光學(xué)顯微 鏡是光學(xué)儀器的一個大類,由荷蘭科學(xué)家胡克發(fā)明至今已有三百多年的歷史了,主要用于對微小物體的觀察與操作。經(jīng)過數(shù)百年的不斷發(fā)展,目前已發(fā)展成包括生物、體視、金相、測量四大類產(chǎn)品,同時結(jié)合各類技術(shù)成果形成了攝影、攝像、共焦掃描、熒光、偏光、暗場、相襯等一系列變形產(chǎn)品。光學(xué)顯微鏡文泛應(yīng)用于生物、基因工程、新材料、微電子、工業(yè)測量、微機(jī)械、*刑偵、醫(yī)療、教學(xué)等領(lǐng)域的科研與生產(chǎn)制造過程。
一、工作原理
1、 光學(xué)顯微鏡是利用光波(電磁波的一個譜段:可見光波長范圍是:400nm~700nm:近紫外區(qū)域為300nm~400nm:近紅外區(qū)域為700nm~1500nm。)的折射成像或折反射成像原理,研制的光學(xué)成像儀器。但是由于光波長的限制,在可見光波段內(nèi)常規(guī)光學(xué)顯微鏡的有效放大倍率在1600倍左右,超過1600倍的放大倍率對提高光學(xué)系的分辨率并無貢獻(xiàn)。
2、 顯微鏡一般由物鏡系統(tǒng)、棱鏡系統(tǒng)、目鏡、對焦機(jī)構(gòu)、照明系統(tǒng)、支架、工作臺等幾大部分構(gòu)成。
3、 基本原理是:顯微鏡物鏡將標(biāo)本放大成像(一次成像),顯微鏡目鏡將物鏡所成的像進(jìn)行二次大成像(二次像)、成像在無窮遠(yuǎn)或人眼的明視距離處,再由觀察者眼睛的光學(xué)系統(tǒng)將“二次像”成像到本人眼睛的視網(wǎng)模上,大腦中即可獲得標(biāo)本的顯微圖像信號。
4、 光學(xué)顯微鏡總的放大倍率:β總=β物×β目(式中:β物是物鏡放大倍率,β目是目鏡放大倍率)。
如果顯微鏡附帶有攝像裝置,計算攝影攝像裝置放大倍率的公式是:β總=β物×β目β攝(式中:β攝是攝影或攝像接口裝置中光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率)。
二、產(chǎn)品分類
二、體視顯微鏡
(1) 體視顯微鏡顧名思義就是具有立體視覺的顯微鏡,也叫實體顯微鏡。主要結(jié)構(gòu)特點是:光學(xué)系統(tǒng)必須有左右兩條“光路”分別對標(biāo)本進(jìn)行成像,而且左右兩條“光路”之間必須有一定的夾角(稱為體視角,一般在10°~12°范圍),模擬人的雙眼觀察有限距離物體時的狀態(tài),以形成立體視覺、便于在顯微鏡的物方(物鏡前方的簡稱)進(jìn)行空間定位或?qū)?biāo)本進(jìn)行鏡下操作。因此,體視顯微鏡廣泛應(yīng)用于科研與生產(chǎn)過程中各類顯微操作場合、成為不可或缺的得力工具(克隆技術(shù)中的細(xì)胞顯微操作、集成電路引線焊接與封裝、醫(yī)療 顯微外科手術(shù)等),具有廣闊的市場。
(2) 體視顯微鏡按結(jié)構(gòu)形式有:固定率體視顯微鏡、間隔變倍體視顯微鏡、連續(xù)倍體視顯微鏡三類,分別屬于低檔、中檔和中產(chǎn)品,適用于不同場合。為了滿足記錄、傳播標(biāo)本顯微鏡圖像的要求,還有具備攝影攝像、功能的體視顯微鏡,簡稱“三目體視顯微鏡”,可以通過攝影、攝像接口連接各類照相機(jī)、攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)。
(3) 因體視顯微鏡的應(yīng)用特點,一般產(chǎn)品的放大倍率范圍為:2X~200X。進(jìn)口產(chǎn)品有達(dá)到400X以上的,但放大倍率到200X以上后由于“光學(xué)景深”(通過光學(xué)系統(tǒng)觀察的標(biāo)本深度)太短,儀器已沒有立體視覺,只是起一般的平面放大作用了。
(4) 體視顯微鏡的主要技術(shù)指標(biāo)有:放大倍率與倍率范圍、視場直徑、物方工作距離、物鏡變倍比(連續(xù)變倍體視顯微鏡)等。
(5) 部件配置及常規(guī)參數(shù)
①附加物鏡:
0.3X、0.5X、0.7X、1.5X、2.0X、2.5X為常用規(guī)格。
采用平行光路的產(chǎn)品有1.0X物鏡。根據(jù)特殊要求還可以開發(fā)設(shè)計制造特殊規(guī)格的附加物鏡。
②目鏡系列:
10X、15X(16X)、20X、25X為常用規(guī)格。
另外為適應(yīng)戴眼鏡觀察,有“高眼點目鏡”;視場角大于45°的目鏡稱為“廣角目鏡”。根據(jù)應(yīng)用要求還可以設(shè)計制造特殊規(guī)格的目鏡。
(6)由于體視顯微鏡的應(yīng)用范圍非常廣闊、操作使用的要求差異很大,為了充分發(fā)揮其使用效能、提高工作效率,有各類附件供選配。
①照明光源:
光源支架(帶落射鹵素?zé)襞c透射熒光或鹵素?zé)簦?、可調(diào)鹵素?zé)簦?0W)、環(huán)形熒光燈、光導(dǎo)纖維冷光源(可配單端、雙端、環(huán)形等光纖,用于不允許有紅外線輻射的場合)、LED光源、偏光裝置、暗場聚光裝置(用于寶石、透明礦物等標(biāo)本的簽定)
②支架系統(tǒng):
單橫桿萬向支架、雙橫桿萬向支架、擺臂平衡式萬向支架、微動支架
③移動平臺:
2維平移工作臺、3維移動工作臺(可傾斜、加1個旋轉(zhuǎn)軸)、集成電路硅片檢查工作臺、測量工作臺(X、Y方向10MM行程、0.01MM度)
④測微分劃尺:
目鏡分劃尺(0.1MM~0.05MM格值,“一字”“一字”、“十字”、“網(wǎng)格”等形式)物鏡分劃尺(0.01MM格值)
⑤顯微攝影攝像裝置:
袖珍變焦數(shù)碼相機(jī)攝影接口、單反數(shù)碼相機(jī)接口、35MM單反相機(jī)接口、工業(yè)CCD攝像機(jī)接口、DV攝像機(jī)接口。
2、 生物顯微鏡
(1) 生物顯微鏡主要用于動植物組織切片、細(xì)胞與細(xì)菌涂片等標(biāo)本的微細(xì)組織結(jié)構(gòu)觀察。隨著生物工程和基因工程的發(fā)展,也是胚胎移植、克隆技術(shù)*的重要工具。生物顯微鏡主要追求zui高的細(xì)節(jié)分辨率、有效放大倍率、更寬廣的視野直徑等技術(shù)指標(biāo)。
(2) 生物顯微鏡常規(guī)結(jié)構(gòu)形式:
①透射照明正置式顯微鏡:為常見方式,其中低檔普及型又有雙目和單目兩種機(jī)型;
② 透射反射照明正置式顯微鏡:一般為或研究型產(chǎn)品;
③透射照明倒置式顯微鏡:可透過玻璃培養(yǎng)皿底部觀察其中活性生物組織或細(xì)胞的狀態(tài),同時可以對這些活性生物組織或細(xì)胞進(jìn)行顯微操作:
④透射反射照明倒置式顯微鏡:用途與透射照明倒置式顯微鏡基本相同,但還可以觀察不透明標(biāo)本。
⑤根據(jù)應(yīng)用場合生物顯微鏡又大致分為:普及型(全部采用消色差物鏡)、中檔產(chǎn)品(可選配平場消色差物鏡、攝影攝像裝置,可添加反射照明等裝置)、研究型產(chǎn)品(基本配置平場消色差物鏡或更的平場復(fù)消色差物鏡、攝影攝像接口、反射照明裝置,有熒光、偏光、暗光、相襯等功能組件供選配)。
(3)生物顯微鏡主要部件有:
支架、移動工作臺與標(biāo)本夾、對焦機(jī)構(gòu)、物鏡轉(zhuǎn)換器(按安裝物鏡的數(shù)量有3孔、4孔、5孔、6孔等規(guī)格)、觀察系統(tǒng)(分單目、雙目、三目即含攝像接口3種形式)、照明系統(tǒng)(包括聚光鏡、照明燈、供電與調(diào)光電路等)、目鏡等。
由于生物顯微鏡產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度較高,國產(chǎn)中低檔產(chǎn)品不同廠家的區(qū)別主要在于光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量和外觀。
(4)生物顯微鏡的主要技術(shù)規(guī)范與指標(biāo)
①放大倍率與倍率范圍:40X~1600X(常規(guī)范圍);
②目鏡視場直徑:10X目鏡一般為φ18MM~φ22MM,進(jìn)口產(chǎn)品有達(dá)到φ26MM的:
③物鏡規(guī)格:4X、10X、40X、100X是常規(guī)規(guī)格(其中100X物鏡為獲得極限分辨率通常是“油鏡”,即在物鏡前鏡片與標(biāo)本“數(shù)值孔徑”,進(jìn)而提高物鏡分辨率,外觀標(biāo)“OIL”字樣),此外有2X、20X、25X、50X、60X、90X等規(guī)格,物鏡倍率用不同的外觀“色環(huán)”和數(shù)字來區(qū)分:
④物鏡品種:消色差、平場消色差、平場復(fù)消色差、相襯、暗場