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顯微鏡的詳細概述

2010-11-22

顯微鏡是由一個透鏡或幾個透鏡的組合構(gòu)成的一種光學儀器，是人類進入原子時代的標志。主要用于放大微小物體成為人的肉眼所能看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡：光學顯微鏡是在1590年由荷蘭的楊森父子所首創(chuàng)。現(xiàn)在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍，分辨的小極限達0.1微米，國內(nèi)顯微鏡機械筒長度一般是160mm。國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家上海光學儀器廠等
　　光學顯微鏡的種類很多，除一般的外，主要有：
　　①暗視野顯微鏡，一種具有暗視野聚光鏡，從而使照明的光束不從中央部分射入，而從四周射向標本的顯微鏡。
　　②熒光顯微鏡，以紫外線為光源，使被照射的物體發(fā)出熒光的顯微鏡。電子顯微鏡是在1931年在德國柏林由克諾爾和哈羅斯卡首先裝配完成的。這種顯微鏡用高速電子束代替光束。由于電子流的波長比光波短得多，所以電子顯微鏡的放大倍數(shù)可達80萬倍，分辨的小極限達0.2納米。1963年開始使用的掃描電子顯微鏡更可使人看到物體表面的微小結(jié)構(gòu)。
　　■主要用途
　　顯微鏡被用來放大微小物體的圖像。一般應用于生物、醫(yī)藥、微觀粒子等觀測。
　　（1）利用微微動載物臺之移動，配全目鏡之十字座標線，作長度量測。
　　（2）利用旋轉(zhuǎn)載物臺與目鏡下端之游標微分角度盤，配全合目鏡之址字座標線，作角度量測，令待測角一端對準十字線與之重合，然再讓另一端也重合。
　　（3）利用標準檢測螺紋的節(jié)距、節(jié)徑、外徑、牙角及牙形等尺寸或外形。
　　（4）檢驗金相表面的晶粒狀況。
　　（5）檢驗工件加工表面的情況。
（6）檢測微小工件的尺寸或輪廓是否與標準片相符。

【儀器結(jié)構(gòu)】　　

■光學顯微鏡結(jié)構(gòu)
　　普通光學顯微鏡的構(gòu)造主要分為三部分：機械部分、照明部分和光學部分。
　　◆機械部分
　　（1）鏡座：是顯微鏡的底座，用以支持整個鏡體。
　　（2）鏡柱：是鏡座上面直立的部分，用以連接鏡座和鏡臂。
　　（3）鏡臂：一端連于鏡柱，一端連于鏡筒，是取放顯微鏡時手握部位。
　　（4）鏡筒：連在鏡臂的前上方，鏡筒上端裝有目鏡，下端裝有物鏡轉(zhuǎn)換器。
　　（5）物鏡轉(zhuǎn)換器(旋轉(zhuǎn)器)：接于棱鏡殼的下方，可自由轉(zhuǎn)動，盤上有3－4個圓孔，是安裝物鏡部位，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，可以調(diào)換不同倍數(shù)的物鏡，當聽到碰叩聲時，方可進行觀察，此時物鏡光軸恰好對準通光孔中心，光路接通。轉(zhuǎn)換物鏡后，不允許使用粗調(diào)節(jié)器，只能用細調(diào)節(jié)器，使像清晰。
　　（6）鏡臺(載物臺)：在鏡筒下方，形狀有方、圓兩種，用以放置玻片標本，中央有一通光孔，我們所用的顯微鏡其鏡臺上裝有玻片標本推進器(推片器)，推進器左側(cè)有彈簧夾，用以夾持玻片標本，鏡臺下有推進器調(diào)節(jié)輪，可使玻片標本作左右、前后方向的移動。
　　（7）調(diào)節(jié)器：是裝在鏡柱上的大小兩種螺旋，調(diào)節(jié)時使鏡臺作上下方向的移動。
　　①粗調(diào)節(jié)器(粗螺旋)：大螺旋稱粗調(diào)節(jié)器，移動時可使鏡臺作快速和較大幅度的升降，所以能迅速調(diào)節(jié)物鏡和標本之間的距離使物象呈現(xiàn)于視野中，通常在使用低倍鏡時，先用粗調(diào)節(jié)器迅速找到物象。
　　②細調(diào)節(jié)器(細準焦螺旋)：小螺旋稱細調(diào)節(jié)器，移動時可使鏡臺緩慢地升降，多在運用高倍鏡時使用，從而得到更清晰的物象，并借以觀察標本的不同層次和不同深度的結(jié)構(gòu)。
　　◆照明部分
　　裝在鏡臺下方，包括反光鏡,集光器。
　　（1）反光鏡：裝在鏡座上面，可向任意方向轉(zhuǎn)動，它有平、凹兩面，其作用是將光源光線反射到聚光器上，再經(jīng)通光孔照明標本，凹面鏡聚光作用強，適于光線較弱的時候使用，平面鏡聚光作用弱，適于光線較強時使用。
　　（2）集光器(聚光器)位于鏡臺下方的集光器架上，由聚光鏡和光圈組成，其作用是把光線集中到所要觀察的標本上。
　　①聚光鏡：由一片或數(shù)片透鏡組成，起匯聚光線的作用，加強對標本的照明，并使光線射入物鏡內(nèi)，鏡柱旁有一調(diào)節(jié)螺旋，轉(zhuǎn)動它可升降聚光器，以調(diào)節(jié)視野中光亮度的強弱。
　　②光圈(虹彩光圈)：在聚光鏡下方，由十幾張金屬薄片組成，其外側(cè)伸出一柄，推動它可調(diào)節(jié)其開孔的大小，以調(diào)節(jié)光量。
　　◆光學部分
　　（1）目鏡：裝在鏡筒的上端，通常備有2－3個，上面刻有5×、10×或15×符號以表示其放大倍數(shù)，一般裝的是10×的目鏡。
　　（2）物鏡：裝在鏡筒下端的旋轉(zhuǎn)器上，一般有3－4個物鏡，其中短的刻有“10×”符號的為低倍鏡，較長的刻有“40×”符號的為高倍鏡，長的刻有“100×”符號的為油鏡，此外，在高倍鏡和油鏡上還常加有一圈不同顏色的線，以示區(qū)別。
　　顯微鏡的放大倍數(shù)是物鏡的放大倍數(shù)與目鏡的放大倍數(shù)的乘積，如物鏡為10×，目鏡為10×，其放大倍數(shù)就為10×10=100。
　　■電子顯微鏡結(jié)構(gòu)
　　電子顯微鏡由鏡筒、真空系統(tǒng)和電源柜三部分組成。鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構(gòu)等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體；真空系統(tǒng)由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構(gòu)成，并通過抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接；電源柜由高壓發(fā)生器、勵磁電流穩(wěn)流器和各種調(diào)節(jié)控制單元組成。
　　◆電子透鏡
　　電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中重要的部件，它用一個對稱于鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱為電子透鏡。現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強磁場使電子聚焦。
　　◆電子槍
　　電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構(gòu)成的部件。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。
【成像原理】
　　■光學顯微鏡成像原理光學顯微鏡成像原理
　　使用無限遠光學系統(tǒng)的顯微鏡主要由物鏡、管鏡和目鏡組成。標本經(jīng)物鏡和管鏡放大后，形成放大倒立的實象；實象經(jīng)目鏡再次放大后，形成放大的虛象。
　　標本（AB）在物鏡（Lo）焦點上，通過物鏡（Lo）和管鏡（Le）在象方形成放大倒立的實象（A’B’）；靠近人眼一方的目鏡（Le）對中間象（A’B’）再次放大，在明視距離（對人眼來說約為250mm）處形成一個虛象(A”B”)。
　　人眼通過顯微鏡所觀察到的象就是一個被放大了的虛象A”B”。
　　■電子顯微鏡成像原理
　　電子顯微鏡是根據(jù)電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質(zhì)的細微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。
　　電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的小間距來表示。20世紀70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領(lǐng)約為0.1毫米)。現(xiàn)在電子顯微鏡大放大倍率超過300萬倍，而光學顯微鏡的大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。