普通光學顯微鏡知識詳解：結(jié)構(gòu)（一）

普通光學顯微鏡是一種精密的光學儀器。以往最簡單的顯微鏡僅由幾塊透鏡組成，而當前使用的顯微鏡由一套透鏡組成。普通光學顯微鏡通常能將物體放大1500—2000倍。 
（一）顯微鏡的構(gòu)造 
普通光學顯微鏡的構(gòu)造可分為兩大部分：一為機械裝置，一為光學系統(tǒng)，這兩部分很好的配合，才能發(fā)揮顯微鏡的作用。 
1、顯微鏡的機械裝置 
顯微鏡的機械裝置包括鏡座、鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、載物臺、推動器、粗動螺旋、微動螺旋等部件 
（1）鏡座 鏡座是顯微鏡的基本支架，它由底座和鏡臂兩部分組成。在它上面連接有載物臺和鏡筒，它是用來安裝光學放大系統(tǒng)部件的基礎。 
（2）鏡筒 鏡筒上接接目鏡，下接轉(zhuǎn)換器，形成接目鏡與接物鏡（裝在轉(zhuǎn)換器下）間的暗室。 
從物鏡的后緣到鏡筒尾端的距離稱為機械筒長。因為物鏡的放大率是對一定的鏡筒長度而言的。鏡筒長度的變化，不僅放大倍率隨之變化，而且成像質(zhì)量也受到影響。因此，使用顯微鏡時，不能任意改變鏡筒長度。國際上將顯微鏡的標準筒長定為160mm，此數(shù)字標在物鏡的外殼上。 
（3）物鏡轉(zhuǎn)換器 物鏡轉(zhuǎn)換器上可安裝3—4個接物鏡，一般是三個接物鏡（低倍、高倍、油鏡）。Nikon顯微鏡裝有四個物鏡。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，可以按需要將其中的任何一個接物鏡和鏡筒接通，與鏡筒上面的接目鏡構(gòu)成一個放大系統(tǒng)。 
（4）載物臺 載物臺中央有一孔，為光線通路。在臺上裝有彈簧標本夾和推動器，其作用為固定或移動標本的位置，使得鏡檢對象恰好位于視野中心。 
（5）推動器 是移動標本的機械裝置，它是由一橫一縱兩個推進齒軸的金屬架構(gòu)成的，好的顯微鏡在縱橫架桿上刻有刻度標尺，構(gòu)成很精密的平面座標系。如果我們須重復觀察已檢查標本的某一部分，在第一次檢查時，可記下縱橫標尺的數(shù)值，以后按數(shù)值移動推動器，就可以找到原來標本的位置。 
（6）粗動螺旋 粗動螺旋是移動鏡筒調(diào)節(jié)接物鏡和標本間距離的機件，老式顯微鏡粗螺旋向前扭，鏡頭下降接近標本。新近出產(chǎn)的顯微鏡（如Nikon顯微鏡）鏡檢時，右手向前扭載物臺上升，讓標本接近物鏡，反之則下降，標本脫離物鏡。 
（7）微動螺旋 用粗動螺旋只可以粗放的調(diào)節(jié)焦距，要得到最清晰的物象，需要用微動螺旋做進一步調(diào)節(jié)。微動螺旋每轉(zhuǎn)一圈鏡筒移動0.1毫米（100微米）。新近出產(chǎn)的較高檔次的顯微鏡的粗動螺旋和微動螺旋是共軸的。 

放大鏡的成像原理 

    表面為曲面的玻璃或其他透明材料制成的光學透鏡可以使物體放大成像，光路圖如圖1所示。位于物方焦點F以內(nèi)的物AB，其大小為y，它被放大鏡成一大小為y’的虛像A’B’。 

    放大鏡的放大率 

    Γ=250/f’ 

    式中250--明視距離，單位為mm 

    f’--放大鏡焦距，單位為mm 

    該放大率是指在250mm的距離內(nèi)用放大鏡觀察到的物體像的視角同沒有放大鏡觀察到的物體視角的比值。 
 

2、顯微鏡的光學系統(tǒng) 
顯微鏡的光學系統(tǒng)由反光鏡，聚光器，接物鏡，接目鏡等組成，光學系統(tǒng)使物體放大，形成物體放大像 。見圖1—2。 
（1）反光鏡 較早的普通光學顯微鏡是用自然光檢視物體，在鏡座上裝有反光鏡。反光鏡是由一平面和另一凹面的鏡子組成，可以將投射在它上面的光線反射到聚光器透鏡的中央，照明標本。不用聚光器時用凹面鏡，凹面鏡能起會聚光線的作用。用聚光器時，一般都用平面鏡。新近出產(chǎn)的較高檔次的顯微鏡鏡座上裝有光源，并有電流調(diào)節(jié)螺旋，可通過調(diào)節(jié)電流大小調(diào)節(jié)光照強度。 
（2）聚光器 聚光器在載物臺下面，它是由聚光透鏡、虹彩光圈和升降螺旋組成的。聚光器可分為明視場聚光器和暗視場聚光器。普通光學顯微鏡配置的都是明視場聚光器，明視場聚光器有阿貝聚光器、齊明聚光器和搖出聚光器。阿貝聚光器在物鏡數(shù)值孔徑高于0.6時會顯示出色差和球差。齊明聚光器對色差、球差和慧差的校正程度很高，是明視場鏡檢中質(zhì)量最好的聚光器，但它不適于4倍以下的物鏡。搖出聚光器能將聚光器上透鏡從光路中搖出滿足低倍物鏡（4×）大視場照明的需要。 
聚光器安裝在載物臺下，其作用是將光源經(jīng)反光鏡反射來的光線聚焦于樣品上，以得到最強的照明，使物象獲得明亮清晰的效果。聚光器的高低可以調(diào)節(jié)，使焦點落在被檢物體上，以得到最大亮度。一般聚光器的焦點在其上方1.25mm處，而其上升限度為載物臺平面下方0.1mm。因此，要求使用的載玻片厚度應在0.8—1.2mm之間，否則被檢樣品不在焦點上，影響鏡檢效果。聚光器前透鏡組前面還裝有虹彩光圈，它可以開大和縮小，影響著成像的分辨力和反差，若將虹彩光圈開放過大，超過物鏡的數(shù)值孔徑時，便產(chǎn)生光斑；若收縮虹彩光圈過小，分辨力下降，反差增大。因此，在觀察時，通過虹彩光圈的調(diào)節(jié)再把視場光闌（帶有視場光闌的顯微鏡）開啟到視場周緣的外切處，使不在視場內(nèi)的物體得不到任何光線的照明，以避免散射光的干擾。 
（3）物鏡 安裝在鏡筒前端轉(zhuǎn)換器上的接物透鏡利用光線使被檢物體第一次造像，物鏡成像的質(zhì)量，對分辨力有著決定性的影響。物鏡的性能取決于物鏡的數(shù)值孔徑（numerical apeature簡寫為NA），每個物鏡的數(shù)值孔徑都標在物鏡的外殼上，數(shù)值孔徑越大，物鏡的性能越好。 
物鏡的種類很多，可從不同角度來分類： 
根據(jù)物鏡前透鏡與被檢物體之間的介質(zhì)不同，可分為： 
①干燥系物鏡 以空氣為介質(zhì)，如常用的40×以下的物鏡，數(shù)值孔徑均小于1。 
②油浸系物鏡 常以香柏油為介質(zhì)，此物鏡又叫油鏡頭，其放大率為90×—100×，數(shù)值孔值大于1。 
根據(jù)物鏡放大率的高低，可分為： 
①低倍物鏡 指1×—6×，NA值為0.04—0.15； 
②中倍物鏡 指6×—25×，NA值為0.15— 0.40； 
③高倍物鏡 指25×—63×，NA值為0.35—0.95； 
④油浸物鏡 指90×—100×，NA值為1.25—1.40。 
根據(jù)物鏡像差校正的程度來分類可分為： 
①消色差物鏡 是最常用的物鏡，外殼上標有“Ach”字樣，該物鏡可以除紅光和青光形成的色差。鏡檢時通常與惠更斯目鏡配合使用。 
②復消色差物鏡 物鏡外殼上標有“Apo”字樣，除能校正紅、藍、綠三色光的色差外，還能校正黃色光造成的相差，通常與補償目鏡配合使用。 
③特種物鏡 在上述物鏡基礎上，為達到某些特定觀察效果而制造的物鏡。如：帶校正環(huán)物鏡，帶視場光闌物鏡，相差物鏡，熒光物鏡，無應變物鏡，無罩物鏡，長工作距離物鏡等。目前在研究中常用的物鏡還有：半復消色差物鏡（FL），平場物鏡(Plan)，平場復消色差物鏡（Plan Apo）,超平場物鏡（Splan，超平場復消色差物鏡（Splan Apo）等。 
（4）目鏡 目鏡的作用是把物鏡放大了的實像再放大一次，并把物像映入觀察者的眼中。目鏡的結(jié)構(gòu)較物鏡簡單，普通光學顯微鏡的目鏡通常由兩塊透鏡組成，上端的一塊透鏡稱“接目鏡”，下端的透鏡稱“場鏡”。上下透鏡之間或在兩個透鏡的下方，裝有由金屬制的環(huán)狀光闌或叫“視場光闌”，物鏡放大后的中間像就落在視場光闌平面處，所以其上可安置目鏡測微尺。 
普通光學顯微鏡常用的目鏡為惠更斯目鏡（Huygens eyepiece），如要進行研究用時，一般選用性能更好的目鏡，如補償目鏡（K）、平場目鏡（P）、廣視場目鏡（WF）。照相時選用照相目鏡（NFK）。