隻有當物(wù)體對人眼的張角不小於某一(yī)值時,肉眼才能區別(bié)其各個細部,該量(liàng)稱為目視分辨率ε。在最佳條件下,即物(wù)體的照度為50~70lx及其對比度較大時,可達到1'。為易於觀測,一般將該量加大到2',並取此為(wéi)平均目鏡分(fèn)辨率。

物體視角的大小與該物體的長度尺寸和(hé)物體至眼睛的距離有關。有公式y=Lε

距(jù)離L不能取得(dé)很小,因(yīn)為眼睛(jīng)的調節能力有一定限度(dù),尤其是眼睛在接近調節能力的極限範圍工(gōng)作時,會使視力極度(dù)疲勞。對(duì)於標準(正視)而言,最佳的視距規定為250mm(明視距離)。這意味著(zhe),在沒有儀器的條件下,目視分(fèn)辨率ε=2'的(de)眼睛,能清楚地區分大小為0.15mm的物(wù)體細節。

在觀測視(shì)角小於1'的物體時,必須使用放大儀器。放大鏡和顯微鏡是用於觀測放置在觀測人員近處(chù)應予放大的物(wù)體的。

(一)放大鏡的成像(xiàng)原理

表麵為曲麵的玻璃或其他透明材料製成(chéng)的光學透鏡可以使物體放大成像,光路圖如圖1所示。位(wèi)於物方焦點F以內的物(wù)AB,其大小為y,它被放大鏡成一大小為y'的虛(xū)像A'B'。

放大鏡的(de)放大率

Γ=250/f'

式中250--明視距離,單位為(wéi)mm

f'--放大鏡焦距,單位為mm

該放大率是指在250mm的(de)距離內用放大鏡觀(guān)察到(dào)的物體(tǐ)像的視角同(tóng)沒有放大鏡觀察到的物體視角的比值。

(二)顯微鏡的成像原理

顯微鏡和放大鏡起著同樣的(de)作用,就是把近處的微小物體成一放大的(de)像,以(yǐ)供(gòng)人眼觀察。隻是顯微鏡比放大鏡可以(yǐ)具有更高的(de)放大率而已。

圖2是物體(tǐ)被顯微鏡成像的原理圖。圖中為方便計,把物鏡(jìng)L1和目鏡L2均以單塊透鏡表示。物體AB位於物鏡前方(fāng),離開物鏡的距離大於物鏡的(de)焦距,但小於兩倍物鏡(jìng)焦距。所以,它(tā)經物(wù)鏡以後,必(bì)然形成一個倒立的放大的實像A'B'。A'B'位於目鏡(jìng)的物方焦點(diǎn)F2上,或者在很靠近F2的位置上。再經目鏡(jìng)放大為虛像A''B''後供眼睛觀察。虛像A''B''的位置取決於F2和A'B'之間的距離(lí),可以在無限(xiàn)遠處(當A'B'位於(yú)F2上時),也可以在(zài)觀察者的(de)明視距離處(當A'B'在圖中焦點(diǎn)F2之右邊時(shí))。目鏡的作用與放大鏡一樣。所不同的隻是眼睛通過目(mù)鏡所看到的不是物體本身,而是物體被物鏡所成(chéng)的已經放大了一次(cì)的像。

(三)顯微鏡的重要光學技術參數

在鏡(jìng)檢時,人們總是希望能清晰而明亮的(de)理想(xiǎng)圖象,這就需要(yào)顯微鏡的各項光學技術參數達到(dào)一定的標準,並且要求在使用時,必(bì)須(xū)根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關係。隻有這樣,才能充分發揮顯微(wēi)鏡應有的性能,得到滿意(yì)的鏡檢效果。

顯微(wēi)鏡的光學技術參數包括:數(shù)值孔徑、分辨率、放大(dà)率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數並不都是越高越好(hǎo),它們之(zhī)間是相互聯係又相(xiàng)互製約(yuē)的,在使用時,應根據(jù)鏡檢的(de)目的和實際(jì)情況來協調參數間的關(guān)係,但應以保證分辨率為準。

1.數值孔徑

數值孔徑簡寫NA,數值孔徑是物鏡和(hé)聚(jù)光鏡的主要技術參數,是判斷兩者(尤其對物鏡而言(yán))性能高低(dī)的重要標誌(zhì)。其數值的大小,分別標刻在物鏡(jìng)和聚光鏡的外殼上。

數值孔(kǒng)徑(NA)是物(wù)鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率(n)和孔徑角(u)半數的正弦之(zhī)乘積。用公式表示如下(xià):NA=nsinu/2

孔徑角又稱"鏡口(kǒu)角",是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前(qián)透鏡的(de)有效直徑所形成的角度。孔徑角越大,進入物鏡的(de)光(guāng)通亮(liàng)就越大,它與物鏡的有效直徑成正比,與焦點的距離成反比。

顯微鏡觀察時,若想增大(dà)NA值(zhí),孔徑角是無法增大的,唯(wéi)一的辦法是增大介質的折射率n值。基於這一原理,就產(chǎn)生了水浸(jìn)物鏡和油浸物鏡,因介質的折射率n值大於1,NA值就能大於1。

數值孔徑最大值為1.4,這個數值在理論上和(hé)技術上都達到了極限。目前,有(yǒu)用折射率高的溴萘作介(jiè)質,溴(xiù)萘的折射率為(wéi)1.66,所(suǒ)以NA值可(kě)大於1.4。

這裏必須指出,為了充分(fèn)發揮物鏡數值孔徑的作用(yòng),在觀察時,聚(jù)光鏡的NA值應等於或略大於物鏡的NA值。

數值孔徑與其他技術參數有著密切的(de)關(guān)係,它幾乎決定和(hé)影響著其他各項技術參數。它與分(fèn)辨率成正比,與放大率成正比,與焦深成反比,NA值增大,視場寬度與工作距離都會相應地變小。

2.分辨率

顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的(de)最小間距,又稱"鑒別率"。其計算公式是σ=λ/NA

式中σ為最小分辨距離;λ為光線的波長;NA為物鏡的(de)數值(zhí)孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照(zhào)明光源的波長兩個因素決定。NA值越大,照明光線波長越短,則σ值(zhí)越小,分辨率(lǜ)就越高。

要提高分辨率(lǜ),即減(jiǎn)小σ值,可采取以下措施

(1)降(jiàng)低波長λ值,使用短波長光源。

(2)增大介質n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。

(3)增大孔徑角u值以提高(gāo)NA值。

(4)增加明暗反差。

3.放大率和有效放大(dà)率

由於經過物鏡和目鏡的(de)兩次放大,所以顯微鏡總(zǒng)的放(fàng)大(dà)率Γ應該是物鏡放大率(lǜ)β和(hé)目鏡放(fàng)大率Γ1的乘積:

Γ=βΓ1

顯然,和放大鏡(jìng)相比,顯微鏡可(kě)以具有高得多的放大率,並且(qiě)通過調換不同放(fàng)大率的物(wù)鏡和目(mù)鏡(jìng),能(néng)夠方便地改變顯微鏡的放大率。

放大率也是顯微鏡的重要參數,但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡(jìng)放大倍率的極限即有效放大倍率。

分辨率和放大(dà)倍率是兩個不同的但又互(hù)有聯係的概念。有關係式(shì):500NA<Γ<1000NA

當選用(yòng)的物(wù)鏡數值孔徑不夠大,即分辨率不夠高時(shí),顯微鏡不能分清物體的微細結構,此時即使過(guò)度地(dì)增大放(fàng)大倍率,得到的也隻能(néng)是一(yī)個輪廓雖大但細節(jiē)不清的圖像,稱為無效(xiào)放(fàng)大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率(lǜ)不足,則顯(xiǎn)微鏡雖已具備分辨的能力,但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了(le)充分發揮顯微鏡的(de)分辨能力,應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理(lǐ)匹配。

4.焦深(shēn)

焦深為焦點深度的簡稱,即(jí)在使(shǐ)用顯微鏡時(shí),當焦(jiāo)點(diǎn)對準某一物體時,不僅位於該點平麵上的各點都可以看清楚,而且在此平麵的上下一定厚度內,也能看得清楚,這個清(qīng)楚部分的厚度就是(shì)焦深(shēn)。焦(jiāo)深大,可以看到被檢物體的全層,而(ér)焦深小(xiǎo),則隻能看到被檢物體的一薄層,焦深與其他技術參數有以(yǐ)下關係:

(1)焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數值孔徑成反比。

(2)焦深大,分辨率降低。

由於低倍物鏡的景深較大,所以在低倍物(wù)鏡照相(xiàng)時造成困難。在顯微照相時將詳(xiáng)細(xì)介紹。

5.視場直(zhí)徑(FieldOfView)

觀(guān)察(chá)顯微鏡時,所看到的明亮的圓形範圍叫視(shì)場,它的大小是由目(mù)鏡(jìng)裏(lǐ)的視場光闌決定的。

視場(chǎng)直徑也稱視(shì)場寬度,是指在顯微鏡下看到的圓(yuán)形視場內所能容納被檢物體的實際範圍(wéi)。視場直徑愈大,愈(yù)便於觀察(chá)。

有公式F=FN/β

式中F:視場直徑,FN:視場數(FieldNumber,簡寫為FN,標刻在目鏡的鏡筒外側),β:物(wù)鏡放大率。

由公式(shì)可看出:

(1)視場直徑與(yǔ)視(shì)場數成正比。

(2)增大(dà)物鏡的倍數,則視場直徑減小。因此,若在低倍鏡下可以(yǐ)看到被檢物體的全貌,而換成高倍物鏡,就隻能看到被檢物體的很小(xiǎo)一部份。

6.覆蓋差

顯微鏡的光(guāng)學係統也包括蓋玻片在內。由於蓋玻片的厚度不(bú)標準,光線從蓋(gài)玻片進(jìn)入空氣產生折射後的光路發生了改變,從而產生了相差,這就是覆蓋差。覆蓋(gài)差的產生影響了顯微鏡(jìng)的成響質量(liàng)。

國際上規定,蓋(gài)玻片(piàn)的標準厚度為(wéi)0.17mm,許可(kě)範(fàn)圍在0.16-0.18mm,在物鏡的製造上已(yǐ)將此厚度範(fàn)圍的相差計算在內(nèi)。物鏡外殼上標的0.17,即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。

7.工作距離WD

工作距離也叫物(wù)距,即指物鏡前透鏡的表麵到(dào)被檢物體之間的距離。鏡檢時,被檢物體應處在物鏡的一倍至(zhì)二倍焦距之間。因(yīn)此,它與焦距是兩個概(gài)念,平時習(xí)慣所說的調(diào)焦,實際上是調節工作距離。

在物鏡數(shù)值孔徑一(yī)定(dìng)的情況下,工作距離短孔徑角則大。

數(shù)值(zhí)孔徑大的(de)高倍物鏡,其工(gōng)作距離小。

(四)物鏡(jìng)

物(wù)鏡是顯(xiǎn)微鏡最重要的光學部件,利用光線(xiàn)使被檢物體第一次成象,因而直接關(guān)係和影響成象的質量和各項光學技術參數,是(shì)衡量一台顯微(wēi)鏡(jìng)質量的首要標準。

物鏡(jìng)的結構複(fù)雜,製作精密,由於對象差的校正,金屬的物鏡筒內由相隔一定距離並被固定的透鏡組組合而成。物鏡有許多具(jù)體的(de)要求(qiú),如(rú)合軸,齊焦。

齊焦既是在鏡檢時,當用某(mǒu)一倍率的物(wù)鏡觀(guān)察圖象清晰後,在轉換另一倍率的物鏡時,其成象亦應基本清晰,而且象的中心偏離也應該在一定的範圍內,也就是(shì)合軸程度。齊焦性能的優劣和合軸程度的高低(dī)是(shì)顯微鏡質量的一個重要標誌,它(tā)是與物鏡(jìng)的本身質量和物鏡轉換器的精度有關。

現代顯微物鏡(jìng)已達到高度完善,其數值孔徑已接近極限,視場中心的分辨(biàn)率與理論值之區別已(yǐ)微乎其(qí)微。但繼續增大顯微物鏡視場與提高視(shì)場邊緣成象質量的可能性仍(réng)然存在,這種研究工作(zuò),至今仍在進行(háng)。

顯微物鏡與目鏡在參(cān)於成象這點上是有區別的。物鏡是顯微鏡最(zuì)複雜和(hé)最重要的部分,在寬光束中工作(孔(kǒng)徑大),但這些(xiē)光束與光軸的傾(qīng)角較小(視場小);目鏡在窄光束中工作,但其傾角(jiǎo)大(dà)(視場大)。當計算物鏡(jìng)與目鏡,在消除象差上有很大差(chà)別。

與寬光束有關(guān)的(de)象差是球差、慧差以及位置(zhì)色差;與視場有(yǒu)關的象差是象散、場曲、畸變以及倍率包差。

顯微物鏡是一消(xiāo)球差係統。這意(yì)味著:就軸上的一對共軛點而言,消(xiāo)除了球差並且實現了正弦(xián)條件時,每一物鏡僅有兩個這種消球差點。因此,物(wù)體與(yǔ)象的計算位置的任(rèn)何改變均導致象差變大。

1.物鏡的主要參數(shù)

(1)放大率β

(2)數(shù)值孔徑NA

(3)機械筒長L:在顯微鏡中,物鏡支承麵到目鏡支承麵之間的距離稱為機械(xiè)筒長。對(duì)於一台顯微鏡來說(shuō),機械筒長是固定的。我國規定機械筒長是160毫米。

(4)蓋玻片厚度d

(5)工作(zuò)距離WD

這些參數,大多刻在物鏡筒上,如圖3所示。

有一種所謂筒長無限的(de)顯微物鏡,這種物鏡的後方一般帶(dài)有輔助物鏡(也叫補償物鏡或鏡筒物鏡(jìng)),被(bèi)觀察物體位於(yú)物鏡前焦點上,經過物鏡以後,成像在無限遠,再(zài)經過(guò)輔(fǔ)助物鏡成像在輔助物鏡的焦平麵上,如圖4所示。在物鏡和輔助物鏡之間是平行光,所以中間距(jù)離比較自由一些,可以(yǐ)加入棱鏡等光學元件。

2.物鏡的基(jī)本類型

(1)按顯微鏡(jìng)鏡筒長度(以(yǐ)mm計):透(tòu)射光用(yòng)160鏡(jìng)筒,帶0.17mm厚或更厚的蓋玻片;反射(shè)光用190鏡筒,不帶蓋玻片;透(tòu)射光與反射光用鏡筒,筒長(zhǎng)無限大。

(2)按浸法特(tè)征:非(fēi)浸式(幹式)、浸式(油浸、水(shuǐ)浸、甘油浸及其它浸法)。

(3)按光學裝置:透射(shè)式、反射式以及折反射式。

(4)按數值孔徑和放大倍數:低倍(NA≤0.2與β≤10X),中倍(NA≤0.65與β≤40X),高倍(NA>0.65與β>40X)。

(5)按校(xiào)正象差的情況不同,通常分為消色差物鏡,半複消色差物(wù)鏡,複消色差物鏡,平視場消(xiāo)色差物鏡,平視場複消色差物鏡和(hé)單色物鏡。

a.消色差物鏡(Achromaticobjective)

這是應用最廣泛的一類顯微物鏡,外(wài)殼上常有"Ach"字樣。它校正了軸上點的位置色差(紅(hóng),藍二色)、球差(chà)(黃綠光)和正弦差,保持了齊明條件。軸外點的象散不超過允許值(zhí)(-4屬光度),二級光譜未校正。

數值(zhí)孔徑為0.1~0.15的低倍消色差物鏡一般由兩片透(tòu)鏡膠合在一起的雙膠物鏡構(gòu)成。數(shù)值孔徑至0.2的消色差物鏡由兩(liǎng)組雙膠透鏡(jìng)構成。當數值孔(kǒng)徑增大到0.3時,再(zài)加入一平凸透鏡,該平凸透鏡決定著物鏡的焦距,而其它透鏡則補償由其平麵與球麵產生的象差。高倍物鏡的平麵象差可用浸法消除。高倍消色差物鏡一般均為(wéi)浸式,由四部分構成(chéng):前片透鏡(jìng)、新月形透鏡及兩個雙膠透鏡組。

b.複消色(sè)差物鏡(Apochromaticobjective)

這類物鏡的結(jié)構複雜,透鏡采用了特種玻璃(lí)或螢石(shí)等材料製作而成,物鏡的外(wài)殼上標有"Apo"字樣。它對兩個色光實現了正弦條件,要求嚴格地校正軸上點的位(wèi)置(zhì)色差(紅,藍二色)、球差(紅,藍二(èr)色)和正(zhèng)弦差,同時要求校正二級(jí)光譜(再(zài)校正綠光的位置色差)。其倍率色差並不能完全校正,一般須用目鏡補償。

由於對(duì)各(gè)種象差的校正極為完善,比響應(yīng)倍率的(de)消色差物鏡有更大的數值孔徑,這樣不僅分辨率高,象質量優而且也有更高的有效放大率。因此(cǐ),複消色差物鏡的性能很高,適用於(yú)高級研究鏡檢和顯微照相。

c.半複消色差物(wù)鏡(Semiapochromaticobjective)

半複(fù)消色差物(wù)鏡又稱氟石物鏡,物(wù)鏡的外殼上標有"FL"字樣。在結構(gòu)上透鏡的(de)數目比消色差物鏡多,比複消色差物鏡(jìng)少,成象質量上(shàng),遠較消色差(chà)物鏡為好,接近於複消色差物鏡。

d.平視場(chǎng)物鏡(Planobjective)

平場物鏡是(shì)在物(wù)鏡的透鏡係統中增加一快半月形的厚透鏡,以達到校正場曲的缺陷,提高視場邊緣成像質量的目的。平場物鏡的視場平(píng)坦,更適用於鏡檢和顯微照(zhào)相。對於平視場消色差物(wù)鏡,其倍(bèi)率色差不大,不必用特殊目鏡補償。而平視場複消色差物鏡,則必須用目鏡來補償它(tā)的倍率色差。

e.單色物鏡

這類物鏡由石英、熒石或氟化鋰(lǐ)製的(de)一組單片透鏡構成。隻能在紫外線光譜區的個別區內使用(寬度不超過20mm),可見光(guāng)譜區不能采用單色物鏡。這類物鏡均製成反射(shè)式與折反射式係統。主要缺點是相當大一部分光(guāng)束在中心被遮蔽(入瞳麵積(jī)的25%)。在(zài)新型折(shé)反射係統中,由(yóu)於采用半透明反(fǎn)射鏡(jìng)以(yǐ)及物(wù)鏡的(de)膠合(hé)結(jié)構,使(shǐ)這一缺點大為減輕,從而可以(yǐ)取消(xiāo)反射鏡框的遮光。並且兩同軸反射鏡的殘餘象差是互相補償的(de),同時用透鏡組來增大數值孔徑。若係統的校正滿意,孔(kǒng)徑達到NA=1.4時,中心遮蔽可不超過入瞳麵積的4%。

f.特種物鏡

所謂"特種物鏡"是在上述物鏡的基礎上,專門為達到某些特定的觀察效果而(ér)設計製造的。主要有以下幾種:

(a)帶校正環物(wù)鏡(Correctioncollarobjective)

在物鏡(jìng)的中部裝有環裝的(de)調節環,當轉動調節環時,可調節物鏡(jìng)內透鏡組之間的距離,從而校正由蓋玻片厚度不標準引起的覆蓋差。調節環(huán)上的刻度可從0.11--.023,在物鏡的外殼上也標科(kē)有此數字,表明(míng)可校正蓋玻片從0.11-0.23mm厚度之間的誤差(chà)。

(b)帶虹彩(cǎi)光闌的物鏡(Irisdiaphragmobjective)

在物鏡鏡筒內的上部(bù)裝有虹(hóng)彩光闌,外方也可以旋轉的調節環,轉動時可(kě)調節光闌(lán)孔徑的大小,這種(zhǒng)結構的物鏡是高級的(de)油(yóu)浸物鏡,它的作用是在暗視場鏡檢時,往往由於某些原因而使照(zhào)明光線進入物鏡,使視場背景不夠黑暗,造成鏡檢質量的(de)下降(jiàng)。這時調節光闌的(de)大小(xiǎo),使背景變黑,使(shǐ)被檢物體更明亮,增強(qiáng)鏡檢(jiǎn)效果。

(c)相襯(chèn)物鏡(Phasecontrastobjective)

這種物鏡是由於相襯鏡檢術(shù)的專用物(wù)鏡,其(qí)特點是在物鏡的後焦平麵處裝有相板。

(d)無罩物鏡(Nocoverobjective)

有(yǒu)些被檢物體,如塗抹(mò)製片等,上麵不(bú)能加用蓋(gài)玻(bō)片,這(zhè)樣在鏡檢時應使用無罩(zhào)物鏡,否則圖(tú)象質量將明(míng)顯(xiǎn)下降(jiàng),特別是在高倍鏡檢(jiǎn)時更為明顯。這種物鏡的外殼上常標刻NC,同時在蓋玻片厚度的位(wèi)置上沒(méi)有(yǒu)0.17的字樣,而標刻著"0"。

(e)長(zhǎng)工作距離物鏡

這種物(wù)鏡是倒置顯微鏡的專(zhuān)用物鏡(jìng),它是為了滿足組織培養,懸浮液等材料的鏡檢而設計。

(五)目(mù)鏡

目(mù)鏡的作用是把物鏡放大的實象(中間象)再放大一級,並(bìng)把(bǎ)物象映入觀察者的眼中,實質上目鏡就是一個(gè)放大鏡。已知顯微鏡的(de)分(fèn)辨率能力是由物鏡的數(shù)值孔(kǒng)徑所決定的(de),而目鏡隻是起放大(dà)作(zuò)用(yòng)。因(yīn)此,對於(yú)物鏡不能分辨出的結構,目(mù)鏡放的再(zài)大,也仍然不能(néng)分辨出。

(六)聚光鏡

聚光鏡裝在載物台的(de)下方。小型的顯微鏡往往無聚光鏡,在使用數值孔徑0.40以上(shàng)的物鏡時,則必須(xū)具有聚光鏡。聚光鏡不僅可以彌補光量的(de)不足和適當改變從光源射來的光的性質,而(ér)且(qiě)將光(guāng)線聚焦於被檢物體上,以得到最好的照明效果。

聚光鏡(jìng)的的結構有多種,同時根據物鏡數值孔徑的大小,相應地對聚光鏡的要求也不同。

1.阿貝聚光(guāng)鏡(jìng)(Abbecondenser)

這是由德國光學(xué)大學大師恩(ēn)斯(sī)特.阿貝(ErnstAbbe)設計。阿貝聚光鏡由兩片透鏡組成,有較好的聚光能力,但是在物鏡(jìng)數值孔徑高於0.60時,則色差,球差就顯(xiǎn)示出來。因(yīn)此,多用於普(pǔ)通顯微鏡上(shàng)。

2.消色差聚光鏡(jìng)(Achromaticaplanaticcondenser)

這種聚光(guāng)鏡又名"消球差聚光鏡"和"齊明聚光鏡",它由一係列(liè)透鏡組成,它對色(sè)差球差的校正程度很高,能(néng)得到理想的圖象,是明場鏡(jìng)檢中質量最高的一種(zhǒng)聚光鏡,其NA值達(dá)1.4。因此,在高級研究顯微鏡常配有此種聚光鏡。它不(bú)適用於4X以下的低倍物鏡,否則照明光源不(bú)能充滿整個視場。

3.搖(yáo)出(chū)式(shì)聚光鏡(Swingoutcondenser)

在使用低倍(bèi)物鏡時(如4X),由於視場大,光源所形成的光錐不(bú)能充滿真整個視場(chǎng),造成視場邊(biān)緣部分黑暗(àn),隻中央部(bù)分被照(zhào)亮。要使視場充滿照明,就需將聚光鏡(jìng)的上透鏡從光路中搖出。

4.其它聚光鏡

聚光鏡除上述明場使用的類(lèi)型外,還有作特殊用圖的(de)聚光鏡。如暗視場聚光鏡(jìng),相襯聚光鏡,偏光聚光鏡,微分幹涉聚光鏡等,以(yǐ)上聚光鏡分別適用於相應(yīng)的觀察方式。

(七)照明方法

顯微鏡的照明方法按其照明光束的形(xíng)成,可分為"透射式照明",和"落射式照明"兩大(dà)類。前者適用於透明或半透(tòu)明的被檢物體,絕(jué)大數生(shēng)物顯微(wēi)鏡屬於此類照明法;後者(zhě)則適用於非透明的被檢物(wù)體(tǐ),光源來自上方,又稱""反射式照明"。主要應用與金相顯微鏡或熒光鏡檢法。

1.透射式(shì)照明

生物顯微鏡(jìng)多用來觀察透明(míng)標本(běn),需要以(yǐ)透射光來照明。有兩種照(zhào)明方式

(1)臨界照明(Criticalillumination)光源經過聚光鏡後(hòu),成(chéng)像於物平麵上,如圖5所示。若忽略光能的損失,則光源像的亮度與光源本身相同,因此,這種方法相當於在物(wù)平(píng)麵上放置光源。顯(xiǎn)然,在臨界照明中,如(rú)果光源表麵亮度不均勻,或明顯地表現出細小(xiǎo)的結構,如燈絲等,那麽(me)就要嚴重影(yǐng)響顯微鏡觀察效果(guǒ),這是臨界照明的缺點。其(qí)補救的方法是在光源的(de)前方放置(zhì)乳白和吸熱(rè)濾色片,使照明變得較為均勻和避免光源的長時間的照射而損傷被(bèi)檢物體。用透射(shè)光照明時,物鏡成像光束的孔徑角,被聚光鏡像(xiàng)方光束的孔徑角所決定,為使物鏡的數值孔徑(jìng)得到充(chōng)分利用,聚光鏡應有與物鏡(jìng)相同或稍大的數值孔徑。

(2)柯(kē)拉照明臨界照明中物麵光照度不均勻的缺點,在柯拉照明中可以消除。在光源1與聚光鏡5之間加一輔助聚光鏡2,如(rú)圖6所示(shì)。可見,由於(yú)不是(shì)直接把光源,而是把被(bèi)光源(yuán)均勻照明(míng)了的輔助聚光鏡2(也稱為柯拉鏡(jìng))成像在標本6上,所以物鏡的視場(標本)得到均(jun1)勻的照明。

2.落(luò)射(shè)式照(zhào)明

在觀察(chá)不透明物(wù)體時,例如通過金相顯微鏡(jìng)觀察金屬磨(mó)片,往往是采用從側麵或者從上麵加以照明的方式。此時,被觀察物體的表麵上沒有蓋(gài)玻璃(lí)片(piàn),標本像的產生是靠進(jìn)入物鏡的(de)反射或(huò)散射光線。如圖7所示。

3.用暗視場來觀察微粒的照明(míng)方法

用暗(àn)視場方(fāng)法可以(yǐ)觀察超顯微質點。所謂超顯微質點,是指(zhǐ)那些小於顯微鏡分辨極限的微小(xiǎo)質(zhì)點。暗視場照明的原理是:不使主要的照明光線進入物鏡,能夠進入物鏡成像(xiàng)的隻(zhī)是由微粒所散射的光線。因此(cǐ),在暗的(de)背景(jǐng)上給出了亮的微粒的像,視場背景雖暗,但襯(chèn)度(對比)很好,可以使分辨率提高。

暗視場照明(míng)又有單(dān)向和雙(shuāng)向之分(fèn)

(1)單向(xiàng)暗視場照明圖8是單向暗視(shì)場照明示意圖(tú)。由圖可見,由照明器2發出的光線,經不透明的標本片1反射後,主要(yào)的光線都沒有進入物鏡3,進入物鏡的光線主要是由微粒或凸凹不平的(de)細部所散射的(de)光線。顯(xiǎn)然,這種(zhǒng)單向的暗視場照明,對觀察微粒的存在和(hé)運動是有效的,但對(duì)物(wù)體細節的再現不是(shì)有效的,即存在"失真(zhēn)"的現象(xiàng)。

(2)雙(shuāng)向暗視場照明雙向(xiàng)暗視場照明,可以消除單(dān)向所產生(shēng)的失真缺點。在普通(tōng)的(de)三透鏡聚光鏡前麵,安置一個環(huán)形(xíng)光闌,如(rú)圖9即可實現雙向暗視場照明。在聚光鏡的最後一片與載物玻璃片之間(jiān)浸以液體,而(ér)蓋玻璃片與(yǔ)物(wù)鏡之間是幹的。於是,經過聚光鏡的環形光束,在蓋玻璃片內全反射而不能進入物鏡,形成如圖中的回路。進入物鏡的隻是由標本(běn)上的微粒所(suǒ)散射的光線,形成了雙向暗視場(chǎng)照明。