顯微鏡物鏡的分類
發布時間:2021-01-06
顯微鏡物鏡的分類

      物鏡(objective)是顯微鏡最重要的光學部件,它利用光線使被檢物體第一次造像。直接關係和影響著成像質量和各項光學技術參數,所以是衡量一台顯微鏡質量的首要標準。物鏡的結構複雜、製作精密。為了對像差進行校正,在物鏡筒內按不同間隔固定成透鏡組,每組透鏡又由不同材料,不同參數的一至數塊透鏡膠合而成。物鏡最前麵的透鏡稱“前透鏡”,最後的透鏡稱“後透鏡”,物鏡複合透鏡組的總焦距為物鏡的焦距,物鏡前透鏡與被檢物體之間的距離為工作距離。在高倍鏡檢時,為防止物鏡與製片相碰觸而壓碎玻片和損傷鏡頭,除物鏡的先端裝有彈簧裝置外,好的顯微鏡的整套物鏡由低倍至高倍時必須齊焦。所謂齊焦,是反映某一倍率的物鏡觀察圖像清晰後,在轉換至另一倍率的物鏡時,其成像亦應基本清晰,而且物鏡光路也基本合軸,中心不偏離。齊焦性能的優劣和合軸程度的高低是顯微鏡質量的一個重要標誌,它是與物鏡本身質量和物鏡轉換器的精密性能有關的,優質的顯微鏡是合軸的、齊焦的。根據物鏡前透鏡與蓋玻片之間的介質不同,物鏡可分為幹燥係物鏡(介質為空氣,η=1),水浸係物鏡(介質為水,η=1.333)和油浸係物鏡(介質常為香柏油, η=1.515;無熒光油, η=1.515;甘油, η=1.450;石蠟油, η=1.471)。油浸係物鏡的外殼上常標有“oil"或“IL”或“HI”字樣。油鏡在使用後,須立即擦拭,不能久置,否則將有損於鏡頭,而且浸油幹涸後也不易擦拭。擦拭的方法是將脫脂棉球蘸少許乙醚-酒精混合液(乙醚7份+無水酒精3份)或純二甲苯輕輕擦去浸油,再用幹淨的鏡頭紙輕擦即可。根據物鏡的放大率,又可分為中,低倍物鏡(25×、20×、5×、4×、2.5×),高倍物鏡(63×、40×、45×),油浸物鏡(90×、100×)。另外,還可根據物鏡的像差校正情況來分類,具體分類如下:

1.消色差物鏡(achromatic objective)

這是最常見的物鏡,外殼上標有“Ach”字樣,結構較為簡單,由2片或2片以上的透鏡膠合而成,這類物鏡可使紅、藍二色光在透鏡光軸上的焦點重合,因而可校正紅、藍光的色差。所謂色差(chromatic aberration)是指光線通過一個透鏡後,不能使所有顏色的光都聚在一個焦點上,而是參差不齊的。造成這種現象的原因是由於各種顏色的光波長不同,通過雙凸透鏡後他們的折射角工也不一樣,因而造成了各種不同的焦點,通常紅光造成的焦點離透鏡最遠,紫光造成的焦點離透鏡最近,如此所造成的像是不清晰的,是一個五彩環組成的圈(紅色在中心).這種現象就稱之為色差。色差是可以校正的,校正這種色像分散缺點的透鏡叫做消色透鏡,由消色透鏡構成的物鏡叫做消色差物鏡,這種消色透鏡多由含鉛的火石玻璃(fire glass)單凹透鏡粘合而成。這樣七色光的光波長雖然不等,但經過這個透鏡校正後,就使紅、藍二色光線的焦點互相重合了,不過仍不能使所有可見光線的焦點都匯合一起,同時這種物鏡還能校正黃、綠色的球麵差。

2.複消色差物鏡(apochromatic objective)

複消色差物鏡的結構較複雜,透鏡采用特種玻璃或螢石、氟石等材料製成,物鏡外殼上標有“APO”字樣,這種物鏡不僅能校正紅、藍、綠三種色差,而且能校正紅、藍二色光的球差。所調球差(spherical aberration),或稱球麵差,球麵像差,是指透過透鏡邊緣的光線曲折度略大於透過中央部分的現象。因此會聚的焦點就參差不齊,這樣就使成像不清晰,而且還使它變形。這種特點也可以校正色差的複合透鏡來校正,這種透鏡稱消球差透鏡(aplanatic lens).它既可校正球麵像差,同時起校正色像差的作用,適用於高級研究用顯微鏡和顯微照相。由於複消色差物鏡也不能完全將色差消除,所以理論上講應除去這種物鏡所留下來的色差,否則圖像質量會下降。

3.半複消色差物鏡(semi apochromatic objective)

半複消色差物鏡又稱氟石物鏡,物鏡外殼上常標有“FL”(flelorite氟石)字樣。其結構上透鏡的數目比消色差物鏡多,但比複消色差物鏡少,能校正紅、藍二色光的色差和球差,成像質量較消色差物鏡好,接近於複消色差物鏡,鏡檢時也應與補償目鏡配合使用。

4.平場物鏡(plan objective)

平場物鏡是在物鏡的透鏡係統中增加了一塊半月形的厚透鏡,以達到校正場曲缺陷的目的。所謂場曲(curvature of field),也稱“像場彎曲”,它是指整個像平麵是一個曲麵,這樣的像平麵是不清晰的。平場物鏡的視場平坦,視場較大,工作距離也相應增大,非常適用於顯微照相。平場物鏡一般可分為平場消色差物鏡(鏡頭外殼標有“Plan Ach”)、平場複消色差物鏡(鏡頭外殼標有"Plan Apo”)以及平場半複消色差物鏡,更高級的還有超平場物鏡(鏡頭外殼標有“S plan”)和超平場複消色差物鏡(外殼鏡頭標有“S Plan Apo”)。

5.特種物鏡

1)帶校正環物鏡(correction objective)

在物鏡的中部裝有環狀的調節環,當轉動調節坯時,可調節物鏡內透鏡組之間的距離,從而校正由於蓋玻片厚度不標準而引起的覆蓋差。調節環上的刻度寫著“0.11-0.23”,即表明可校正蓋玻片從0.11-0.23 mm厚度之間的誤差。標準蓋玻片厚度為0.17 mm,鏡檢時應將刻度置於0.17的位置上:若蓋玻片的厚度不是0.17mm,則可利用校正環於予以校正。使用中應掌握校正環的使用方法。

2)帶虹彩光闌的物境(iris diaphragm objective)

在物鏡鏡筒內的上部裝有虹彩光闌,外方也有可放旋轉的調節環,轉動時可調節光闌孔徑的大小。這種結構的物鏡是高級油浸物鏡,其作用是:在暗視野鏡檢時,往往由於某些原因而使照明光線進入物鏡,從而使視場背景不夠黑暗,造成鏡檢質量下降,此時調節光闌的大小,可使背景黑暗,而被檢物體更明亮,增強鏡檢效果。另外還有一個作用是縮小光闌時,物鏡的有效直徑也隨之縮小,孔徑角改變了,從而相應地起到降低數值孔徑而增大景深的作用。

3)相襯物鏡(phase contrast objective)

這是用於相襯鏡檢的專用物鏡,其特點是在物鏡的後焦點平麵處裝有相板,這種物鏡外殼常標有“ph"字樣。

4無應變物鏡(strain-free objective)

這種物鏡在透鏡組的裝配中克服了應力的存在,是專作透射或偏光鏡檢時用的物鏡,其外殼上常標有“PO”或“POL”字樣。

5)無熒光物鏡(non-fluorescing objective)

這是專用於落射式熒光顯微鏡用的物鏡,這種物鏡即使受到很強的激發光源也不發生熒光。因此,視場背景不發光,圖像就明亮清晰,其外殼上常標有“UVFL”。

6)無罩物鏡(no cover objective)

有些被檢物,尤其是塗抹製片等,上麵不加蓋玻片,這樣在鏡檢時應使用無罩物鏡,否則圖像質量將明顯下降,特別在高倍鏡檢時尤為顯著。這種物鏡外殼上常標有“NC”字樣,同時沒有0.17數字而是標有“0”,此即是無罩物鏡。

7)長工作距離物鏡(long working distance objective)

此為倒置顯微鏡專用物鏡,是為了滿足組織培養、懸浮液材料等鏡檢而專門設計製造的。由於這類被檢物體是置於培養皿或培養瓶內的,所以必須要求物鏡的工作距離長,才能達到鏡檢的目的。40×物鏡的工作距離可達7.4 mm(其他普通的40×物鏡工作距離約為0.6 mm).