北京奥林巴斯显微镜CX21的光学结构及生物显微镜结构

发布时间:2010-07-01
北京奥林巴斯显微镜CX21的光学结构

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    真:UIS2光学系统(无限远校正系统)

照明装置
内置透射光柯勒照明,6V20W卤素灯 100-240V 50/60Hz通用

调焦系统
载物台垂直运动,粗调行程每一圈为20mm,微调小距离2.5微米

换镜转盘
固定4孔物镜转盘

观察筒
双目观察筒,镜筒倾角为30°,瞳间距48-75mm

载物台明装置
钢丝传动,尺寸为120mm × 132mm,活动范围为X轴向76mm × Y轴向30mm,单片标本夹

各类研究用显微镜

在生物学各个领域中,常用的是如前所述的透射式显微镜,此外还有多种于不同显微术的显微镜,它们是利用不同的光学原理在显微镜基本设计的基础上而发展出来的如暗场、相衬、偏光、干涉、荧光、侄置及体视显微镜等。对于各类显微术的原理,性能和操作及了解它们之间的联系和应用范围,这对我们生物学工作者来说,是应予以掌握的。

          暗场显微镜

暗场显微镜实际上即是暗场照明法。它的特点和明场不同,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。根据光学上的丁道尔现象有,微尘细粒在强光直射通过的情况下,不能为人眼所见,这是因为光线过强及绕射现象等因素,因而看不到微尘的形象。若把光线斜射它们,则由于光的反射或衍射的结果,微尘细粒似乎增大了体积,而为人眼可见。暗视场镜检术便是利用这一原理而设计出来的。

暗场显微镜的结构与明场显微镜基本相同,只是彩的是暗场聚光镜。暗场聚光镜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,使其斜射投向被检物体,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而形成的明亮图象。因此,在暗场镜检时,只能观察到物体存在、运动及外部形态,而很难分辨其内部结构。

暗场显微术的,优越性,在于能观察到在明场下而观察不到的极其微小的物体。前已述及,在明场中心照明的油浸物镜的情况下,高分辨率为0.4u;而在暗场情况下,其分辨率可为0.02-0.04u。因此,暗场显微术又称“显微术”。

应用暗场镜检时,首先必须调整好光轴,研究用暗场显微镜的照明亦为柯勒照明,但要求强光,特别对于高倍镜来说更是如此。其光轴的调正方法如下:

1)              不论是干燥系和油浸系物镜,镜检时,都应在聚光镜的透镜上加香柏油,把制

片放置好,然后上升聚光镜,使油与载玻片接触。

2)              将视场光阑缩小一些,用10X物镜找到被检物体,同时可在视场中看到不清楚

的视场光阑的轮廓图象,再上下缓慢调正聚光镜,这样会使视场光阑的象变得清楚;

3)              如视场光阑不在视场中央,利用聚光镜外侧的两个调节螺丝进行调整,再将其

开大。

    所有物镜的数值孔径,宜在1.0-1.25左右,太高则反而效果不佳,好是利用带虹彩光阑的物镜,转动物镜外方的调节环,可随意改变数值孔径的大小。

暗场显微术虽能观察到微小粒子的存在,但对其形状往往尚不能看清,如利用“方位光阑”放置在聚光镜下面,使光线方向固定,则可解决这一问题。假如小粒子为细长物体时,若光照方向与粒子的长轴平行,则因粒子的受光面很窄,甚至看不到粒子的象;若从其侧面照射,即粒子的长轴与光的方向垂直,就能看到很明亮的形象。如果旋转方位光阑或转动载物台时,粒子的亮度时强时弱,则表明该粒子不为球形,而是具有一定方向的开体。

第二节  相衬显微镜

  在光学显微镜的改进过程中,相衬显微镜的制造和普遍的应用,是近代显微镜技术中的重要成就。在1935年荷兰学者泽呢克提出了相衬法原理,到1941年由德国蔡斯工厂诞生了世界上台相衬显微镜。它的产生,使人类的视觉在光学显微镜下又得到新的扩展。从信息利用的角度来看,人们将它视为光学信息处理概念下的个产品,因而获得了1953年诺贝尔资金。

我们知道,人眼只能在光波的波长(颜色)和振幅(亮度)有变化的情况下,才能在显微镜下看到被检物体的存在,但活的生物体多是无色透明的,当光线通过时,波长和振幅变化不显著,这样在明场镜检下就难于观察清晰。为了克服这一困难,可以彩一定的措施,如物理、化学处理法,材料经固定、染色等过程,使被检物体的颜色及亮度发生变化,但这只能观察已被杀死的材料,而不能观察到活体状态;当然,缩小聚光镜的孔径光阑,以增加明暗反差的对比,但这样不能充公发挥物镜数值孔径的性能,细微结构仍难于被分辨,同时镜象亮度也随之降低;利用暗场、荧光或偏光镜检术,虽也能观察活体标本,但这些显微术都是利用不同的光学原理,达到特定的观察目的,镜检效果局限在一定范围内。可见上述措施都不能得到满意的镜检效果,而采用相衬显微术,则能解决上述问题,使无色透明活体标本的细微结构在相衬显微镜下变得清晰可见。

一、            相衬显微镜的特点

相衬显微镜是利用被检物体的光程(折射率与厚度之乘积)之差进行镜检的方法。

也即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亦成为清晰可见,这是普通显微镜难以达到的。这不仅大为便利了活体材料的观察,而且相衬显微术和普通染色观察相结合,还可判断“鹰象”和真实的图象。

相位和相位差

光的传播具有波动性质,波动的能以平衡位置为准,以一定的振幅反复振动而前进。光波通过光学均匀体时,在单位时间(t)内波动的能所达到的位置,便是它的“相位”。

:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />II-4-3所示,有AB两束光,其中A光束只经过单一介质(如空气);而B光束在在途还通过一块透明玻璃,这样B光束便受到阻滞而速度减小。因此,AB之间便产生了一定的相位差。

在一定的介质内,波长决定了可见光的颜色  A

而振幅的大小则决定其亮度,这是为人眼不能分

辨出的,但人眼不能分辨出相位差。因此,在普

通显微镜下观察未固定、染色的无色透明材料时, B

虽然被检物体各部分的折射率不同,并能使通过

它的各组光线产生一定的相位差,也不能察觉出

它们之间的差异,就是这个道理。图II-4-3中的    C

A光束和通过具有吸光物质的C光束之间,由于                      t

振幅的减小,使亮度减弱,则和A光束有着明暗                 

的差别,这样就能为人眼所分辨。               II-4-3相位差及振幅的减小示意图

光源射出的光线通过被检物体时,如果某部分完全是均质透明体,则光线将继续前进,称直射光;若某部分含有折射率或厚度不同的均质时,由于光的衍射击现象则向周围侧方分散前进,这种光线称为衍射光。光

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