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解析近場光學顯微鏡的組成部分說明討論

更新更新時間:2018-06-20 點擊次數:1368
   近場光學顯微鏡使我們對生物體的生命活動規律有了更進一步的認識。在普通中學生物教學大綱中規定的實驗中,大部分要通過顯微鏡來完成,因此,顯微鏡性能的好壞是做好觀察實驗的關鍵。
  近場光學顯微鏡的機械裝置是顯微鏡的重要組成部分。其作用是固定與調節光學鏡頭,固定與移動標本等。主要有鏡座、鏡臂、載物臺、鏡筒、物鏡轉換器、與調焦裝置組成。
  一、鏡座和鏡臂:鏡座作用是支撐整個顯微鏡,裝有反光鏡,有的還裝有照明光源。鏡臂作用是支撐鏡筒和載物臺。分固定、可傾斜兩種。
  二、載物臺:載物臺作用是安放載玻片,形狀有圓形和方形兩種,其中方形的面積為120mm×110mm。中心有一個通光孔,通光孔后方左右兩側各有一個安裝壓片夾用的小孔。分為固定式與移動式兩種。有的載物臺的縱橫坐標上都裝有游標尺,一般讀數為0.1mm,游標尺可用來測定標本的大小,也可用來對被檢部分做標記。
  三、鏡筒:鏡筒上端放置目鏡,下端連接物鏡轉換器。分為固定式和可調節式兩種。機械筒長不能變更的叫做固定式鏡筒,能變更的叫做調節式鏡筒。
  四、物鏡轉換器:物鏡轉換器固定在鏡筒下端,有3—4個物鏡螺旋口,物鏡應按放大倍數高低順序排列。旋轉物鏡轉換器時,應用手指捏住旋轉碟旋轉,不要用手指推動物鏡,因時間長容易使光軸歪斜,使成像質量邊壞。
  五、調焦裝置:近場光學顯微鏡上裝有粗準焦螺旋和細準焦螺旋。有的顯微鏡粗準焦螺旋與裝在同一軸上,大螺旋為粗準焦螺旋,小螺旋為細準焦螺旋;有的則分開安置,位于鏡臂的上端較大的一對螺旋為是粗準焦螺旋,其轉動一周,鏡筒上升或下降10mm。
  近場光學顯微鏡一般由載物臺、聚光照明系統、物鏡,目鏡和調焦機構組成。載物臺用于承放被觀察的物體。利用調焦旋鈕可以驅動調焦機構,使載物臺作粗調和微調的升降運動,使被觀察物體調焦清晰成象。它的上層可以在水平面內沿作精密移動和轉動,一般都把被觀察的部位調放到視場中心。
  聚光照明系統由燈源和聚光鏡構成,聚光鏡的功能是使更多的光能集中到被觀察的部位。照明燈的光譜特性必須與顯微鏡的接收器的工作波段相適應。物鏡位于被觀察物體附近,是實現*級放大的鏡頭。在物鏡轉換器上同時裝著幾個不同放大倍率的物鏡,轉動轉換器就可讓不同倍率的物鏡進入工作光路,物鏡的放大倍率通常為5~100倍。
  物鏡是顯微鏡中對成象質量優劣起決定性作用的光學元件。常用的有能對兩種顏色的光線校正色差的消色差物鏡;質量更高的還有能對三種色光校正色差的復消色差物鏡;能保證物鏡的整個像面為平面,以提高視場邊緣成像質量的平像場物鏡。高倍物鏡中多采用浸液物鏡,即在物鏡的下表面和標本片的上表面之間填充折射率為1.5左右的液體,它能顯著的提高顯微觀察的分辨率。
  目鏡是位于人眼附近實現第二級放大的鏡頭,鏡放大倍率通常為5~20倍。按照所能看到的視場大小,目鏡可分為視場較小的普通目鏡,和視場較大的大視場目鏡(或稱廣角目鏡)兩類。
  近場光學顯微鏡是一種精密的光學儀器,已有300多年的發展史。自從有了顯微鏡,人們看到了過去看不到的許多微小生物和構成生物的基本單元——細胞。不僅有能放大千余倍的光學顯微鏡,而且有放大幾十萬倍的電子顯微鏡,使我們對生物體的生命活動規律有了更進一步的認識。近場光學顯微鏡在普通中學生物教學大綱中規定的實驗中,大部分要通過顯微鏡來完成,因此,顯微鏡性能的好壞是做好觀察實驗的關鍵。
  近場光學顯微鏡使用方法
  1.使用單筒顯微鏡時,要養成用左眼觀察的習慣(因一般用右手畫圖),觀察時要兩眼同時睜開,不要睜一只閉一只,因為這樣易于疲勞。為了訓練學生習慣于兩眼同時睜開觀察,可剪一塊長約14cm,寬約6cm的長方形硬紙片,在靠近左端處挖一個直徑比鏡筒上端外徑略小的圓孔,把圓孔套在鏡筒上段,觀察時兩眼同時睜開,利用紙片的右端擋住右眼的視線,這樣訓練一段時間后,就能習慣于兩眼同時睜開,然后把紙片去掉。
  2.直筒顯微鏡的鏡臂與鏡座連接處,是一個機械關節,可用于調節鏡筒的傾斜度,便于觀察,鏡臂不能過于后傾,一般不超過40°。但是在使用臨時裝片觀察時,禁止使用傾斜關節(當鏡筒傾斜時,載物臺也隨之傾斜,載玻片上的液體易流出),尤其是裝片內含酸性試劑時嚴禁使用,以免污損鏡體。
  3.目鏡和物鏡的使用
  一般都是用一個放大倍數適中的目鏡(10×)和zui低倍的物鏡開始觀察,逐步改用倍數較高的物鏡,從中找到符合實驗要求的放大倍數。
  轉換物鏡時,先用低倍鏡觀察,調節到正確的工作距離(成像zui清晰)。如果進一步使用高倍物鏡觀察,應在轉換高倍物鏡之前,把物像中需要放大觀察的部分移至視野中央(將低倍物鏡轉換成高倍物鏡觀察時,視野中的物像范圍縮小了很多)。低倍物鏡和高倍物鏡基本齊焦(同高調焦)。
  通常認為,使用任何一個物鏡時,有效放大倍數的上限是1,000乘它的數值孔徑,下限是250乘它的數值孔徑。如40×物鏡的數值孔徑是0.65,則上、下限分別為:1000×0.65=650倍和250×0.65≈163倍,超過有效放大倍數上限的叫做無效放大,不能提高觀察效果。低于下限的放大倍數則人眼無法分辨,不利于觀察。一般*的放大倍數范圍是500—700乘數值孔徑之間的數字。
  4.油浸物鏡的使用
  近場光學顯微鏡使用油浸物鏡時,一般不要使用同高調焦。同高調焦只適用于每臺顯微鏡的原配物鏡,在使用低倍和高倍物鏡時,是一個有利的方便條件,但在使用油浸物鏡時,則受到一定限制,一般地說,用油鏡觀察未加蓋玻片的標本片(載玻片)時,利用同高調焦的安全度較大,而對于有蓋玻片的標本片,要小心使用,因為油浸物鏡的工作距離很短,在設計和裝配時所考慮的同高是對標準厚度蓋玻片的。
  載物臺和物鏡兩者必須能沿物鏡光軸方向作相對運動以實現調焦,獲得清晰的圖像。用高倍物鏡工作時,容許的調焦范圍往往小于微米,所以顯微鏡必須具備為精密的微動調焦機構。顯微鏡放大倍率的限即有效放大倍率,近場光學顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的zui小間距。分辨率和放大倍率是兩個不同的但又互有的概念。
  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。
  聚光照明系統是對顯微鏡成像性能有較大影響,但又是易于被使用者忽視的環節。近場光學顯微鏡的功能是提供亮度足夠且均勻的物面照明。聚光鏡發來的光束應能保證充滿物鏡孔徑角,否則就不能充分利用物鏡所能達到的zui高分辨率。為此目的,在近場光學顯微鏡中設有類似照相物鏡中的,可以調節開孔大小的可變孔徑光闌,用來調節照明光束孔徑,以與物鏡孔徑角匹配。
  改變照明方式,可以獲得亮背景上的暗物點(稱亮視場照明)或暗背景上的亮物點(稱暗視場照明)等不同的觀察方式,以便在不同情況下更好地發現和觀察微細結構。

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