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                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                2019-06-12 19:20:33 76

                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                顯微鏡:?顯微鏡是用于放大微小物體使其被人的肉眼能清晰看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡

                                                                光學顯微鏡是在1590年由荷蘭的楊森父子所首創。現在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍,分辨的最小極限達0.2微米。

                                                                電子顯微鏡是在1931年在德國柏林由克諾爾和哈羅斯卡首先裝配完成的。這種顯微鏡用高速電子束代替光束。由于電子流的波長比光波短得多,所以電子顯微鏡的放大倍數可達80萬倍,分辨的最小極限達0.2納米。1963年開始使用的掃描電子顯微鏡更可使人看到物體表面的微小結構。
                                                                ?
                                                                ?顯微鏡的發明,使人看到了許多以前從未看到過的生物,如細菌、病毒等,也使人看到了生物的許多微小結構,如線粒體的結構,從而對生物學的發展起著重要的推動作用。顯微鏡是生物學研究的重要儀器之一。在醫學、工農業生產中顯微鏡也有著重要用途,例如在醫學診斷上,可對人血液中的紅細胞進行病理分析并計數等。

                                                                ?

                                                                ?

                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                顯微鏡的放大原理:

                                                                ?顯微鏡的放大原理:由物鏡將被觀測物體(標本)放大為可以被屏幕接收映射的實像,通過目鏡的轉換,使物鏡成的實像再次放大并讓其成在人眼正常看物體的明視距離處。

                                                                人眼看物體的正常距離放大鏡的原理

                                                                明視距離:250mm?(人眼看物體的正常距離)??? 放大鏡的原理:人眼觀察到的是放大的虛像

                                                                ?

                                                                ?

                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                顯微鏡的結構:

                                                                被觀測物體早期顯微鏡和現代顯微鏡

                                                                被觀測物體(標本)-物鏡-光闌-目鏡-人眼?????? 早期顯微鏡-------現代顯微鏡

                                                                ?

                                                                ?

                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                普通顯微鏡主要由3部分構成:

                                                                光學放大系統:由物鏡和目鏡組成,是顯微鏡的主體。(為了消除球差和色差,目鏡和物鏡都由復雜的透鏡組構成。)

                                                                照明系統:包括光源聚光鏡

                                                                機械裝置:用于固定材料和使觀察方便。

                                                                ?

                                                                放大率和有效放大率(又稱放大倍數):

                                                                物體通過顯微鏡要經過物鏡和目鏡兩次放大,所以顯微鏡總的放大率Γ應該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1?的乘積:?

                                                                ?

                                                                即?Γ?=?β?Γ1?

                                                                ?

                                                                顯微鏡可以通過調換不同放大率的物鏡和目鏡,能夠方便地改變顯微鏡的放大率。放大率是顯微鏡的重要參數,但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率,被稱為鏡頭的分辨率。?分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有聯系的概念。?當選用的物鏡數值孔徑不夠大,即分辨率不夠高時,顯微鏡不能分清物體的微細結構,此時即使過度地增大放大倍率,得到的也只能是一個輪廓雖大但細節不清的圖像,稱為無效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足,則顯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。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力,應使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。

                                                                ?

                                                                鏡頭分辨率(有效放大率)

                                                                ?顯微鏡物象是否清楚不僅決定于放大倍數,還與顯微鏡的分辨力(resolution)有關,分辨力是指顯微鏡(或人的眼睛距目標25cm處)能分辨物體最小間隔的能力,分辨力的大小決定于光的波長和?數值孔徑(又稱:鏡口率)以及介質折射率,用公式表示為:

                                                                顯微鏡的分辨力:?R=0.61λ?/NA

                                                                ?NA=nSin?α/2?(數值孔徑)

                                                                ?式中:?λ?為成像光線的波長;

                                                                ?n?=?標本和物鏡之間介質折射率;

                                                                ?α?=?鏡口角(標本對物鏡鏡口的張角)?;

                                                                ?NA?=?數值孔徑(Numeric?Aperture)。

                                                                ?鏡口角總是要小于180?,所以?Sin?α?/2?的最大值必然小于?1?

                                                                ?

                                                                ?介質的折射率?n

                                                                介質

                                                                空氣

                                                                香柏油

                                                                α溴萘

                                                                折射率

                                                                1

                                                                1.33

                                                                1.515

                                                                1.66

                                                                ?制作光學鏡頭所用的玻璃折射率為1.65~1.78,所用介質的折射率越接近玻璃的越好。對于干燥物鏡來說,介質為空氣,數值孔徑一般為0.05~0.95;油鏡頭用香柏油為介質,數值孔徑可接近1.5

                                                                顯微鏡的分辨力與放大率的關系式:?500NA<Γ<1000NA?

                                                                ?

                                                                景深:?

                                                                景深為聚焦深度的簡稱,即在使用顯微鏡時,當焦點對準某一物體時,不僅位于該點平面上的各點都可以看清楚,而且在此平面的上下一定深度內,也能看得清楚,這個清楚部分的深度就是景深。景深大,可以看到被檢物體的深層;而景深小,則只能看到被檢物體的一薄層。景深與其它技術參數有以下關系:?

                                                                1)景深與總放大倍數及物鏡的數值孔徑成反比。?(2)景深增大,分辨率降低。?

                                                                ?

                                                                ?顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                顯微鏡物鏡的基本類型:

                                                                a.消色差物鏡(Achromatic?objective??這是應用最廣泛的一類顯微物鏡,外殼上常有"Ach"字樣。它校正了軸上點的位置色差(紅,藍二色)、球差(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(4屈光度),二級光譜未校正。?

                                                                b.復消色差物鏡(Apochromatic?objective)?這類物鏡的結構復雜,透鏡采用了特種玻璃或螢石等材料制作而成,物鏡的外殼上標有"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置色差(紅,藍二色)、球差(紅,藍二色)和正弦差,同時要求校正二級光譜(再校正綠光的位置色差)。其倍率色差并不能完全校正,一般須用目鏡補償。

                                                                c.平場物鏡(Plan?objective?平場物鏡是在物鏡的透鏡系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。平場物鏡的視場平坦,更適用于鏡檢和顯微照相。對于平視場消色差物鏡,其倍率色差不大,不必用特殊目鏡補償。而平視場復消色差物鏡,則必須用目鏡來補償它的倍率色差。

                                                                d.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設計制造的。主要有以下幾種:相襯物鏡(Phase-contrast?objective),熒光物鏡(Fluorescenceobjective),偏光無應力物鏡(Polarizeobjective,帶校正環物鏡(Correction?collar?objective)等。

                                                                還有按顯微鏡結構分類的:?1)按顯微鏡鏡筒長:透射光用160mm鏡筒,帶0.17mm厚或更厚的蓋玻片;反射光用190mm鏡筒,不帶蓋玻片;透射光與反射光用鏡筒,筒長無限大。(2)按浸法特征:非浸式(干式)、浸式(油浸、水浸、甘油浸及其它浸法)。?(3)按光學裝置:透射式、反射式以及折反射式。

                                                                ?

                                                                光學顯微鏡成像光波:

                                                                光學顯微鏡的成像研究和設計,是以人眼可見光光線(人們常說的:可見光)的物理現象為基礎進行的。可見光的波長為400~700nm,因此?光學顯微鏡分辨力數值不會小于0.2μm。人眼的分辨力是0.2mm,所以一般光學顯微鏡設計的最大光學放大倍數通常為1000X

                                                                ?

                                                                ?

                                                                顯微鏡的結構及基礎知識

                                                                電子顯微鏡成像機理:

                                                                光學顯微鏡的分辨力受可見光波長的限制,質量較好的光學顯微鏡的分辨極限約為0.2μm。小于光波波長的物體因衍射而不能成像。為了觀察到更細微的物體和結構,科學家采用更短波長的電子射線來代替光波,設計出了電子顯微鏡。電子微粒高速運動時,其行為類似光波的傳播過程。運動電子的電子波波長隨其速度而定,給其增壓達到50萬伏時,電子波波長約為0.001nm,即電子射線的波長約為可見光的十萬分之一。其分辨力的極限約為4?,其放大倍數比最高級的光學顯微鏡要高很多級。以電子射線為成像光源的顯微鏡稱為電子顯微鏡。?



                                                                電話咨詢
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                                                                    <sub id="hzrb1"><progress id="hzrb1"></progress></sub>
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