Đường quang học của kính hiển vi quang học thông thường
1. Kính hiển vi quang học thông thường là một dụng cụ quang học chính xác. Trong quá khứ, kính hiển vi đơn giản chỉ bao gồm một số thấu kính, trong khi kính hiển vi ngày nay bao gồm một tập hợp các thấu kính. Kính hiển vi quang học thông thường thường có thể phóng đại vật thể 1500-2000 lần. (1) Cấu tạo của kính hiển vi Cấu tạo của kính hiển vi quang học thông thường có thể được chia thành hai phần: một là thiết bị cơ học, hai là hệ thống quang học. Chỉ khi hai bộ phận này phối hợp tốt với nhau thì kính hiển vi mới có thể hoạt động được. Đầu tiên, thiết bị cơ học của kính hiển vi Thiết bị cơ học của kính hiển vi bao gồm khung, ống kính, bộ chuyển đổi vật kính, sân khấu, thanh đẩy, vít thô, vít siêu nhỏ và các thành phần khác. Giá đỡ bao gồm một đế và một tay gương. Sân khấu và ống kính được gắn vào đó, là cơ sở để lắp đặt các thành phần của hệ thống phóng đại quang học.
(2) Thị kính được nối với ống kính của ống kính, và bộ chuyển đổi được nối với phía dưới, tạo thành một phòng tối giữa thị kính và vật kính (được lắp đặt bên dưới bộ chuyển đổi). Khoảng cách từ mép sau của vật kính đến cuối nòng được gọi là chiều dài nòng cơ học. Vì độ phóng đại của vật kính đối với một độ dài nhất định của nòng thấu kính. Những thay đổi về chiều dài của ống kính sẽ không chỉ thay đổi độ phóng đại mà còn ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Do đó, khi sử dụng kính hiển vi, chiều dài của ống kính không thể thay đổi theo ý muốn. Trên bình diện quốc tế, chiều dài nòng tiêu chuẩn của kính hiển vi được đặt là 160mm và con số này được đánh dấu trên vỏ của vật kính.
(3) Bộ thay đổi vật kính Bộ thay đổi ống kính ở mũi có thể được trang bị từ 3 đến 4 vật kính, thường là ba vật kính (độ phóng đại thấp, độ phóng đại cao, thấu kính dầu). Kính hiển vi Nikon được trang bị bốn vật kính. Bằng cách xoay bộ chuyển đổi, bất kỳ vật kính nào cũng có thể được kết nối với ống kính theo yêu cầu và thị kính trên ống kính tạo thành một hệ thống phóng đại.
(4) Giữa sân khấu có một lỗ, là đường dẫn ánh sáng. Sân khấu được trang bị kẹp mẫu lò xo và thanh đẩy, có chức năng cố định hoặc di chuyển vị trí của mẫu sao cho vật thể hiển vi nằm ngay chính giữa trường quan sát.
(5) Máy đẩy là một thiết bị cơ học làm di chuyển mẫu vật. Nó được làm bằng khung kim loại với hai bánh răng đẩy, một nằm ngang và một bánh răng thẳng đứng. Một kính hiển vi tốt có các vảy được khắc trên thanh để tạo ra một mặt phẳng rất chính xác. Hệ tọa độ. Nếu bạn muốn quan sát lặp lại một phần nào đó của mẫu thử, bạn có thể ghi lại giá trị của thước dọc và thước ngang trong lần kiểm tra đầu tiên, sau đó di chuyển thanh đẩy theo giá trị để tìm vị trí của mẫu ban đầu.
(6) Xoắn ốc là cơ chế điều chỉnh khoảng cách giữa vật kính và mẫu vật bằng cách di chuyển ống kính. Trong các kính hiển vi cũ, sau khi xoắn ốc thô được xoắn về phía trước, ống kính sẽ hạ xuống và tiếp cận mẫu. Khi thực hiện kính hiển vi trên kính hiển vi sản xuất mới, dùng tay phải quay vật kính về phía trước để nâng vật kính lên để đưa mẫu lại gần vật kính và ngược lại.
(7) Vít chuyển động vi mô chỉ có thể sử dụng vít chuyển động thô để điều chỉnh độ dài tiêu cự. Để có được hình ảnh sắc nét, bạn sẽ cần phải điều chỉnh thêm bằng vít nhỏ. Nòng ống kính di chuyển 0. 1 mm (100 micrômét) cho mỗi vòng quay của vít điều chỉnh. Các đường xoắn ốc dày và mỏng của kính hiển vi gao-end mới được sản xuất là đồng trục. 2. Hệ thống quang học của kính hiển vi Hệ thống quang học của kính hiển vi gồm gương phản xạ, tụ điện, vật kính, thị kính,… Hệ thống quang học sẽ phóng đại vật để tạo thành ảnh phóng to của vật.
(1) Gương Các kính hiển vi quang học thông thường ban đầu sử dụng ánh sáng tự nhiên để kiểm tra các vật thể, và một gương được lắp trên khung. Gương phản xạ bao gồm một mặt phẳng và một mặt khác là gương lõm, có thể phản xạ ánh sáng chiếu vào tâm thấu kính tụ, do đó chiếu sáng mẫu vật. Khi không sử dụng tụ điện, hãy sử dụng gương cầu lõm. Gương cầu lõm hội tụ ánh sáng. Khi sử dụng bình ngưng, gương phẳng thường được sử dụng. Khung kính hiển vi kém chất lượng mới được sản xuất được trang bị nguồn sáng và vít điều chỉnh dòng điện, có thể điều chỉnh cường độ ánh sáng bằng cách điều chỉnh dòng điện.
(2) Bình ngưng Bộ ngưng tụ dưới bàn. Nó bao gồm một thấu kính ngưng tụ, một khẩu độ ánh kim và một vít nâng. Bộ tập trung có thể được chia thành bộ tập trung trường sáng và bộ tập trung trường tối. Các kính hiển vi quang học thông thường được trang bị bộ ngưng tụ trường sáng. Bộ ngưng tụ Brightfield bao gồm bộ ngưng tụ Abbe, bộ ngưng tụ giác ngộ và bộ ngưng tụ cát rơi. Bộ ngưng tụ Abbe bị quang sai màu và hình cầu khi khẩu độ vật kính cao hơn 0. 6. Thiết bị ngưng tụ Qiming được hiệu chỉnh cao đối với quang sai màu, quang sai cầu và hôn mê. Nó là một tụ điện chất lượng cao cho kính hiển vi trường sáng, nhưng nó không thích hợp cho các vật kính dưới 4x. Lắc bộ ngưng tụ có thể lắc thấu kính phía trên của bộ ngưng tụ ra khỏi đường dẫn ánh sáng để đáp ứng nhu cầu chiếu sáng trường nhìn lớn của vật kính có độ phóng đại thấp (4 ×).
Bộ ngưng tụ được lắp đặt dưới sân khấu, chức năng của nó là tập trung ánh sáng do nguồn sáng phản xạ vào mẫu qua gương để có được độ chiếu sáng mạnh và làm cho hình ảnh của vật sáng và rõ nét. Chiều cao của bình ngưng có thể điều chỉnh được để tiêu điểm rơi vào đối tượng cần kiểm tra và thu được độ sáng cao. Tiêu điểm của tụ điện chung cao hơn nó 1,25mm và giới hạn tăng của nó là 0. 1mm dưới mặt phẳng sân khấu. Do đó, độ dày của lam kính cần thiết phải nằm trong khoảng 0. 8-1. 2mm, nếu không mẫu đang kiểm tra sẽ không thể lấy nét, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng hiển vi. Ngoài ra còn có một khẩu độ ánh kim phía trước cụm thấu kính trước tụ điện, có thể đóng mở, ảnh hưởng đến độ phân giải và độ tương phản của ảnh. Nếu khẩu độ mống mắt được mở quá lớn, vượt quá khẩu độ số của vật kính, hiện tượng lóa sáng sẽ xảy ra; Nếu khép khẩu quá nhỏ, độ phân giải sẽ bị giảm và độ tương phản sẽ tăng lên. Do đó, khi quan sát, thông qua việc điều chỉnh khẩu độ mống mắt, màng chắn trường (kính hiển vi có màng chắn trường) được mở ra tiếp tuyến bên ngoài của ngoại vi trường nhìn, do đó các vật không nằm trong trường nhìn không thể nhận được bất kỳ ánh sáng nào. . Chiếu sáng tránh được sự giao thoa ánh sáng tán xạ.
(3) Vật kính được lắp trên bộ chuyển đổi ở đầu phía trước của ống kính sử dụng ánh sáng để tạo ra vật thể được kiểm tra lần đầu tiên. Chất lượng hình ảnh của vật kính có ảnh hưởng quyết định đến độ phân giải. Hiệu suất của vật kính phụ thuộc vào khẩu độ số của vật kính (khẩu độ số viết tắt là NA). Khẩu độ số của mỗi vật kính được đánh dấu trên vỏ của vật kính. Khẩu độ số càng lớn thì vật kính càng hoạt động tốt. Vật kính có nhiều loại, có thể phân loại theo các góc độ khác nhau: Theo sự khác nhau về độ trung bình giữa thấu kính trước của vật kính và vật cần kiểm tra, có thể chia thành: 1. Vật kính khô. sử dụng không khí làm phương tiện, chẳng hạn như vật kính thường được sử dụng dưới 4 {{1 {0}} ×, khẩu độ số bằng nhỏ hơn 1. ② Vật kính ngâm trong đất thường sử dụng dầu tuyết tùng làm môi trường. Vật kính như vậy còn được gọi là thấu kính dầu. Độ phóng đại của nó là 9 0 × -100 × và giá trị khẩu độ số lớn hơn 1. Theo độ phóng đại của vật kính, nó có thể được chia thành: ① Vật kính công suất thấp đề cập đến 1 × -6 ×, giá trị NA là 0. 04-0. 15; ② Mục tiêu công suất siêu nhỏ đề cập đến 6 × -25 ×, giá trị NA là 0. 15-0. 40; ③ Mục tiêu công suất cao đề cập đến 25 × —63 ×, giá trị NA là 0,35—0,95; ④ Vật kính ngâm dầu đề cập đến 90 × —100 ×, giá trị NA là 1,25—1,40. Theo mức độ hiệu chỉnh quang sai, phân loại có thể được chia thành: ① Vật kính tiêu sắc là một vật kính được sử dụng phổ biến, được đánh dấu bằng chữ "Ach" trên vỏ, vật kính này có thể loại bỏ quang sai màu do ánh sáng đỏ và lục lam tạo thành. Nhẹ. Nó thường được sử dụng cùng với thị kính Huygens trong kính hiển vi. ② Vật kính apochromatic được đánh dấu bằng từ "Apo" trên vỏ vật kính. Ngoài việc hiệu chỉnh sắc sai của ánh sáng đỏ, xanh lam và xanh lục, nó cũng có thể hiệu chỉnh sự lệch pha do ánh sáng vàng gây ra. Nó thường được sử dụng kết hợp với thị kính bù trừ. ③ Vật kính đặc biệt được sản xuất trên cơ sở các vật kính trên nhằm đạt được hiệu quả quan sát cụ thể nhất định. Chẳng hạn như: vật kính có vòng chỉnh, vật kính có màng chắn trường, vật kính tương phản pha, vật kính huỳnh quang, vật kính không biến dạng, vật kính không nắp, vật kính khoảng cách làm việc dài, ... Các vật kính được sử dụng phổ biến hiện nay nghiên cứu là: mục tiêu bán tiêu sắc (FL), mục tiêu kế hoạch (Plan), mục tiêu kế hoạch không sắc (Plan Apo), mục tiêu siêu kế hoạch (Splan, siêu kế hoạch apochromat) mục tiêu (Splan Apo), v.v.
(4) Thị kính Chức năng của thị kính là phóng đại ảnh thật do vật kính phóng to trở lại, đồng thời phản xạ ảnh của vật đến mắt người quan sát. Cấu tạo của thị kính đơn giản hơn vật kính. Thị kính của kính hiển vi quang học thông thường thường bao gồm hai thấu kính. Thấu kính trên được gọi là "thị kính" và thấu kính dưới được gọi là "thấu kính trường". Giữa thấu kính trên và thấu kính dưới hoặc bên dưới hai thấu kính có một màng chắn hình khuyên kim loại hoặc "màng chắn trường". Sau khi phóng đại, ảnh trung gian của vật kính rơi trên mặt phẳng của màng ngăn nên có thể đặt một micromet thị kính. Thị kính thường được sử dụng trong kính hiển vi quang học là Thị kính Huygens, nếu bạn cần tiến hành nghiên cứu, thông thường hãy chọn thị kính có hiệu suất tốt hơn, chẳng hạn như thị kính bù (K), thị kính phẳng (P) và thị kính trường rộng (WF). Sử dụng thị kính chụp ảnh (NFK) khi chụp ảnh.
(2) Kính hiển vi quang học Việc phóng đại của kính hiển vi được thực hiện thông qua thấu kính, và hình ảnh của một thấu kính đơn có quang sai, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Một nhóm thấu kính bao gồm một thấu kính duy nhất tương đương với thấu kính lồi có độ phóng đại tốt hơn. Hình 1-4 là chế độ nguyên tắc của hình ảnh bằng kính hiển vi. AB là mẫu vật.
(3) Hiệu suất của kính hiển vi. Độ phân giải của kính hiển vi phụ thuộc vào các điều kiện khác nhau của hệ thống quang học. Đối tượng được quan sát phải có độ phóng đại cao và rõ ràng. Việc một vật thể có thể hiển thị cấu trúc rõ ràng và tốt sau khi phóng đại hay không trước hết phụ thuộc vào hiệu suất của vật kính, sau đó là hiệu suất của thị kính và tụ điện.
1. Khẩu độ số còn được gọi là tỷ lệ khẩu độ (hay tỷ lệ khẩu độ), viết tắt là NA, và giá trị của chúng được đánh dấu trên vật kính và thấu kính tụ điện. Khẩu độ và khẩu độ số là các thông số chính của vật kính và bộ ngưng tụ, đồng thời cũng là các chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của chúng. Khẩu độ số có liên quan chặt chẽ đến các đặc tính khác nhau của kính hiển vi. Nó tỷ lệ thuận với độ phân giải của kính hiển vi và tỷ lệ nghịch với độ sâu tiêu điểm. Nó tỷ lệ với căn bậc hai của độ sáng của ảnh trong gương. Khẩu độ số có thể được biểu thị bằng công thức sau: NA=n.sin 2 trong đó: n —— độ phân giải trung bình giữa vật kính và mẫu —— góc mở thấu kính của vật kính được gọi là góc mở thấu kính là khoảng cách từ trục quang học của vật kính Góc giữa ánh sáng phát ra bởi điểm vật trên và mép của đường kính hiệu dụng của thấu kính trước của vật kính được biểu diễn trong Hình 1-5 . Góc mở của ống kính luôn nhỏ hơn 18 0 độ. Vì chiết suất của không khí là 1 nên khẩu độ số của vật kính khô luôn nhỏ hơn 1, nói chung là 0. 05-0. 95; nếu vật kính ngâm dầu được ngâm trong dầu tuyết tùng (có chiết suất 1,515), khẩu độ số có thể đạt 1,5. Mặc dù về mặt lý thuyết, giới hạn của khẩu độ số bằng với chiết suất của môi trường ngâm được sử dụng, nhưng trên thực tế, không thể đạt đến giới hạn này từ góc độ công nghệ sản xuất thấu kính. Thông thường trong phạm vi thực tế, khẩu độ số lớn nhất của vật kính ngâm dầu là 1,4. Chiết suất trung bình của một số chất như sau: 1,0 đối với không khí, 1,33 đối với nước, 1,5 đối với thủy tinh, 1,47 đối với glyxerin và 1,52 đối với tuyết tùng. Ảnh hưởng của chiết suất của môi trường lên quang trình của vật kính được biểu diễn trên hình 1-6.
2. Độ phân giải D có thể được biểu thị bằng công thức sau: D=λ / 2N.A. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy là 0. 4-0. 7 micron, với bước sóng trung bình là 0. 55 micron. Nếu vật kính có khẩu độ số 0. 65 được sử dụng thì D {{1 0}}. 55 microns / 2 x 0. 65=0. 42 microns . Điều này có nghĩa là có thể quan sát các vật thể lớn hơn 0. 42 micron và không thể nhìn thấy các vật thể nhỏ hơn 0,42 micron. Nếu sử dụng vật kính có khẩu độ số 1,25 thì D =2. 20 micron. Bất kỳ đối tượng nào được kiểm tra có chiều dài lớn hơn giá trị này sẽ được hiển thị. Có thể thấy rằng giá trị D càng nhỏ thì độ phân giải càng cao và hình ảnh vật thể càng rõ nét. Theo công thức trên, độ phân giải có thể được cải thiện bằng cách: (1) giảm bước sóng; (2) tăng chiết suất; (3) tăng góc thấu kính. Kính hiển vi dựa trên ánh sáng cực tím và kính hiển vi điện tử sử dụng bước sóng ánh sáng ngắn để cải thiện độ phân giải để kiểm tra các vật thể nhỏ hơn. Độ phân giải của vật kính có quan hệ mật thiết với độ sắc nét của ảnh. Thị kính không có khả năng này. Thị kính chỉ phóng đại ảnh do vật kính tạo ra.
3. Độ phóng đại: Kính hiển vi phóng đại vật thể, trước tiên qua vật kính * độ phóng đại thứ cấp, và thị kính gây ra độ phóng đại thứ cấp ở khoảng cách của vật sáng. Độ phóng đại là tỷ lệ thể tích của hình ảnh phía sau so với vật thể ban đầu. Do đó, độ phóng đại (V) của kính hiển vi bằng tích của độ phóng đại của vật kính (V1) và độ phóng đại của thị kính (V2), cụ thể là: V=V1 × V2 Phương pháp tính của sự so sánh có thể thu được từ công thức sau M=△ × D F1 F2 F 1=Tiêu cự vật kính F 2= Tiêu cự của thị kính △=Chiều dài ống sáng D {{ 12}} Khoảng cách nhìn rõ (=250 mm) △=Vật kính phóng đại D=Độ phóng đại thị kính M=Độ phóng đại kính hiển vi F1 F2 Cài đặt △ =160 mm F { {20}} mm D =250 mm F 2=150 mm Sau đó M=△ × D=160 × 250 =40 × 16. 7=668 lần F1 F 2 4 15
4. Độ sâu tiêu điểm: Quan sát tiêu bản dưới kính hiển vi. Khi tiêu điểm nằm trên một mặt phẳng ảnh nào đó, ảnh của vật sẽ rõ ràng, và mặt phẳng ảnh là mặt phẳng mục tiêu. Ngoài bề mặt mục tiêu trong trường nhìn, hình ảnh đối tượng bị mờ cũng có thể được nhìn thấy ở trên và dưới bề mặt mục tiêu. Khoảng cách giữa hai bề mặt này được gọi là độ sâu của tiêu điểm. Độ sâu tiêu điểm của vật kính tỷ lệ nghịch với khẩu độ số và độ phóng đại: khẩu độ số và độ phóng đại càng lớn thì độ sâu tiêu điểm càng nhỏ. Do đó, việc điều chỉnh gương cầu dầu phải cẩn thận hơn so với việc điều chỉnh gương công suất thấp, nếu không rất dễ khiến vật thể lọt qua và không bị phát hiện.
