顯微鏡小知識(shí)（一）

一、顯微鏡概述


顯微鏡是用來(lái)幫助人眼觀察近距離細(xì)小目標(biāo)的一種目視光學(xué)儀器，早期的顯微鏡由物鏡和目鏡組合而成，顯微鏡物鏡的作用是把被觀察的物體放大為一個(gè)實(shí)像，并成像在目鏡的焦面上，然后通過(guò)目鏡成像在無(wú)限遠(yuǎn)，供人眼觀察。后來(lái)隨著數(shù)字成像技術(shù)的發(fā)展，采用CCD等電子設(shè)備代替人眼進(jìn)行觀察成為主流顯微鏡的選擇，而不斷深入的顯微技術(shù)研究，使得無(wú)限遠(yuǎn)共軛距的物鏡應(yīng)用也越來(lái)越廣，因?yàn)樗梢愿奖愕卦谙到y(tǒng)中增加各種特殊組件，來(lái)適應(yīng)各種特殊分析的需求。

顯微鏡發(fā)展至今，其種類(lèi)和功能越來(lái)越豐富和完善，下圖簡(jiǎn)單列出不同種類(lèi)顯微鏡種類(lèi)以供參考，其中我們將重點(diǎn)討論的是光學(xué)顯微鏡。



一臺(tái)顯微鏡或顯微系統(tǒng)最重要的性能是分辨率，分辨率的高低主要是由顯微物鏡決定的。顯微物鏡是系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，它是“小像差系統(tǒng)"，各種軸上和近軸像差，如球差，慧差，縱向色差等都需要嚴(yán)格矯正，其設(shè)計(jì)及加工都相當(dāng)不易，以下將對(duì)顯微物鏡進(jìn)行詳細(xì)介紹。

二、顯微物鏡分類(lèi)

按共軛距分類(lèi)

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2609-2015，顯微物鏡分為機(jī)械筒長(zhǎng)為160mm的物鏡和無(wú)限遠(yuǎn)共軛距物鏡兩類(lèi)。第一類(lèi)物鏡也被稱(chēng)為有限遠(yuǎn)共軛物鏡，機(jī)械筒長(zhǎng)為160mm（機(jī)械筒長(zhǎng)指的是顯微鏡筒上端面，也即目鏡的定位端面，與顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換面的距離）。

如下圖所示，有限遠(yuǎn)共軛物鏡需要與目鏡配合使用，才能被人眼觀察到。如果直接采用CCD進(jìn)行觀察，CCD需要被準(zhǔn)確放置在物鏡的像面上（紅色所示表面）?；蛘卟捎靡欢藶槲镧R螺紋一端為C-mount的轉(zhuǎn)接筒，連接顯微物鏡和CCD，可正確成像。

無(wú)限遠(yuǎn)共軛距物鏡包含了物鏡（Objective）和筒鏡（Tube lens）兩部分，必須配合使用才能獲得物鏡標(biāo)稱(chēng)的倍率β。



| 按像差矯正水平分類(lèi)

根據(jù)像差校正情況不同，顯微鏡物鏡通常被分為消色差物鏡、半復(fù)消色差物鏡、復(fù)消色差物鏡，平像場(chǎng)物鏡、平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡。另外還有一類(lèi)折反物鏡，由于具有反射器件，像差矯正略有區(qū)別。需要留意的是平像場(chǎng)物鏡也具備了消色差的矯正水平，只是進(jìn)一步矯正了場(chǎng)曲，在整個(gè)視場(chǎng)中可以獲得平坦的清晰成像。



| 按觀察時(shí)物空間使用的介質(zhì)分類(lèi)

當(dāng)顯微物鏡的分辨率要求高時(shí)，一般會(huì)要求比較大的NA，此時(shí)會(huì)用到折射率較空氣更高的介質(zhì)，如：水，甘油等進(jìn)行觀察。因此物鏡也被分為干物鏡和浸液物鏡，前者使用在空氣介質(zhì)中，后者使用在水，甘油，硅油中，分辨率更高，倍率一般更大。

 特種物鏡

特種物鏡是在常規(guī)物鏡的基礎(chǔ)上，針對(duì)其特殊的應(yīng)用方向設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的物鏡，一般具有比較明顯的特征。