光学显微镜基础知识

基础知识
同焦距（齐焦距离)
基础知识
同轴度
基础知识
柯勒照明和临界照明
基础知识
临界照明
柯勒照明
基础知识
厚标本和薄标本
4 - 5 um
2um
基础知识
光学显微镜基础知识
• 显微镜的光学原理 • 像差 • 显微镜的技术参数
• 显微镜的光学部件
基础知识
显微镜的主要光学部件
• 物镜 • 目镜 • 聚光镜
基础知识
物镜
基础知识
物镜的种类
按色差和场曲校正程度分:
• 消色差物镜（Ach) • 平场消色差物镜(PlanAch) • 平场半复消色差物镜(Plan-FL或PLFL） • 平场复消色差物镜（PlanApo) • 平场超级复消色差物镜（PlanSApo)
基础知识
UPLSAPO物镜 VIS － NIR范围内优异的色差校正
• 对比度 ~ 0.3%
波长
大小
透镜成像
平行光线通过透镜经过焦点 通过透镜中心的光线延直线传播
F
2倍焦距以外物体成像
F’
倒立缩小 实像
透镜成像（显微镜物镜成像）
平行光线通过透镜经过焦点
F’ F
通过透镜中心的光线延直线传播
倒立放大 实像
1倍焦距以外，2倍焦距以内物体成像
透镜成像（显微镜目镜成像）
F.N.22
基础知识
标本的视场直径
标本的视场直径 = 目镜视场数 / 物镜倍率 例: WH10X目镜视场数为22
物镜为UPLFL40X 视场直径 = 22 ÷ 40 = 0.55mm
基础知识
目镜测微尺
基础知识
奥林巴斯显微镜常用测微尺
聚光镜
聚光镜的适用性
聚光镜型号 AC（阿贝） AAC（消色差，消球 差 SC）（摇入、摇出式） ULC（超低倍） PCD（相差、暗场） UCD8/A(万能） ULWCD LWUCD MLWCD
光学显微镜基础知识
• 显微镜的光学原理
• 像差
• 显微镜的技术参数 • 显微镜的光学部件
基础知识
像差
理想成像
标本
投影图像
点
点
平面 图形
平面
准确 相似 图形
像差
实际图形
标本
投影
变形的图 形
象差的种类
• 球差 • 象散 • 慧差 • 畸变 • 场曲 • 色差
基础知识
象差
• 显微镜的光学部件
基础知识
显微镜的技术参数
• 数值孔径 • 分辨率 • 工作距离 • 焦深 • 放大倍率 • 同焦距 • 同轴度
基础知识
数值孔径(N.A)
基础知识
分辨率
ΔR = k λ/NA
Λ：波长 NA：数值孔径 K常数: K光镜 = 0.61；KFV = 0.51
基础知识
分辨率与物镜倍率的关系
M*(N.A.) 7
基础知识
工作距离(W.D)
基础知识
工作距离
不需要盖玻片
有盖玻片
放大倍率
• 观察倍率(M) = 物镜倍率 X 目镜倍率
• 照相倍率(M) = 物镜倍率 X 照相目镜倍率
( BH/BH2系列产品连接荧光/微分干涉等附件时乘1.25 )
• 视频系统（M）
= (显示器对角线/CCD对角线) X 接口倍率 X 物镜倍率 ( 1/3′: 6 mm, 1/2′: 8 mm, 2/3′: 11 mm )
球差
场曲
象散 慧差
负畸变
正畸变
基础知识
球差
焦点在轴向上的弥散现象就叫做球差。 球差会导致焦点处图像发生模糊。
球差校对
场曲
ACH
PLAN ACH 基基础础知知识识
ＡＣＨ
场曲
ＰＬ
色差
色差校正
对照 基础知识
无校对
色差校对
校对
光学显微镜基础知识
• 显微镜的光学原理 • 像差
• 显微镜的技术参数
ACH
物镜的色差校正
消色差 Ach
– 蓝 (486nm) 和红 (657nm)
半复消色差Fluorite
– 兰和红 + (绿, 紫色(437nm))
复消色差Apo
– 437-657nm
超级复消色差Super Apo – 430-1000nm
轴向色差
侧向色差
ACH
FL
物镜的色差校正
消色差 Ach
– 蓝 (486nm) 和红 (657nm)
N.A. 1.1 1.4 0.9/1.4
1.1 0.9/1.4 0.3/73mm 0.55/27mm 0.5/45mm
适用物镜 4 – 100X bf 10 – 100X (PLAPO) bf 1.25 – 100X bf 1.25X, 2X (PLAPO) bf 4 – 100x bf/df/ph 2 － 100X bf/df/ph/dic 4－40X ph/bf 4 – 60X ph/dic/bf 4 – 60X ph/dic/rc/bf
信噪
什么是色差校对?
轴向色差
侧向色差
折射率离散
物镜的色差校正
消色差 Ach
– 蓝 (486nm) 和红 (657nm)
半复消色差Fluorite
– 兰和红 + (绿, 紫色(437nm))
复消色差Apo
– 437-657nm
超级复消色差Super Apo – 430-1000nm
轴向色差
侧向色差
复消色差Apo
– 437-657nm ，绿、兰、深兰球差
超级复消色差
– 430-1000nm
Super Apo
轴向色差
侧向色差
ACH
FL
IR
IR
Apo
S Apo
消色差物镜
半复消色差物镜 复消色差物镜
基础知识
色差校对
ACH
FL
APO
新物镜的符号
基础知识
物镜标识: 色标
放大倍率色标
黑色 灰色 褐色 红色 橙色 黄色 亮绿色 暗绿色 亮蓝色 暗蓝色 白色
半复消色差Fluorite
– 兰和红 + (绿, 紫色(437nm))
复消色差Apo
– 437-657nm
超级复消色差Super Apo – 430-1000nm
轴向色差
侧向色差
ACH
FL
IR
IR
Apo
物镜的色差校正
消色差 Ach
– 蓝 (486nm) 和红 (657nm)；绿球差
半复消色差Fluorite – 兰和红 + (绿, 紫色(437nm))；绿、兰球差
显微镜的调节
• 瞳距调节 • 屈光度调节 • 光路转换 • 聚光镜中心 • 孔径光栏设置
瞳距调节
屈光度调节
调节
光
路
100%
80%
转
换
20%
100%
②10X物镜
聚光镜中心调节
① 标本
④ 聚光镜升降旋钮 ③ 视场光阑
③ 孔径光阑 ⑤ 光轴中心调节螺钉
孔径光栏调节
N.A聚=(0.6-0.8)N.A物
载玻片: 0.9 - 1.4 mm
盖玻片: 0.17 mm
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无盖片物镜
基础知识
光阑物镜
减少杂散光 调节对比度和焦深 高倍暗场必需
基础知识
光阑全开启
物镜光阑的运用
——荧光观察中应用
光阑适当关小
浮雕相称物镜 超低倍物镜
其它物镜
相称物镜
无应力偏光物镜
基础知识
目镜
基础知识
眼点
基础知识
目镜的视场
100% 70% 30%
HR
孔
LC
径
光
栏
MR
MC
开
度
与
HC
图
LR
象
孔径光栏的运用
孔径光栏的运用
对比度调节
显微镜基础知识
奥林巴斯 LBD 市场部
光学显微镜基础知识
• 显微镜的光学原理
• 像差 • 显微镜的技术参数 • 显微镜的光学部件
基础知识
人眼对事物的感应
• 波长 ~ 400 – 700 nm （可见光）
• 大小 ~ 6 µm （角度约6`）
• 亮度 ~ 0.0001 lux （照度 ）
灯光~100-200；晚上~1%
F
正立放大 虚像
平行光线通过透镜经过焦点
F’
通过透镜中心的光线延直线传播
发散光
显微镜成像
F’ F
物镜
显微镜成像
F’ F
物镜
显微镜成像
250mm ＝明视距离
F F’
物镜 目镜
显微镜成像
250mm
45mm
160mm
（参考）人眼成像
（参考）如何观察虚像？
人脑认知的物体位置
目镜/放大镜
F
投影到视网膜上成像
△RMIN = 0.61X0.55/1.4 = 0.24
基础知识
数值孔径大分辨率高
基础知识
NA和视野亮度
UPLAPO40X NA1.0 UPLFL40X NA0.75
(N.A.)2 I= IO—(—M—tota—l)2—
NA与焦深
n
n
1
Δ= ————— *λ ＋ ————— * —
2*(N.A.)2
0.25 - 1.00x 2.00x 2.5x 4.00 - 5.00x 5.50 - 8.00x 10.0 - 15.0x 16.0 - 20.0x 25.0 - 32.0x 40.0 - 50.0x 60.0 - 80.0x 100 - 250x