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  ■中文名称
  显微镜

显微镜

  ■英文名称
  microscope
  ■仪器概述
  显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器,是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜:光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍,分辨的最小极限达0.1微米,国内显微镜机械筒长度一般是160mm。国内主要生产厂家上海光学仪器厂 等
  光学显微镜的种类很多,除一般的外,主要有:
  ①暗视野显微镜,一种具有暗视野聚光镜,从而使照明的光束不从中央部分射入,而从四周射向标本的显微镜。
  ②荧光显微镜,以紫外线为光源,使被照射的物体发出荧光的显微镜。电子显微镜是在1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。这种显微镜用高速电子束代替光束。由于电子流的波长比光波短得多,所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍,分辨的最小极限达0.2纳米。1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。
  ■主要用途
  显微镜被用来放大微小物体的图像。一般应用于生物、医药、微观粒子等观测。
  (1)利用微微动载物台之移动,配全目镜之十字座标线,作长度量测。
  (2)利用旋转载物台与目镜下端之游标微分角度盘,配全合目镜之址字座标线,作角度量测,令待测角一端对准十字线与之重合,然再让另一端也重合。
  (3)利用标准检测螺纹的节距、节径、外径、牙角及牙形等尺寸或外形。
  (4)检验金相表面的晶粒状况。
  (5)检验工件加工表面的情况。
  (6)检测微小工件的尺寸或轮廓是否与标准片相符。

目录

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仪器结构编辑本段回目录

  ■光学显微镜结构
  普通光学显微镜的构造主要分为三部分:机械部分、照明部分和光学部分。
  ◆机械部分
  (1)镜座:是显微镜的底座,用以支持整个镜体。
  (2)镜柱:是镜座上面直立的部分,用以连接镜座和镜臂。
  (3)镜臂:一端连于镜柱,一端连于镜筒,是取放显微镜时手握部位。
  (4)镜筒:连在镜臂的前上方,镜筒上端装有目镜,下端装有物镜转换器。
  (5)物镜转换器(旋转器):接于棱镜壳的下方,可自由转动,盘上有3-4个圆孔,是安装物镜部位,转动转换器,可以调换不同倍数的物镜,当听到碰叩声时,方可进行观察,此时物镜光轴恰好对准通光孔中心,光路接通。转换物镜后,不允许使用粗调节器,只能用细调节器,使像清晰。
  (6)镜台(载物台):在镜筒下方,形状有方、圆两种,用以放置玻片标本,中央有一通光孔,我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器),推进器左侧有弹簧夹,用以夹持玻片标本,镜台下有推进器调节轮,可使玻片标本作左右、前后方向的移动。
  (7)调节器:是装在镜柱上的大小两种螺旋,调节时使镜台作上下方向的移动。
  ①粗调节器(粗螺旋):大螺旋称粗调节器,移动时可使镜台作快速和较大幅度的升降,所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中,通常在使用低倍镜时,先用粗调节器迅速找到物象。
  ②细调节器(细准焦螺旋):小螺旋称细调节器,移动时可使镜台缓慢地升降,多在运用高倍镜时使用,从而得到更清晰的物象,并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。
  ◆照明部分
  装在镜台下方,包括反光镜,集光器。
  (1)反光镜:装在镜座上面,可向任意方向转动,它有平、凹两面,其作用是将光源光线反射到聚光器上,再经通光孔照明标本,凹面镜聚光作用强,适于光线较弱的时候使用,平面镜聚光作用弱,适于光线较强时使用。
  (2)集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上,由聚光镜和光圈组成,其作用是把光线集中到所要观察的标本上。
  ①聚光镜:由一片或数片透镜组成,起汇聚光线的作用,加强对标本的照明,并使光线射入物镜内,镜柱旁有一调节螺旋,转动它可升降聚光器,以调节视野中光亮度的强弱。
  ②光圈(虹彩光圈):在聚光镜下方,由十几张金属薄片组成,其外侧伸出一柄,推动它可调节其开孔的大小,以调节光量。
  ◆光学部分
  (1)目镜:装在镜筒的上端,通常备有2-3个,上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数,一般装的是10×的目镜。
  (2)物镜:装在镜筒下端的旋转器上,一般有3-4个物镜,其中最短的刻有“10×”符号的为低倍镜,较长的刻有“40×”符号的为高倍镜,最长的刻有“100×”符号的为油镜,此外,在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线,以示区别。
  显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积,如物镜为10×,目镜为10×,其放大倍数就为10×10=100。
  ■电子显微镜结构
  电子显微镜由镜筒、真空系统和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和照相机构等部件,这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体;真空系统由机械真空泵、扩散泵和真空阀门等构成,并通过抽气管道与镜筒相联接;电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节控制单元组成。
  ◆电子透镜
  电子透镜是电子显微镜镜筒中最重要的部件,它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦,其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似,所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜,由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。
  ◆电子枪
  电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极构成的部件。它能发射并形成速度均匀的电子束,所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。
[编辑本段]【成像原理】
  ■光学显微镜成像原理光学显微镜成像原理
  使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后,形成放大倒立的实象;实象经目镜再次放大后,形成放大的虚象。
  标本(AB)在物镜(Lo)焦点上,通过物镜(Lo)和管镜(Le)在象方形成放大倒立的实象(A’B’);靠近人眼一方的目镜(Le)对中间象(A’B’)再次放大,在明视距离(对人眼来说约为250mm)处形成一个虚象(A”B”)。
  人眼通过显微镜所观察到的象就是一个被放大了的虚象A”B”。
  ■电子显微镜成像原理
  电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
  电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍,所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。

显微镜的基本光学原理编辑本段回目录

一、折射和折射率
光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。

二、透镜的性能
透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。

当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称“焦点”,通过交点并垂直光轴的平面,称“焦平面”。焦点有两个,在物方空间的焦点,称“物方焦点”,该处的焦平面,称“物方焦平面”;反之,在象方空间的焦点,称“象方焦点”,该处的焦平面,称“象方焦平面”。

光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。

 
三、影响成像的关键因素—相差
由于客观条件,任何光学系统都不能生成理论上理想的象,各种象差的存在影响了成像质量。下面分别简要介绍各种相差。

1. 色差(Chromatic aberration)
色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 七种组成,各种光的波长不同 ,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在象方则可能形成一个色斑。
色差一般有位置色差,放大率色差。位置色差使像在任何位置观察,都带有色斑或晕环,使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘

 
2. 球差(Spherical aberration)
球差是轴上点的单色相差,是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是,一个点成像后,不在是个亮点,而是一个中间亮 边缘逐渐模糊的亮斑。从而影响成像质量。

球差的矫正常利用透镜组合来消除,由于凸、凹透镜的球差是相反的,可选配不同材料的凸凹透镜胶合起来给予消除。旧型号显微镜,物镜的球差没有完全矫正,应与相应的补偿目镜配合,才能达到纠正效果。一般新型显微镜的球差完全由物镜消除。

3. 慧差(Coma)
慧差属轴外点的单色相差。轴外物点以大孔径光束成象时,发出的光束通过透镜后,不再相交一点,则一光点的象便会得到一逗点壮,型如慧星,故称“慧差”。

4. 象散(Astigmatism)
象散也是影响清晰度的轴外点单色相差。当视场很大时,边缘上的物点离光轴远,光束倾斜大,经透镜后则引起象散。象散使原来的物点在成象后变成两个分离并且相互垂直的短线,在理想象平面上综合后,形成一个椭圆形的斑点。象散是通过复杂的透镜组合来消除。
5. 场曲(Curvature of field)
场曲又称“象场弯曲”。当透镜存在场曲时,整个光束的交点不与理想象点重合,虽然在每个特定点都能得到清晰的象点,但整个象平面则是一个曲面。这样在镜检时不能同时看清整个相面,给观察和照相造成困难。因此研究用显微镜的物镜一般都是平场物镜,这种物镜已经矫正了场曲;。

6. 畸变(Distortion)
前面所说各种相差除场曲外,都影响象的清晰度。畸变是另一种性质的相差,光束的同心性不受到破坏。因此,不影响象的清晰度,但使象与原物体比,在形状上造成失真。

四、显微镜的成象(几何成象)原理
显微镜之所以能将被检物体进行放大,是通过透镜来实现的。单透镜成象具有象差,严重影响成象质量。因此显微镜的主要光学部件都由透镜组合而成。从透镜的性能可知,只有凸透镜才能起放大作用,而凹透镜不行。显微镜的物镜与目镜虽都由透镜组合而成,但相当于一个凸透镜。为便于了解显微镜的放大原理,简要说明一下凸透镜的5种成象规律:
(1) 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象;
(2) 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象;
(3) 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象;
(4) 当物体位于透镜物方焦点上时,则象方不能成象;
(5) 当物体位于透镜物方焦点以内时,则象方也无象的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。
显微镜的成象原理就是利用上述(3)和(5)的规律把物体放大的。当物体处在物镜前F-2F(F为物方焦距)之间,则在物镜象方的二倍焦距以外形成放大的倒立实象。在显微镜的设计上,将此象落在目镜的一倍焦距F1之内,使物镜所放大的第一次象(中间象),又被目镜再一次放大,最终在目镜的物方(中间象的同侧)、人眼的明视距离(250mm)处形成放大的直立(相对中间象而言)虚象。因此,当我们在镜检时,通过目镜(不另加转换棱镜)看到的象于原物体的象,方向相反。

五、显微镜光学系统简介
显微镜光学系统的设计有三种光学系统。
1 长筒光学系统
2 万能无限远校正光学系统:是目前最先进的光路设计,它分体现了无限远校正方式的优越性。光线通过物镜后成为平行光束通过镜筒,并在结象透镜处折射或完成无相差的中间象。物镜与观察筒内结象透镜之间可添加光学附件,而不影响总放大倍数。另外这种光学系统不需要安装附加校正透镜,都能得到最佳的显微图象。

显微镜的重要光学技术参数编辑本段回目录

在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。
显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。
一. 数值孔径
数值孔径简写NA,数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。其数值的大小,分别标科在物镜和聚光镜的外壳上。
数值孔径(NA)是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(h)和孔径角(u)半数的正玄之乘积。用公式表示如下:
NA=hsinu/2
孔径角又称“镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。

显微镜观察时,若想增大NA值,孔径角是无法增大的,唯一的办法是增大介质的折射率h值。基于这一原理,就产生了水浸系物镜和油浸物镜,因介质的折射率h值大于一,NA值就能大于一。

数值孔径最大值为1.4,这个数值在理论上和技术上都达到了极限。目前,有用折射率高的溴萘作介质,溴萘的折射率为1.66,所以NA值可大于1.4。

这里必须指出,为了充分发挥物镜数值孔径的作用,在观察时,聚光镜的NA值应等于或略大于物镜的NA值,

数值孔径与其他技术参数有着密切的关系,它几乎决定和影响着其他各项技术参数。它与分辨率成正比,与放大率成正比,与焦深成反比,NA值增大,视场宽度与工作距离都会相应地变小。

二. 分辨率
分辨率又称“鉴别率”,“解像力”。是衡量显微镜性能的又一个重要技术参数。
显微镜的分辨率用公式表示为:d=l/NA
式中d为最小分辨距离;l为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大,照明光线波长越短,则d值越小,分辨率就越高。

要提高分辨率,即减小d值,可采取以下措施
1. 降低波长l值,使用短波长光源。
2.曾大介质h值和提高NA值(NA=hsinu/2)。
3.增大孔径角。
4.增加明暗反差。

三. 放大率
放大率就是放大倍数,是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后,人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值,是物镜和目镜放大倍数的乘积。

放大率也是显微镜的重要参数,但也不能盲目相信放大率越高越好,在选择时应首先考虑物镜的数值孔径。

四. 焦深
焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层,焦深与其他技术参数有以下关系:
1.焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。
2.焦深大,分辨率降低。
由于低倍物镜的景深较大,所以在低倍物镜照相时造成困难。

五. 视场直径(Field of view)
观察显微镜时,所看到的明亮的原形范围叫视场,它的大小,是由目镜里的视场光阑决定的。

视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大,愈便于观察。
 F=FN/Mob
F: 视场直径,FN:视场数,Mob:物镜放大率。
视场数(Field Number, 简写为FN),标刻在目镜的镜筒外侧。
由公式可看出:
1. 视场直径与视场数成正比。
2. 增大物镜的倍数,则视场直径减小。因此,若在低倍镜下可以看到被检物体的全貌,而换成高倍物镜,就只能看到被检物体的很小一部份。

六. 覆盖差
显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了相差,这就是覆盖差。覆盖差的产生影响了显微镜的成响质量。

国际上规定,盖玻片的标准厚度为0.17mm, 许可范围在0.16—0.18mm.,在物镜的制造上已将此厚度范围的相差计算在内。物镜外壳上标科的确0.17,即表明该物镜要求盖玻片的厚度。

七. 工作距离
工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。镜检时,被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。因此,它与焦距是两个概念,平时习惯所说的调焦,实际上是调节工作距离。
在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短孔径角则大。
数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。

显微镜的光学附件编辑本段回目录

显微镜得不偿失光学部件包括物镜,目镜,聚光镜及照明装置几个部分。各光学部件都直接决定和影响光学性能的优劣,现分述如下:

一.物镜
物镜是显微镜最重要的光学部件,利用光线使被检物体第一次成象,因而直接关系和影响成象的质量和各项光学技术参数,是衡量一台显微镜质量的首要标准。

物镜的结构复杂,制作精密,由于对象差的校正,金属的物镜筒内由相隔一定距离并被固定的透镜组组合而成。物镜有许多具体的要求,如合轴,齐焦。
齐焦既是在镜检时,当用某一倍率的物镜观察图象清晰后,在转换另一倍率的物镜时,其成象亦应基本清晰,而且象的中心偏离也应该在一定的范围内,也就是合轴程度。齐焦性能的优劣和合轴程度的高低是显微镜质量的一个重要标志,它是与物镜的本身质量和物镜转换器的精度有关。

物镜的种类很多,可从不同的角度分类,现分类介绍。
根据物镜相差校正的程度进行分类,可分为:
1.消色差物镜(Achromatic objective): 这是常见的物镜,外壳上常有“Ach”字样。这类物镜仅能校正轴上点的位置色差(红,蓝二色)和球差(黄绿光)以及消除近轴点慧差。不能校正其它色光的色差和球差,且场曲很大。
2.复消色差物镜(Apochromatic objective): 复消色差物镜的结构复杂,透镜采用了特种玻璃或萤石等材料制作而成,物镜的外壳上标有“Apo” 字样 ,这种物镜不仅能校正红绿蓝三色光的色差,同时能校正红,蓝二色光的球差。由于对各种相差的校正极为完善,比响应倍率的消色差物镜有更大的数值孔径,这样不仅分辨率高,象质量优而且也有更高的有效放大率。因此,复消色差物镜的性能很高,适用于高级研究镜检和显微照相.
3.半复消色差物镜( Semi apochromatic objedtive): 半复消色差物镜又称氟石物镜,物镜,物镜的外壳上标有“FL”字样,在结构上透镜的数目比消色差物镜多,比负消色差物镜少,成象质量上,远较消色差物镜为好,接近于复消色差物镜。平场物镜是在物镜的透镜系统中增加一快半月形的厚透镜,以达到校正场曲的缺陷。平场物镜的视场平坦,更适用于镜检和显微照象。
4.特种物镜:所谓“特种物镜”是在上述物镜的基础上,专门为达到某些特定的观察效果而设计制造的。主要有以下几种:
(1) 带校正环物镜(Correction collar objective):
在物镜的中部装有环装的调节环,当转动调节环时,可调节物镜内透镜组之间的距离,从而校正由盖玻片厚度不标准引起的覆盖差。调节环上的刻度可从0 .11--.023,在物镜的外壳上也标科有此数字,表明可校正盖玻片从0.11—0.23mm厚度之间的误差。
(2) 带虹彩光阑的物镜(Iris diaphragm objective ): 
在物镜镜筒内的上部装有虹彩光阑,外方也可以旋转的调节环,转动时可调节光阑孔径的大小,这种结构的物镜是高级的油浸物镜,它的作用是在暗视场镜检时,往往由于某些原因而使照明光线进入物镜,使视场背景不够黑暗,造成镜检质量的下降。这时调节光阑的大小,使背景变黑,使被检物体更明亮,增强镜检效果。

(3)相衬物镜(Phase contrast objective ):
这种物镜是由于相衬镜检术的专用物镜,其特点是在物镜的后焦平面处装有相板。

(4)无罩物镜(No cover objective ): 有些被检物体,如涂抹制片等,上面不能加用盖玻片,这样在镜检时应使用无罩物镜,否则图象质量将明显下降,特别是在高倍镜检时更为明显。这种物镜的外壳上常标刻NC,同时在盖玻片厚度的位置上没有0.17的字样,而标刻着“0”。

(5)长工作距离物镜:这种物镜是倒置显微镜的专用物镜,它是为了满足组织培养,悬浮液等材料的镜检而设计。

二. 目镜
目镜的作用是把物镜放大的实象(中间象)再放大一便,并把物象映入观察者的眼中,实质上目镜就是一个放大镜。已知显微镜的分辨率能力是由物镜的数值孔径所决定的,而目镜只是起放大作用。因此,对于物镜不能分辨出的结构,目镜放的再大,也仍然不能分辨出。
由于不同系列目镜光学设计不同,所以不能混用。

三. 聚光镜

聚光镜又名聚光器,装在载物台的下方。小型的显微镜往往无聚光镜,在使用数值孔径0.40以上的物镜时,则必须具有聚光镜。聚光镜不仅可以弥补光量的不足和适当改变从光源射来的光的性质,而且将光线聚焦于被检物体上,以得到最好的照明效果。

聚光镜的的结构有多种,同时根据物镜数值孔径的大小 ,相应地对聚光镜的要求也不同 。
1. 阿贝聚光镜(Abbe condenser)
这是由德国光学大学大师恩斯特。阿贝.(Ernst Abbe)设计。阿贝聚光镜由两片透镜组成,有较好的聚光能力,但是在物镜数值孔径高于0.60时,则色差,球差就显示出来。因此,多用于普通显微镜上。
2. 消色差聚光镜(Achromatic aplanatic condenser )
这种聚光镜又名“消色差消球差聚光镜”和“齐明聚光镜”它由一系列透镜组成,它对色差球差的校正程度很高,能得到理想的图象,是明场镜检中质量最高的一种聚光镜,其NA值达1.4 。因此,在高级研究显微镜常配有此种聚光镜。它不适用于4 X以下的低倍物镜,否则照明光源不能充满整个视场。
3. 摇出式聚光镜( Swing out condenser)
在使用低倍物镜时(如4X),由于视场大,光源所形成的光锥不能充满真整个视场,造成视场边缘部分黑暗,只中央部分被照亮。要使视场充满照明,就需将聚光镜的上透镜从光路中摇出。
4. 其它聚光镜:
聚光镜除上述明场使用的类型外,还有作特殊用途的聚光镜。如暗视野聚光镜,相衬聚光镜,偏光聚光镜,微分干涉聚光镜等,以上聚光镜分别适用于相应的观察方式。

四.显微镜的照明装置
显微镜的照明方法按其照明光束的形成,可分为“透射式照明”,和“落射式照明”两大类。前者适用于透明或半透明的被检物体,绝大数生物显微镜属于此类照明法;后者则适用于非透明的被检物体,光源来自上方,又称“反射式或落射式照明”。主要应用与金相显微镜或荧光镜检法。

1. 透射式照明
透射式照明法分中心照明和斜射照明两种形式:
(1) 中心照明:这是最常用的透射式照明法,其特点是照明光束的中轴与显微镜的光轴同在一条直线上。它又分为“临界照明”和“柯勒照明”两种。
A. 临界照明(Critical illumination):这是普通的照明法。这种照明的特点是光源经聚光镜后成象在被检物体上,光束狭而强,这是它的优点。但是光源的灯丝象与被检物体的平面重合,这样就造成被检物体的照明呈现出不均匀性,在有灯丝的部分则明亮;无灯丝的部分则暗淡,不仅影响成象的质量,更不适合显微照相,这是临界照明的主要缺陷。其补救的方法是在光源的前方放置乳白和吸热滤色片,使照明变得较为均匀和避免光源的长时间的照射而损伤被检物体。
B. 柯勒照明:柯勒照明克服了临界照明的缺点,是研究用显微镜中的理想照明法。这中照明法不仅观察效果佳,而且是成功地进行显微照相所必须的一种照明法。光源的灯丝经聚光镜及可变视场光阑后,灯丝象第一次落在聚光镜孔径的平面处,聚光镜又将该处的后焦点平面处形成第二次的灯丝象。这样在被检物体的平面处没有灯丝象的形成,不影响观察。此外照明变得均匀。

观察时,可改变聚光镜孔径光阑的大小,使光源充满不同物镜的入射光瞳,而使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径匹配。同时聚光镜又将视场光阑成象在被检物体的平面处,改变视场光阑的大小可控制照明范围。此外,这种照明的热焦点不在被检物体的平面处,即使长时间的照明,也不致损伤被检物体。
(2) 斜射照明:这种照明光束的中轴与显微镜的光轴不在一直线上,而是与光轴形成一定的角度斜照在物体上,因此成斜射照明。相衬显微术和暗视野显微术就是斜射照明。

2. 落射式照明
这种照明的光束来自物体的上方通过物镜后射到被检物体上,这样物镜又起着聚光镜的作用。这种照明法是适用于非透明物体,如金属,矿物等。

五. 显微镜的光轴调节
在显微镜的光学系统中,光源、聚光镜、物镜和目镜的光轴以及光阑的中心必须与显微镜的光轴同在一直线上,所以在镜检前必须进行显微镜光轴的调节,否则不能达到最佳观察效果。
1. 光源灯丝调节:旧式显微镜需要调节灯泡的位置。目前的新型显微镜的光源已经进行了予定心设置,所以不需要调整。
2. 聚光镜的中心调整:实际上显微镜光轴的调整的重点即是聚光镜的位置调整。
首先将视场光阑缩小,用10X物镜观察,在视场内可见到视场光阑的轮廓,如果不在中央,则利用聚光镜外侧的两个调整螺钉将其调至中央部分,当缓慢地增大视场光阑时,能看到光束向视场周缘均匀展开直至视场光阑的轮廓象完全与视场边缘内接,说明已经和轴。和轴后再略为增大视场光阑,使轮廓象刚好处于视场外切或略大。
3. 孔径光阑的调节:孔径光阑安装在聚光镜内,研究用显微镜的聚光镜的外侧边缘上都有科数及定位记号,这样便于调节聚光镜与物镜的数值孔径相匹配,原则上说更换物镜时需调整聚光镜的数值孔径,一般物镜的数值孔径乘0.6或0.8就是聚光镜的数值孔径。

显微镜检术分类编辑本段回目录

在生物研究领域,透射式明场显微镜得到广泛应用,在此基础上各种特殊的镜检方法也得到应用,如相衬,荧光,干涉,暗场,这些镜检方法在高档显微镜上均能同时实现。

正立式显微镜
 一. 明视野观察(Bright field)
明视野镜检是大家比较熟悉的一种镜检方式,广泛应用于病理、检验,用于观察被染色的切片,所有显微镜均能完成此功能。在此不再赘述。

 
二. 暗视野观察(Dark field)
暗视野实际是暗场照明发。它的特点和明视野不同,不直接观察到照明的光线,而观察到的是被检物体反射或衍射的光线。因此,视场成为黑暗的背景,而被检物体则呈现明亮的象。

暗视野的原理是根据光学上的丁道尔现象,微尘在强光直射通过的情况下,人眼不能观察,这是因为强光绕射造成的。若把光线斜射它,由于光的反射,微粒似乎增大了体积,为人眼可见。
暗视野观察所需要的特殊附件是暗视野聚光镜。它的特点是不让光束由下至上的通过被检物体,而是将光线改变途径,使其斜射向被检物体,使照明光线不直接进入物镜,利用被检物体表面反射或衍射光形成的明亮图象。
暗视野观察的分辨率远高于明视野观察,最高达0.02—0.004mm..

三.相衬镜检法(Phase contrast)
在光学显微镜的发展过程中,相衬镜检术的发明成功,是近代显微镜技术中的重要成就。我们知道,人眼只能区分光波的波长(颜色)和振幅(亮度),对于无色通明的生物标本,当光线通过时,波长和振幅变化不大,在明场观察时很难观察到标本.
相衬显微镜利用被检物体的光程之差进行镜检,也就是有效地利用光的干涉现象,将人眼不可分辨的相位差变为可分辨的振幅差,即使是无色透明的物质也可成为清晰可见。这大大便利了活体细胞的观察,因此相衬镜检法广泛应用于倒置显微镜。
相衬镜检法在装置上与明场不同,有一些特殊要求:
1. 环状光阑(Ring slit): 装在聚光镜的下方,而与聚光镜组合为一体---相衬聚光镜。它是由大小不同的环形光阑装在一圆盘内,外面标有10X、20X、40X、100X等字样,与相对应倍数的物镜配合使用。
2. 相板(Phase plate): 装在物镜的后焦平面处,它分为两部分,一是通过直射光的部分,为半透明的环状,叫共轭面;另一是通过衍射光的部分,叫“补偿面”。有相板的物镜称“相衬物镜”,外壳上常有“Ph”字样。
相衬镜检法是一种比较复杂的镜检方法,想要得到好的观察效果,显微镜的调试非常重要。除此之外还应注意以下几个方面。
1. 光源要强,全部开启孔径光阑;
2. 使用滤色片,使光波近于单色;

四.微分干涉称镜检术(Differential interference contrast DIC)

微分干涉镜检术出现于60年代,它不仅能观察无色透明的物体,而且图象呈现出浮雕壮的立体感,并具有相衬镜检术所不能达到的某些优点,观察效果更为逼真。
1. 原理
微分干涉称镜检术是利用特制的渥拉斯顿棱镜来分解光束。分裂出来的光束的振动方向相互垂直且强度相等,光束分别在距离很近的两点上通过被检物体,在相位上略有差别。由于两光束的裂距极小,而不出现重影现象,使图象呈现出立体的三维感觉。
2. 微分干涉称镜检术所需的特殊部件:
(1) 起偏镜
(2) 检偏镜
(3) 渥拉斯顿棱镜2 块
3. 微分干涉称镜检时的注意事项
(1)因微分干涉衬灵敏度高,制片表面不能有污物和灰尘。
(2)具有双折射性的物质,不能达到微分干涉衬镜检镜检的效果。
(3)倒置显微镜应用微分干涉衬时,不能用塑料培养皿。
 
五 荧光镜检术
荧光镜检术是用短波长的光线照射用荧光素染色过的被检物体,使之受激发后而产生长波长的荧光,然后观察。荧光镜检术广泛应用于生物,医学等领域。

1.荧光镜检术一般分为透射和落射式两种类型。
(1)透射式:激发光来自被检物体的下方,聚光镜为暗视野聚光镜,使激发光不进入物镜,而使荧光进入物镜。它在低倍情况下明亮,而高倍则暗,在油浸和调中时,较难操作,尤以低倍的照明范围难于确定,但能得到很暗的视野背景。透射式不使用于非透明的被检物体。
(2)落射式:透射式目前几乎被淘汰,新型的荧光显微镜多为落射式,光源来自被检物体的上方,在光路中具有分光镜,所以对透明和不透明的被检物体都适用。由于物镜起了聚光镜的作用,不仅便于操作,而且从低倍到高倍,可以实现整个视场的均匀照明。
2.荧光镜检术的注意事项
(1) 激发光长时间的照射,会发生荧光的衰减和淬灭现象,因此尽可能缩短观察时间,暂时不观察时,应用挡板遮盖激发光。
(2)作油镜观察时,应用“无荧光油”。
(3)荧光几乎都较弱,应在较暗的室内进行。
(4)电源最好装稳压器,否则电压不稳不仅会降低汞灯的寿命,也会影响镜检的效果。
目前许多新兴生物研究领域应用到荧光显微镜,如基因原位杂交(FISH)等等。


偏光显微镜(Polarizing microscope)
一.偏光显微镜的特点
偏光显微镜是鉴定物质细微结构光学性质的一种显微镜。凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色发来进行观察,但有些则不可能,而必须利用偏光显微镜。
偏光显微镜的特点,就是将普通改变为偏光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折射(各向同行)或双折射性(各向异性)。
双折射性是晶体的基本特性。因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物,化学等领域。在生物学和植物学也有应用。
二.偏光显微镜的基本原理
偏光显微镜的原理比较复杂,在此不作过多介绍,偏光显微镜必须具备以下附件(a)起偏镜 (b)检偏镜 (c)专用无应力物镜 (d)旋转载物台。
三. 偏光镜检术的方式
(一) 正相镜检(Orthscope):又称无畸变镜检,其特点是使用低倍物镜,不用伯特兰透镜(Bertrand Lens),同时为使照明孔径变小,推开聚光镜的上透镜。
正相镜检用于检查物体的双折射性。
(二) 锥光镜检(Conoscope):又称干涉镜检,这种方法用于观察物体的单轴或双轴性。
三. 偏光显微镜在装置上的要求
(一) 光源:最好采用单色光,因为光的速度,折射率,和干涉现象由于波长的不同而有差异。一般镜检可使用普通光。
(二) 目镜:要带有十字线的目镜。
(三) 聚光镜:为了取得平行偏光,应使用能推出上透镜的摇出式聚光镜。
(四) 伯特兰透镜:这是把物体所有造成的初级相放大为次级相的辅助透镜。
四. 偏光镜检术的要求
(一) 载物台的中心与光轴同轴。
(二) 起偏镜和检偏镜应处于正交位置。
(三) 制片不宜过薄。


倒置显微镜(Inverted microscope)
正立式显微镜的镜检方式主要用于切片的观察。而倒置显微镜是为了适应生物学、医学等领域中的组织培养、细胞离体培养、浮游生物、环境保护、食品检验等显微观察。
由于上述样品特点的限制,被检物体均放置在培养皿(或培养瓶)中,这样就要求倒置显微镜的物镜和聚光镜的工作距离很长,能直接对培养皿中的被检物体进行显微观察和研究。因此,物镜、聚光镜和光源的位置都颠倒过来,故称为“倒置显微镜”。
由于工作距离的限制,倒置显微镜物镜的最大放大率为60X。一般研究用倒置显微镜都配置有4X、10X、20X、及40X 相差物镜,因为倒置显微镜多用于无色透明的活体观察。如果用户有特殊需要,也可以选配其它附件,用来完成微分干涉、荧光及简易偏光等观察。
目前倒置显微镜广泛应用于patch-clamp ,transgene ICSI 等领域。


体视显微镜(Stereo microscope)

体视显微镜又称“实体显微镜”或“解剖镜”,是一种具有正象立体感地目视仪器,被广泛地应用于生物学、医学、农林、工业及海洋生物各部门。它具有如下地特点:
1. 双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角---体视角(一般为12度---15度),因此成象具有三维立体感;
2. 象是直立的,便于操作和解剖,这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故;
3. 虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长
4. 焦深大,便于观察被检物体的全层。
5. 视场直径大。
目前体视镜的光学结构是:由一个共用的初级物镜,对物体成象后的两光束被两组中间物镜----变焦镜分开,并成一体视角再经各自的目镜成象,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得的,因此又称为“连续变倍体视显微镜”(Zoom—stereo microscope)。

随着应用的要求,目前体视镜可选配丰富的选购附件,如荧光,照相,摄象,冷光源等等。

显微镜的维护编辑本段回目录

  1、经常性的维护
  (1)防潮如果室内潮湿,光学镜片就容易生霉、生雾。镜片一旦生霉,很难除去。显微镜内部的镜片由于不便擦拭,潮湿对其危害性更大。机械零件受潮后,容易生锈。为了防潮,存放显微镜时,除了选择干燥的房间外,存放地点也应离墙、离地、远离湿源。显微镜箱内应放置1~2袋硅胶作干燥剂。并经常对硅胶进行烘烤。在其颜色变粉红后,应及时烘烤,烘烤后再继续使用。
  (2)防尘光学元件表面落入灰尘,不仅影响光线通过,而且经光学系统放大后,会生成很大的污斑,影响观察。灰尘、砂粒落入机械部分,还会增加磨损,引起运动受阻,危害同样很大。因此,必须经常保持显微镜的清洁。
  (3)防腐蚀 显微镜不能和具有腐蚀性的化学试剂放在一起。如硫酸、盐酸、强碱等。
  (4)防热 防热的目的主要是为了避免热胀冷缩引起镜片的开胶与脱落。
  2、光学系统的擦拭
  平时对显微镜的各光学部分的表面,用干净的毛笔清扫或用擦镜纸擦拭干净即行。在镜片上有抹不掉的污物、油渍或手指印时,镜片生霉、生雾以及长期停用后复用时,都需要先进行擦拭再使用。
  (1)擦拭范围 目镜和聚光镜允许拆开擦拭。物镜因结构复杂,装配时又要专门的仪器来校正才能恢复原有的精度,故严禁拆开擦拭。
  拆卸目镜和聚光镜时,要注意以下几点:
  a、小心谨慎。
  b、拆卸时,要标记各元件的相对位置(可在外壳上划线作标记)、相对顺序和镜片的正反面,以防重装时弄错。
  c、操作环境应保持清洁、干燥。拆卸目镜时,只要从两端旋出上下两块透镜即可。目镜内的视场光栏不能移动。否则,会使视场界线模糊。聚光镜旋开后严禁进一步分解其上透镜。因其上透镜是油浸的,出厂时经过良好的密封,再分解会破坏它的密封性能而损坏。
  2.擦拭方法先用干净的毛笔或吹风球除去镜片表面的灰尘。然后用干净的绒布从镜片中心开始向边缘作螺旋形单向运动。擦完一次把绒布换一个地方再擦,直至擦净为止。如果镜片上有油渍、污物或指印等擦不掉时,可用柳枝条裹上脱脂棉,蘸少量酒精和乙醚混合液(酒精80%,乙醚20%)擦拭。如果有较重的霉点或霉斑无法除去时,可用棉签蘸水润湿后粘上碳酸钙粉(含量为99%以上)进行擦拭。擦拭后,应将粉末清除干净。镜片是否擦净,可用镜片上的反射光线进行观察检查。要注意的是,擦拭前一定要将灰尘除净。否则,灰尘中的砂粒会将镜面划起沟纹。不准用毛巾、手帕、衣服等去擦拭镜片。酒精乙醚混合液不可用的太多,以免液体进入镜片的粘接部使镜片脱胶。镜片表面有一层紫蓝色的透光膜,不要误作污物将其擦去。
  3、机械部分的擦拭
  表面涂漆部分,可用布擦拭。但不能使用酒精、乙醚等有机溶剂擦,以免脱漆。没有涂漆的部分若有锈,可用布蘸汽油擦去。擦净后重新上好防护油脂即可。

机械装置故障的排除编辑本段回目录

  1、粗调部分故障的排除
  粗调的主要故障是自动下滑或升降时松紧不一。所谓自动下滑是指镜筒、镜臂或载物台静止在某一位置时,不经调节,在它本身重量的作用下,自动地慢慢落下来的现象。其原因是镜筒、镜臂、载物台本身的重力大于静摩擦力引起的。解决的办法是增大静摩擦力,使之大于镜筒或镜臂本身的重力。
  对于斜筒及大部分双目显微镜的粗调机构来说,当镜臂自动下滑时,可用两手分别握往粗调手轮内侧的止滑轮,双手均按顺时针方向用力拧紧,即可制止下滑。如不凑效,则应找专业人员进行修理。
  镜筒自动下滑,往往给人以错觉,误认为是齿轮与齿条配合的太松引起的。于是就在齿条下加垫片。这样,镜筒的下滑虽然能暂时止住,但却使齿轮和齿条处于不正常的咬合状态。运动的结果,使得齿轮和齿条都变形。尤其是垫得不平时,齿条的变形更厉害,结果是一部分咬得紧,一部分咬得松。因此,这种方法不宜采用。
  此外,由于粗调机构长久失修,润滑油干枯,升降时会产生不舒服的感觉,甚至可以听到机件的摩擦声。这时,可将机械装置拆下清洗,上油脂后重新装配。
  2、微调部分故障的排除
  微调部分最常见的故障是卡死与失效。微调部分安装在仪器内部,其机械零件细小、紧凑,是显微镜中最精细复杂的部分。微调部分的故障应由专业技术人员进行修理。没有足够的把握,不要随便乱拆。
  3、物镜转换器故障的排除
  物镜转换器的主要故障是定位装置失灵。一般是定位弹簧片损坏(变形、断裂、失去弹性、弹簧片的固定螺钉松动等)所致,更换新弹簧片时,暂不要把固定螺钉旋紧,应按本节“三(二)2”先作光轴校正。等合轴以后,再旋紧螺丝。若是内定位式的转换器,则应旋下转动盘中央的大头螺钉,取下转动盘,才能更换定位弹簧片,光轴校正的方法与前面相同。
  4、聚光器升降机构故障的排除
  这部分的主要故障也是自动下滑。排除方法如下:
  (1)直筒显微镜聚光器的升降机构如图10-3-2所示:1. 5.赛璐珞垫圈 2.大头螺钉 3.偏心式齿杆套 4.齿杆 6.升降手轮 7.双眼螺母
  调整时,一只手用双眼螺母扳手插入手轮端面上的双眼螺母内,另一只手用螺丝刀插入另一端的大头螺钉槽口内,用力旋紧即可制止下滑。
  (2)斜筒显微镜聚光器的升降机构如图10-3-3所示:
  调整时,首先用螺丝刀把双眼螺母中间的驻螺2退出1~2圈,轴承垫圈3是与驻螺2压紧配合的,因此,也会跟着它一起退出,并脱离齿杆10的端面。然后,用双眼螺母扳手把双眼螺母1向调节座5旋进。同时,用另一只手转动手轮,进行试验,直到升降机构松紧合适,又能停留在任意位置上时,才停止双眼螺母的旋进。最后,再把驻螺旋入,使轴承垫圈接触齿杆10就行了。
  这样调整之所以能够排除故障,是因为调节座5的内孔是锥形的。锥形轴套4在轴向有槽口,如图10-3-4所示。当双眼螺母1向里旋进时,将锥形套向里顶,使锥形套在前进时,槽口变小,内孔收缩,将齿杆10夹得更紧,加大了齿轮转动的摩擦阻力,从而制止自动下降。

生物显微镜常见故障的排除编辑本段回目录

  一、 常见故障的排除
  1.镜筒的自行下滑:这是生物显微镜经常发生的故障之一。对于轴套式结构的显微镜解决的办法可分两步进行。
  第一步:用双手分别握住两个粗调手轮,相对用力旋紧。看能否解决问题,若还不能解决问题,则要用专用的双柱板手把一个粗调手轮旋下,加一片摩擦片,手轮拧紧后,如果转动很费劲,则加的摩擦片太厚了,可调换一片薄的。以手轮转动不费力,镜筒上下移动轻松,而又不自行下滑为准。摩擦片可用废照相底片和小于1毫米厚的软塑料片用打孔器冲制。
  第二步:检查粗调手轮轴上的齿轮与镜筒身上的齿条啮合状态。镜筒的上下移动是由齿轮带动齿条来完成的。齿轮与齿条的最佳啮合状态在理论上讲是齿条的分度线与齿轮的分度圆相切。在这种状态下,齿轮转动轻松,并且对齿条的磨损最些?现在有一种错误的做法,就是在齿条后加垫片,使齿条紧紧地压住齿轮来阻止镜筒的下滑。这时齿条的分度线与齿轮的分度圆相交,齿轮和齿条的齿尖都紧紧地顶住对方的齿根。当齿轮转动时,相互间会产生严重的磨削。由于齿条是铜质材料的,齿轮是钢质材料的。所以相互间的磨削,会把齿条上的牙齿磨损坏,齿轮和齿条上会产生许多铜屑。最后齿条会严重磨损而无法使用。因此千万不能用垫高齿条来阻止镜筒下滑。解决镜筒自行下滑的问题,只能用加大粗调手轮和偏心轴套间的摩擦力来实现。但有一种情况例外,那就是齿条的分度线与齿轮的分度圆相离。这时转动粗调手轮时,同样会产生空转打滑的现象,影响镜筒的上下移动。如果这通过调整粗调手轮的偏心轴套,无法调整齿轮与齿条的啮合距离。则只能在齿条后加垫适当的薄片来解决。加垫片调整好齿轮与齿条啮合距离的标准是:转动粗调手轮不费劲,但也不空转。
  调整好距离后,在齿轮与齿条间加一些中性润滑脂。让镜筒上下移动几下即可以了。最后还须把偏心轴套上的两只压紧螺丝旋紧。不然的话,转动粗调手轮时,偏心轴套可能会跟着转动,而把齿条卡死,使镜简无法上下移动。这时如果转动粗调手轮力量过大的话,可能会损坏齿条和偏心轴套。在旋紧压紧螺丝后,如果发现偏心轴套还是跟着转的话。这是由于压紧螺丝的螺丝孔螺纹没有改好所造成的。因为厂家改螺纹是用机器改丝的,往往会有一到二牙螺纹没改到位。这时即使压紧螺丝也旋不到位,偏心轴套也就压不紧了。发现这种故障,只要用M3的丝攻把螺丝孔的螺纹攻穿就能解决问题。我用此方法彻底解决了我校30台生物显微镜偏心轴套跟转的问题。
  把以上这些步骤都一一做好后,镜筒自行下滑问题基本上是彻底解决了。
  2.遮光器定位失灵:这可能是遮光器固定螺丝太松,定位弹珠逃出定位孔造成。只要把弹珠放回定位孔内,旋紧固定螺丝就行了。如果旋紧后,遮光器转动困难,则需在遮光板与载物台间加一个垫圈。垫圈的厚薄以螺丝旋紧后,遮光器转动轻松,定位弹珠不外逃,遮光器定位正确为佳。
  3、物镜转换器转动困难或定位失灵:转换器转动困难可能是固定螺丝太紧。使转动困难,并会损坏零件。太松,里面的轴承弹珠就会脱离轨道,挤在一起,同样使转动困难;另外弹珠很可能跑到外面来,弹珠的直径仅有一毫米,很容易遗失。固定螺丝的松紧程度以转换器在转动时轻松自如,垂直方向没有松动的间隙为准。调整好固定螺丝后,应随即把锁定螺丝锁紧。不然的话,转换器转动后,又会发生问题。
  转换器定位失灵有时可能是定位簧片断裂或弹性变形而造成。一般只要更换簧片就行了。
  4.目镜、物镜的镜片被污染或霉变:大部分显微镜使用一段时间后都会产生镜片的外面被沾污或发生霉变。尤其是高倍物镜40X ,在做《观察植物细胞的质壁分离与复原》实验时,极容易被糖液污染。如镜头被污染不及时清洗干净就会发生霉变。处理的办法是先用干净柔软的绸布蘸温水清洗掉糖液等污染物,后用干绸布擦干,再用长纤维脱脂棉蘸些镜头清洗液清洗,最后用吹风球吹干。要注意的是清洗液千万不能渗入到物镜镜片内部。因为为了达到所需要的放大倍数,高倍物镜的镜片,需要紧紧地胶接在一起。胶是透明的,且非常暴?一旦这层胶被酒精、乙醚等溶剂溶解后,光线通过这两片镜片时,光路就会发生变化。观察效果会受到很大影响。所以在清洗时不要让酒精、乙醚等溶剂渗入到物镜镜片的内部。?
  5.镜架、镜臀倾斜时固定不住:这是镜架和底座的连接螺丝松动所致。可用专用的双头板手或用尖咀钳卡住双眼螺母的两个孔眼用力旋紧即可。如旋紧后不解决问题,则需在螺母里加垫适当的垫片来解决。  ??
  若是目镜、物镜镜头内部的镜片被污染或霉变,就必须拆开清洗。目镜可直接拧开拆下后进行清洗。但物镜的结构较复杂,镜片的叠放,各镜片间的距离都有非常严格的要求,精度也很高。生产厂家在装配时是经过精确校正而定位的。所以拆开清洗干净后,必须严格按原样装配好。
  生物显微镜的镜片都是用精密加工过的光学玻璃片制成的,为了增加透光率,都需在光学玻璃片的两面涂上一层很薄的透光膜。这样透光率就可以达到97%— 98%。这一层透光膜表面很平整光滑,且很暴?一旦透光膜表面被擦伤留有痕迹,它的透光率就会受到很大影响。观察时会变得模糊不清。所以在擦拭镜片时,一定要用干净柔软的绸布或干净毛笔轻轻擦拭,若用擦镜纸擦拭则更要轻轻擦拭,以免损伤透光膜。

使用方法编辑本段回目录

  ■低倍镜的使用方法
  (1)取镜和放置:显微镜平时存放在柜或箱中,用时从柜中取出,右手紧握镜臂,左一手托住镜座,将显微镜放在自己左肩前方的实验台上,镜座后端距桌边1-2寸为宜,便于坐着操作。
  (2)对光:用拇指和中指移动旋转器(切忌手持物镜移动),使低倍镜对准镜台的通光孔(当转动听到碰叩声时,说明物镜光轴已对准镜筒中心)。打开光圈,上升集光器,并将反光镜转向光源,以左眼在目镜上观察(右眼睁开),同时调节反光镜方向,直到视野内的光线均匀明亮为止。
  (3)放置玻片标本:取一玻片标本放在镜台上,一定使有盖玻片的一面朝上,切不可放反,用推片器弹簧夹夹住,然后旋转推片器螺旋,将所要观察的部位调到通光孔的正中。
  (4)调节焦距:以左手按逆时针方向转动粗调节器,使镜台缓慢地上升至物镜距标本片约5毫米处,应注意在上升镜台时,切勿在目镜上观察。一定要从右侧看着镜台上升,以免上升过多,造成镜头或标本片的损坏。然后,两眼同时睁开,用左眼在目镜上观察,左手顺时针方向缓慢转动粗调节器,使镜台缓慢下降,直到视野中出现清晰的物象为止。
  如果物象不在视野中心,可调节推片器将其调到中心(注意移动玻片的方向与视野物象移动的方向是相反的)。如果视野内的亮度不合适,可通过升降集光器的位置或开闭光圈的大小来调节,如果在调节焦距时,镜台下降已超过工作距离(>5.40mm)而未见到物象,说明此次操作失败,则应重新操作,切不可心急而盲目地上升镜台。
  ■高倍镜的使用方法
  (1)选好目标:一定要先在低倍镜下把需进一步观察的部位调到中心,同时把物象调节到最清晰的程度,才能进行高倍镜的观察。
  (2)转动转换器,调换上高倍镜头,转换高倍镜时转动速度要慢,并从侧面进行观察(防止高倍镜头碰撞玻片),如高倍镜头碰到玻片,说明低倍镜的焦距没有调好,应重新操作。
  (3)调节焦距:转换好高倍镜后,用左眼在目镜上观察,此时一般能见到一个不太清楚的物象,可将细调节器的螺旋逆时针移动约0.5-1圈,即可获得清晰的物象(切勿用粗调节器!)
  如果视野的亮度不合适,可用集光器和光圈加以调节,如果需要更换玻片标本时,必须顺时针(切勿转错方向)转动粗调节器使镜台下降,方可取下玻片标本。
  想让像变大就要使使物镜靠近物体,目镜远离物镜一些,像变小则反之……

注意事项编辑本段回目录

  ■持镜时必须是右手握臂、左手托座的姿势,不可单手提取,以免零件脱落或碰撞到其它地方。
  ■轻拿轻放,不可把显微镜放置在实验台的边缘,以免碰翻落地。
  ■保持显微镜的清洁,光学和照明部分只能用擦镜纸擦拭,切忌口吹手抹或用布擦,机械部分用布擦拭。
  ■水滴、酒精或其它药品切勿接触镜头和镜台,如果沾污应立即擦净。
  ■放置玻片标本时要对准通光孔中央,且不能反放玻片,防止压坏玻片或碰坏物镜。
  ■要养成两眼同时睁开的习惯,以左眼观察视野,右眼用以绘图。
  ■不要随意取下目镜,以防止尘土落入物镜,也不要任意拆卸各种零件,以防损坏。
  ■使用完毕后,必须复原才能放回镜箱内,其步骤是:取下标本片,转动旋转器使镜头离开通光孔,下降镜台,平放反光镜,下降集光器(但不要接触反光镜)、关闭光圈,推片器回位,盖上绸布和外罩,放回实验台柜内。最后填写使用登记表。(注:反光镜通常应垂直放,但有时因集光器没提至应有高度,镜台下降时会碰坏光圈,所以这里改为平放)

仪器分类编辑本段回目录

  显微镜分光学显微镜和电子显微镜。
  ■光学显微镜
  它是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1500倍,分辨的最小极限达0.2微米。光学显微镜的种类很多,除一般的外,主要有暗视野显微镜一种具有暗视野聚光镜,从而使照明的光束不从中央部分射入,而从四周射向标本的显微镜.荧光显微镜以紫外线为光源,使被照射的物体发出荧光的显微镜。
  ■电子显微镜
  它是在1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。这种显微镜用高速电子束代替光束。由于电子流的波长比光波短得多,所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍,分辨的最小极限达0.2纳米。1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。
  虎克时代的显微镜■扫描隧道显微镜
  扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”,是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁(G.Binning)及海因里希·罗雷尔(H.Rohrer)在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。
  它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。
  STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景,被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。

仪器的历史编辑本段回目录

  早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
  1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。

虎克时代的显微镜

显微镜

  1611年
  Kepler(克卜勒):提议复合式显微镜的制作方式。
  1655年
  Hooke(虎克):「细胞」名词的由来便由虎克利用复合式显微镜观察软木塞上某区域中的微小气孔而得来的。
  1674年
  Leeuwenhoek(李文赫克):发现原生动物学的报导问世,并于九年后成为首位发现「细菌」存在的人。
  1833年
  Brown(布朗):在显微镜下观察紫罗兰,随后发表他对细胞核的详细论述。
  1838年
  Schlieden and Schwann(雪莱敦及史汪):皆提倡细胞学原理,其主旨即为「有核细胞是所有动植物的组织及功能之基本元素」。
  1857年
  Kolliker(寇利克):发现肌肉细胞中之粒线体。
  1876年
  Abbe(阿比):剖析影像在显微镜中成像时所产生的绕射作用,试图设计出最理想的显微镜。
  1879年
  Flrmming(佛莱明):发现了当动物细胞在进行有丝分裂时,其染色体的活动是清晰可见的。
  1881年
  Retziue(芮祖):动物组织报告问世,此项发表在当世尚无人能凌驾逾越。然而在20年后,却有以Cajal(卡嘉尔)为首的一群组织学家发展出显微镜染色观察法,此举为日后的显微解剖学立下了基础。
  1882年
  Koch(寇克):利用苯安染料将微生物组织进行染色,由此他发现了霍乱及结核杆菌。往后20年间,其它的细菌学家,像是Klebs and Pasteur(克莱柏和帕斯特)则是藉由显微镜下检视染色药品而证实许多疾病的病因。
  1886年
  Zeiss(蔡氏):打破一般可见光理论上的极限,他的发明--阿比式及其它一系列的镜头为显微学者另辟一新的解像天地。
  1898年
  Golgi(高尔基):首位发现细菌中高尔基体的显微学家。他将细胞用硝酸银染色而成就了人类细胞研究上的一大步。
  1924年
  Lacassagne(兰卡辛):与其实验工作伙伴共同发展出放射线照相法,这项发明便是利用放射性钋元素来探查生物标本。
  1930年
  Lebedeff(莱比戴卫):设计并搭配第一架干涉显微镜。另外由Zernicke(卓尼柯)在1932年发明出相位差显微镜,两人将传统光学显微镜延伸发展出来的相位差观察使生物学家得以观察染色活细胞上的种种细节。
  1941年
  Coons(昆氏):将抗体加上萤光染剂用以侦测细胞抗原。
  1952年
  Nomarski(诺马斯基):发明干涉相位差光学系统。此项发明不仅享有专利权并以发明者本人命名之。
  1981年
  Allen and Inoue(艾伦及艾纽):将光学显微原理上的影像增强对比,发展趋于完美境界。
  1988年
  Confocal(共轭焦)扫瞄显微镜在市场上被广为使用。

几种特殊显微镜编辑本段回目录

  ■暗视野显微镜 
   暗视野显微镜由于不将透明光射入直接观察系统,无物体时,视野暗黑,不可能观察到任何物体,当有物体时,以物体衍射回的光与散射光等在暗的背景中明亮可见。在暗视野观察物体,照明光大部分被折回,由于物体(标本)所在的位置结构,厚度不同,光的散射性,折光等都有很大的变化。
  
  ■相位差显微镜
   相位差显微镜的结构:
  相位差显微镜,是应用相位差法的显微镜。因此,比通常的显微镜要增加下列附件:
  (1) 装有相位板(相位环形板)的物镜,相位差物镜。
  (2) 附有相位环(环形缝板)的聚光镜,相位差聚光镜。
  (3) 单色滤光镜-(绿)。
  各种元件的性能说明
  (1) 相位板使直接光的相位移动 90°,并且吸收减弱光的强度,在物镜后焦平面的适当位置装置相位板,相位板必须确保亮度,为使衍射光的影响少一些,相位板做成环形状。
  (2) 相位环(环状光圈)是根据每种物镜的倍率,而有大小不同,可用转盘器更换。
  (3) 单色滤光镜系用中心波长546nm(毫微米)的绿色滤光镜。通常是用单色滤光镜入观察。相位板用特定的波长,移动90°看直接光的相位。当需要特定波长时,必须选择适当的滤光镜,滤光镜插入后对比度就提高。此外,相位环形缝的中心,必须调整到正确方位后方能操作,对中望远镜就是起这个作用部件。
  ■视频显微镜
   将传统的显微镜与摄象系统,显示器或者电脑相结合,达到对被测物体的放大观察的目的。
  最早的雏形应该是相机型显微镜,将显微镜下得到的图像通过小孔成象的原理,投影到感光照片上,从而得到图片。或者直接将照相机与显微镜对接,拍摄图片。随着CCD摄象机的兴起,显微镜可以通过其将实时图像转移到电视机或者监视器上,直接观察,同时也可以通过相机拍摄。80年代中期,随着数码产业以及电脑业的发展,显微镜的功能也通过它们得到提升,使其向着更简便更容易操作的方面发展。到了90年代末,半导体行业的发展,晶圆要求显微镜可以带来更加配合的功能,硬件与软件的结合,智能化,人性化,使显微镜在工业上有了更大的发展。
  ■荧光显微镜
   在萤光显微镜上,必须在标本的照明光中,选择出特定波长的激发光,以产生萤光,然后必须在激发光和萤光混合的光线中,单把萤光分离出来以供观察。因此,在选择特定波长中,滤光镜系统,成为极其重要的角色。
  萤光显微镜原理:
  (A) 光源:光源幅射出各种波长的光(以紫外至红外)。
  (B) 激励滤光源:透过能使标本产生萤光的特定波长的光,同时阻挡对激发萤光无用的光。
  (C) 萤光标本:一般用萤光色素染色。
  (D) 阻挡滤光镜:阻挡掉没有被标本吸收的激发光有选择地透射萤光,在萤光中也有部分波长被选择透过。
  ■偏光显微镜
  偏光显微镜是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色法来进行观察,但有些则不可能,而必须利用偏光显微镜。
  (1)偏光显微镜的特点
  将普通光改变为偏振光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折射(各向同行)或双折射性(各向异性)。双折射性是晶体的基本特性。因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域,在生物学和植物学也有应用。
  (2)偏光显微镜的基本原理
  偏光显微镜的原理比较复杂,在此不作过多介绍,偏光显微镜必须具备以下附件:起偏镜,检偏镜,补偿器或相位片,专用无应力物镜,旋转载物台。
  ■超声波显微镜
   超声波扫描显微镜的特点在于能够精确的反映出声波和微小样品的弹性介质之间的相互作用,并对从样品内部反馈回来的信号进行分析!图像上(C-Scan)的每一个象素对应着从样品内某一特定深度的一个二维空间坐标点上的信号反馈,具有良好聚焦功能的Z.A传感器同时能够发射和接收声波信号。一副完整的图像就是这样逐点逐行对样品扫描而成的。反射回来的超声波被附加了一个正的或负的振幅,这样就可以用信号传输的时间反映样品的深度。用户屏幕上的数字波形展示出接收到的反馈信息(A-Scan)。设置相应的门电路,用这种定量的时间差测量(反馈时间显示),就可以选择您所要观察的样品深度。
  ■解剖显微镜
   解剖显微镜,又被称为实体显微镜或立体显微镜,是为了不同的工作需求所设计的显微镜。利用解剖显微镜观察时,进入两眼的光各来自一个独立的路径,这两个路径只夹一个小小的角度,因此在观察时,样品可以呈现立体的样貌。解剖显微镜的光路设计有两种: The Greenough Concept和The Telescope Concept。解剖显微镜常常用在一些固体样本的表面观察,或是解剖、钟表制作和小电路板检查等工作上。
  ■医学和生物学常使用的光学显微镜
  有下列12种:
  暗视野显微镜 在普通光学显微镜台下配一个暗视野聚光器(图4),来自下面光源的光线被抛物面聚光器反射,形成了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。因此视野是暗的,视野中直径大于 0.3m的微粒将光线散射,其大小和形态可清楚看到。甚至可看到普通明视野显微镜中看不见的几个毫微米的微粒。因此在某些细菌、细胞等活体检查中常常使用。
  ■场发射扫描电子显微镜
   主要用途: 该仪器具有超高分辨率,能做各种固态样品表面形貌的二次电子象、反射电子象观察及图像处理。 具有高性能x射线能谱仪,能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析,具有形貌、化学组分综合分析能力。
  仪器类别: 03040702 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光学及离子光学仪器
  指标信息: 二次电子象分辨率:1.5nm 加速电压:0~30kV 放大倍数:10-50万倍连续可调工作距离:5~35mm连续可调倾斜:-5°~45° x射线能谱仪: 分辨率:133eV 分析范围:B-U
  附件信息: 镀金镀炭仪 ISIS图像处理系统背散射探头
  场发射扫描电镜,由于分辨率高,为纳米材料的研究提供了可靠的实验手段。另外,对半导体材料和绝缘体,都能得到满意的图像,对超导薄膜,磁性材料,分子束外延生长的薄膜材料,半导体材料进行了形貌观察,并对多种材料进行了微区成份分析,均能得到满意的结果
  金相显微镜参数:
  规格: 1、目镜管
  三目镜管:倾角30°,眼瞳调节范围 55mm-75mm
  2、目镜:目镜:10(¢18mm)
  3、五孔物镜转换器(一般四孔):
  PL4X、PL10X、PL20X、PL40X、PL100X(可选购PL60X)
  4、载物台
  方台:150*200mm
  移动范围:15*15mm
  5、照明
  柯勒照明、6V20W卤素灯、亮度可调
  产品说明:
  1、显微镜主体 1台
  2、三目镜筒 1只
  3、物镜:PL4X、PL10X、PL20X、
  PL40X、PL100X 各1只
  4、目镜:10X /18mm 1对
  5、载物台压簧 1只
  6、滤色片 2片
  7、载物片:φ10、φ20 各1块
  8、溴钨灯泡6V20W 2只
  9、香柏油 1瓶
  10、随机文件 1套
  可选购配件:
  目镜:12.5X目镜、10X平场分划目镜( 格值0.1mm)
  物镜测微尺、80X物镜、50X物镜
  采集卡、适配镜、图像分析软件、打印机、数码相机、摄像头
  图像资料:
  备注: MC006-5XB-PC金相显微镜主要用于鉴定和分析金属内部结构组织,它是金属学研究金相的重要仪器,是工业部门鉴定产品质量的关键设备,该仪器配用摄像装置,可摄取金相图谱,并对图谱进行测量分析,对图象进行编辑、输出、存储、管理等功能。

透反射式偏光显微镜编辑本段回目录

  透反射式偏光显微镜,随着光学技术的不断进步,作为光学仪器的偏光显微镜,其应用范围也越来越广阔,许多行业,如化工的化学纤维,半导体工业以及药品检验等等,也广泛地使用偏光显微镜。XPV-213透射偏光显微镜就是非常适用的产品,可供广大用户作单偏光观察,正交偏光观察,锥光观察以及显微摄影,配置有石膏λ、云母λ/4试片、石英楔子和移动尺等附件,是一组具有较完备功能和良好品质的新型产品.本仪器的具有可扩展性,可以接计算机和数码相机。对图片进行保存、编辑和打印。
  【操作练习】
  一)低倍镜、高倍镜的使用练习
  1. 观察文字或字母装片:取一片字母装片,用低倍镜观察,反复练习对光、调光、标本放置和调节焦距等。如将玻片前后左右移动时,注意物像与玻片移动方向是否一致,玻片上的字母是正像还是反像,为什么?
  2. 观察羊毛片(或头发)交叉装片:取一张毛(发)交叉装片,先用低倍镜观察,找到两根毛(发)后,再将毛(发)交叉点移到视野中央,然后换高倍镜观察,再轻微转动细调节器,观察不同层次,判定哪条毛(发)在上方,哪条位于下方。
  (二)油镜的使用练习
  1. 取一张血涂片或取血一小滴,滴于清洁的载玻片一端,另取一张边缘平整的载玻片,按照图1-3所示做成血涂片。先用低倍镜再用高倍镜进行观察。
  图1-4 蛙血涂片 图 1-5 运动神经细胞
  2. 用油镜观察,并分辨红细胞、白细胞和淋巴细胞,比较三种物镜的放大倍数和分辨率。
  3. 观察兔脊神经节切片(示固定染色的细胞)
  取兔脊神经节切片标本先在调好光线的低倍镜下观察(固定染色的标本需调较亮光线),低倍镜下找到要观察的标本,为淡紫色的神经节切面,在其外围包有被膜,且向内伸入,形成神经节的结缔组织支架,节内有许多大小不等的神经细胞,呈散在分布。然后转换高倍镜,选择完整而清晰的圆形
  图 1-6感觉神经细胞
  神经细胞仔细观察其内部结构。可见到在细胞中央有一圆形核,核内有着色为深紫红色的圆形核仁及染色质颗粒,核与细胞膜之间是均匀浅紫色的细胞质,在细胞的外面围有若干个被囊细胞,它起保护神经细胞的作用。在神经细胞之间还可看到有轴索横断面和许多神经纤维,多呈交错排列。
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  图1-3血涂片的制备方法
  4. 观察完毕,务必将油镜按正确方法擦净。
  【其它几种显微镜简介】
  目前在生物学和医学研究中,常用的显微镜,还有以下几种:
  1. 双筒解剖显微镜:解剖较小标本或观察玻片标本的全貌时,需使用解剖显微镜,以观察自然状态下较小的实体(正像)和较大的玻片标本,或解剖细小生物。
  2. 暗视野显微镜:是一种具有暗视集中器或中央遮光板的显微镜。即在聚光镜上加一特殊装置,使光线从集光器透镜的边缘衍射或反射到标本上,经标本反射投入物镜内,使整个视野变暗,故能在视野中见到被检物体衍射之图像。这种显微镜可观察运动着的有机体。
  3. 荧光显微镜:其特点是以紫外光为光源,利用紫外光照射,使标本内的荧光物质激发出不同颜色的荧光,以研究标本内某些物质的特征和位置。有些物质本身能发出荧光,有些物质需经荧光染料染色后才能发出荧光。
  4. 相差显微镜:活细胞在普通光镜下,一般不能分辨其细微结构。这是由于各细微结构的折光性很近似或对比不够显著的缘故。相差显微镜则是在聚光器下装一个环状光栏,其物镜是安有相板的相差物镜。环状光栏的作用是造成空心的光线锥,使直射光和衍射光分离。相板的作用是使直射光和衍射光发生干涉,导致相位差变成振幅差(即明暗差),使反差加强。所以,可以观察活细胞中不同染色的微细结构。
  5. 倒置显微镜:物镜位于标本的下方,而光源位于标本的上方。主要用于细胞培养时观察培养瓶中细胞的生长情况。

立体显微镜编辑本段回目录

  立体显微镜又称“实体显微镜”或“解剖镜”,在观察物体时能产生正立的三维空间影像。立体感强,成像清晰和宽阔,又具有长工作距离,并是适用范围非常广泛的常规显微镜。操作方便、直观、检定效率高,适用于电子工业生产线的检验、印刷线路板的检定、印刷电路组件中出现的焊接缺陷(印刷错位、塌边等)的检定、单板PC的检定、真空荧光显示屏VFD的检定等等,配测量软件可以测量各种数据。它有如下特点:
  1. 双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角——体视角(一般为12度---15度),因此成像具有三维立体感;
  2. 像是直立的,便于操作和解剖,这是由于在目镜下方的棱镜把像倒转过来的缘故;
  3. 虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长
  4. 焦深大,便于观察被检物体的全层。
  5. 视场直径大。
  目前立体镜的光学结构是:由一个共用的初级物镜,对物体成像后的两光束被两组中间物镜——变焦镜分开,并成一体视角再经各自的目镜成像,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得的,因此又称为“连续变倍体视显微镜”(Zoom—stereo microscope)。随着应用的要求,目前体视镜可选配丰富的选购附件,如荧光,照相,摄像,冷光源等等。

工具显微镜编辑本段回目录

工具显微镜又称工具制造用显微镜,是一种工具制造时所用高精度的二次元坐标测量仪。它是利用光学原理将工件成像经物镜投射至目镜,
  即借着光线将工件放大成虚像,再利用装物台与目镜网线 (eyepiece reticle) 等辅助,以作为尺寸、角度和形状等测量工作,可作为检验非金属光泽的工件表面。此种仪器在立柱上装有一显微镜,放大倍率从10倍至100倍间等数种倍率,工具显微镜的测量系统光源 ( 灯炮 ) 通电后,光线依次经过二个透镜滤热镜 ( 片 )、镜径薄膜、透镜、反射镜、装物台、物镜、反射镜、目镜等,工件与物镜间的距离,随着放大倍率和工件厚薄,可利用对焦旋钮调至理想位置。
  1、 将人眼瞄准,采集元素的个别点坐标,改为CCD摄像机自动采集元素图像,采集信息量增大,减少人工干预,操作效率提高。
  2、 软件数据处理结果除以数据表示外,增加了图形信息窗,处理的点、线、图、弧等元素展现在屏幕上,形象直观,条理清晰,避免出错,并且可以输出到AUTOCAD形成工程图。
  3、 引进先进的英国RENISHAW钢带反射光栅系统代替原有的玻璃光栅系统,该系统信号优良,安装间隙大,外形小巧,发热量小,安装调试简单,抗污染,抗腐蚀能力强,耐震性好等众多优点,大大提高了系统的可靠性,是当今国际最先进的光栅系统之一。
  4、 除X、Y坐标数字显示外,将测高坐标和分度头角度坐标也改成数显,实现了四坐标全数显化,这一改进对凸轮轴测量十分有益。
  5、 用半导体激光器作为指向器,红色光点打在工件表面,用于快速确定测量部位,避免了因CCD视场面积小带来的找象困难,解决了目前图像系统的通病。
  6、 以CCD图像采集为主,但仍保留目镜光学系统作为辅助观察口,使用更加方便。
  7、 将显微镜及附件的照明由普通白炽灯改为高亮度发光二极管,提高了光源的寿命,降低了发热。
  8、 带有承接仪器主机的专用仪器台。
  二、 用途产品用途
  仪器能精确的测量各种工件的尺寸、角度、形状和位置,以及螺纹的各参数。适用于机械制造业、精密工具、模具制造业、仪器仪表制造业、军事工业、航空航天及汽车制造业、电子行业、塑料与橡胶行业的计量室、检查站和高等院校、科研院所。
  其典型测量对象有:
  测量各种金属加工件、冲压件、塑料件的直径、长度、角度、孔的位置等;测量各种成型零件如样板、样板车刀、样板铣刀、冲模和凸轮的形状;
  测量各种刀具、模具、量具的几何参数;
  测量螺纹塞规,丝杠和蜗杆等外螺纹的中径、大径、小径、螺距、牙型半角;
  测量齿轮滚刀的导程、齿形和牙型角;
  测量印刷电路板上的线长宽度、距离和元件焊装孔的尺寸和位置;
  测量各种零件的二维形位公差。
  国家的标准代码:JX J代表计量检测,X代表显微镜。如JX13C,JX13B等等。
  技术参数
  工作台
  测量行程(mm)
  X坐标:200 Y坐标:100 X、Y坐标测量分辨率:0.0002mm X、Y坐标准确度:(1+L/100)μm, 式中L为被测长度,单位为mm
  方工作台尺寸(mm):260×270 方工作台承放工件最大高度(mm):140
  显微镜立柱
  角度倾斜范围:±12° 角度倾斜分度值:30′
  物镜
  物镜放大率
   工作距离(mm)
   视场范围(mm)
  

   82
   6.0×4.0
  

   70
   2.0×1.5
  

   49
   1.2×0.9
  

  屏幕图像范围(mm) 屏幕图像范围(mm)
1/2″≈5.2×4.1 1/3″=4.1×3.1
1/2″≈1.7×1.4 1/3″=1.4×1.0
1/2″≈1.0×0.8 1/3″=0.8×0.6

  顶针架
  顶针架夹持最大直径:φ100 mm 顶针架夹持最大长度:700mm
  高顶针架
  高顶针架夹持最大直径:φ250 mm 高顶针架夹持最大长度: 200mm
  数显分度头
  角度测量范围:0°~360° 角度测量分辨率:5″ 角度测量准确度:30″
  CCD 摄像头
  1/2″或1/3″黑白(或彩色)CCD
  像素数:795×596
  光学定位器
  最小探测孔径: φ5mm 最大探测深度:15mm 测量力:0.1N 定位稳定性: 0.001mm 测头直径的检定极限误差:0.0005mm
  仪器最大承重 40kg
  仪器主机外形尺寸(mm): 长×宽×高=1300×1250×800
  仪器主机重量 : 450kg
  环境要求 :室温20℃±1℃,相对湿度小于60%
  三、工具显微镜的构造
  1、小型工具显微镜。
  它是由精密十字移动工作台及观测显微镜构成的,是属于小型工具显微镜,设计时是以容易使用为主,所以支柱不会倾斜,照明设备亦采简易型,虽然容易但和许多附属品相连接后,就能够增加各种测定工作。
  2、大型工具显微镜。
  它的回转工作台是采装配式,亦由精密十字形移动台和观测显微镜制成的,穿透照明设备是采用离心照明,支柱和工作台一体成型可以左右倾斜,螺纹测定非常便捷。眼观测部装有投影装置,可从事投影像之观测。
  以上的参数就是国家的标准,达不到的对精度都会有一定的影响!特别是万能工具显微镜!更要达到上面的参数要求。

偏光显微镜编辑本段回目录

  偏光显微镜(Polarizingmicroscope)是用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。凡具有双折射的物质,在偏光显微镜下就能分辨的清楚,当然这些物质也可用染色法来进行观察,但有些则不可能,而必须利用偏光显微镜。
主要特点
  将普通光改变为偏振光进行镜检的方法,以鉴别某一物质是单折射(各向同行)或双折射性(各向异性)。双折射性是晶体的基本特性。因此,偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域,在生物学和植物学也有应用。
[编辑本段]基本原理
  偏光显微镜的原理比较复杂,在此不作过多介绍,偏光显微镜必须具备以下附件:起偏镜,检偏镜,补偿器或相位片,专用无应力物镜,旋转载物台。
检术方式
  1、正相镜检(Orthscope)
  又称无畸变镜检,其特点是使用低倍物镜,不用伯特兰透镜(BertrandLens),被研究对象可直接用偏振光研究。同时为使照明孔径变小,推开聚光镜的上透镜。正相镜检用于检查物体的双折射性。
  2、锥光镜检(Conoscope)
  又称干涉镜检,研究在偏振光干涉时产生的干涉图样,这种方法用于观察物体的单轴或双轴性。在该方法中,用强会聚偏振光束照明。
装置要求
  1、光源
  最好采用单色光,因为光的速度,折射率,和干涉现象由于波长的不同而有差异。一般镜检可使用普通光。
  2、目镜
  要带有十字线的目镜。
  3、聚光镜
  为了取得平行偏光,应使用能推出上透镜的摇出式聚光镜。
  4、伯特兰透镜
  聚光镜光路中的辅助部件,这是把物体所有造成的初级相放大为次级相的辅助透镜。它可保证用目镜来观察在物镜后焦平面中形成的平涉图样。
检术要求
  1、载物台的中心与光轴同轴。
  2、起偏镜和检偏镜应处于正交位置。
  3、制片不宜过薄。

相差显微镜(Phase contrast microscope)编辑本段回目录

  相差显微镜是荷兰科学家Zermike于1935年发明的,用于观察未染色标本的显微镜。活细胞和未染色的生物标本,因细胞各部细微结构的折射率和厚度的不同,光波通过时,波长和振幅并不发生变化,仅相位发生变化(振幅差),这种振幅差人眼无法观察。而相差显微镜通过改变这种相位差,并利用光的衍射和干涉现象,把相差变为振幅差来观察活细胞和未染色的标本。相差显微镜和普通显微镜的区别是:用环状光阑代替可变光阑, 用带相板的物镜代替普通物镜,并带有一个合轴用的望远镜。

相差显微镜

  相差显微镜具有两个其他显微镜所不具有的功能:①将直射的光(视野中背景光)与经物体衍射的光分开;②将大约一半的波长从相位中除去,使之不能发生相互作用,从而引起强度的变化。
  相差显微镜(phasecontrast microscope)由P.Zernike于1935年发明,并因此获1953年诺贝尔物理奖。这种显微镜最大的特点是可以观察未经染色的标本和活细胞。
  相差显微镜的基本原理是,利用物体不同结构成分之间的折射率和厚度的差别,把通过物体不同部分的光程差转变为振幅(光强度)的差别,经过带有环状光阑的聚光镜和带有相位片的相差物镜实现观测的显微镜。主要用于观察活细胞或不染色的组织切片,有时也可用于观察缺少反差的染色样品。
  把透过标本的可见光的光程差变成振幅差,从而提高了各种结构间的对比度,使各种结构变得清晰可见。光线透过标本后发生折射,偏离了原来的光路,同时被延迟了1/4λ(波长),如果再增加或减少1/4λ,则光程差变为1/2λ,两束光合轴后干涉加强,振幅增大或减下,提高反差。在构造上,相差显微镜有不同于普通光学显微镜两个特殊之处:
  1.环形光阑(annular diaphragm) 位于光源与聚光器之间,作用是使透过聚光器的光线形成空心光锥,焦聚到标本上。
  2.相位板(annular phaseplate)在物镜中加了涂有氟化镁的相位板,可将直射光或衍射光的相位推迟1/4λ。分为两种:
  1.A+相板:将直射光推迟1/4λ,两组光波合轴后光波相加,振幅加大,标本结构比周围介质更加变亮,形成亮反差(或称负反差)。
  2.B+相板:将衍射光推迟1/4λ,两组光线合轴后光波相减,振幅变小,形成暗反差(或称正反差),结构比周围介质更加变暗。
  相差显微镜使用中的几个问题:
  (1)相位倒转 当n’<n或n’>n时得到象的明暗反差正好相反,称为相位倒转。当相位差δ=0时是无法识别的,随着δ的增大反差变大,当δ继续增大到某一值后会出现相位倒转。用90%高吸光值(高反差)物镜时,这个转变值约为0.55λ,用70%标准吸光值的物镜时约为0.33λ。较高吸光值的物镜应该用于分辨较小的光程差。
  (2)晕轮和渐暗效应 在相差显微镜成象过程中,某一结构由于相位的延迟而变暗时,并不是光的损失,而是光在象平面上重新分配的结果。因此在黑暗区域明显消失的光会在较暗物体的周围出现一个明亮的晕轮。这是相差显微镜的缺点,它妨碍了精细结构的观察,当环状光阑很窄时晕轮现象更为严重。相差显微镜的另一个现象是渐暗效应,指相差观察相位延迟相同的较大区域时,该区域边缘会出现反差下降。
  (3)样品厚度的影响 当进行相差观察时,样品的厚度应该为5μm或者更薄,当采用较厚的样品时,样品的上层是很清楚的,深层则会模糊不清并且会产生相位移干扰及光的散射干扰。
  (4)盖玻片和载玻片的影响 样品一定要盖上盖上盖玻片,否则环状光阑的亮环和相板的暗环很难重合。相差观察对载玻片和盖玻片的玻璃质量也有较高的要求,当有划痕,厚薄不均或凹凸不平时会产生亮环歪斜及相位干扰。另外玻片过厚或过薄时会使环状光阑亮环变大或变小。

万能工具显微镜编辑本段回目录

  以影像法和轴切法按直角坐标与极坐标精确地测量各种零件。
  该类仪器分为万能工具显微镜,数据处理,图像处理等几类,他的国标参数相差不大,主要是他们的实现的方式不一样.
  国家标准代码:JX J 代表计量检测 X代表显微镜 数字代表企业所生产的代码.如:JX13B,JX11B,JX13C等,B,C代表的是图像还是数据。
  图像处理万能工具显微镜
  规格参数:
  工作台
  测量行程(mm)
  X坐标:200 Y坐标:100 X、Y坐标测量分辨率:0.0002mm X、Y坐标准确度:(1+L/100)μm, 式中L为被测长度,单位为mm
  方工作台尺寸(mm):260×270 方工作台承放工件最大高度(mm):140
  显微镜立柱
  角度倾斜范围:±12° 角度倾斜分度值:30′
  物镜
  物镜放大率
   工作距离(mm)
   视场范围(mm)
  

   82
   6.0×4.0
  

   70
   2.0×1.5
  

   49
   1.2×0.9
  
顶针架
  顶针架夹持最大直径:φ100 mm 顶针架夹持最大长度:700mm
   高顶针架
  高顶针架夹持最大直径:φ250 mm 高顶针架夹持最大长度: 200mm
  数显分度头
  
  角度测量范围:0°~360° 角度测量分辨率:5″ 角度测量准确度:30″
   CCD 摄像头
  1/2″或1/3″黑白(或彩色)CCD
  像素数:795×596
   光学定位器
  最小探测孔径: φ5mm 最大探测深度:15mm 测量力:0.1N 定位稳定性: 0.001mm 测头直径的检定极限误差:0.0005mm
  仪器最大承重 40kg
  仪器主机外形尺寸(mm): 长×宽×高=1300×1250×800
  仪器主机重量 : 450kg
  环境要求 :室温20℃±1℃,相对湿度小于60%
  图像处理软件功能
  采集工具:
  采集坐标点、线、圆、圆弧、两点计算间距及中点、两圆计算圆心、两直线计算夹角。
  采点方式:
  框选自动采点,拉框自动采集直线、圆、圆弧,人工瞄准采点,十线中心自动识别采点,十字线旋转采点。
  构造功能:
  两直线构造中线、两点构造直线、三点构造圆和圆弧。
  组合功能:
  计算螺纹中经、半角、螺距,两点计算点间距和中点坐标,点和线计算点到直线距,两圆计算交点坐标,两直线计夹角等。
  形位公差:
  直线度、圆度、弧度、同轴度、对称度、平行度。
  坐标变换:
  直角坐标系、极坐标系、坐标平移和摆正。
  特点:
  采用进口精密光栅系统作为测量元件,具有发热量低、抗腐蚀、耐污染、耐震性好等众多优点;
  带有功能强大的图像处理软件,可以完成复杂的测量工作,软件数据能与CAD通讯,完成测绘工作;
  采用半导体激光器作为指向器,用于快速确定测量部位,提高了定位图像的效率;
  软件采用数码图像技术,自动识别轮廓边界,减少人为误差,提高操作效率;
  保留目镜光学系统作为辅助观察口,并能快速切换;
  带有数显分度台和测高装置,角度和高度全部数显化,直观、方便;
  照明装置全采用LED冷光源,发热量低、使用寿命长;
  主显微镜可左右偏摆,适用于螺旋状零件测量;
  用途:
  能精确测量各种工件尺寸、角度、形状和位置,以及螺纹制件的各种参数。适用于机器制造业,精密工、模具制造业、仪器仪表制造业、军事工业、航空航天及汽车制造业、电子行业、塑料与橡胶行业的计量室、检查站和高等院校、科研院所,对机械零件、量具、刀具、夹具、模具、电子元器件、电路板、冲压板、塑料及橡胶制品进行质量检验和控制。
  其典型测量对象有:
  测量各种金属加工件、冲压件、塑料件的直径、长度、角度、孔的位置等;测量各种成型零件如样板、样板车刀、样板铣刀、冲模和凸轮的形状;
  测量各种刀具、模具、量具的几何参数;
  测量螺纹塞规,丝杠和蜗杆等外螺纹的中径、大径、小径、螺距、牙型半角;
  测量齿轮滚刀的导程、齿形和牙型角;
  测量印刷电路板上的线长宽度、距离和元件焊装孔的尺寸和位置;
  测量各种零件的二维形位公差

数据处理万能工具显微镜编辑本段回目录

  特点 主显微镜配有多种目镜和物镜,视场大,成像清晰;
  采用光电数显技术,以精密光栅尺作为测量元件,测量精度高;
  采用先进计算机处理技术,将光栅数显系统采集的信号实时输入计算机,由
  功能强大的二坐标测量软件进行数据处理,能高效完成各种复杂的测量工作;
  主显微镜可左右偏摆,适用于螺旋状零件测量;
  透、反射照明,轮廓和表面尺寸均可测量;
  具有快速移动和微动装置,并可快速切换;
  带有顶针架、V形支架、测高装置等多种附件,使用面广。
  用途 JX13B工具显微镜是机械制造业、电子制造业、计量测试所广泛使用的一种多用途计量仪器。可以用来测量量程内的各种零件的尺寸、形状、角度和位置。仪器采用计算机技术对测量数据进行数据处理,同时可使用影像法、轴切法、接触法和双光束干涉条纹法等多种测量方法,使仪器测量性能得到了大大提高。软件的可组合性和可开发性增强了系统的功能,可在更大范围内满足用户的需要。
  典型测量对象有:
  测量各种成型零件,如样板、样板车刀、样板铣刀、冲模和凸轮的形状;
  测量螺纹、丝杠和蜗杆等外螺纹的中径、大径、小径、螺距、牙型半角;
  测量齿轮滚刀的导程,齿形和牙型角;
  测量电路板、钻模或孔板上孔的位置度、键槽的对称度等形位误差。
  技术参数
  工作台
  X坐标行程:200mm Y坐标行程:100mm X、Y坐标分辨率:0.0002mm 测量准确度:(1+L/100)μm,其中 L为测量长度,单位:mm
  平工作台尺寸(mm):260×270 圆工作台直径:ф213mm 圆工作台角度分划范围:0°~ 360° 圆工作台角度分度值:30"
  主显微镜立柱 倾斜范围:±12° 倾斜角度分度值:30'
  测角目镜 角度分划范围:360° 角度分度值:1'
  轮廓目镜 角度分划范围:±7° 角度分度值:10'
  顶针装置
  顶针间的最大夹紧长度:700mm 顶针间能容纳的最大直径:ф100mm
  高顶针架
  高顶针架最大夹紧长度:200mm 高顶针架能容纳的最大直径:ф250mm
  数显分度头
  数显分度头角度分划范围:0°~ 360° 数显分度头角度分度值:5″
  光学定位器
  测量范围(mm):5 ~ 200 测杆垂直方向摆动范围:±3°
  最小探测孔径:ф5mm 最大探测深度:15mm
  定位变动性: <1μm 测量力(N):0.1±0.03
  仪器主机外形尺寸(mm)
  长×宽×高=1300×1250×800
  仪器重量 450kg
  环境要求
  室内温度20℃±1℃,相对湿度小于60%
  物镜放大倍数
   总放大倍数
   物方工作距离
   图像放大倍率
  

   10×
   ≈82mm
   40×
  

   10×
   ≈70mm
   120×
  

   10×
   ≈49mm
   200×
  

  屏幕图像范围(mm) 屏幕图像范围(mm)
1/2″≈5.2×4.1 1/3″=4.1×3.1
1/2″≈1.7×1.4 1/3″=1.4×1.0
1/2″≈1.0×0.8 1/3″=0.8×0.6

  二坐标测量软件:
  采集功能:采集点、线、圆和圆弧
  构建功能:构造直线、圆和圆弧
  组合计算功能:
  “点与点”“点与线”“线与线”“圆与圆”“圆与直线”
  形位公差处理功能:
  圆和圆弧的圆度测量 直线度测量
  同轴度测量 对称度测量 位置测量
  坐标变换:直角坐标系和极坐标系 坐标平移摆正
  数据输出:连接AUTOCAD、EXCEL、
  WORD等软件进行进一步的数据处理
  在这个领域,新天光电绝对是这个领域的权威.国家标准就是按照这个标准制造的,国标就是把这些参数照搬上去!

金相显微镜编辑本段回目录

  金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美地结合在一起而开发研制成的高科技产品,可以在计算机上很方便地观察金相图像,从而对金相图谱进行分析,评级等以及对图片进行输出、打印。 众所周知,合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化,从而使机件的机械性能发生变化。因此用金相显微镜来观察检验分析金属内部的组织结构是工业生产中的一种重要手段 。
  金相显微镜主要由光学系统、照明系统、机械系统、附件装置(包括摄影或其它如显微硬度等装置)组成。
  根据金属样品表面上不同组织组成物的光反射特征,用显微镜在可见光范围内对这些组织组成物进行光学研究并定性和定量描述。它可显示500~0.2m尺度内的金属组织特征。早在1841年,俄国人(п.п.Ансов) 就在放大镜下研究了大马士革钢剑上的花纹。至1863年,英国人(H.C.Sorby)把岩相学的方法,包括试样的制备、抛光和腐刻等技术移植到钢铁研究,发展了金相技术,后来还拍出一批低放大倍数的和其他组织的金相照片。索比和他的同代人德国人(A.Martens)及法国人(F. Osmond)的科学实践,为现代光学金相显微术奠定了基础。至20世纪初,光学金相显微术日臻完善,并普遍推广使用于金属和合金的微观分析,迄今仍然是金属学领域中的一项基本技术。
  金相显微镜 是用可见光作为照明源的一种显微镜。分立式和卧式,见图1[光学显微镜 a 立式显微镜 b 卧式显微镜]。它们都包括光学放大、照明和机械三个系统。
  放大系统 是影响显微镜用途和质量的关键。主要由物镜和目镜组成。其光路见图2 [金相显微镜光路图]。显微镜的放大率为:
  M显=L/f物×250/f目=M显×M目 式中[m1] M显——表示显微镜放大率;[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分别表示物镜和目镜的放大率和焦距;L为光学镜筒长度;250为明视距离。长度单位皆为mm。
  分辨率和象差 透镜的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量显微镜质量的重要标志。在金相技术中分辨率指的是物镜对目的物的最小分辨距离。由于光的衍射现象,物镜的最小分辨距离是有限的。德国人阿贝(Abb)对最小分辨距离()提出了以下公式
  d=λ/2nsinφ式中[kg2][kg2]为光源波长; n为样品和物镜间介质的折射系数(空气;=1;松节油:=1.5);φ为物镜的孔径角之半。
  从上式可知,分辨率随着和的增加而提高。由于可见光的波长[kg2][kg2]在4000~7000之间。在[kg2][kg2]角接近于90的最有利的情况下,分辨距离也不会比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此,小于[kg2]0.2m[kg2]的显微组织,必须借助于电子显微镜来观察(见),而尺度介于[kg2]0.2~500m[kg2]之间的组织形貌、分布、晶粒度的变化,以及滑移带的厚度和间隔等,都可以用光学显微镜观察。这对于分析合金性能、了解冶金过程、进行冶金产品质量控制及零部件失效分析等,都有重要作用。
  象差的校正程度,也是影响成象质量的重要因素。在低倍情况下,象差主要通过物镜进行校正,在高倍情况下,则需要目镜和物镜配合校正。透镜的象差主要有七种,其中对单色光的五种是球面象差、彗星象差、象散性、象场弯曲和畸变。对复色光有纵向色差和横向色差两种。早期的显微镜主要着眼于色差和部分球面象差的校正,根据校正的程度而有消色差和复消色差物镜。近期的金相显微镜,对象场弯曲和畸变等象差,也给予了足够的重视。物镜和目镜经过这些象差校正后,不仅图象清晰,并可在较大的范围内保持其平面性,这对金相显微照相尤为重要。因而现已广泛采用平场消色差物镜、平场复消色差物镜以及广视场目镜等。上述象差校正程度,都分别以镜头类型的形式标志在物镜和目镜上。
  光源 最早的金相显微镜,采用一般的白炽灯泡照明,以后为了提高亮度及照明效果,出现了低压钨丝灯、碳弧灯、氙灯、卤素灯、水银灯等。有些特殊性能的显微镜需要单色光源,钠光灯、铊灯能发出单色光。
  照明方式 金相显微镜与生物显微镜不同,它不是用透射光,而是采用反射光成像,因而必须有一套特殊的附加照明系统,也就是垂直照明装置。1872年兰(V.vonLang)创造出这种装置,并制成了第一台金相显微镜。原始的金相显微镜只有明场照明,以后发展用斜光照明以提高某些组织的衬度。

生物显微镜编辑本段回目录

  是用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等的观察和研究,同时可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体。如图:生产的倒置生物显微镜型生物显微镜。
生物显微镜的工作原理
  (一) 折射和折射率
  光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。
  (二) 透镜的性能
  透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。
  当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称"焦点",通过交点并垂直光轴的平面,称"焦平面"。焦点有两个,在物方空间的焦点,称"物方焦点",该处的焦平面,称"物方焦平面";反之,在象方空间的焦点,称"象方焦点",该处的焦平面,称"象方焦平面"。
  光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。
  (三) 凸透镜的五种成象规律
  1. 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象;
  2. 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象;
  3. 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象;
  4. 当物体位于透镜物方焦点上时,则象方不能成象;
  5. 当物体位于透镜物方焦点以内时,则象方也无象的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。

生物显微镜的用途
  生物显微镜供医疗卫生单位、高等院校、研究所用于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察,可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程等。在细胞学、寄生虫学、肿瘤学、免疫学、遗传工程学、工业微生物学、植物学等领域中应用广泛。显微镜的重要光学技术参数在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。
  显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。

荧光显微镜(Fluorescence microscope)编辑本段回目录

  以紫外线为光源, 用以照射被检物体, 使之发出荧光, 然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。
  细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可发荧光;另有一些物质本身虽不能发荧光,但如果用荧光染料或荧光抗体染色后,经紫外线照射亦可发荧光,荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具之一。
  荧光显微镜和普通显微镜有以下的区别:
  1.照明方式通常为落射式,即光源通过物镜投射于样品上;
  2.光源为紫外光,波长较短,分辨力高于普通显微镜;
  3.有两个特殊的滤光片,光源前的用以滤除可见光,目镜和物镜之间的用于滤除紫外线,用以保护人目。

干涉显微镜编辑本段回目录

  采用通过样品内和样品外的相干光束产生干涉的方法,把相位差(或光程差)转换为振幅(光强度)变化的显微镜,根据干涉图形可分辨出样品中的结构,并可测定样品中一定区域内的相位差或光程差。由于分开光束的方法不同,有不同类型的干涉显微镜,以及用于测定非均匀样品的积分显微镜干涉仪。干涉显微镜主要用于测定活的或未固定的相互分散的细胞或组织的厚度或折射率。

倒置生物显微镜编辑本段回目录

  倒置生物显微镜是生物显微镜的分支,用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等的观察和研究,同时可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体。比较普通生物显微镜:适合用于观察、记录附着于培养皿底部或悬浮于培养基中的活体物质,在食品检验、水质鉴定、晶体结构分析及化学反应沉淀物分析等领域也能发挥巨大作用。
工作原理
  (一) 折射和折射率
  光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。
  (二) 透镜的性能
  透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。
  当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称"焦点",通过交点并垂直光轴的平面,称"焦平面"。焦点有两个,在物方空间的焦点,称"物方焦点",该处的焦平面,称"物方焦平面";反之,在象方空间的焦点,称"象方焦点",该处的焦平面,称"象方焦平面"。
  光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。
  (三) 凸透镜的五种成象规律
  1. 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象;
  2. 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象;
  3. 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象;
  4. 当物体位于透镜物方焦点上时,则象方不能成象;
  5. 当物体位于透镜物方焦点以内时,则象方也无象的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。
显微镜的重要光学技术参数
  在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。
  显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。

体视显微镜编辑本段回目录

  体视显微镜又称“实体显微镜”“立体显微镜”,是一种具有正像立体感地目视仪器,被广泛地应用于生物学、医学、农林、工业及海洋生物各部门。它具有如下地特点:
  1. 双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角——体视角(一般为12度---15度),因此成像具有三维立体感;
  2. 像是直立的,便于操作和解剖,这是由于在目镜下方的棱镜把像倒转过来的缘故;
  3. 虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长
  4. 焦深大,便于观察被检物体的全层。
  5. 视场直径大。
  目前体视镜的光学结构是:由一个共用的初级物镜,对物体成像后的两光束被两组中间物镜——变焦镜分开,并成一体视角再经各自的目镜成像,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得的,因此又称为“连续变倍体视显微镜”(Zoom—stereo microscope)。随着应用的要求,目前体视镜可选配丰富的选购附件,如荧光,照相,摄像,冷光源等等。
  技术参数:
  目镜:10x/15x/20x/25x(可选各目镜倍数)
  物镜:2x/4x
  光学放大倍数:20~100x

电子显微镜(electron microscope)编辑本段回目录

  电子显微镜(electron microscope),简称电镜,是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。
  高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的分辨率(约0.1纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)。

扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,SPM)编辑本段回目录

  扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,SPM)是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜(原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM,磁力显微镜MFM等等)的统称,是国际上近年发展起来的表面分析仪器,是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。
  扫描探针显微镜以其分辨率极高(原子级分辨率)、实时、实空间、原位成像,对样品无特殊要求(不受其导电性、干燥度、形状、硬度、纯度等限制)、可在大气、常温环境甚至是溶液中成像、同时具备纳米操纵及加工功能、系统及配套相对简单、廉价等优点,广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域,并取得许多重要成果。
  SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势:
  首先,SPM具有极高的分辨率。它可以轻易的“看到”原子,这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。
  其次,SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。而不同于某些分析仪器是通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。也就是说,SPM是真正看到了原子。
  再次,SPM的使用环境宽松。电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻,样品必须安放在高真空条件下才能进行测试。而SPM既可以在真空中工作,又可以在大气中、低温、常温、高温,甚至在溶液中使用。因此SPM适用于各种工作环境下的科学实验。
  SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科,还是材料、微电子等应用学科都有它的用武之地。
  SPM的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较低的。
  任何事物都不是十全十美的一样,SPM也有令人遗憾的地方。由于其工作原理是控制具有一定质量的探针进行扫描成像,因此扫描速度受到限制, 测效率较其他显微技术低;由于压电效应在保证定位精度前提下运动范围很小(目前难以突破100μm量级),而机械调节精度又无法与之衔接,故不能做到象电子显微镜的大范围连续变焦,定位和寻找特征结构比较困难;
  目前扫描探针显微镜中最为广泛使用管状压电扫描器的垂直方向伸缩范围比平面扫描范围一般要小一个数量级,扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩,如果被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围,则会导致系统无法正常甚至损坏探针。因此,扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求;
  由于系统是通过检测探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌,因此,探针的几何宽度、曲率半径及各向异性都会引起成像的失真(采用探针重建可以部分克服)

透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)编辑本段回目录

  在光学显微镜下无法看清小于0.2&micro;m的细微结构,这些结构称为亚显微结构(submicroscopic structures)或超微结构(ultramicroscopic structures;ultrastructures)。要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM),电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。

透射电子显微镜

  电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样,所不同的是前者用电子束作光源,用电磁场作透镜。另外,由于电子束的穿透力很弱,因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机(ultramicrotome)制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成,如果细分的话:主体部分是电子透镜和显像记录系统,由置于真空中的电子枪、聚光镜、物样室、 物镜、衍射镜、中间镜、 投影镜、荧光屏和照相机。
  电子显微镜是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。 高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的分辨率(约0.1纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)。

扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope,STM编辑本段回目录

  扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”,是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁(G.Binning)及海因里希·罗雷尔(H.Rohrer)在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。
  它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外,扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。
  STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景,被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。
基本结构  
隧道针尖

  隧道针尖的结构是扫描隧道显微技术要解决的主要问题之一。针尖的大小、形状和化学同一性不仅影响着扫描隧道显微镜图象的分辨率和图象的形状,而且也影响着测定的电子态。
  针尖的宏观结构应使得针尖具有高的弯曲共振频率,从而可以减少相位滞后,提高采集速度。如果针尖的尖端只有一个稳定的原子而不是有多重针尖,那么隧道电流就会很稳定,而且能够获得原子级分辨的图象。针尖的化学纯度高,就不会涉及系列势垒。例如,针尖表面若有氧化层,则其电阻可能会高于隧道间隙的阻值,从而导致针尖和样品间产生隧道电流之前,二者就发生碰撞。
  目前制备针尖的方法主要有电化学腐蚀法、机械成型法等。
  制备针尖的材料主要有金属钨丝、铂- 铱合金丝等。钨针尖的制备常用电化学腐蚀法。而铂- 铱合金针尖则多用机械成型法,一般 直接用剪刀剪切 而成。不论哪一种针尖,其表面往往覆盖着一层氧化层,或吸附一定的杂质,这经常是造成隧道电流不稳、噪音大和扫描隧道显微镜图象的不可预期性的原因。因此,每次实验前,都要对针尖进行处理,一般用化学法清洗,去除表面的氧化层及杂质,保证针尖具有良好的导电性。
  
三维扫描控制器  
  由于仪器中要控制针尖在样品表面进行高精度的扫描,用普通机械的控制是很难达到这一要求的。目前普遍使用压电陶瓷材料作为x-y-z扫描控制器件。
  压电陶瓷利用了压电现象。所谓的压电现象是指某种类型的晶体在受到机械力发生形变时会产生电场,或给晶体加一电场时晶体会产生物理形变的现象。许多化合物的单晶,如石英等都具有压电性质,但目前广泛采用的是多晶陶瓷材料,例如钛酸锆酸铅[Pb(Ti,Zr)O3](简称PZT)和钛酸钡等。压电陶瓷材料能以简单的方式将1mV-1000V的电压信号转换成十几分之一纳米到几微米的位移。
  用压电陶瓷材料制成的三维扫描控制器主要有以下几种
  ①三脚架型,由三根独立的长棱柱型压电陶瓷材料以相互正交的方向结合在一起,针尖放在三脚架的顶端,三条腿独立地伸展与收缩,使针尖沿x-y-z三个方向运动。
  ②单管型,陶瓷管的外部电极分成面积相等的四份,内壁为一整体电极,在其中一块电极上施加电压,管子的这一部分就会伸展或收缩(由电压的正负和压电陶瓷的极化方向决定),导致陶瓷管向垂直于管轴的方向弯曲。通过在相邻的两个电极上按一定顺序施加电压就可以实现在x-y方向的相互垂直移动。在z方向的运动是通过在管子内壁电极施加电压使管子整体收缩实现的。管子外壁的另外两个电极可同时施加相反符号的电压使管子一侧膨胀,相对的另一侧收缩,增加扫描范围,亦可以加上直流偏置电压,用于调节扫描区域。
  ③十字架配合单管型,z方向的运动由处在“十”字型中心的一个压电陶瓷管完成,x和y扫描电压以大小相同、符号相反的方式分别加在一对x、-x和y、-y上。这种结构的x-y扫描单元是一种互补结构,可以在一定程度上补偿热漂移的影响。
  除了使用压电陶瓷,还有一些三维扫描控制器使用螺杆、簧片、电机等进行机械调控。
  
减震系统  
  由于仪器工作时针尖与样品的间距一般小于1nm,同时隧道电流与隧道间隙成指数关系,因此任何微小的震动都会对仪器的稳定性产生影响。必须隔绝的两种类型的扰动是震动和冲击,其中震动隔绝是最主要的。隔绝震动主要从考虑外界震动的频率与仪器的固有频率入手。
  
电子学控制系统  
  扫描隧道显微镜是一个纳米级的随动系统,因此,电子学控制系统也是一个重要的部分。扫描隧道显微镜要用计算机控制步进电机的驱动,使探针逼近样品,进入隧道区,而后要不断采集隧道电流,在恒电流模式中还要将隧道电流与设定值相比较,再通过反馈系统控制探针的进与退,从而保持隧道电流的稳定。所有这些功能,都是通过电子学控制系统来实现的。图1给出了扫描隧道显微镜电子学控制控制系统的框图[2]。
  
在线扫描控制和离线数据处理软件

  在扫描隧道显微镜的软件控制系统中,计算机软件所起的作用主要分为“在线扫描控制”和“离线数据分析”两部分。
在线扫描控制
  ①参数设置功能
  在扫描隧道显微镜实验中,计算机软件主要实现扫描时的一些基本参数的设定、调节,以及获得、显示并记录扫描所得数据图象等。计算机软件将通过计算机接口实现与电子设备间的协调共同工作。在线扫描控制中一些参数的设置功能如下:
  ⑴“电流设定”的数值意味着恒电流模式中要保持的恒定电流,也代表着恒电流扫描过程中针尖与样品表面之间的恒定距离。该数值设定越大,这一恒定距离也越小。测量时“电流设定”一般在“0.5-1.0nA” 范围内。
  ⑵“针尖偏压”是指加在针尖和样品之间、用于产生隧道电流的电压真实值。这一数值设定越大,针尖和样品之间越容易产生隧道电流,恒电流模式中保持的恒定距离越小,恒高度扫描模式中产生的隧道电流也越大。“针尖偏压”值一般设定在“50-100mV”范围左右。
  ⑶“Z电压”是指加在三维扫描控制器中压电陶瓷材料上的真实电压。Z电压的初始值决定了压电陶瓷的初始状态,随着扫描的进行,这一数值要发生变化。“Z电压”在探针远离样品时的初始值一般设定在“-150.0mV— -200.0mV”左右。
  ⑷“采集目标”包括“高度”和“隧道电流”两个选项,选择扫描时采集的是样品表面高度变化的信息还是隧道电流变化的信息。
  ⑸“输出方式”决定了将采集到的数据显示成为图象还是显示成为曲线。
  ⑹“扫描速度”可以控制探针扫描时的延迟时间,该值越小,扫描越快。
  ⑺“角度走向”是指探针水平移动的偏转方向,改变角度的数值,会使扫描得到的图象发生旋转。
  ⑻“尺寸”是设置探针扫描区域的大小,其调节的最大值有量程决定。尺寸越小,扫描的精度也越高,改变尺寸的数值可以产生扫描图象的放大与缩小的作用。
  ⑼“中心偏移”是指扫描的起始位置与样品和针尖刚放好时的偏移距离,改变中心偏移的数值能使针尖发生微小尺度的偏移。中心偏移的最大偏移量是当前量程决定的最大尺寸。
  ⑽ “工作模式”决定扫描模式是恒电流模式还是恒高度模式。
  ⑾ “斜面校正”是指探针沿着倾斜的样品表面扫描时所做的软件校正。
  ⑿ “往复扫描”决定是否进行来回往复扫描。
  ⒀“量程”是设置扫描时的探测精度和最大扫描尺寸的大小。
  这些参数的设置除了利用在线扫描软件外,利用电子系统中的电子控制箱上的旋钮也可以设置和调节这些参数[2]。
  ②马达控制
  当使用软件控制马达使针尖逼近样品时,首先要确保电动马达控制器的红色按钮处于弹起状态,否则探头部分只受电子学控制系统控制,计算机软件对马达的控制不起作用。马达控制软件将控制电动马达以一个微小的步长转动,使针尖缓慢靠近样品,直到进入隧道区为止。
  马达控制的操作方式为:“马达控制”选择“进”,点击“连续”按钮进行连续逼近,当检测到的隧道电流达到一定数值后,计算机会进行警告提示,并自动停止逼近,此时单击“单步”按钮,直到“Z电压”的数值接近零时停止逼近,完成马达控制操作。
离线数据分析
  离线数据分析是指脱离扫描过程之后的针对保存下来的图象数据的各种分析与处理工作。常用的图象分析与处理功能有:平滑、滤波、傅立叶变换、图象反转、数据统计、三维生成等。
  ⑴平滑,平滑的主要作用是使图象中的高低变化趋于平缓,消除数据点发生突变的情况。
  ⑵滤波,滤波的基本作用是可将一系列数据中过高的削低、过低的添平。因此,对于测量过程中由于针尖抖动或其它扰动给图象带来的很多毛刺,采用滤波的方式可以大大消除。
  ⑶傅立叶变换,快速傅立叶变换对于研究原子图象的周期性时很有效。
  ⑷图象反转,将图象进行黑白反转,会带来意想不到的视觉效果。
  ⑸数据统计,用统计学的方式对图象数据进行统计分析。
  ⑹三维生成,根据扫描所得的表面型貌的二维图象,生成直观美丽的三维图象。
  大多数的软件中还提供很多其它功能,综合运用各种数据处理手段,最终得到自己满意的图象[2]。
工作方式
  用扫描隧道显微镜拍摄到的图像恒电流模式

  利用一套电子反馈线路控制隧道电流 I ,使其保持恒定。再通过计算机系统控制针尖在样品表面扫描,即是使针尖沿x、y两个方向作二维运动。由于要控制隧道电流 I 不变,针尖与样品表面之间的局域高度也会保持不变,因而针尖就会随着样品表面的高低起伏而作相同的起伏运动,高度的信息也就由此反映出来。这就是说,STM得到了样品表面的三维立体信息。这种工作方式获取图象信息全面,显微图象质量高,应用广泛[1][3]。
  
恒高度模式  
  STM工作原理在对样品进行扫描过程中保持针尖的绝对高度不变;于是针尖与样品表面的局域距离将发生变化,隧道电流I的大小也随着发生变化;通过计算机记录隧道电流的变化,并转换成图像信号显示出来,即得到了STM显微图像。这种工作方式仅适用于样品表面较平坦、且组成成分单一(如由同一种原子组成)的情形。 从STM的工作原理可以看到:STM工作的特点是利用针尖扫描样品表面,通过隧道电流获取显微图像,而不需要光源和透镜。这正是得名“扫描隧道显微镜”的原因。


具体应用  
扫描 
  STM工作时,探针将充分接近样品产生一高度空间限制的电子束,因此在成像工作时,STM具有极高的空间分辩率,可以进行科学观测。
  
探伤及修补  
  STM在对表面进行加工处理的过程中可实时对表面形貌进行成像,用来发现表面各种结构上的缺陷和损伤,并用表面淀积和刻蚀等方法建立或切断连线,以消除缺陷,达到修补的目的,然后还可用STM进行成像以检查修补结果的好坏。
  
微观操作  
引发化学反应
  STM在场发射模式时,针尖与样品仍相当接近,此时用不很高的外加电压(最低可到10V左右)就可产生足够高的电场,电子在其作用下将穿越针尖的势垒向空间发射。这些电子具有一定的束流和能量,由于它们在空间运动的距离极小,至样品处来不及发散,故束径很小,一般为毫微米量级,所以可能在毫微米尺度上引起化学键断裂,发生化学反应。
  用STM移动氙原子排出的“IBM”图案移动,刻写样品
  当STM在恒流状态下工作时,突然缩短针尖与样品的间距或在针尖与样品的偏置电压上加一脉冲,针尖下样品表面微区中将会出现毫微米级的坑、丘等结构上的变化。针尖进行刻写操作后一般并未损坏,仍可用它对表面原子进行成像,以实时检验刻写结果的好坏。

移动针尖进行刻写的办法主要有两种
  ①在反馈电路正常工作时,通过调节参考电流或偏置电压的大小来调节针尖与样品间的接触电阻,达到控制针尖移动的目的。当加大参考电流或减小偏压时为保证恒流工作,反馈将控制针尖移向样品,从而减小接触电阻。
  ②当STM处于隧道状态时,固定反馈线路的输出信号,关闭反馈,然后通过改变控制Z向运动的压电陶瓷上所加电压的大小来改变针尖与样品的间距,这种方法较前者能够更线性地控制隧道结宽度的变化,相对来说是较为理想的办法。
  刻写的结果与针尖的清洁程度有密切关系。已经污染的针尖接触表面后将产生一小坑;未使用过的清洁的针尖接触表面则产生一小丘。清洁针尖在表面上产生小丘的原因是由于它与表面有粘接现象,此时若想使针尖与样品的间距恢复到与表面接触前的情况,针尖必须退回更多,这从另一个角度说明针尖的粘接已使表面产生一凸起部分。针尖的污染将会阻止它对表面的粘接,故使用过的针尖接触表面后将会刻出一个小坑,坑的周围还会有原先在坑内的原子翻出堆成的凸起边缘。
  室温下在Au及Ag等金属表面上刻写出的微细结构在室温下总是不稳定的,由于金属原子的扩散,这些结构最多在几小时内就会模糊以至消失。
  在其他材料如Si(110)、Si(100)等表面上运用STM刻出稳定的结构却是可能的。刻写时,针尖向样品移进2nm时,小坑深(从边缘算起)0.7nm。在室温条件下及超高真空中,这些图形具有高稳定性,经很长时间后亦不发生变化。
  STM可在金属玻璃上进行刻写操作,小丘的大小随偏压的增加而增加。产生小丘的原因通常认为是由于高电流密度引起了衬底的局部熔化,这些熔化物质在针尖负偏压产生的静电场作用下,会形成一突起的泰勒锥,电流去掉后,这个锥立即冷却下来,在表面上形成一小丘……并不是所有的表面都可如此形成小丘的。衬底的熔点决定了局部熔化时所需的热量;对于点源电子束,衬底实际获取热量不仅与电流密度有关,还取决于电子在其中的平均自由程及所用衬底的热传导系数;对于无序的金属化玻璃Rh25Zr75,由于电子在其中的平均自由程较晶体及多晶金属小一百倍,且熔点不是非常高,为1340K,因此电子束入射时其获取热量较多,相对较易被熔化,故容易在其上如此形成小丘。
优越性
  与其他表面分析技术相比,STM具有如下独特的优点
  ①具有原子级高分辨率,STM 在平行于样品表面方向上的分辨率分别可达 0.1 nm 和 0.01 nm,即可以分辨出单个原子。
  ②可实时得到实空间中样品表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究,这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。
  ③可以观察单个原子层的局部表面结构,而不是对体相或整个表面的平均性质,因而可直接观察到表面缺陷。表面重构、表面吸附体的形态和位置,以及由吸附体引起的表面重构等。
  ④可在真空、大气、常温等不同环境下工作,样品甚至可浸在水和其他溶液中 不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤.这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价,例如对于多相催化机理、超一身地创、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。
  ⑤ 配合扫描隧道谱(STS)可以得到有关表面电子结构的信息,例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。
  ⑥利用STM针尖,可实现对原子和分子的移动和操纵,这为纳米科技的全面发展奠定了基础[2]。
局限性
  尽管STM有着EM、FIM等仪器所不能比拟的诸多优点,但由于仪器本身的工作方式所造成的局限性也是显而易见的。这主要表现在以下两个方面
  ①STM的恒电流工作模式下,有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测,与此相关的分辨率较差。在恒高度工作方式下,从原理上这种局限性会有所改善。但只有采用非常尖锐的探针,其针尖半径应远小于粒子之间的距离,才能避免这种缺陷。在观测超细金属微粒扩散时,这一点显得尤为重要。
  ②STM所观察的样品必须具有一定程度的导电性,对于半导体,观测的效果就差于导体;对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表面覆盖导电层,则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面的分辨率。宾尼等人1986年研制成功的AFM可以弥补STM这方面的不足。
  此外,在目前常用的(包括商品)STM仪器中,一般都没有配备FIM,因而针尖形状的不确定性往往会对仪器的分辨率和图象的认证与解释带来许多不确定因素。

原子力显微镜 atomic force microscope编辑本段回目录

  一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测,当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时,检测该斥力可获得表面原子级分辨图像,一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM测量对样品无特殊要求,可测量固体表面、吸附体系等。
  原子力显微镜:是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新型实验技术.它有一根纳米级的探针,被固定在可灵敏操控的微米级弹性悬臂上.当探针很靠近样品时,其顶端的原子与样品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲,偏离原来的位置.根据扫描样品时探针的偏离量或振动频率重建三维图像.就能间接获得样品表面的形貌或原子成分.
  优点与缺点
  相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。
  和扫描电子显微镜(SEM)相比,AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。

场发射扫描电子显微镜编辑本段回目录

  主要用途: 该仪器具有超高分辨率,能做各种固态样品表面形貌的二次电子象、反射电子象观察及图像处理。 具有高性能x射线能谱仪,能同时进行样品表层的微区点线面元素的定性、半定量及定量分析,具有形貌、化学组分综合分析能力。
  仪器类别: 03040702 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光学及离子光学仪器
  指标信息: 二次电子象分辨率:1.5nm 加速电压:0~30kV 放大倍数:10-50万倍连续可调工作距离:5~35mm连续可调倾斜:-5°~45° x射线能谱仪: 分辨率:133eV 分析范围:B-U
  附件信息: 镀金镀炭仪 ISIS图像处理系统背散射探头
  场发射扫描电镜,由于分辨率高,为纳米材料的研究提供了可靠的实验手段。另外,对半导体材料和绝缘体,都能得到满意的图像,对超导薄膜,磁性材料,分子束外延生长的薄膜材料,半导体材料进行了形貌观察,并对多种材料进行了微区成份分析,均能得到满意的结果

显微镜操作编辑本段回目录

一、使用说明
1、取镜和安装
把显微镜放在实验台距边缘7厘米左右处,略偏左。检查一下物镜和目镜。
2、对光
转动转盘,使低倍率物镜对准通光孔。调整光源,使光线通过通光孔,达到最好的效果。
3、观察
把所要观察的载玻片放在载物台上,用片夹压住,标本要正对通光孔的中心。
4、转动调焦手轮,使镜筒缓缓下降,直到物镜接近玻片。
5、一只眼睛向目镜内看,逆(顺)时针方向转动调焦手轮,使镜筒缓缓上升或下降直到看清物像为止。注意:放大倍率越大光线就会越暗。慢慢的移动光源,会发生一些变化,重新调整光源角度以便得到更好的亮度。
6、实验完毕,把显微镜放进镜盒里,送回原处。
二、注意事项
1、一定两手取放,一支手握镜臂,一支手置底座。
2、每次使用后将载片取下。
3、观察完毕后务必盖上防尘罩。
4、观察完毕显微镜,将其装入箱内或套上防尘袋。
5、镜头只允许用镜头纸擦拭。
6、请避免物镜与载物台的直接接触。
7、千万防止摔跌。
8、不得置于高温和阳光直接照射下,不得置于潮湿和不通风的地方。
9、附件等清洗干净、干燥后存放。

显微镜操作方法和注意事项编辑本段回目录

1、 拿显微镜时必须是右手握臂、左手托座的姿势,不可单手提取,以免零件脱落或碰撞到其它地方。
2、 轻拿轻放,不可把显微镜放置在实验台的边缘,以免碰翻落地
3、 保持显微镜的清洁,光学和照明部分只能用擦镜纸擦拭。
4、 观察时先调节光源,使整个视野中光线均匀。
5、 把切片放于载物台上,用压片夹压紧。
6、 在开始观察时,为了避免压坏制片,右从侧面看物镜与制片的距离,同时可以逐渐降镜筒,使之靠近盖玻片,再通过目镜观察,慢慢调节粗调,到看清影像为止。
7、 找到观察目标,移至视野中央,换高倍镜观察,调节细调,使影像清晰。
8、 观察临时装片,一定要加盖盖玻片。
9、 随时保持显微镜清洁。
10、 使用完毕,先把光线调节最暗,再关电源,放入原保管箱中。
11、 防潮、防尘、防热、防剧烈震动。
12、 不能拆修,严格遵守操作规程,发生故障时及时报告。

数码显微镜操作方法和注意事项编辑本段回目录

1、 开启电源。
2、 观察时调节光源,使整个视野中光线均匀。
3、 把切片放于载物台上,用压片夹压紧。
4、 在开始观察时,为了避免压坏制片,右从侧面看物镜与制片的距离,同时可以逐渐降镜筒,使之靠近盖玻片,再通过目镜观察,慢慢调节粗调,到看清影像为止。
5、 找到观察目标,移至视野中央,换高倍镜观察,调节细调,使影像清晰。
6、 观察临时装片,一定要加盖盖玻片。
7、 保持显微镜的清洁,光学部分只能用擦镜纸擦。
8、 把电视显示屏调至视频状态。调节微调,使电视上影像清晰。
9、 观察完毕,先把显微镜的光线调至最暗,关闭电源,套上防尘套。
10、 关闭电视电源。

 

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