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庫(kù)存奧林巴斯顯微鏡物鏡100X
正品奧林巴斯顯微鏡物鏡
正品奧林巴斯顯微鏡物鏡
物鏡是光學(xué)顯微鏡的最困難的組件設(shè)計(jì)和組裝，并且是光遇到，因?yàn)樗鼜臋z體到像平面進(jìn)入的第一個(gè)組件。物鏡從一個(gè)事實(shí)，即它們獲得他們名，由接近度，被成像最接近分量的對(duì)象 （檢體）。
主要的顯微鏡制造商提供范圍廣泛的物鏡設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品采用的光照條件很寬譜下優(yōu)異的光學(xué)特性和初級(jí)光學(xué)像差提供不同程度的修正的。 在圖1所示的物鏡是一個(gè)250倍工作距離長(zhǎng)復(fù)消色差透鏡，它包含被膠合在一起為三組透鏡雙峰，透鏡三重峰組，和三個(gè)獨(dú)立的內(nèi)部單元素透鏡14的光學(xué)元件。 物鏡還具有一個(gè)半球形前透鏡和彎月第二透鏡，其工作同步，以協(xié)助在高數(shù)值孔徑具有最小球面象差的捕獲光線。 盡管不存在于該物鏡，類似的設(shè)計(jì)的許多高倍率物鏡配備有保護(hù)從碰撞損壞前透鏡元件和所述檢體的彈簧加載伸縮鼻錐組件。內(nèi)部透鏡元件仔細(xì)取向和致密成由物鏡鏡筒包封的管狀黃銅外殼。 特定物鏡的參數(shù)，如數(shù)值孔徑，倍率，光學(xué)管的長(zhǎng)度，像差校正的程度，和其它重要特性印跡或刻在筒的外部部分。 雖然在圖1中功能的物鏡旨在控制利用空氣作為物鏡前透鏡和標(biāo)本之間的成像介質(zhì)，其它的物鏡有前透鏡元件允許它們被浸漬在水，甘油，或一個(gè)專門的烴基油。
現(xiàn)代的物鏡，組成了無(wú)數(shù)內(nèi)部玻璃鏡片元件，均達(dá)到質(zhì)量和性能的高境界，具有修正為程度像差和場(chǎng)的平整度確定一個(gè)物鏡的有用性和成本。 用于制造物鏡建筑技術(shù)和材料在過去的100年中有很大提高。 現(xiàn)在，物鏡是設(shè)計(jì)為使用具有高度特異性的折射率均勻成分和質(zhì)量的先進(jìn)的稀土元素的玻璃配方計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)的協(xié)助。 正在使用這些先進(jìn)的技術(shù)，展示了增強(qiáng)的性能使得制造商能夠生產(chǎn)出在分散很低，校正最常見的光學(xué)工件，例如彗差，像散，幾何失真，場(chǎng)曲，球差和色差的物鏡。 不僅是現(xiàn)在校正像差更在更廣泛的領(lǐng)域顯微鏡物鏡，但是圖像耀斑已經(jīng)與透光大幅增加已大大減少，產(chǎn)生了顯著的是明亮，銳利，清晰的圖像。
物鏡的三個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)置在顯微鏡的最終分辨率極限。 這些包括用于照亮試樣的光的波長(zhǎng)，由物鏡所捕獲的光錐的角孔，并在物鏡的前透鏡和標(biāo)本之間的對(duì)象空間的折射率。 為受衍射限制的光學(xué)顯微鏡的分辨率可被描述為兩個(gè)緊密間隔開的樣本點(diǎn)之間的最小可檢測(cè)的距離：
R =λ/ 2N（SIN（θ））
其中R是間隔距離，λ是照射波長(zhǎng)，n是所述成像介質(zhì)的折射率，θ是物鏡的孔徑角的一半。 在檢查方程，很明顯的，分辨率是成正比的照明波長(zhǎng)。 人眼響應(yīng)400和700納米之間的波長(zhǎng)區(qū)域，其表示被用于大多數(shù)顯微鏡觀察的可見光光譜。 分辨率也取決于成像介質(zhì)和物鏡孔徑角的折射率。 物鏡旨在圖像標(biāo)本或者與空氣或前透鏡和試樣之間更高的折射率的介質(zhì)。 視場(chǎng)往往是相當(dāng)有限的，并且物鏡的前透鏡元件被放置在靠近與它必須位于光學(xué)接觸的樣品。 當(dāng)浸油代替空氣作為成像介質(zhì)獲得由大約1.5倍于分辨率A的增益。
在確定物鏡的分辨率的最后，但也許最重要的是，因素是孔徑角，其具有約72度的實(shí)用上限（具有0.95的正弦值）。 當(dāng)與折射率相結(jié)合，該產(chǎn)品：
N（SIN（θ））
被稱為數(shù)值孔徑（簡(jiǎn)稱NA），并且提供了分辨率為任何特定的物鏡的一個(gè)方便的指示器。 數(shù)值孔徑通常是最重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（比光學(xué)校正等）選擇一個(gè)顯微鏡物鏡時(shí)要考慮的。 值的范圍從0.1非常低倍率的物鏡（1倍至4倍），以高達(dá)1.6利用專門的浸泡油高性能的物鏡。 作為數(shù)值孔徑值增加了一系列的相同的放大倍率的物鏡，我們通常觀察更大的聚光能力和分辨率增加。 該顯微鏡應(yīng)慎重選擇物鏡放大倍率，這樣一來(lái)，在最佳情況下，這只是解決細(xì)節(jié)應(yīng)充分?jǐn)U大與舒適的觀看，但不能向空的放大倍率妨礙精標(biāo)本細(xì)節(jié)的觀察點(diǎn)。
只是作為照明的在顯微鏡的亮度是由聚光鏡的工作數(shù)值孔徑的平方管轄，由物鏡產(chǎn)生的圖像的亮度是由它的數(shù)值孔徑的平方確定。 此外，物鏡放大倍數(shù)也起著決定圖像的亮度，這是成反比的橫向放大率的平方的作用。 當(dāng)與傳輸照明用的數(shù)值孔徑/放大比的平方表示物鏡的聚光能力。 由于高數(shù)值孔徑的物鏡往往是更好的了像差校正，他們還收集更多的光線，并產(chǎn)生更明亮，更校正的圖像的高度解決。 應(yīng)當(dāng)注意的是，圖像的亮度急劇減小作為放大率增大。 在光平是一個(gè)限制因素的情況下，選擇具有最高數(shù)值孔徑的物鏡，但具有能夠產(chǎn)生足夠的分辨率的最低倍率。
最便宜的（和最常見的）物鏡，在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室顯微鏡的使用，是消色差物鏡。 ，其被帶入一個(gè)單一的共同焦點(diǎn);這些物鏡在兩個(gè)波長(zhǎng)（約486和656毫微米，分別藍(lán)色和紅色），校正軸向色差。 此外，消色差物鏡是在顏色為綠色球面像差校正（546納米;見表1）。 的消色差物鏡有限的修正可能導(dǎo)致重大的工件時(shí)，進(jìn)行檢查，并與色彩顯微鏡和顯微攝影成像標(biāo)本。 如果焦點(diǎn)在光譜的綠色區(qū)域選擇，圖像將具有紅品紅鹵代（通常稱為殘留色 ）。 消色差物鏡產(chǎn)生了最好的結(jié)果通過一個(gè)綠色過濾器光（通常是干擾過濾器 ），并使用時(shí)，這些物鏡被用于顯微攝影黑白膠片。 缺乏校正場(chǎng)（或平整的場(chǎng)曲 ），進(jìn)一步阻礙了消色差物鏡。 在過去的幾年中，大多數(shù)廠商已經(jīng)開始提供的消色差物鏡平場(chǎng)改正，并給予這些修正物鏡平場(chǎng)復(fù)消色差的名稱。

校正和成本的下一個(gè)更高級(jí)別的物鏡稱為螢石 或半復(fù)消色差（圖2中由中心的物鏡所示），命名為螢石礦產(chǎn)，它最初是在其結(jié)構(gòu)中使用發(fā)現(xiàn)。 圖2描繪的物鏡的三大類：與校正量最少的消色差透鏡，如上所述; 具有附加的球面校正的螢石（或半復(fù)消色差）; 并且，可用的最高度校正的物鏡的復(fù)消色差。 定位在最左邊的圖2中的物鏡是10倍的消色差，它包含兩個(gè)內(nèi)部透鏡雙峰和前透鏡元件。 在圖2中的中央示出為具有幾個(gè)透鏡組包括兩個(gè)雙峰和三峰，除了半球形前透鏡和次級(jí)彎月形透鏡10倍的螢石的物鏡。 在圖2中的右邊是一個(gè)10倍的復(fù)消色差透鏡的物鏡還包含多個(gè)透鏡組和單元素。 盡管在結(jié)構(gòu)上螢石物鏡相似時(shí)，透鏡具有不同的曲率和厚度，以及被安排在一個(gè)配置中是唯一的復(fù)消色差透鏡的物鏡。
物鏡校正的光學(xué)像差

物鏡 類型	球形 畸變	色 畸變	領(lǐng)域 曲率
消色差	1顏色	2色	沒有
平場(chǎng)消色差	1顏色	2色	是
螢石	2-3顏色	2-3顏色	沒有
平場(chǎng)螢石	3-4顏色	2-4顏色	是
平場(chǎng)復(fù)消色差透鏡	3-4顏色	4-5顏色	是

表格1
在物鏡的組裝，鏡頭首先從戰(zhàn)略隔開并搭接就位細(xì)胞的坐騎，然后打包成內(nèi)部安裝在物鏡內(nèi)桶中央套筒缸。個(gè)別透鏡落座黃銅肩與在一個(gè)精確車床夾頭透鏡紡絲裝入，隨后用金屬的薄輪緣用于鎖定透鏡（或透鏡組）到位拋光。 球面像差是通過選擇最佳的一組間隔件的下兩個(gè)透鏡支架（半球形和彎月透鏡）之間，以適應(yīng)校正。 我們的物鏡是通過作出向上或向下平移與鎖螺母，使裝在多個(gè)消防水槍的物鏡可以在不失去焦點(diǎn)互換套筒內(nèi)的整個(gè)鏡頭群齊焦。 調(diào)整為昏迷與可以優(yōu)化內(nèi)部透鏡組的位置相對(duì)于所述物鏡的光軸三個(gè)定螺釘來(lái)完成的。
螢石物鏡是從包含的材料，如螢石或更新的合成替代品先進(jìn)的玻璃配方生產(chǎn)。 這些新制劑允許大大改善的光學(xué)像差的校正。 類似消色差透鏡，螢石物鏡也色校正的紅色和藍(lán)色的光。 此外，螢石也球面校正兩種或三種顏色，而不是一個(gè)單一的顏色，因?yàn)槭窍钔哥R。 螢石物鏡的優(yōu)良的校正相比消色差透鏡使這些物鏡與一個(gè)更高制成的數(shù)值孔徑 ，從而產(chǎn)生明亮的圖像。 螢石的物鏡也比消色差透鏡更好的解析力和提供更高程度的對(duì)比度，使它們比消色差透鏡在白光彩色攝影更適合。
校正（和費(fèi)用）的最高水平， 復(fù)消色差物鏡被發(fā)現(xiàn)，在圖2和圖3所示復(fù)消色差代表最高度校正的顯微鏡鏡頭目前已經(jīng)上市，并且他們的高價(jià)格反映了精巧的設(shè)計(jì)，并在其制造需要仔細(xì)組裝。 在圖3中，我們比較了一系列的復(fù)消色差的物鏡范圍從10倍放大倍率到100倍的透鏡元件。 較低倍率復(fù)消色差透鏡的物鏡（10倍和20倍）有較長(zhǎng)的工作距離和總的物鏡長(zhǎng)度比更高的倍率（40倍和100倍）復(fù)消色差透鏡的物鏡短。 傳統(tǒng)上，復(fù)消色差被色校正三種顏色（紅，綠，藍(lán)），幾乎消除色差，以及用于兩個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)（見表1）的球形校正。 復(fù)消色差的物鏡是在白光彩色攝影的最佳選擇。 因?yàn)樗鼈兊母唠娖叫Ｕ模瑥?fù)消色差透鏡的物鏡通常有，對(duì)于一個(gè)給定的放大率，更高的數(shù)值孔徑比做消色差透鏡或螢石。 許多較新的高性能的螢石和復(fù)消色差透鏡的物鏡校正四（深藍(lán)，藍(lán)色，綠色和紅色）或更多種顏色色和四色球面。

所有這三種類型的物鏡從彎曲，而不是平顯像場(chǎng)彎曲和項(xiàng)目圖像，與更高的放大倍率增加嚴(yán)重性工件受到影響。 為了克服曲面透鏡表面所產(chǎn)生的這種固有的條件下，光學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了平場(chǎng)校正的物鏡，這產(chǎn)生了在整個(gè)視場(chǎng)共同關(guān)注的焦點(diǎn)圖像。 有平場(chǎng)校正和低失真的物鏡被稱為平場(chǎng)消色差，平場(chǎng)螢石或平場(chǎng)復(fù)消色差透鏡，取決于其殘余像差的程度。 這樣的修正，雖然價(jià)格不菲，是數(shù)字成像和常規(guī)顯微攝影非常有價(jià)值。
未校正的場(chǎng)曲是發(fā)生在螢石（半復(fù)消色差透鏡）和復(fù)消色差透鏡物鏡的最嚴(yán)重的光學(xué)象差，它被容忍作為多年不可避免的工件。 在日常使用中，視場(chǎng)就必須到中心，并捕獲所有樣品的細(xì)節(jié)邊緣之間不斷重新聚焦。 為物鏡引進(jìn)平場(chǎng)（圖）修正完善自己的顯微攝影和視頻顯微鏡的使用，今天這些修正都是在這兩個(gè)一般用途和高性能的物鏡標(biāo)準(zhǔn)。 校正場(chǎng)曲增加，如圖4所示用一個(gè)簡(jiǎn)單的消色差相當(dāng)數(shù)量的透鏡元件到物鏡。 關(guān)于圖4中的左側(cè)的未校正的消色差透鏡包含兩個(gè)透鏡雙峰 ，除了簡(jiǎn)單的薄透鏡前元件。 與此相反，在圖4右側(cè)的校正平場(chǎng)消色差透鏡包含三個(gè)透鏡雙峰，中央透鏡三重峰組，以及位于半球形前透鏡后面的彎月形透鏡。 平場(chǎng)校正，在這種情況下，導(dǎo)致了除了捆綁成更復(fù)雜的透鏡分組，這極大地提高了物鏡的光學(xué)復(fù)雜六個(gè)透鏡元件。在平場(chǎng)校正鏡片的顯著上升也會(huì)發(fā)生螢石復(fù)消色差透鏡的物鏡，往往造成鏡片（見圖1）內(nèi)部物鏡套筒內(nèi)的一個(gè)非常緊密的配合。 在一般情況下，場(chǎng)曲校正平場(chǎng)物鏡犧牲相當(dāng)大的自由工作距離，許多高倍率的版本具有凹入前透鏡，其可以是非常困難的清潔和維護(hù)。

較早的物鏡通常具有較低的數(shù)值孔徑，并受到失常稱為倍率色差 ，需要通過使用特殊設(shè)計(jì)的校正補(bǔ)償目鏡或目鏡。 這種類型的校正是固定管長(zhǎng)度顯微鏡統(tǒng)治時(shí)期盛行，但并非必須有現(xiàn)代化的無(wú)限遠(yuǎn)校正物鏡和顯微鏡。 近年來(lái)，現(xiàn)代顯微鏡物鏡有其用于放大或者內(nèi)置于物鏡本身（的色差校正奧林巴斯或在管透鏡（ 萊卡和蔡司 ）校正和尼康 ）。
在無(wú)限遠(yuǎn)校正系統(tǒng)的中間圖像出現(xiàn)在基準(zhǔn)焦距 （前身，光管長(zhǎng)度）在光路管鏡頭后面。 此長(zhǎng)度變化毫米160和250之間，這取決于由生產(chǎn)商征收的設(shè)計(jì)約束。 一個(gè)無(wú)限遠(yuǎn)校正物鏡的倍率被由物鏡的焦距除以基準(zhǔn)焦距計(jì)算。
在大多數(shù)生物和巖相的應(yīng)用中，蓋玻璃被用在安裝試樣，既保護(hù)了檢體的完整性，并觀察提供清晰的窗口。玻璃蓋的作用是會(huì)聚從在試樣各點(diǎn)始發(fā)的光錐，還引入了必須通過物鏡來(lái)校正色差和球面像差（和對(duì)比結(jié)果損失）。 到光線被會(huì)聚的程度由折射率，色散，和蓋玻片的厚度來(lái)確定。 雖然折射率應(yīng)該是分批的玻璃罩內(nèi)相對(duì)恒定，厚度可0.13和0.22毫米之間變化。 另一個(gè)問題是出在潮濕或厚厚的安裝準(zhǔn)備樣品和蓋玻片之間的水溶劑或多余的安裝介質(zhì)。 例如，在生理鹽水中，其折射率不同于蓋玻片顯著不同，物鏡必須集中通過的水只有幾微米厚的層，導(dǎo)致顯著畸變和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的偏差即不再對(duì)稱上述和焦平面的下方。 這些因素增加的折射率和蓋玻片厚度的有效變化和非常困難的顯微鏡來(lái)控制。
物鏡的前透鏡和標(biāo)本蓋玻片之間的成像介質(zhì)也相對(duì)于校正在物鏡透鏡元件的設(shè)計(jì)的球面像差和彗差非常重要。 低倍率的物鏡具有相對(duì)低的數(shù)值孔徑，并且設(shè)計(jì)用于干只有空氣作為物鏡前透鏡和蓋玻璃之間的成像介質(zhì)。 與空氣可獲得的最大理論數(shù)值孔徑為1.0，但在實(shí)踐中，實(shí)際上不可能生產(chǎn)出干物鏡與0.95以上的數(shù)值孔徑。 蓋玻璃厚度變化的影響是忽略不計(jì)的用于具有數(shù)值孔徑小于0.4干的物鏡，但是，這種偏差在數(shù)值孔徑變?yōu)轱@著超過0.65，其中波動(dòng)小到0.01毫米可以引入球面象差。 這對(duì)大倍率復(fù)消色差，必須以空氣使用非常短的工作距離和包含球差的敏感校正傾向于使其難以得到清晰的圖像的問題。
為了解決這個(gè)問題，許多高性能復(fù)消色差透鏡干物鏡配有校正套環(huán) ，其允許調(diào)整通過校正在護(hù)罩玻璃的厚度變化來(lái)校正球面像差（見圖5）。 球面像差的光學(xué)矯正是由旋轉(zhuǎn)軸環(huán)，這將導(dǎo)致兩個(gè)物鏡中的透鏡元件組的移動(dòng)或更靠近或更遠(yuǎn)制備。 左側(cè)圖5中已調(diào)整通過使可調(diào)透鏡元件非常接近0.20毫米的玻璃蓋厚度的校正衣領(lǐng)的物鏡。 與此相反，在圖5右側(cè)的物鏡具有由一個(gè)相當(dāng)大的距離分隔開，以補(bǔ)償非常薄蓋玻璃（0.13 MM）可調(diào)透鏡元件。 大多數(shù)的設(shè)計(jì)為直立的透射光鏡矯正項(xiàng)圈物鏡有0.10 0.23毫米之間蓋玻片厚度變化的調(diào)整范圍。許多設(shè)計(jì)用于觀察組織培養(yǎng)標(biāo)本用倒置顯微鏡專門相襯物鏡具有0至2毫米的更廣闊的補(bǔ)償范圍。 這允許通過大多數(shù)培養(yǎng)容器，它經(jīng)常在這個(gè)尺寸范圍內(nèi)戲劇性厚度波動(dòng)的底部觀看的標(biāo)本。 揭露的標(biāo)本，如血涂片，也可以與校正衣領(lǐng)物鏡觀察時(shí)的調(diào)整設(shè)定為0到占該缺少的蓋玻璃。
缺乏校正領(lǐng)高數(shù)值孔徑干物鏡常常產(chǎn)生劣于較低數(shù)值孔徑物鏡，其中蓋玻璃厚度小于關(guān)注的圖像。 出于這個(gè)原因，它通常是謹(jǐn)慎選擇較低的倍率（與數(shù)值孔徑）物鏡，以獲得不受玻璃蓋波動(dòng)引入所附工件優(yōu)良的對(duì)比度。 作為一個(gè)例子，具有0.65的數(shù)值孔徑的40倍的物鏡可能是能夠以比60X-0.85數(shù)值孔徑物鏡清晰對(duì)比度和清晰度，以產(chǎn)生更好的圖像，即使高倍率物鏡的分辨能力在理論上是更大的。
正品奧林巴斯顯微鏡物鏡