故事

目镜,目标和光学像差

对于大多数显微镜应用,一般只有两套由用户调节的光学系统,即物镜和目镜。当然,这是假设显微镜已经进行了校正克勒照明在此期间,冷凝器和膜片进行调整。

这篇文章介绍了目镜的组成部分,以及如何正确地调整它们以适应你的眼睛。转到目标,我们将检查光学像差和四个最常见的目标是纠正克服这些异常。

目镜和物镜由显微镜制造商设计,以组合工作,在光学上相互补充。这是应该记住的,如果因为任何原因,你要更换目镜或目标之间显微镜.显微镜的物镜和目镜必须彼此协调工作,以获得最佳的标本成像。当购买一个完整的显微镜时,光学元件将被设计和设计相辅相成为用户提供最佳的观看条件。或者,如果您正在组装一个自定义研究级显微镜,那么所提供的物镜的选择将决定哪些目镜适合物镜的范围,反之亦然。

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目镜

目镜是我们看到标本最终图像的光学透镜(见图1)。这些光学透镜有时被称为“眼透镜”或“目镜”。除了取决于客观选择的放大倍率外,目镜还需要考虑一个额外的放大倍率因子,通常是10倍的放大倍率。目镜看起来就像显微镜上一个看似简单的光学部件。虽然这是真的,一些基本的目镜是由一个金属管与镜头顶部和底部,许多研究级目镜由一组透镜组成,设计用于相互配合工作,以提供您的标本的校正视图,以及补充物镜的属性。

不管目镜的组件设计如何,在金属外壳的两端只有两个镜片,用户可以看到。用来观察最终图像的透镜(最靠近眼睛的)被称为“眼透镜”,而另一端的透镜(朝向显微镜体)被称为“场透镜”。

在晶状体周围,你通常会发现橡胶或塑料的眼罩(见图2)。这些眼罩有几个功能。它们会挡住一些周围的光线,从而让人们更清楚地看到感兴趣的标本。此外,它们限制用户到目镜的最佳距离。如果你戴眼镜,它们可以简单地从目镜的顶部向后滚动或完全取下。

关于显微镜卫生的一句话:如果你在共用的实验室或设施中使用显微镜,卫生和清洁是很重要的因素。一个重要的考虑是眼睛感染。如果你不幸有眼部感染,你应该避免使用共用的显微镜,直到完全清除。眼睛感染具有高度传染性,很容易传染给其他显微镜使用者。不管你的眼睛是否健康,你都应该把目镜和眼罩(以及整个显微镜)保持在干净的状态,以便下次使用。

目镜屈光度调整

目镜需要调整以适应使用者的视力。这被称为“屈光度调整”,用于纠正眼睛之间的焦距和视觉差异(见图2)。除非您具有完美的正常视力(也称为“20/20视力”),否则进行这种简单的调整将允许更清晰地查看标本。在进行屈光度调整之前,应该对目镜之间的距离进行简单的物理调整(假设您使用的是双目显微镜),以适应用户的解剖结构。双目目镜安装在一个水平的“滑块”上,两个目镜都可以移动以适应眼睛之间的距离。或者,每个目镜安装在独立的外壳,可以半圆形旋转移动,以匹配用户眼睛之间的距离。

一旦正确设置了物理距离,就可以进行屈光度调整了。如果你检查每一个目镜,你会注意到至少其中一个在金属体或外壳周围有一个滚花环(另一个也可以是固定焦点目镜)。只通过固定目镜向下看,并使用显微镜的主聚焦轮使你的标本成为锐利的焦点。将眼睛闭在固定焦目镜上,只使用屈光度可调目镜观察标本。同时保持你的标本的原始焦点,慢慢转动屈光度环,直到标本成为锐利的焦点。当你睁开双眼,标本现在应该在清晰的焦点。屈光度调整完成后,每个选定的物镜的设置都是相同的。

光学畸变

就显微镜而言(在本文的范围内),有两种主要类型的光学像差:色差和几何像差。几何像差(也称为“单色”或“球面像差”)也称为“赛德尔像差”。菲利普·路德维希·冯·塞德尔(1821-1896)是德国数学家,他在1857年确定了五种几何像差(球形、彗差、散光、畸变和场曲率)。一般来说,几何/单色/赛德尔像差的发生是由于透镜的结构和几何结构,以及光在通过透镜时与折射和反射有关的方式。

考虑到所有可能通过曲面透镜的光波,通过透镜中心的光波将比通过曲面透镜边缘的光波折射得小。光波在通过透镜之前是平行的,但没有收敛到一个焦点,而是沿着光轴作为不同的点扩散(图3)。

色差主要是由透镜的材料引起的。白光由许多不同的波长/颜色组成,当它通过凸透镜时,它被分解成它的组成部分。这种波长的分裂意味着,一旦光通过透镜,组成颜色不会聚焦到彼此相同的收敛点(图4)。

目标

显微镜物镜的制造和校正,以考虑一个或多个这些像差在每个光学元件。在物镜镜筒上蚀刻的信息中(除了放大倍率、物镜类型、数值孔径(NA)等)还包括光学校正信息(见图3)。

虽然有许多光学校正可用,但本文将介绍最常见的四种可能遇到和使用的光学校正。除了目镜,目标看起来也很简单。物镜两端的两个透镜被称为“前透镜”,它离标本最近,“后透镜”在使用过程中不可见,因为它面对显微镜的主体。大多数物镜由一系列相对复杂的透镜组成,每个透镜相互补充,旨在纠正扭曲的光学像差。

消色差的目标

最常校正的显微镜物镜是“消色差”物镜。这些物体通常用“Achro”或“Achromat”的缩写来标识。这些物镜根据一种被称为“轴向色差”的光学现象进行校正。这种像差发生在白光通过凸透镜时。结果,白光被分解成红、绿、蓝的组成波长。这种分裂意味着波长不收敛于光轴上的同一焦点(见图4)。

如果使用未经轴向色差校正的物镜观察标本,则可以看到标本周围的彩色条纹以及图像的模糊。消色差物镜校正为两个波长(红色和蓝色),使这些颜色与绿色波长接近相同的焦点。对单色消色差物镜的球差进行了校正。

Plan-Achromatic目标

下一个层次的修正是在“计划消色差”目标中发现的。这些物体通常在物镜的桶上被缩写为“Plan achroat”或“Achroplan”来标识。除了对轴向色差进行校正外,这些物镜还对一种称为“场曲率”的光学现象进行了校正。当光通过曲面透镜时,就会发生这种现象。投影图像的结果是标本的弯曲视图。如果一个标本被观察使用物镜没有校正场曲率,这将导致在一个不均匀的焦点为整个视野。视野的边缘或中心都可以聚焦,但不能同时聚焦。虽然这对于常规的查看和检查样本来说通常不是问题,但是如果您希望捕获用于出版的图像,则可能会出现更多问题。在这种情况下,建议使用平面消色差物镜进行平场校正和在整个图像视图上均匀聚焦。

Semi-Apochromatic目标

下一级校正物镜是“半消色差”或“萤石”物镜。这些物体在枪管上用缩写‘Fluar’、‘Fluor’、‘Fluo’或‘Fl’来标识。“萤石”一词可以追溯到这种镜片由萤石制造的时代,萤石是一种氟化钙矿物。在商业上,这种矿物也被称为“萤石”,目前仍被用于制造一些半消色差镜片,尽管大多数镜片现在是由合成材料制成的。半消色差物镜校正一种或两种成分的颜色,校正确保不同的光波聚焦在一起,在光轴上形成所谓的“混淆最少的圆”。

除了上面的桶形缩写外,还有“FL计划”或“Fluor计划”名称的目标。这些物镜不仅校正了球差和色差,而且校正了场曲率。

复消色差的目标

最高水平的校正物镜(反映在这些光学的成本)是“消色差”物镜。这些由缩写“Plan Apochromat”,“PL7月’,或在物镜筒上的‘Plan Apo’(见表1)。这些物镜对场曲率进行了校正(因此缩写为‘Plan’),并对红、绿和蓝成分波长进行了色度校正。此外,消色差的物镜也被球面校正了多达三个波长。与校正较少的物镜的等效放大倍数相比,在消色差透镜中发现的高校正水平导致更高的NA。

从徕卡校正物镜

一个不同类别的徕卡校正物镜的概述可以通过下面找到链接(见表1)。此外,徕卡可以帮助您通过填写在线表格来找到您的申请所需的确切目标页面

进一步缩写用于徕卡物镜。

双相障碍

亮场/入射光暗场

PH值

相位对比物镜

钢筋混凝土

反射对比物镜(仅使用DM R)

P,波尔

低应变,用于定量极化

/

入射光除外,荧光除外

LMC

调制对比物镜(仅适用于徕卡DM IRB)

表2:特别适合于特定对比方法的目标被相应地标记。

石油

DIN/ISO标准浸油

W

GLYC

甘油

IMM

任何其他或多于一种浸入式媒体

表3:必须与某物镜一起使用的浸泡介质在物镜上标明。

相关系数

带矫正项圈的物镜

l

目标具有超长的自由工作距离

6位代码

标志着目标,并要求在徕卡微系统订购188金宝搏的网址

表4:徕卡物镜上提到的更多标签。

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