光學(xué)設(shè)計(jì)第16章顯微鏡物鏡設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 02:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 具有足夠的色散差和折射率差。復(fù)消色差物鏡的結(jié)構(gòu)一般比相同數(shù)值孔徑的消色差物鏡復(fù)雜，因?yàn)樗罂讖礁呒?jí)球差和色球差也應(yīng)得到很好的校正。如圖16－7為不同倍率和數(shù)值孔徑的復(fù)消色差物鏡的結(jié)構(gòu)，圖中劃斜線的透鏡就是由螢石做成的。由于螢石的工藝性和化學(xué)穩(wěn)定性不好，同時(shí)晶體內(nèi)部有內(nèi)應(yīng)力，因此目前很少采用，而改用（氟冕玻璃）類和（特種冕玻璃）類玻璃。它們結(jié)構(gòu)同樣比較復(fù)雜。復(fù)消色差物鏡往往有較大的剩余倍率色差，要求與具有反號(hào)倍率色差的目鏡配合使用，這樣的專用目鏡稱為補(bǔ)償目鏡。近年，國際上出現(xiàn)了一種消倍率色差的所謂物鏡。這類物鏡結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，如圖16－8為民主德國的物鏡。三 平像場物鏡前面講的所有物鏡都沒有校正場曲。對(duì)于高倍率的顯微鏡物鏡，由于它的焦距很短，盡管它的視場不大，但仍然有嚴(yán)重的場曲存在，所以一般高倍顯微鏡物鏡的清晰視場是十分有限的，只有在視場中心很小范圍內(nèi)才是成像清晰的。對(duì)于要求有較大的清晰視場的情況，如顯微照相，就要求校正物鏡的場曲和像散，主要校正匹茲萬和。這樣的顯微鏡物鏡可以作到在較大的視場內(nèi)像場較平，成像清晰，稱為平像場物鏡。校正場曲的方法主要是在靠近物面和像面的地方加入負(fù)光焦度，可以產(chǎn)生負(fù)的匹茲萬和而對(duì)偏角影響不大?；蛘呒尤肴舾珊竦膹澰滦瓮哥R。由于顯微鏡物鏡孔徑角很大，再加上平像場要求，使得平像場物鏡的結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜。平像場物鏡的基本型式如圖16－9所示。 圖16－7 復(fù)消色差物鏡 圖16－8 民主德國的CF物鏡 圖16－9 平像場物鏡四 平場復(fù)消色差物鏡在高級(jí)研究用顯微鏡中，既要求有較大的視場，又要求有優(yōu)良的像質(zhì)，平場復(fù)消色差物鏡就是為了滿足以上要求發(fā)展起來的。它是在平像場物鏡中引入部分螢石代替冕牌玻璃。目前，由于氟冕玻璃等的問世，它有取代螢石（氟化鈣）的趨勢。平場復(fù)消色差物鏡在色球差和二級(jí)光譜方面都得到較大改善，數(shù)值孔徑也較普通物鏡大。對(duì)波長從到光譜區(qū)域的像差校正。此類物鏡最理想，它既有復(fù)消色差物鏡的性能，又具有平像場物鏡的優(yōu)點(diǎn)，是目前顯微鏡發(fā)展的方向。如圖16－10所示為民主德國蔡司的超廣視野平場復(fù)消色差物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖16－11是聯(lián)邦德國萊茨的平場復(fù)消色差物鏡系列的光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖16－12為蘇聯(lián)平場復(fù)消色差物鏡系列的光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖16－13為日本奧林巴斯的平場復(fù)消色差物鏡系列的光學(xué)結(jié)構(gòu)。 圖16－10 民主德國蔡司平像場復(fù)消色差物鏡 圖16－11 聯(lián)邦德國萊茨平像場復(fù)消色差物鏡 圖16－12 蘇聯(lián)平像場復(fù)消色差物鏡 圖16－13 日本平像場復(fù)消色差物鏡五 反射和折反射物鏡反射和折反射顯微鏡物鏡比折射式物鏡有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：一是容易得到長的工作距離，可以有比焦距大幾倍的工作距離；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以有比較寬的消色差譜線范圍，并可在光譜的紅外和紫外區(qū)工作。反射鏡不產(chǎn)生色差，在紅外和紫外區(qū)也可以工作。而對(duì)折射物鏡，由于能透過紅外和紫外的光學(xué)材料很少，難于設(shè)計(jì)出性能良好的物鏡。在折反射物鏡中，主要的光焦度由反射鏡承擔(dān)，再加上若干校正透鏡校正反射鏡的像差，這些校正透鏡一般口徑不大，可以采用特殊光學(xué)材料。反射和折反射物鏡的缺點(diǎn)是存在中心欄光，入射光瞳為環(huán)形，使得物鏡對(duì)于低對(duì)比度物體的分辨率下降。另一個(gè)缺點(diǎn)是反射面的加工要求高，物鏡的裝校困難。如圖16－14是一種典型的反射式物鏡，倍率，可以在紫外到紅外波段范圍內(nèi)工作。圖16－15是一種典型的折反射式物鏡，倍率，工作距離為。圖16－16是一種折反射式物鏡，倍率，可以在紫外波段范圍內(nèi)工作。 圖16－14 反射式物鏡 圖16－15 折反射式物鏡 圖16－16 用于紫外波段的折反射式物鏡167。3 低倍消色差顯微鏡物鏡設(shè)計(jì)低倍消色差顯微鏡物鏡，一般倍率大約為，數(shù)值孔徑在左右，對(duì)應(yīng)的相對(duì)孔徑大約為左右。由于相對(duì)孔徑不大，視場比較小，采用最簡單的雙膠合透鏡作為物鏡。只要求校正球差、慧差、軸向色差。一 低倍顯微鏡物鏡的設(shè)計(jì)大體步驟1 由物鏡的倍率和物像之間的共軛距的要求，確定雙膠合物鏡的焦距、物距、像距。如圖16－17所示，首先假定物鏡為一個(gè)薄透鏡。由圖可以得到：、由此，可以得到：， 圖16－17 低倍顯微鏡雙膠合物鏡的初始結(jié)構(gòu)2 求、的規(guī)化值、。由于顯微鏡一般配備一組不同放大倍率的物鏡和一組不同放大倍率的目鏡，因此在設(shè)計(jì)顯微鏡
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