顯微鏡物鏡的分類

  物鏡（objective）是顯微鏡最重要的光學(xué)部件，它利用光線使被檢物體次造像。直接關(guān)系和影響著成像質(zhì)量和各項光學(xué)技術(shù)參數(shù)，所以是衡量一臺顯微鏡質(zhì)量的首要標準。物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作精密。為了對像差進行校正，在物鏡筒內(nèi)按不同間隔固定成透鏡組，每組透鏡又由不同材料，不同參數(shù)的一至數(shù)塊透鏡膠合而成。物鏡最前面的透鏡稱“前透鏡”,最后的透鏡稱“后透鏡”,物鏡復(fù)合透鏡組的總焦距為物鏡的焦距,物鏡前透鏡與被檢物體之間的距離為工作距離。在高倍鏡檢時,為防止物鏡與制片相碰觸而壓碎玻片和損傷鏡頭,除物鏡的先端裝有彈簧裝置外,好的顯微鏡的整套物鏡由低倍至高倍時必須齊焦。所謂齊焦,是反映某一倍率的物鏡觀察圖像清晰后,在轉(zhuǎn)換至另一倍率的物鏡時,其成像亦應(yīng)基本清晰,而且物鏡光路也基本合軸，中心不偏離。齊焦性能的優(yōu)劣和合軸程度的高低是顯微鏡質(zhì)量的一個重要標志,它是與物鏡本身質(zhì)量和物鏡轉(zhuǎn)換器的精密性能有關(guān)的,優(yōu)質(zhì)的顯微鏡是合軸的、齊焦的。根據(jù)物鏡前透鏡與蓋玻片之間的介質(zhì)不同,物鏡可分為干燥系物鏡(介質(zhì)為空氣,η=1),水浸系物鏡(介質(zhì)為水，η=1.333)和油浸系物鏡(介質(zhì)常為香柏油, η=1.515;無熒光油, η=1.515;甘油, η=1.450;石蠟油, η=1.471)。油浸系物鏡的外殼上常標有“oil"或“IL”或“HI”字樣。油鏡在使用后,須立即擦拭,不能久置,否則將有損于鏡頭,而且浸油干涸后也不易擦拭。擦拭的方法是將脫脂棉球蘸少許-酒精混合液(7份＋3份)或純二甲苯輕輕擦去浸油,再用干凈的鏡頭紙輕擦即可。根據(jù)物鏡的放大率,又可分為中,低倍物鏡(25×、20×、5×、4×、2.5×),高倍物鏡(63×、40×、45×),油浸物鏡(90×、100×)。另外,還可根據(jù)物鏡的像差校正情況來分類,具體分類如下：

1.消色差物鏡（achromatic objective）

這是見的物鏡，外殼上標有“Ach”字樣，結(jié)構(gòu)較為簡單，由2片或2片以上的透鏡膠合而成，這類物鏡可使紅、藍二色光在透鏡光軸上的焦點重合，因而可校正紅、藍光的色差。所謂色差（chromatic aberration）是指光線通過一個透鏡后,不能使所有顏色的光都聚在一個焦點上，而是參差不齊的。造成這種現(xiàn)象的原因是由于各種顏色的光波長不同,通過雙凸透鏡后他們的折射角工也不一樣,因而造成了各種不同的焦點,通常紅光造成的焦點離透鏡最遠，紫光造成的焦點離透鏡最近，如此所造成的像是不清晰的,是一個五彩環(huán)組成的圈(紅色在中心).這種現(xiàn)象就稱之為色差。色差是可以校正的,校正這種色像分散缺點的透鏡叫做消色透鏡,由消色透鏡構(gòu)成的物鏡叫做消色差物鏡,這種消色透鏡多由含鉛的火石玻璃(fire glass)單凹透鏡粘合而成。這樣七色光的光波長雖然不等,但經(jīng)過這個透鏡校正后,就使紅、藍二色光線的焦點互相重合了,不過仍不能使所有可見光線的焦點都匯合一起,同時這種物鏡還能校正黃、綠色的球面差。

2．復(fù)消色差物鏡(apochromatic objective)

復(fù)消色差物鏡的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，透鏡采用特種玻璃或螢石、氟石等材料制成,物鏡外殼上標有“APO”字樣，這種物鏡不僅能校正紅、藍、綠三種色差,而且能校正紅、藍二色光的球差。所調(diào)球差（spherical aberration）,或稱球面差，球面像差,是指透過透鏡邊緣的光線曲折度略大于透過部分的現(xiàn)象。因此會聚的焦點就參差不齊,這樣就使成像不清晰,而且還使它變形。這種特點也可以校正色差的復(fù)合透鏡來校正,這種透鏡稱消球差透鏡(aplanatic lens).它既可校正球面像差,同時起校正色像差的作用,適用于高級研究用顯微鏡和顯微照相。由于復(fù)消色差物鏡也不能將色差消除,所以理論上講應(yīng)除去這種物鏡所留下來的色差,否則圖像質(zhì)量會下降。

3．半復(fù)消色差物鏡(semi apochromatic objective)

半復(fù)消色差物鏡又稱氟石物鏡,物鏡外殼上常標有“FL”(flelorite氟石)字樣。其結(jié)構(gòu)上透鏡的數(shù)目比消色差物鏡多,但比復(fù)消色差物鏡少,能校正紅、藍二色光的色差和球差,成像質(zhì)量較消色差物鏡好,接近于復(fù)消色差物鏡,鏡檢時也應(yīng)與補償目鏡配合使用。

4．平場物鏡(plan objective)

平場物鏡是在物鏡的透鏡系統(tǒng)中增加了一塊半月形的厚透鏡,以達到校正場曲缺陷的目的。所謂場曲(curvature of field),也稱“像場彎曲”,它是指整個像平面是一個曲面,這樣的像平面是不清晰的。平場物鏡的視場平坦,視場較大,工作距離也相應(yīng)增大,非常適用于顯微照相。平場物鏡一般可分為平場消色差物鏡(鏡頭外殼標有“Plan Ach”)、平場復(fù)消色差物鏡(鏡頭外殼標有"Plan Apo”)以及平場半復(fù)消色差物鏡,更高級的還有超平場物鏡(鏡頭外殼標有“S plan”)和超平場復(fù)消色差物鏡(外殼鏡頭標有“S Plan Apo”)。

5．特種物鏡

1）帶校正環(huán)物鏡(correction objective)

在物鏡的中部裝有環(huán)狀的調(diào)節(jié)環(huán),當轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)坯時，可調(diào)節(jié)物鏡內(nèi)透鏡組之間的距離,從而校正由于蓋玻片厚度不標準而引起的覆蓋差。調(diào)節(jié)環(huán)上的刻度寫著“0.11-0.23”,即表明可校正蓋玻片從0.11-0.23 mm厚度之間的誤差。標準蓋玻片厚度為0.17 mm,鏡檢時應(yīng)將刻度置于0.17的位置上:若蓋玻片的厚度不是0.17mm,則可利用校正環(huán)于予以校正。使用中應(yīng)掌握校正環(huán)的使用方法。

2)帶虹彩光闌的物境(iris diaphragm objective)

在物鏡鏡筒內(nèi)的上部裝有虹彩光闌,外方也有可放旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)環(huán),轉(zhuǎn)動時可調(diào)節(jié)光闌孔徑的大小。這種結(jié)構(gòu)的物鏡是高級油浸物鏡,其作用是:在暗視野鏡檢時,往往由于某些原因而使照明光線進入物鏡,從而使視場背景不夠黑暗,造成鏡檢質(zhì)量下降,此時調(diào)節(jié)光闌的大小,可使背景黑暗,而被檢物體更明亮,增強鏡檢效果。另外還有一個作用是縮小光闌時,物鏡的有效直徑也隨之縮小,孔徑角改變了,從而相應(yīng)地起到降低數(shù)值孔徑而增大景深的作用。

3)相襯物鏡(phase contrast objective)

這是用于相襯鏡檢的專用物鏡,其特點是在物鏡的后焦點平面處裝有相板,這種物鏡外殼常標有“ph"字樣。

4無應(yīng)變物鏡(strain-free objective)

這種物鏡在透鏡組的裝配中克服了應(yīng)力的存在,是專作透射或偏光鏡檢時用的物鏡,其外殼上常標有“PO”或“POL”字樣。

5)無熒光物鏡(non-fluorescing objective）

這是專用于落射式熒光顯微鏡用的物鏡,這種物鏡即使受到很強的激發(fā)光源也不發(fā)生熒光。因此,視場背景不發(fā)光,圖像就明亮清晰,其外殼上常標有“UVFL”。

6)無罩物鏡(no cover objective)

有些被檢物,尤其是涂抹制片等,上面不加蓋玻片,這樣在鏡檢時應(yīng)使用無罩物鏡,否則圖像質(zhì)量將明顯下降,特別在高倍鏡檢時尤為顯著。這種物鏡外殼上常標有“NC”字樣,同時沒有0.17數(shù)字而是標有“0”,此即是無罩物鏡。

7)長工作距離物鏡(long working distance objective)

此為倒置顯微鏡專用物鏡,是為了滿足組織培養(yǎng)、懸浮液材料等鏡檢而專門設(shè)計制造的。由于這類被檢物體是置于培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)的,所以必須要求物鏡的工作距離長,才能達到鏡檢的目的。40×物鏡的工作距離可達7.4 mm(其他普通的40×物鏡工作距離約為0.6 mm).