显微镜的详细概述

2010-11-22

显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微镜是在1590年由荷兰的杨森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。国内主要生产厂家上海光学仪器厂 等
　　光学显微镜的种类很多，除一般的外，主要有：
　　①暗视野显微镜，一种具有暗视野聚光镜，从而使照明的光束不从中央部分射入，而从四周射向标本的显微镜。
　　②荧光显微镜，以紫外线为光源，使被照射的物体发出荧光的显微镜。电子显微镜是在1931年在德国柏林由克诺尔和哈罗斯卡首先装配完成的。这种显微镜用高速电子束代替光束。由于电子流的波长比光波短得多，所以电子显微镜的放大倍数可达80万倍，分辨的小极限达0.2纳米。1963年开始使用的扫描电子显微镜更可使人看到物体表面的微小结构。
　　■主要用途
　　显微镜被用来放大微小物体的图像。一般应用于生物、医药、微观粒子等观测。
　　（1）利用微微动载物台之移动，配全目镜之十字座标线，作长度量测。
　　（2）利用旋转载物台与目镜下端之游标微分角度盘，配全合目镜之址字座标线，作角度量测，令待测角一端对准十字线与之重合，然再让另一端也重合。
　　（3）利用标准检测螺纹的节距、节径、外径、牙角及牙形等尺寸或外形。
　　（4）检验金相表面的晶粒状况。
　　（5）检验工件加工表面的情况。
    （6）检测微小工件的尺寸或轮廓是否与标准片相符。

【仪器结构】　　

■光学显微镜结构
　　普通光学显微镜的构造主要分为三部分：机械部分、照明部分和光学部分。
　　◆机械部分
　　（1）镜座：是显微镜的底座，用以支持整个镜体。
　　（2）镜柱：是镜座上面直立的部分，用以连接镜座和镜臂。
　　（3）镜臂：一端连于镜柱，一端连于镜筒，是取放显微镜时手握部位。
　　（4）镜筒：连在镜臂的前上方，镜筒上端装有目镜，下端装有物镜转换器。
　　（5）物镜转换器(旋转器)：接于棱镜壳的下方，可自由转动，盘上有3－4个圆孔，是安装物镜部位，转动转换器，可以调换不同倍数的物镜，当听到碰叩声时，方可进行观察，此时物镜光轴恰好对准通光孔中心，光路接通。转换物镜后，不允许使用粗调节器，只能用细调节器，使像清晰。
　　（6）镜台(载物台)：在镜筒下方，形状有方、圆两种，用以放置玻片标本，中央有一通光孔，我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器)，推进器左侧有弹簧夹，用以夹持玻片标本，镜台下有推进器调节轮，可使玻片标本作左右、前后方向的移动。
　　（7）调节器：是装在镜柱上的大小两种螺旋，调节时使镜台作上下方向的移动。
　　①粗调节器(粗螺旋)：大螺旋称粗调节器，移动时可使镜台作快速和较大幅度的升降，所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中，通常在使用低倍镜时，先用粗调节器迅速找到物象。
　　②细调节器(细准焦螺旋)：小螺旋称细调节器，移动时可使镜台缓慢地升降，多在运用高倍镜时使用，从而得到更清晰的物象，并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。
　　◆照明部分
　　装在镜台下方，包括反光镜,集光器。
　　（1）反光镜：装在镜座上面，可向任意方向转动，它有平、凹两面，其作用是将光源光线反射到聚光器上，再经通光孔照明标本，凹面镜聚光作用强，适于光线较弱的时候使用，平面镜聚光作用弱，适于光线较强时使用。
　　（2）集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上，由聚光镜和光圈组成，其作用是把光线集中到所要观察的标本上。
　　①聚光镜：由一片或数片透镜组成，起汇聚光线的作用，加强对标本的照明，并使光线射入物镜内，镜柱旁有一调节螺旋，转动它可升降聚光器，以调节视野中光亮度的强弱。
　　②光圈(虹彩光圈)：在聚光镜下方，由十几张金属薄片组成，其外侧伸出一柄，推动它可调节其开孔的大小，以调节光量。
　　◆光学部分
　　（1）目镜：装在镜筒的上端，通常备有2－3个，上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数，一般装的是10×的目镜。
　　（2）物镜：装在镜筒下端的旋转器上，一般有3－4个物镜，其中短的刻有“10×”符号的为低倍镜，较长的刻有“40×”符号的为高倍镜，长的刻有“100×”符号的为油镜，此外，在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线，以示区别。
　　显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积，如物镜为10×，目镜为10×，其放大倍数就为10×10=100。
　　■电子显微镜结构
　　电子显微镜由镜筒、真空系统和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和照相机构等部件，这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体；真空系统由机械真空泵、扩散泵和真空阀门等构成，并通过抽气管道与镜筒相联接；电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节控制单元组成。
　　◆电子透镜
　　电子透镜是电子显微镜镜筒中重要的部件，它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦，其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似，所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜，由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。
　　◆电子枪
　　电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极构成的部件。它能发射并形成速度均匀的电子束，所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。
【成像原理】
　　■光学显微镜成像原理  光学显微镜成像原理
　　使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再次放大后，形成放大的虚象。
　　标本（AB）在物镜（Lo）焦点上，通过物镜（Lo）和管镜（Le）在象方形成放大倒立的实象（A’B’）；靠近人眼一方的目镜（Le）对中间象（A’B’）再次放大，在明视距离（对人眼来说约为250mm）处形成一个虚象(A”B”)。
　　人眼通过显微镜所观察到的象就是一个被放大了的虚象A”B”。
　　■电子显微镜成像原理
　　电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
　　电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的小间距来表示。20世纪70年代，透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜大放大倍率超过300万倍，而光学显微镜的大放大倍率约为2000倍，所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。