光學顯微鏡概述

光學顯微鏡是光學儀器的一個大類，由荷蘭科學家胡克發明至今已有三百多年的歷史了，主要用于對微小物體的觀察與操作。經過數百年的不斷發展，目前已發展成包括生物、體視、金相、測量四大類產品，同時結合各類技術成果形成了攝影、攝像、共焦掃描、熒光、偏光、暗場、相襯等一系列變形產品。光學顯微鏡文泛應用于生物、基因工程、新材料、微電子、工業測量、微機械、*刑偵、醫療、教學等領域的科研與生產制造過程。

一、工作原理

1、  光學顯微鏡是利用光波（電磁波的一個譜段：可見光波長范圍是：400nm~700nm：近紫外區域為300nm~400nm：近紅外區域為700nm~1500nm。）的折射成像或折反射成像原理，研制的光學成像儀器。但是由于光波長的限制，在可見光波段內常規光學顯微鏡的有效放大倍率在1600倍左右，超過1600倍的放大倍率對提高光學系的分辨率并無貢獻。

2、  顯微鏡一般由物鏡系統、棱鏡系統、目鏡、對焦機構、照明系統、支架、工作臺等幾大部分構成。

3、  基本原理是：顯微鏡物鏡將標本放大成像（一次成像），顯微鏡目鏡將物鏡所成的像進行二次大成像（二次像）、成像在無窮遠或人眼的明視距離處，再由觀察者眼睛的光學系統將“二次像”成像到本人眼睛的視網模上，大腦中即可獲得標本的顯微圖像信號。

4、  光學顯微鏡總的放大倍率：β總=β物×β目（式中：β物是物鏡放大倍率，β目是目鏡放大倍率）。

如果顯微鏡附帶有攝像裝置，計算攝影攝像裝置放大倍率的公式是：β總=β物×β目β攝（式中：β攝是攝影或攝像接口裝置中光學系統的放大倍率）。

二、產品分類

二、體視顯微鏡

（1）       體視顯微鏡顧名思義就是具有立體視覺的顯微鏡，也叫實體顯微鏡。主要結構特點是：光學系統必須有左右兩條“光路”分別對標本進行成像，而且左右兩條“光路”之間必須有一定的夾角（稱為體視角，一般在10°~12°范圍），模擬人的雙眼觀察有限距離物體時的狀態，以形成立體視覺、便于在顯微鏡的物方（物鏡前方的簡稱）進行空間定位或對標本進行鏡下操作。因此，體視顯微鏡廣泛應用于科研與生產過程中各類顯微操作場合、成為不可或缺的得力工具（克隆技術中的細胞顯微操作、集成電路引線焊接與封裝、醫療 顯微外科手術等），具有廣闊的市場。

（2）       體視顯微鏡按結構形式有：固定率體視顯微鏡、間隔變倍體視顯微鏡、連續倍體視顯微鏡三類，分別屬于低檔、中檔和中產品，適用于不同場合。為了滿足記錄、傳播標本顯微鏡圖像的要求，還有具備攝影攝像、功能的體視顯微鏡，簡稱“三目體視顯微鏡”，可以通過攝影、攝像接口連接各類照相機、攝像機和數碼相機。

（3）       因體視顯微鏡的應用特點，一般產品的放大倍率范圍為：2X~200X。進口產品有達到400X以上的，但放大倍率到200X以上后由于“光學景深”（通過光學系統觀察的標本深度）太短，儀器已沒有立體視覺，只是起一般的平面放大作用了。

（4）       體視顯微鏡的主要技術指標有：放大倍率與倍率范圍、視場直徑、物方工作距離、物鏡變倍比（連續變倍體視顯微鏡）等。

（5）       部件配置及常規參數

        ①附加物鏡：

0.3X、0.5X、0.7X、1.5X、2.0X、2.5X為常用規格。

        采用平行光路的產品有1.0X物鏡。根據特殊要求還可以開發設計制造特殊規格的附加物鏡。

②目鏡系列：

  10X、15X（16X）、20X、25X為常用規格。

另外為適應戴眼鏡觀察，有“高眼點目鏡”；視場角大于45°的目鏡稱為“廣角目鏡”。根據應用要求還可以設計制造特殊規格的目鏡。

（6）由于體視顯微鏡的應用范圍非常廣闊、操作使用的要求差異很大，為了充分發揮其使用效能、提高工作效率，有各類附件供選配。

①照明光源：

光源支架（帶落射鹵素燈與透射熒光或鹵素燈）、可調鹵素燈（50W）、環形熒光燈、光導纖維冷光源（可配單端、雙端、環形等光纖，用于不允許有紅外線輻射的場合）、LED光源、偏光裝置、暗場聚光裝置（用于寶石、透明礦物等標本的簽定）

②支架系統：

單橫桿萬向支架、雙橫桿萬向支架、擺臂平衡式萬向支架、微動支架

③移動平臺：

2維平移工作臺、3維移動工作臺（可傾斜、加1個旋轉軸）、集成電路硅片檢查工作臺、測量工作臺（X、Y方向10MM行程、0.01MM度）

④測微分劃尺：

目鏡分劃尺（0.1MM~0.05MM格值，“一字”“一字”、“十字”、“網格”等形式）物鏡分劃尺（0.01MM格值）

⑤顯微攝影攝像裝置：

袖珍變焦數碼相機攝影接口、單反數碼相機接口、35MM單反相機接口、工業CCD攝像機接口、DV攝像機接口。

2、  生物顯微鏡

（1）       生物顯微鏡主要用于動植物組織切片、細胞與細菌涂片等標本的微細組織結構觀察。隨著生物工程和基因工程的發展，也是胚胎移植、克隆技術*的重要工具。生物顯微鏡主要追求zui高的細節分辨率、有效放大倍率、更寬廣的視野直徑等技術指標。

（2）       生物顯微鏡常規結構形式：

        ①透射照明正置式顯微鏡：為常見方式，其中低檔普及型又有雙目和單目兩種機型；

② 透射反射照明正置式顯微鏡：一般為或研究型產品；

③透射照明倒置式顯微鏡：可透過玻璃培養皿底部觀察其中活性生物組織或細胞的狀態，同時可以對這些活性生物組織或細胞進行顯微操作：

④透射反射照明倒置式顯微鏡：用途與透射照明倒置式顯微鏡基本相同，但還可以觀察不透明標本。

⑤根據應用場合生物顯微鏡又大致分為：普及型（全部采用消色差物鏡）、中檔產品（可選配平場消色差物鏡、攝影攝像裝置，可添加反射照明等裝置）、研究型產品（基本配置平場消色差物鏡或更的平場復消色差物鏡、攝影攝像接口、反射照明裝置，有熒光、偏光、暗光、相襯等功能組件供選配）。

（3）生物顯微鏡主要部件有：

支架、移動工作臺與標本夾、對焦機構、物鏡轉換器（按安裝物鏡的數量有3孔、4孔、5孔、6孔等規格）、觀察系統（分單目、雙目、三目即含攝像接口3種形式）、照明系統（包括聚光鏡、照明燈、供電與調光電路等）、目鏡等。

由于生物顯微鏡產品標準化程度較高，國產中低檔產品不同廠家的區別主要在于光學系統質量和外觀。

（4）生物顯微鏡的主要技術規范與指標

 ①放大倍率與倍率范圍：40X~1600X（常規范圍）；

 ②目鏡視場直徑：10X目鏡一般為φ18MM~φ22MM，進口產品有達到φ26MM的：

 ③物鏡規格：4X、10X、40X、100X是常規規格（其中100X物鏡為獲得極限分辨率通常是“油鏡”，即在物鏡前鏡片與標本“數值孔徑”，進而提高物鏡分辨率，外觀標“OIL”字樣），此外有2X、20X、25X、50X、60X、90X等規格，物鏡倍率用不同的外觀“色環”和數字來區分：

④物鏡品種：消色差、平場消色差、平場復消色差、相襯、暗場