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  • 光學顯微鏡不同類型物鏡的標識和識別方法

    2016-03-25技術資料

    個人目標的屬性識別通常是非常容易的,因為重要的參數往往是上下外殼(或桶)本身作為圖1中所示的目標。此圖描繪了一個典型的60倍計劃復消色差透鏡的目標,其中包括常見的雕刻包含所有必要的規格,以確定哪些目標是設計和正確使用的必要條件。

    光學顯微鏡不同類型物鏡的標識和識別方法

    顯微鏡制造商提供范圍廣泛的目標設計,以滿足性能的需要專門的成像方法,以補償玻璃蓋的厚度變化,并增加有效工作距離的目標。通常情況下,一個特定的目標函數是不明顯的,簡單地通過看建設的客觀。有限顯微鏡物鏡的設計項目受衍射限制在一個固定的平面(中間圖像平面),這是決定的顯微鏡鏡筒的長度,并位于從物鏡的后焦平面中的一個被預先指定的距離圖像。顯微鏡物鏡的設計通常要使用特定的一組目鏡透鏡和/或管策略性地放置,以協助在去除殘留的光學誤差。作為一個例子,年齡較大的尼康奧林巴斯補償的目鏡使用高數值孔徑的螢石和復消色差的目標,消除橫向色差和提高平坦度的字段。新的顯微鏡(尼康和奧林巴斯)有完全糾正,不需要額外的目鏡或改正管鏡片的目標。
    大多數制造商現在已經過渡到無限遠校正目標,項目,新興平行束射線從各個方位到無窮遠。這些目標需要的管透鏡在光路中,以使圖像聚焦在中間像平面。無限遠校正和有限的管長度顯微鏡物鏡是不能互換的,并且必須匹配只對特定類型的顯微鏡,但往往到特定的顯微鏡,從一個單一的制造商。例如,尼康無限遠校正目標不互換與Olympus無限遠校正目標,不僅是因為管長度的差異,而且還因為安裝的線程是不一樣的間距或直徑。目標通常包含題詞表示將討論管焦距。
    有一個刻桶上的每個目標,可以細分成幾個類別的信息財富。這些包括線性放大率,數值孔徑值,光學校正,顯微鏡主體管長度的目標是,設計用于不同的介質中,和其它關鍵因素在決定,如果目標執行所需要的。這些屬性的下面提供了更詳細的討論,并鏈接到其他網頁,處理具體問題。
    ·?制造商?-客觀的制造商的名稱幾乎總是被包括在目標上。在圖1所示的目標是由一家虛構的公司名為日本來自日本,但可比的目標是制造尼康,奧林巴斯,蔡司,徠卡,公司誰是一些最受人尊敬的廠家在顯微鏡業務。
    ·?線性放大倍率?-在圖1中的復消色差物鏡的情況下,線性放大率是60倍,雖然制造商生產的目標,在從0.5倍到250倍之間的許多大小的線性放大率。
    ·?光學矯正?-這些通常被列為的Achro和消色差透鏡(消色),作為FL,Fluar,福陸公司,NEOFLUAR,或更好的球形和色差校正Fluotar(螢石),最高程度的修正球面?APO(復消色差)場曲校正色差。?縮寫計劃,PL,EF,Achroplan,阿波計劃,或普萊諾。其他常見的縮寫ICS(無限遠校正系統)和研究所(無窮遠系統),?和不良貸款(正常視圖計劃領域),Ultrafluar(螢石目標與玻璃是透明下降到250納米),CF和CFI(鉻無鉻無窮大)。示意圖(圖1)的目標是一個計劃復消色差透鏡,光學矯正,享有最高程度。經常發現的縮寫刻在客觀萬桶的完整列表,見表1。
    指定專門目的

    縮寫 類型
    Achro,消色差透鏡 消色像差校正
    福陸公司,佛羅里達州,Fluar,NEOFLUAR,Fluotar 螢石像差校正
    阿波 復消色差像差校正
    計劃,PL,Achroplan,普萊諾 平場光學矯正
    EF,Acroplan 擴展字段
    (視野小于計劃???)
    N,不良貸款 鑒于計劃的正常領域
    阿波計劃 復消色差平場校正
    UPLAN 奧林巴斯通用計劃(明,暗場,DIC,與偏振光)
    尼康發光通用(明,暗場,DIC,與偏振光)
    L,LL,LD,隨鉆測井 長工作距離
    ELWD 超長工作距離
    SLWD 超長工作距離
    ULWD 超長工作距離
    科爾,W?/科爾,CR 校正領
    我,鳶尾,W?/虹膜 數值孔徑可調(帶虹膜隔)
    石油,OEL 油浸
    水,威斯康星,瓦瑟 浸水
    您好 齊浸泡
    甘氨酸 甘油浸泡
    DIC,網卡 對比度的差分或諾馬斯基的干擾
    CF,CFI 無鉻,無鉻無限遠校正(尼康)
    ICS 無限色彩校正系統(蔡司)
    RMS 皇家顯微學會客觀螺紋尺寸
    M25,M32 公制25毫米的目標公制螺紋32毫米的目標線程
    第一階段,PHACO,PC 相襯
    pH值1,2,3,等 相冷凝器環域1,2,3,等
    DLL,DL,DM,BM 相襯:低暗,暗低,黑暗中,明亮的中等
    PL,PLL 相襯:正低,正低低
    PM,PH值 相襯:正中等的,正高對比度(折射率較高的地區出現較深。)
    NL,NM,NH 相襯:低負,負中,負的高對比度(折射率較高的地區出現輕。)
    P,大埔,POL,SF 應變,低雙折射,偏振光
    U,UV,通用 紫外線傳輸(約340納米)的紫外線激發螢光
    中號 金相(無蓋玻片)
    NC,NCG 無蓋玻片
    EPI 斜或落射照明
    TL 透光
    BBD,高清,B?/?D 亮點或暗場(地獄,鄧克爾)
    e 暗場
    ? 對于使用具有加熱階段
    U,UT 對于使用與普及階段
    DI,MI,TI 干涉測量法,非接觸式,多波束(Tolanski)

    表1
    ·?數值孔徑?-這是一個臨界值,該值指示的光接受角,而這又決定聚光功率的分辨能力,和深度的目標字段。
    都配有專門設計用于透射光的熒光和暗場成像的某些目標的有效數值孔徑的調整,允許內部的可變光闌。這些目標包括在槍管上刻的縮寫,鳶尾,我和W?/光圈。如上圖所示的60x復消色差透鏡的目標數值孔徑為1.4,在現代顯微鏡作為成像介質使用浸油能達到的最高之一。
    ·?機械筒長?-這是顯微鏡物鏡轉換器開口,其中安裝的目標,觀察管插入目鏡(目鏡)的頂部邊緣之間的管體的長度。這方面的顯微鏡設計更徹底的討論,在我們的機械管長度段的引物。管的長度通常是上下的目標為固定長度的大小,以毫米為單位的數量(160,170,210,等等),或為無限遠校正的管長度無窮大符號(∞)。在圖1中示出的目的是無窮遠校正的管長度,雖然許多大目標的管的長度160(尼康,奧林巴斯,蔡司)或170毫米(徠卡)將被糾正。
    ·?蓋玻片厚度?-透射光目標旨在覆蓋的玻璃蓋(或封面防滑)的圖像標本。現在這些小的玻璃板的厚度是標準化對于大多數應用程序,為0.17毫米,但是經常有一些一批蓋玻片內的厚度變化。出于這個原因,一些更高級的目標有一個校正環的內部透鏡元件的調整,以補償這種變化。校正彩色調整的縮寫包括更正,瓦特/更正,CR,雖然存在一個可移動的,滾花的???領子和刻度尺此功能的一個指標。
    交互式Java教程上面鏈接允許訪問者調整校正領顯微鏡的物鏡。有一些應用程序,不需要玻璃蓋厚度要修正的目標。這些目標包括為反射光冶金樣品,組織培養,集成電路檢查,和許多其他應用需要觀察,不賠償玻璃蓋設計。
    ·?工作距離?-這是客觀的前透鏡之間的距離和玻璃蓋的頂部,當試樣是關注的焦點。在大多數情況下,一個目標的工作距離隨著放大倍數的增加而減小。工作距離值未包含在所有的目標,它們的存在取決于制造商的不同而不同。常見的縮寫:L,LL,LD,長工作距離(LWD),ELWD(超長工作距離),SLWD(超長工作距離),和ULWD(超長工作距離)。新目標往往包含桶上的工作距離(毫米)的大小。在圖1所示的目標有一個很短的工作距離為0.21毫米。
    ·?專業光學性質?-顯微鏡目標往往在一定條件下具有設計參數優化性能。舉例來說,有特殊的縮寫P,大埔,POL,或SF(應變和/或有所有桶雕刻的涂成紅色),相襯(PH值和/或綠色桶雕刻),標志著由偏振光照明設計目標,微分干涉相差(DIC),以及許多其他額外的應用程序的縮寫。一些縮寫的列表,通常特定制造商的,示于表1。復消色差透鏡在圖1所示的目標是優化DIC顯微攝影,這是表示在槍管上。資本?的DIC標志旁邊表示必須使用特定的DIC沃拉斯頓棱鏡優化的高倍率應用的目標。
    物鏡的數值孔徑和工作距離

    *?

    放大倍率光學矯正
    數值
    孔徑
    工作距離
    (毫米)
    ACH?10倍 0.25 6.10
    ACH?20倍 0.40 3.00
    ACH?40倍 0.65 0.45
    ACH?60X 0.80 0.23
    ACH?100X(油??) 1.25 0.13
    PL?4倍 0.10 22.0
    PL?10倍 0.25 10.5
    PL?20倍 0.40 1.20
    PL?40倍 0.65 0.56
    PL?100X(油??) 1.25 0.15
    PL?FL?4X是 0.13 17.0
    PL佛羅里達州10倍 0.30 10.00
    PL?FL?20X的 0.50 1.60
    PL?FL?40X的 0.75 0.51
    PL佛羅里達州100X(油??) 1.30 0.10
    PL?APO?1.25 0.04 5.1
    PL?APO倍是 0.06 6.20
    PL?APO?4倍是 0.16 13.00
    PL?APO?10倍 0.40 3.10
    PL?APO?20倍 0.70 0.65
    PL?APO?40倍 0.85 0.20
    PL?APO?60X(油) 1.40 1.10
    PL?APO?100X(油??) 1.40 0.10

    ?

    *縮寫:
    ACH,消色差
    PL佛羅里達州,螢石計劃
    ,計劃復消色差PL?APO

    表2
    ·?目的螺紋?-幾乎所有目標的安裝螺紋尺寸標準的皇家顯微學會(RMS)為通用兼容性。圖1中的目標直徑安裝線程20.32毫米的0.706與音高,符合標準的RMS。廠商奧林巴斯和蔡司這個標準是目前生產中使用的無限遠校正的目標。尼康和徠卡已經打破標準引入新的無限遠校正目標,具有更廣泛的安裝螺紋尺寸,使得徠卡顯微鏡和尼康顯微鏡的只有靠自己的顯微鏡使用。在本節描述尼康CFI60?200/60/25規格的生物醫學顯微鏡尼康的推理解釋。常用來表示螺紋尺寸的縮寫是:RMS(皇家顯微學會客觀線程),M25(公制25毫米的目標線程),M32(公制32毫米的目標線程)。
    ·?浸入式中?-多數目標的設計圖像標本與空氣之間的介質的目標和玻璃蓋。
    為了達到更高的數值孔徑的工作,許多目標旨在通過另一種介質,可降低玻璃和成像介質的折射率之間的差異圖像的試樣。的高分辨率的計劃復消色差透鏡的目標可以實現高達1.40的數值孔徑時,浸沒介質的折射率為1.51,是專用油。其他常見的浸沒介質是水和甘油。目標設計的特殊浸沒介質通常有顏色編碼的刻圍繞客觀筒的圓周的環,如表3中列出并說明如下。常見的縮寫為:石油,OEL(浸油),HI(均質浸泡),W,水,瓦瑟(水浸泡),甘氨酸(甘油浸泡)。
    ·?顏色代碼?-顯微鏡制造商與色碼標示他們的目標,放大倍率和任何專門浸入媒體要求的,以幫助快速識別。圖1中所示的目標的暗藍色的顏色代碼表示的線性放大倍數為60倍。這是非常有用的,當你有一個鼻甲炮塔含有5或6的目標,你必須盡快選擇一個特定的放大倍率。一些專門的目標有一個額外的顏色代碼指示要達到最佳的數值孔徑不同的液浸介質。用于與油一起使用的浸入式透鏡有一個黑色的色環,和擬用于與甘油有一個橙色的環,在圖2中所示,在左側的目標。目標設計圖像生物體在水介質中被指定與白色環水浸泡的目標,往往刻有一個紅色的環和不尋常的浸泡媒體的高度專業化的目標。表3列出了當前的放大倍率和成像介質顏色代碼大多數廠家使用。
    客觀顏色代碼

    ?

    ?

    放大 色標
    1/2X 沒有指定的顏色
    1X 黑色
    1.25 黑色
    1.5倍 黑色
    2倍 棕色(或橙色)
    2.5倍 棕色(或橙色)
    4倍 紅色
    5倍 紅色
    10倍 黃色
    16倍 綠色
    20倍 綠色
    25倍 綠松石
    32X 綠松石
    40倍 淺藍
    50倍 淺藍
    60X 鈷藍
    63X 鈷藍
    100X
    150X
    250X
    沉浸媒體 色標
    黑色
    甘油
    特別 紅色

    表3
    特殊功能?-目標往往有額外的特殊功能,具體到一個特定的制造商和目標類型。在圖1所示的平面圖復消色差透鏡的目標有一個彈簧加載的前透鏡的目標時,意外地驅動的顯微鏡載片上的表面上,以防止損壞。

    ?

    光學顯微鏡不同類型物鏡的標識和識別方法

    找到專門目標的其它特征是可變的工作距離(LWD)和數值孔徑的設置是可調的,對身體的目標,如在圖2中示出的轉動校正環。在左邊的平面圖氟目標有一個可變的液浸介質/數值孔徑設置,允許用于與空氣和另一種液浸介質中,甘油的目標。計劃APO目標在右邊有一個可調節的工作遠程控制(被稱為一個“校正白領”)允許的客觀圖像標本通過可變厚度的蓋玻片。在干燥的具有高數值孔徑的目標,特別容易受到球形和其它像差,可以損害使用時用護罩玻璃,其厚度從指定的設計值不同的分辨率和對比度,這是特別重要。
    雖然今天不常見的,其他類型的調節目標已經在過去的制造。也許最有趣的例子是化合物“放大”??的目標,有一個可變的放大倍率,通常從約4倍到15倍。這些目標有短槍管設計不當的光學系統具有重大的像差問題,都不是很實用的顯微攝影或嚴重的定量顯微鏡。
    齊焦距離?-這是另一種規范,往往可以通過制造商的不同而有所差異。大多數企業生產的目標,有一個45毫米的,其目的是最大限度地減少重新定位改變倍率時的齊焦距離。

    光學顯微鏡不同類型物鏡的標識和識別方法

    顯示在左邊的目的,在圖3中有一個齊焦距離為45mm,并都標有液浸介質的顏色編碼的倍率色碼。齊焦距離的測量是從安裝孔的物鏡轉換器的目標點聚焦在試樣上,如該圖所示。圖3右側有一個較長的共焦距為60毫米,這是導致其生產的尼康CFI60?200/60/25規格,再次偏離奧林巴斯顯微鏡,蔡司顯微鏡等其他制造商的做法,誰仍然生產目標與45mm的齊焦距離。大多數制造商也使其客觀nosepieces?parcentric的的,這意味著試樣的中心視場中的一個目標時,當旋轉物鏡轉換器帶來的另一個目的,使用時保持中心。
    玻璃設計?-玻璃配方的質量一直是最重要的現代光學顯微鏡的演變,目前有幾百光學眼鏡顯微鏡物鏡的設計。為要求苛刻的顯微鏡的物鏡的光學性能的玻璃的合適性是一個函數,它的物理性能,如折射率,分散性,透光性,污染物的濃度,殘余的自體熒光,整個混合物中的整體均勻性。必須小心,通過光學設計人員,以確保該玻璃中使用的高性能的目標在近紫外區域具有較高的透射,并且還產生高消光系數的應用,如偏振光或微分干涉對比。
    在構建多個透鏡元件通常用水泥具有約5-10微米的厚度,它可以是膠合在一起的三個或更多個透鏡元件的組中的工件的源。雙峰,三胞胎,以及其他多個鏡頭安排可以顯示虛假的吸收,傳輸和熒光特性,將取消其參賽資格的鏡頭對于某些應用。
    了很多年,天然螢石常用在制造螢石(準復消色差透鏡)和復消色差透鏡的目標。不幸的是,許多新開發的熒光技術往往依賴于紫外線激發波長,顯著低于400納米,這是大打折扣的自發熒光發生這種礦物中存在的天然有機成分。此外,天然螢石具有廣泛的局部區域??結晶的傾向可能會嚴重降低偏振光顯微鏡的性能。許多這些問題的新的,更先進的材料,如玻璃fluorocrown規避。
    退火的光學玻璃,用于制造目標是至關重要的,以便消除緊張,改善傳輸,并減少其他內部缺陷的水平。用于復消色差透鏡透鏡結構的玻璃配方緩冷退火長時間,通常超過六個月。真正的復消色差透鏡的目標的制造與天然螢石和其他的眼鏡,減少了傳輸的,在近紫外區域的組合。
    超低色散(ED)玻璃被引入類似的礦物螢石的光學素質的鏡頭設計的一個重大進步,但其機械和光學的缺點。這種玻璃已經允許制造商創造更高的質量目標,具有優越的光學校正和性能的鏡片。因為許多眼鏡的化學和光學特性的專有性質,文檔是很難或不可能獲得。出于這個原因,文學往往是模糊的顯微鏡目標在施工使用的特定屬性的眼鏡。

    光學顯微鏡不同類型物鏡的標識和識別方法

    多層增透膜?-在最近幾年的目標設計最顯著的進步之一是抗反射涂層技術的改善,這有助于減少多余的反射(耀斑和鬼)時發生的光通過透鏡系統,并確保高對比度圖像。每個未包衣的空氣-玻璃界面能反映4%和5%之間,垂直于表面的入射光束,從而在垂直入射時的透射率值的95-96%。四分之一波長厚的具有適當折射率的抗反射涂層的應用可以增加這個值百分之三到四。目標變得更復雜的透鏡元件的數量不斷增加,需要消除內部反射,相應增長。一些現代的具有高度校正的物鏡可以包含多達15個鏡頭有許多空氣-玻璃界面的元素。如果鏡片涂層,反射損耗僅軸向光線透過率值將下降到50%左右。單層一次利用透鏡涂層,以減少眩光和提高傳輸產生的傳輸在可見光譜范圍內的值超過99.9%的多層涂層,現在已經取代了。這些專門的涂料也應用于在相襯物鏡上的相位板,以最大限度地提高對比度。
    圖3中所示的光波反射和/或通過涂有防反射層的透鏡元件的示意圖。入射波取得的第一層以一定角度(在圖3中的層A),產生的光的一部分被反射(R(鄰))的一部分被傳輸通過所述第一層。遇到的第二防反射層(B層)后,在相同的角度的光的另一部分被反射,并從第一層反射的光干擾。一些其它光波繼續到玻璃表面上,在那里再次反射和透射。從玻璃表面的反射光干擾(和相消)與防反射層反射的光。防反射層的折射率的玻璃和周圍介質(空氣)的變化。由于光波通過的防反射層和玻璃表面,大部分的光(取決于入射角-通常的光學顯微鏡中的透鏡法線)最終透過玻璃集中以形成圖像。
    氟化鎂是一種利用薄層的光學增透膜的許多材料,但現在大多數顯微鏡制造商生產自己的專利配方。總的結果是在對比度和可見光波長的傳輸并發的破壞性干擾,在位于傳輸頻帶之外的頻率諧波相關的顯著改善。這些專門的涂料可以由操作不當容易損壞和顯微鏡應該意識到這個漏洞。防反射多層膜有一個稍微偏綠色調,而不是單層涂層的略帶紫色的色調??,觀察,可以被用來區分涂料。內部鏡片上使用減反射膜的表面層往往比相應的涂層設計,以保護外部鏡片表面柔和得多。清潔光學表面已經涂有薄膜,特別是如果在顯微鏡已被拆解和內部鏡頭元件受到審查時,應采取非常謹慎。
    從上面的討論很明顯,目標是最重要的化合物顯微鏡的光學元件。正是出于這個原因,這么大的力氣投資于確保它們標記適合于手頭的任務。顯微鏡目標在本教程中的其他部分,我們將探討其他性能方面。

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