일반 광학 현미경의 광학 경로
1. 일반 광학 현미경은 정밀 광학 기기입니다. 과거에는 간단한 현미경이 몇 개의 렌즈로 구성되었지만 오늘날의 현미경은 렌즈 세트로 구성되어 있습니다. 일반 광학 현미경은 일반적으로 물체를 1500-2000배 확대할 수 있습니다. (1) 현미경의 구조 일반 광학 현미경의 구조는 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 하나는 기계 장치이고 다른 하나는 광학 시스템입니다. 이 두 부분이 잘 협력해야만 현미경이 작동할 수 있습니다. 첫째, 현미경의 기계 장치 현미경의 기계 장치는 프레임, 렌즈 배럴, 대물 렌즈 변환기, 스테이지, 푸시 로드, 거친 나사, 마이크로 나사 및 기타 구성 요소를 포함합니다. 브래킷은 베이스와 미러 암으로 구성됩니다. 스테이지와 렌즈 배럴이 부착되어 광학 배율 시스템 구성 요소를 설치하는 기반이 됩니다.
(2) 접안경은 경통의 경통에 연결되고 컨버터는 하단에 연결되어 접안렌즈와 대물렌즈(컨버터 아래에 설치됨) 사이에 암실을 형성합니다. 대물렌즈의 뒷전에서 배럴 끝까지의 거리를 기계적 배럴 길이라고 합니다. 대물 렌즈의 배율은 렌즈 배럴의 특정 길이에 대한 것이기 때문입니다. 렌즈 배럴의 길이를 변경하면 배율이 변경될 뿐만 아니라 이미지 품질에도 영향을 미칩니다. 따라서 현미경을 사용할 때 렌즈 배럴의 길이를 마음대로 변경할 수 없습니다. 국제적으로 현미경의 표준 배럴 길이는 160mm로 설정되어 있으며 이 숫자는 대물렌즈 하우징에 표시되어 있습니다.
(3) 대물렌즈 교환기 노즈렌즈 교환기는 3~4개의 대물렌즈를 장착할 수 있으며 보통 3개의 대물렌즈(저배율, 고배율, 오일렌즈)를 장착할 수 있습니다. Nikon 현미경에는 4개의 대물렌즈가 장착되어 있습니다. 컨버터를 회전시켜 필요에 따라 어떤 대물렌즈도 렌즈 배럴에 연결할 수 있으며 렌즈 배럴의 접안렌즈는 확대 시스템을 구성합니다.
(4) 무대 중앙에 구멍이 있는데 이것이 빛의 경로입니다. 스테이지에는 스프링 샘플 클램프와 푸시 로드가 장착되어 있으며, 그 기능은 샘플의 위치를 고정하거나 이동하여 미세한 물체가 시야의 중앙에 있도록 하는 것입니다.
(5) 푸셔는 시편을 이동시키는 기계적 장치이다. 그것은 두 개의 추진 기어가 있는 금속 프레임으로 만들어졌으며 하나는 수평이고 하나는 수직입니다. 좋은 현미경은 매우 정확한 평면을 만들기 위해 막대에 눈금이 새겨져 있습니다. 좌표계. 시험 시료의 특정 부분을 반복적으로 관찰하고 싶은 경우 1차 검사 시 세로, 가로 자의 값을 기록한 후 값에 따라 누름봉을 움직여 원본 시료의 위치를 찾을 수 있습니다.
(6) Coarse Spiral은 렌즈 배럴을 움직여 대물 렌즈와 시편 사이의 거리를 조정하는 메커니즘입니다. 오래된 현미경에서는 거친 나선이 앞으로 꼬인 후 렌즈가 하강하여 샘플에 접근합니다. 새로운 프로덕션 현미경에서 현미경 검사를 수행할 때 오른손으로 스테이지를 앞으로 돌려서 샘플을 대물렌즈에 더 가까이 가져오거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
(7) 미세 이동 나사는 조동 나사만 사용하여 초점 거리를 거칠게 조정할 수 있습니다. 선명한 이미지를 얻으려면 마이크로 나사로 추가 조정이 필요합니다. 렌즈 배럴은 프레팅 나사가 1회전할 때마다 0.1mm(100미크론) 이동합니다. 새로 제작된 가오엔드 현미경의 굵고 얇은 나선은 동축입니다. 2. 현미경의 광학계 현미경의 광학계는 반사경, 집광기, 대물렌즈, 접안렌즈 등으로 구성되어 있습니다. 광학계는 물체를 확대하여 물체의 확대상을 형성합니다.
(1) 거울 초기의 일반 광학현미경은 물체를 관찰하기 위해 자연광을 이용하였고, 틀에 거울을 설치하였다. 반사경은 평평한 표면과 오목 거울로 구성되어 있으며, 반사경은 집광 렌즈의 중앙에 충돌하는 빛을 반사하여 시편을 밝힐 수 있습니다. 콘덴서를 사용하지 않을 때는 오목 거울을 사용하십시오. 오목 거울은 빛을 집중시킵니다. 콘덴서를 사용할 때는 일반적으로 평면 거울을 사용합니다. 새로 제작된 열등한 현미경 프레임에는 광원과 전류 조정 나사가 장착되어 있어 전류를 조정하여 빛의 세기를 조정할 수 있습니다.
(2) 콘덴서 콘덴서는 테이블 아래에 있습니다. 집광 렌즈, 무지개 빛깔의 조리개 및 리프트 나사로 구성됩니다. 집중 장치는 명시야 집중 장치와 암시야 집중 장치로 나눌 수 있습니다. 일반적인 광학 현미경에는 명시야 콘덴서가 장착되어 있습니다. 명시야 콘덴서에는 Abbe 콘덴서, 계몽 콘덴서 및 떨어지는 모래 콘덴서가 있습니다. Abbe 콘덴서는 목표 개구수가 0.6보다 높을 때 색수차 및 구면 수차를 겪습니다. Qiming 콘덴서는 색수차, 구면 수차 및 코마에 대해 고도로 수정되었습니다. 명시야 현미경용 고품질 콘덴서이지만 4배 이하의 대물렌즈에는 적합하지 않습니다. 콘덴서를 흔드는 것은 저배율 대물렌즈(4×) 큰 시야 조명의 요구를 충족시키기 위해 광 경로에서 콘덴서의 상부 렌즈를 흔들 수 있습니다.
집광기는 무대 아래에 설치되며, 그 기능은 광원에 의해 반사된 빛을 거울을 통해 샘플에 집중시켜 강한 조명을 얻고 대상의 이미지를 밝고 선명하게 만드는 것입니다. 집광기의 높이 조절이 가능하여 초점이 검사 대상물에 떨어지게 되어 고휘도를 얻을 수 있습니다. 일반 콘덴서의 초점은 위 1.25mm이고 상승 한계는 무대 평면 아래 0.1mm입니다. 따라서 필요한 유리 슬라이드의 두께는 0.8-1.2mm 사이여야 합니다. 그렇지 않으면 검사 중인 샘플이 초점을 맞출 수 없어 현미경 효과에 영향을 미칩니다. 또한 집광기 전면 렌즈 그룹 앞에 무지개 빛깔의 조리개가 있어 열고 닫을 수 있어 이미지의 해상도와 대비에 영향을 줍니다. 조리개 조리개가 너무 크게 열리면 대물렌즈의 개구수 이상으로 플레어가 발생합니다. 조리개를 너무 작게 닫으면 해상도가 감소하고 대비가 증가합니다. 따라서 관찰할 때 조리개 조리개의 조정을 통해 시야 조리개(필드 조리개가 있는 현미경)가 시야 주변의 외부 접선으로 열려 시야에 없는 물체는 빛을 받을 수 없습니다. . 조명은 산란광 간섭을 방지합니다.
(3) 경통 전단의 변환기에 장착된 대물렌즈는 빛을 이용하여 처음으로 검사대상물을 만든다. 대물렌즈의 이미지 품질은 해상도에 결정적인 영향을 미칩니다. 대물렌즈의 성능은 대물렌즈의 개구수(NA로 약칭되는 개구수)에 따라 다릅니다. 각 대물렌즈의 개구수는 대물렌즈 하우징에 표시되어 있습니다. 개구수가 클수록 대물렌즈의 성능이 향상됩니다. 다양한 각도에서 분류할 수 있는 대물렌즈의 종류는 여러 가지가 있습니다. 대물렌즈의 전면 렌즈와 검사 대상물의 매질 차이에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 1. 건식 대물렌즈 일반적으로 사용되는 4{{1{16}}}}× 이하의 대물렌즈와 같이 공기를 매개체로 사용하고 개구수는 1보다 작습니다. ②오일 침지 대물렌즈는 종종 삼나무 오일을 매개체로 사용합니다. 이러한 대물렌즈는 오일 렌즈라고도 합니다. 배율은 90×-100×이고 개구수 값은 1보다 큽니다. 대물 렌즈의 배율에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다. ①저배율 대물렌즈는 1× -6×, NA 값은 0입니다.04-0.15; ②중력 목표는 6×-25×, NA 값은 0을 나타냅니다.{17}}.40; ③ 고출력 목표는 25 × - 63 ×, NA 값은 0.35 - 0.95를 나타냅니다. ④ 오일 침지 목표는 90×-100×, NA 값은 1.25-1.40을 나타냅니다. 수차 보정 정도에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다. ① 무채색 대물 렌즈는 일반적으로 사용되는 대물 렌즈로 껍질에 "Ach"가 표시되어 있으며 이 대물 렌즈는 적색광과 청록색에 의해 형성된 색수차를 제거할 수 있습니다. 빛. 현미경 검사에서 Huygens 접안렌즈와 함께 자주 사용됩니다. ②Apochromatic 대물렌즈는 대물 하우징에 "Apo"라는 단어가 표시되어 있습니다. 적색, 청색, 녹색 빛의 색수차를 보정하는 것 외에도 황색광으로 인한 위상차를 보정할 수 있습니다. 그것은 종종 보정 접안렌즈와 함께 사용됩니다. ③ 특수대물렌즈는 특정한 관찰효과를 얻기 위하여 위의 대물렌즈를 기본으로 제작된다. 예: 보정 링이 있는 대물 렌즈, 필드 조리개가 있는 대물 렌즈, 위상차 대물 렌즈, 형광 대물 렌즈, 스트레인 프리 대물 렌즈, 캡리스 대물 렌즈, 긴 작동 거리 대물 렌즈 등 현재 일반적으로 사용되는 대물 렌즈 연구: semi-apochromatic objective (FL), plan objective (Plan), plan apochromatic objective (Plan Apo), super plan objective (Splan, super plan apochromat) objective (Splan) Apo) 등
(4) 접안경 접안경의 기능은 대물렌즈로 확대된 실상을 다시 확대하여 관찰자의 눈에 물체상을 반사시키는 것이다. 접안렌즈의 구조는 대물렌즈의 구조보다 간단합니다. 일반 광학 현미경의 접안 렌즈는 일반적으로 두 개의 렌즈로 구성됩니다. 위쪽 렌즈를 "접안렌즈"라고 하고 아래쪽 렌즈를 "필드 렌즈"라고 합니다. 상부 렌즈와 하부 렌즈 사이 또는 두 렌즈 아래에는 금속 환형 조리개 또는 "필드 조리개"가 있습니다. 확대 후 대물렌즈의 중간상은 시야 조리개의 평면에 떨어지므로 접안렌즈 마이크로미터를 배치할 수 있습니다. 광학 현미경에서 일반적으로 사용되는 접안렌즈는 Huygens 접안렌즈의 경우 연구를 수행해야 하는 경우 일반적으로 보정 접안렌즈(K), 평면 접안렌즈(P) 및 광시야 접안렌즈(WF)와 같이 더 나은 성능을 가진 접안렌즈를 선택합니다. 사진을 촬영할 때는 사진 접안렌즈(NFK)를 사용하십시오.
(2) 광학현미경 현미경의 배율은 렌즈를 통해 이루어지며, 단일 렌즈의 이미징은 수차가 발생하여 이미징 품질에 영향을 미칩니다. 단일 렌즈로 구성된 렌즈 그룹은 배율이 더 좋은 볼록 렌즈와 같습니다. 그림 1-4은 현미경 이미징의 기본 모드입니다. AB는 표본입니다.
(3) 현미경의 성능. 현미경의 해상도는 광학 시스템의 다양한 조건에 따라 달라집니다. 관찰 대상은 배율이 높고 선명해야 합니다. 확대 후 물체가 깨끗하고 미세한 구조를 보일 수 있는지 여부는 먼저 대물 렌즈의 성능에 따라 결정되고 접안 렌즈와 집광 장치의 성능이 뒤따릅니다.
1. 수치 조리개는 조리개 비율(또는 조리개 비율)이라고도 하며 NA로 약칭되며 그 값은 대물 렌즈와 집광 렌즈에 표시됩니다. 조리개와 개구수는 대물렌즈와 집광기의 주요 매개변수이며 성능을 판단하는 중요한 지표이기도 합니다. 개구수는 현미경의 다양한 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 현미경의 해상도에 비례하고 초점 심도에 반비례합니다. 거울상의 밝기의 제곱근에 비례합니다. 개구수는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다. NA{1}}n.sin 2 여기서: n——대물 렌즈와 샘플 사이의 중간 해상도 ——대물 렌즈의 렌즈 개방 각도 소위 렌즈 개방각은 대물렌즈의 광축으로부터의 거리를 의미합니다. 상부 물체점에서 방출되는 빛과 대물렌즈 전면 렌즈의 유효 직경 가장자리 사이의 각도는 그림 1-5에 나와 있습니다. . 렌즈 열림 각도는 항상 18{8}}도 미만입니다. 공기의 굴절률이 1이므로 건조 대물렌즈의 개구수는 항상 1보다 작습니다. 일반적으로 0.05-0.95; 오일 침지 대물렌즈가 삼나무 오일(굴절률 1.515)에 잠기면 개구수는 1.5에 도달할 수 있습니다. 이론적으로 개구수 한계는 사용된 액침 매체의 굴절률과 동일하지만 실제로는 렌즈 제조 기술 관점에서 이 한계에 도달하는 것이 불가능합니다. 일반적으로 실제 범위 내에서 오일 침지 대물렌즈의 최대 개구수는 1.4입니다. 여러 물질의 중굴절률은 다음과 같습니다: 공기 1.0, 물 1.33, 유리 1.5, 글리세린 1.47, 삼나무 1.52. 대물 렌즈의 광학 경로에 대한 매질의 굴절률 효과는 그림 1-6에 나와 있습니다.
2. 분해능 D는 다음 공식으로 표현할 수 있습니다. D=λ/2N.A. 가시광선의 파장은 0.4-0.7미크론이고 평균 파장은 0.55미크론입니다. 개구수가 0.65인 대물렌즈를 사용하는 경우 D {{1{13}}}}.55미크론 / 2 x 0.{14}}.42미크론 . 즉, 0.42미크론보다 큰 물체는 관찰할 수 있고 0.42미크론보다 작은 물체는 볼 수 없습니다. 개구수가 1.25인 대물렌즈를 사용하는 경우 D{22}}.20미크론입니다. 길이가 이 값보다 큰 검사할 모든 개체가 표시됩니다. D 값이 작을수록 해상도가 높고 물체 이미지가 더 선명함을 알 수 있습니다. 위의 공식에 따르면 해상도는 (1) 파장을 줄임으로써 향상될 수 있습니다. (2) 굴절률 증가; (3) 렌즈 각도를 증가시킵니다. 자외선 기반 현미경 및 전자 현미경은 더 작은 물체를 검사하기 위해 해상도를 향상시키기 위해 단파장의 빛을 사용합니다. 대물렌즈의 해상도는 이미지의 선명도와 밀접한 관련이 있습니다. 접안렌즈에는 이 기능이 없습니다. 접안렌즈는 대물렌즈에 의해 생성된 이미지만 확대합니다.
3. 배율 : 현미경은 1차 대물렌즈 * 2차 배율을 통해 물체를 확대하고, 접안렌즈는 밝은 시야의 거리에서 2차 배율을 발생시킨다. 배율은 원본 개체에 대한 뒷면 이미지의 볼륨 비율입니다. 따라서 현미경의 배율(V)은 대물렌즈의 배율(V1)과 접안렌즈의 배율(V2)의 곱과 같습니다. 즉, V=V1×V2의 계산 방법 비교는 다음 공식에서 얻을 수 있습니다. M= △ × D F1 F2 F1 =대물렌즈 초점 거리 F2=접안렌즈 초점 거리 △{11}}광 파이프 길이 D{{ 12}}명확한 시거(=250mm) △{14}}배율 대물렌즈 D=접안렌즈 배율 M=현미경 배율 F1 F2 설정 △{19}}mm F{ {20}}mm D=250mm F2=150mm 그러면 M= △ × D= 160 × 250 =40×16.7=668 곱하기 F1 ㅋ{29}}
4. 초점 심도: 현미경으로 표본을 관찰합니다. 초점이 특정 이미지 평면에 있을 때 물체의 이미지가 선명하고 이미지 평면이 대상 평면입니다. 시야의 대상 표면 외에도 대상 표면 위와 아래에서 흐릿한 물체 이미지를 볼 수 있습니다. 이 두 표면 사이의 거리를 초점 심도라고 합니다. 대물렌즈의 초점 심도는 개구수와 배율에 반비례합니다. 개구수와 배율이 클수록 초점 심도는 작아집니다. 따라서 오일 미러의 조정은 저배율 미러의 조정보다 더 신중해야 합니다. 그렇지 않으면 물체가 미끄러져 찾을 수 없게 되기 쉽습니다.
