體視顯微鏡放大因子。在最簡單的顯微鏡,物鏡 (或單一物鏡在 CMO 設計) 永久安裝在較低的身體住房,並放大倍數隻能進行更改,通過引入不同的權力目鏡。略有更複雜的顯微鏡有可互換的物鏡,允許總放大倍率因素進行調整使用一個更高或更低的倍率物鏡或代以不同放大倍數的目鏡。在這些模型的物鏡被安裝由螺紋或夾具,使相對快速轉換到新的縮放比例。

中級顯微鏡均配備滑動的物鏡屋或包含幾個匹配的集的物鏡旋轉轉盤,產生不同的放大倍率因子。為了調整顯微鏡的放大倍數,經營者簡單地曲折炮塔位置輔助配對的套新通道管下方的物鏡。顯微鏡具有這種設計曾一度非常流行,但很少生產的今天。

最高質量顯微鏡配備一個變焦鏡頭係統或旋轉鼓含伽利略利用的增加和減少整體放大倍率的望遠鏡。旋轉滾筒係統的功能作為包含可以通過旋轉鼓安裝到光學通路的鏡片配對的套積分中間管 (或塊)。在大多數的模式,采用積極 détentes 以行事,請單擊"停止"來保護鏡頭坐騎成正確的對齊方式,並標記通知操作員的新的放大因子。鼓通常有一對空鏡頭坐騎,沒有輔助鏡片,可以定位到光的路徑,以允許使用沒有額外的放大倍率物鏡和目鏡的組合。

變焦係統 (如圖 7 所示) 提供連續變倍範圍內,可以轉動旋鈕調整位於無論是在顯微鏡體周邊或集成內身體本身。這種設計可以消除空白出,與標本特征時放大倍率在離散、 階梯設置中更改之間的空間關係可能視覺損失發生。在一些更舊的文學,變焦係統常常統稱為胰腺癌係統後希臘詞用於"每個"和"權力"克瑞托斯縮放比例 4:1 和 15:1,取決於顯微鏡年齡,製造商和模型之間會發生變化。一般情況下,一個變焦鏡頭係統包含最小的三個鏡頭組,爭取兩個或多個元素為每個組,都彼此的戰略定位。一個元素被固定在通道管、 內,而其他兩個都平穩向上和向下在通道內由翻譯精密凸輪。該係統旨在允許快速和持續的變化在同時在焦點同時保持顯微鏡的放大倍數。後變焦係統,附加透鏡元件的使用繼電器和/或直立圖像投影到目鏡之前。幾個新的體視顯微鏡型號雇用警報放大所選位置中的變焦範圍持證的積極的單擊停止。這種區分是必不可少的在一個給定的功率的步驟,執行線性測量時經常發現有用功能的放大級別的校準。

早期的體視顯微鏡變焦透鏡係統有大約 7 x 30 x 放大倍率範圍。隨著顯微鏡,此類中提高光學性能和更近的學生顯微鏡現在功能之間 2 x 和 70 x 的變焦範圍,慢慢地長大的放大倍率的因素。中級顯微鏡有變焦放大因素與上部放大倍數限製之間 250 x 和 x 400,而高端研究顯微鏡運動可以達到超過 500 x 的放大倍率的變焦係統。這個寬放大倍率範圍輔之以一個的域深度,比大得多的工作距離發現在複合式顯微鏡具有等效的放大倍數。關於現代顯微鏡工作距離變化之間 20 和 140 毫米,取決於物鏡的放大倍率及縮放倍率。加上專門的輔助附件鏡頭,可以實現工作距離 300 毫米或更多。場直徑也是遠比那些用複合式顯微鏡可達到的。

輔助附件鏡片可以到專門設計顯微鏡 (圖 8) 上的物鏡桶。一般情況下,附件鏡片有螺紋,旋轉到匹配的線程設置前麵的物鏡的桶。其他版本將附加到每桶帶夾緊裝置。這些鏡頭使顯微鏡技術,要麽增加要麽減少的主要物鏡的放大倍數。

附件鏡頭時非常有用的圖像質量不是壓倒一切的因素,因為光學更正不能準確地執行,由於這樣一個事實,鏡頭不安裝在相同的位置它附加每次。此外,附件鏡片修改工作距離 (樣本與物鏡的前端透鏡元件之間的距離) 的物鏡。增大顯微鏡放大倍數的鏡頭同時也將呈現短的工作距離,而附件鏡頭,用來減少放大生產工作距離相應增加。

現代顯微鏡均配備標準化的視場高視點目鏡放大倍數從 5 倍到 30 x 在大約 5 x 增量中可用。可以利用這些目鏡的大部分,有或沒有眼鏡,防護橡膠杯,可避免持證眼鏡和目鏡之間的接觸。

目鏡一般均配備屈光度調整,允許同時聚焦標本和測量製程,和雙目顯微鏡觀察管坐騎 (頭) 現在有可移動的管子,使操作者之間在一係列的 55 到 75 毫米目鏡瞳距會發生變化。瞳孔間距的調整往往被通過旋轉棱鏡機構在其光軸。因為物鏡固定與棱鏡的關係,調整不會改變的立體效果。這種便利擴展的觀察期間,減少疲勞,但該儀器使用的多個運算符時,需要重新調整。請注意顯微鏡戴眼鏡來矯正近視和視覺的眼睛之間的差異也應戴眼鏡鏡。眼鏡戴隻的特寫鏡頭工作應清除在觀察期間,因為顯微鏡生產在一定距離的圖像。

視野 (有時縮寫FOV),這是可見的和焦點時觀察標本在顯微鏡下,由物鏡的放大倍率、 固定的字段隔膜在目鏡的大小。無論是常規或體視顯微鏡,視場的大小增加放大倍數時降低如果目鏡膜片直徑恒定。相反地,當放大倍率下降,視野被增加在固定的目鏡隔膜直徑。改變目鏡隔膜開頭 (這必須被完成在製造過程中) 的大小將增加 (對於較大的隔膜大小),固定高倍鏡視野或減少的視野 (小隔膜大小)。

在大多數的化合物和體視顯微鏡目鏡,物理場橫隔膜 (位於在前麵或後麵的目鏡場鏡頭) 的直徑是以毫米為單位來衡量和稱為field number(視場數),這是經常縮寫,簡稱為FN視場光闌和視場光大小的實際物理尺寸可以在具有光闌下方的場透鏡目鏡的設計有所不同。測量和顯微攝影光罩被放置在目鏡的視場光闌的平麵上,以便顯示在同一光學共軛的平麵中的標本。

目鏡,通常標在外殼外部的視場數、由物鏡的放大率,以定量確定的視圖大小的視野劃分。包含在計算中也應該是縮放設置,並插入到具有或不具有放大倍率的光學路徑中的任何附加的附件。然而,目鏡倍率不包括在內,這是通過在顯微鏡新手製成一種比較常見的錯誤。當更寬的視野是理想,顯微鏡應選擇目鏡具有較高的場數。在較低的放大倍率範圍,立體顯微鏡具有視野比傳統實驗室的複合顯微鏡顯著更大的視場。典型的場大小用10倍目鏡和一個低功率的物鏡(0.5倍)是大約65至80毫米(具體取決於縮放因子),這大大超過了所觀察到的尺寸(約40毫米),與化合物顯微鏡在可比的放大倍率。這些大尺寸的字段需要照明的程度高,並且它往往是難以提供照明的整個視場的連續電平。

分辨率和景深的在體視顯微鏡

在體視顯微鏡的分辨率測定波長的光照和數值孔徑的物鏡,正如它是與任何其他形式的光學顯微鏡。數值孔徑是衡量物鏡的分辨力和被定義為一個半孔徑角乘以介質折射率的成像,這通常是在體視顯微鏡中的空氣的物鏡。除以照明波長 (在微米) 的數值孔徑,明顯兩個樣本點之間的最小距離是由方程 (羅利標準) 給出:

分辨率(D) = 0.61 × λ / (n × sin(θ))

其中d是最小可分辨的距離,λ是照明波長(通常約550納米的立體顯微鏡的混合物為中心)中,n是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,尼康SMZ1500體視顯微鏡配備有具有0.21的數值孔徑1.6倍複消色差物鏡,將具有大約1.6微米的最大分辨率時,試樣被照射具有550納米的平均波長的白光。需要注意的是計算為1.6倍物鏡的分辨率假設樣本之間的成像介質,物鏡是空氣。製造的共同的主要物鏡立體顯微鏡物鏡通常不同的放大倍率0.5X從至2.0倍,與三個或四個中間值。

在表 1 中介紹了放大倍數,工作距離和典型的體視顯微鏡物鏡的數值孔徑在不同放大倍率。在過去,幾個製造商分配給它們的體視顯微鏡物鏡倍率值顏色代碼。表 1 還列出了一係列的尼康體視顯微鏡物鏡有此標識信息的顏色代碼分配方案。注意很多廠家不分配一個特定的顏色代碼體視顯微鏡的物鏡,並在表 1 中列出的代碼為了隻到警報讀者一些物鏡可能會顯示這和其他專門的專有術語。

體視顯微鏡物鏡規格

物鏡放大倍率 色標 數值孔徑 工作距離
(毫米)
ED Plan 0.5x Red 0.045 155
ED Plan 0.75x Yellow 0.68 117
ED Plan 1x White 0.09 84
ED Plan 1.5x Green 0.14 50.5
ED Plan 2x Blue 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力,隻由物鏡的數值孔徑和不受目鏡的光學參數。整體決議將不受時交換 20 x 10 x 目鏡或更高放大倍數的目鏡,雖然是不可見的低放大倍數的標本細節往往會顯現出來,目鏡放大倍數的增加。最高權力目鏡 (30 x 或更高) 可能接近空放大倍率,尤其是當總顯微鏡放大倍數超過可用從物鏡的數值孔徑。為了衡量和比較的到另一個顯微鏡性能,分辨率值往往表達線對每毫米 (lp/mm)。在以上討論的尼康 1.6 x 物鏡,該決議方法 630 線對每毫米在優化條件下。

輔助附件鏡片,範圍包括了功率從 0.3 到 2.0 x x,可以改變的工作距離和體視顯微鏡光學係統的分辨力。一般情況下,解決權力性影響力是附件鏡頭的放大倍率因素成正比。模場直徑是放大係數、 成反比,而領域的深度是放大因子的平方成反比。工作距離的變化也是放大係數、 成反比,但很難計算,因為該函數不是線性的。此外,使用這些輔助鏡片,對圖像的亮度,在大多數情況下不會顯著的影響。

數值孔徑和等效光圈值

數值孔徑 光圈
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

對於一般攝影而設計的鏡頭被定級為一個係統,基於f-numbers (縮寫為f),而不是數值孔徑 (表 2)。事實上,這兩個值出現不同的但實際上表達的相同的數量: 光收集的攝影鏡頭或顯微鏡物鏡的能力。F-numbers 可以很容易轉換為數值孔徑 (反之亦然) 以另一方的值的兩倍的倒數:

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

數值孔徑(在顯微鏡)等於所述成像介質乘以物鏡的孔徑角的折射率。 f值是通過將透鏡係統的焦距由孔徑直徑來計算。如果一個50毫米焦距透鏡具有相同的孔直徑為100毫米的透鏡,在較短的透鏡具有的f數為長的兩倍。在情況下,最大直徑是相同的兩個鏡片,大小為f /2為50毫米的透鏡和f/ 4為百毫米透鏡。

孔徑直徑被固定在體視顯微鏡的物鏡,與傳統的複合顯微鏡物鏡的情況相似。隨著顯微鏡放大倍數增加或減少通過改變縮放因子,焦距長度是也相應地改變。在更高的放大倍數,孔徑直徑與焦距長度比的增大,事實正好相反,放大倍率下降。

焦距長度的 2.0 倍體視顯微鏡物鏡是 1.0 x 的一個物鏡,且反過來,有一半的一半,0.5 x 的一個物鏡。在一些尼康 SMZ 係列.體視顯微鏡 (U、 10a、 800 和 1000年)、 0.5 x 物鏡有一個焦距為 200 毫米、 100 毫米和物鏡焦距 x 2.0 1.0 x 時是 50 毫米。變焦係統孔徑 (而這一物鏡) 的相對大小的功能到整個顯微鏡係統控製光圈數刻度 (和數值孔徑)。在後期模型顯微鏡,SMZ1500,物鏡的焦距降低,物鏡是增加的總係統的數值孔徑。因此,為 SMZ1500 設計的一個 0.5 x 物鏡有一個 160 毫米焦距,1.0 x 與 2.0 x 的物鏡有焦距等於二分之一、 四分之一 0.5 x 的鏡頭,分別。

一些廠家供應適配器的圓環,允許物鏡為一個特定的顯微鏡在其他 (通常較早的模型) 上使用設計的顯微鏡。在幾種情況下,具有相同的放大倍率的兩個物鏡可以有不同的焦距中的變化,造成管透鏡和縮放通道孔徑規格。作為一個例子,尼康複方新諾明-U 體視顯微鏡 1.0 x 物鏡有一個焦距為 100 毫米,而後來的模型 SMZ1500 顯微鏡采用焦距為 80 毫米的有類似的放大倍數和光學矯正物鏡。兩個顯微鏡設計之間的區別是變焦係統孔徑,在較短的焦距為 SMZ1500 係列物鏡結果的大小。當交換物鏡具有相同放大但不同的焦距,另一個因素必須引入總放大倍數的計算,以糾正的焦距長度的差異。

景深的在體視顯微鏡物鏡

物鏡 變焦倍數 數值
孔徑
景深
(微米)
10 x 15 x 20 x 30 x
HR Plan
Apo 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

視野深度是一個重要的概念,在體視顯微鏡 (也許更是比其他常見形式的光學顯微鏡),和儀器,包括從物鏡和輔助附件鏡片的貢獻的總放大倍數的強烈影響。在一個放大 x,使用 1 x 物鏡 (數值孔徑 0.10),10 倍目鏡和一個縮放因子為 5,表現出典型的體視顯微鏡的景深是 50 的大約 55 微米。如果當它配置為運行在 50 x 2 x 附件鏡頭添加到顯微鏡下,新的縮放比例將 100 x,但景深將降至約 14 微米,大幅減少從沒有輔助透鏡的價值 (55 微米)。在這種情況,這是明智的做法,改變目鏡放大倍率從 10 x 20 x 來實現,以便保留字段值的較大深度的增加放大倍數 (見表 3)。增加的物鏡的數值孔徑,通過增強光學校正 (例如,從平場消色差的複消色差) 也將產生在景深是溫和的下降。

在表 3 中,作為一個函數的變焦放大因子和目鏡放大率列出介紹了深度的一個尼康計劃複消色差 1 x物鏡的視場值。它是從表中的數據清楚數值孔徑增大縮放時深度的字段隨增加目鏡的放大倍數,和變焦放大倍率的因素。

減小大小的物鏡和目鏡之間放置雙虹膜膈可增強景深。這橫膈膜打開和關閉在顯微鏡體外殼中使用的輪子或杠杆。有其實兩個隔板,渠道,在共同的主要物鏡體視顯微鏡設計的每個。這些橫膈膜的作用是產生在田間深度增加同時提高試樣對比在目鏡中觀察到。景深和數值孔徑的變化,作為函數的隔膜開口尺寸,介紹在表 4 中在尼康計劃複消色差 1 x 物鏡上最高的變焦放大因子 (11.25)。膜片大小加大下來,利用一個 10 x 目鏡的景深隨著 26 日到 89 毫米,大約增加了 200%。同時,數值孔徑滴從 0.131 到 0.063 或幾乎 100%的值。在更高的目鏡放大倍數觀察類似的效果。

景深和數值孔徑

光圈開口尺寸

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

關閉光圈也將產生減少整體光的強度,增加這兩個數字的曝光時間及膠片相機係統。在大多數情況下,由實驗確定橫膈膜的最佳設置。當橫膈膜慢慢閉合的圖像開始顯示更多的對比,如光照強度慢慢消逝。在某些時候,取決於顯微鏡的光學配置,圖像開始降解,標本細節分鍾結構細節消失的同時表現出衍射現象。最佳設置是最大樣本的細節和最大對比度目鏡,在影片中,或在數字圖像中所示的平衡。

顯微攝影和數碼影像

格裏諾和常見主要物鏡顯微鏡是易於適應圖像捕獲利用傳統顯微攝影技術 (膜) 或通過先進的數字成像技術。顯微攝影往往采用作為錄音前觀察標本細節的空間分布及與高功率複合顯微鏡成像的工具。這種技術經常是必要的生物標本,在解剖,染色,並進行選擇性的坐騎。

主要關注與數字成像技術和顯微攝影在體視顯微鏡,是低的數值孔徑的物鏡,和無法捕獲膜上 (或數字圖像中) 領域的巨大深度通過目鏡觀察到。也有拍攝通過一個單一的機構管利用格裏諾風格體視顯微鏡標本時應考慮的幾個限製因素。因為顯微鏡物鏡定位在對標本有輕微的角度,深度和分辨率顯微鏡目鏡中看到不會記錄在膠片上。一些製造商曾經提供配件,有助於緩解這些問題,但許多年長的顯微鏡有都已用盡,限製選擇為 photomicrographers 的零配件庫存。

舊顯微鏡可以配備數碼或膠片相機使用附件也可通過互聯網或通過光學和科學供應房屋。這些附件存在的幾乎每一個可以想象的攝像係統,和很多人將與留在地方的目鏡適合直接到觀察筒上的相機。較新的顯微鏡三目頭或攝影中間管 (有時需要一個投影目鏡) 作為一個選項,但這些經常限製使用到指定由顯微鏡製造商的相機係統。

在圖 9 中提出了一種顯微鏡是國家---藝術尼康研究級體視顯微鏡裝備為這兩個傳統的成像與寶麗來膠片和數碼攝像機。攝像係統耦合到顯微鏡通過分光鏡的附件,附在顯微鏡身體和雙目頭之間的中間件。單、 雙端口分光鏡是可從尼康與一個或兩個攝像係統一起使用。光學路徑被針對到相機的端口與位於前麵部分的中間件的選擇杠杆。標準 c 裝載、 f-裝載和專有耦合係統是可用以支持各種各樣的相機係統。此外,尼康提供投影鏡頭的不同放大倍率,可以被利用來改變膜上或在數字圖像中的圖像大小。

將照片十字線可以插入到用於構成圖像的捕捉,目鏡之一或焦點 finder 中暴露監測係統可以用於相同的物鏡。在顯微照片或數字圖像放大倍率計算通過投影透鏡放大後的產品 (如果使用) 倍的變焦放大倍數和物鏡的倍率。一些分光鏡端口也引入了第四個放大因子,通常是 0.5 x 2.5 x,必須包括在計算中。其他顯微鏡製造商提供類似的相機係統專為他們體視顯微鏡產品陣容而設計。

顯微攝影在體視顯微鏡的一個獨特方麵是撰寫是對立體聲,采用標本有重要的立體空間關係之間結構細節的圖像的能力。第一步是拍攝使用左的目鏡,其次是通過右目鏡的另一張照片的標本。此外可以利用與常見的主要物鏡顯微鏡替代過程涉及到傾斜的標本由 7 至 8 度的顯微鏡光學軸左側角水平 (階段) 軸上。在捕獲顯微照片或數字圖像後, 試樣傾斜的相同金額的光軸和另一個顯微照片 (數字圖像) 右側記錄。這個動作產生在兩個連續拍照與格裏諾風格體視顯微鏡的效果相同。

後印刷 (或數字圖像處理) 顯微照片,他們可以安裝 (或在計算機監視器上顯示) 肩並肩,被視為與立體聲的查看器中,呈現鮮明的三維立體顯示標本詳細信息。它是重要的定位和對齊方式的立體影像對恰逢立體聲查看器的要求。

結論

放大倍率通常被認為是最重要的標準來判斷一個光學顯微鏡的性能。這是不現實的因為正確的放大倍數是一個足夠為手頭的任務,不應不必要地超過。很多經典的基礎細胞結構和功能,以及半導體解剖學上的細節最好的調查古典傳播和反射的複合光學顯微鏡。放大倍數在 400 x 1000 x 範圍內所需的這些研究,通常做不依賴大深度的成功觀測場。另一方麵,種類繁多的標本必須審查在較小的放大倍數,但需要度高的對比度較大的景深。

顯微鏡有特點,是有價值的情況下三維觀察和感知的深度和對比試樣結構的解釋的關鍵。試樣的顯微操作需要在一個大和舒適的工作空間中時,這些文書也是必不可少的。寬視場和可變放大倍數的顯微鏡顯示也是對於施工的微型工業程序集,或者需要小心操縱的微妙和敏感的活的生物體的生物研究。

考慮到廣泛的配件目前可供體視顯微鏡係統,顯微鏡的此類是在大量應用程序非常有用。看台和照明基地可從所有的廠家,而且可以適應幾乎任何工作情況。有廣泛的選擇.物鏡和目鏡,增強與附件鏡頭和同軸照明器作為一種中間管顯微鏡上安裝。工作距離範圍從 3-5 厘米,可以到在一些模型中,相當多的工作空間之間的物鏡和試樣允許多達 20 厘米。

現代顯微鏡的設計符合人體工程學的問題在心目中,和光學組件的大多數是密封的豆莢,免受灰塵和篡改,並包含鏡頭盾牌的保護,免受環境危害的光學元件。抗反射塗層蒸發到大物鏡前台鏡片發球來保護這些微妙的部分,從攻擊由腐蝕性液體或氣體,或可能會導致芯片和劃痕的磨料顆粒的表麵上。

顯微鏡的效用被有限隻能由其分辨力。這些顯微鏡正享受著廣泛使用在各種各樣的學科有任務要求中的此類現代儀器的功能。他們當中有教育 (生物學、 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、 紡織品和需要的微型組件裝配和檢測等行業。



滬公網安備 31011202003519號