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生物显微镜的机械系统结构(上)

显微镜除光学系统(由目镜、物镜和照明系统组成)外.还必须配以适当的机械部分才能正常工作。通常.机械部分主要包括底座、镜臂、镜筒、物镜转换器、载物台和调焦机构。图3—15为双简目镜显微镜结构示意图。双简目镜显微镜是用一组复合棱镜把透过物镜后的光束分成强度相同的2束而形成2个中间像,分别再由左右目镜放大。图3—16给出其光学原理。

来自物镜的光柬经半五角棱镜I折转90°进入半透复合棱镜II。复合棱镜II由大小两个等腰直角棱镜胶合而成,胶合面上镀半透膜,恰好使入射光分成强度相等的2束光分别经棱镜III和IV形成分开的两平行光束.调节III和IV的间距即可调节这两个平行光轴的距离。在两个平行光轴上形成的中间橡P1和P2是和目镜L1和L2共轴的。由于人的瞳间距一般在53—75mm之间.即两条平行光轴间距离也应在这个范围内可调。在目镜筒内,棱镜II是固定在中间的,棱镜III和IV安装在两块相对于II可左右滑动的滑板上,通过调整可以适应不同瞳孔距的观察者。

其实光靠调节棱镜滑板使光轴间距和观察者的瞳间距相等还是不够的。只要分析一下当光轴间距离变动时对巾间像面P1和P2的影响就明白其中的道理了。假定双目镜筒等长,中间像面跟目镜距离也相等,其条件必须是从棱镜I出来的光束经棱镜II和III及经棱镜II和IV的光程是相等的,显然满足这个条件的瞳间距是一个确定的值。那么当调节瞳间距即两个平行光轴间距时,P就会在一定范围△内移动,如果目镜筒长是固定的没有对应于△的可调节量,那么就会破坏显微镜的光学成像条件。为此在双筒目镜的镜筒上就需要设有筒长补偿机构。一般在门镜管上有刻度尺,只要选定和瞳间距滑板刻度数符合就可得到补偿了。先进的双目显微镜能够进行自动补偿,而且会考虑使用者两只眼睛屈光度的不同再进行屈光度调节。大部分显微镜对左侧目镜有±5屈光度的调节范围。使用时,先调节日镜筒上的光瞳间距(若需要还配合筒长补偿),使两眼看到单一的像,再通过屈光度调节使两眼都能清晰地看到单一的像。

目前,在双目显微镜中已有可以看到立体像的体现显微镜,能够获得更丰富的信息。

(一)底座

底座是显微镜的基础,它支持整个镜体.保持显微镜在本同]:作状态时的平衡。为此,底座必须有适当的形状、大小和质量c常用的底应形状以蹄形和矩形为多.也有用圆形、椭圆形、丁字形和三角形的。底座的底面通常设计有3个凸台.以便与工作台面保持良好的接触。整台显微镜的重心到底面的垂线座位于3个风台所构成的平面内。底座所用的材料以铸铁为多,以便使重心降低,机构稳定。底座也有用合金铝等材料制造的,其内部中空,用以安置变压器及控制部分的电子元件。这种结构比较紧凑,整机也很稳定,是一种较好的设计形式。

(二)镜臂

对直简显微镜,镜臂通过倾轴与底座上的支架相连。照明光路、载物台、成像光路和调焦旋钮均安置于镜臂上。使用时,镜臂靠近操作者,载物台在镜臂前方。作长时期观测时,可使整个镜体倾斜.此时显微镜的重心到底座的垂线应通过(或很接近)倾斜轴,以使显微镜处于稳定状态。

弯把显微镜的镜臂与底座合成主体。成像光路、载物台、聚光镜和粗细调节旋钮安置于镜臂上,光源和下聚光镜则安置在底座内。这种结构安排使操作者可直接面对载物台(不被镜臂隔开),而镜臂不妨碍操作,工作面积更大。

(三)镜简及齐焦

镜筒的上端安置目镜,下端通过物镜转换器与物镜相连c若目镜借助于转像棱镜与水平面成一倾斜角,则该棱镜的连接件也将安置于镜筒上。某些有摄影装置的显微镜,镜筒上带有分光器和摄影接筒以便与照相机相连。镜筒分光器上安装了共览装置.可同时供5人观测,给教学及科研带来很大的方便。

对直简显微镜而言,镜筒借助于燕尾导轨与镜臂相连,调焦时镜筒可上下移动,但不得晃动。移动时沿一直线上下,此直线与载物台面垂直,其误差不超过0.1°。

为了使用上的方便,各个物镜与目镜应齐焦,且物镜的像平面应保持不变。为此必须设计合理的镜筒长并作相应规定才行,这就要引入机械筒长的概念。

 

福建快3投注如图3—17所示,设物点A经物镜后成像在A’点,此点也即目镜的物方焦点F2。为了能采用不同倍率的目镜,使高倍目镜(短焦距)也能顺利齐焦,将目镜物方焦点即中间像位置,到目镜定位面距离c定为10mm。物镜定位面到物点A的距离为6,由于高、低倍物镜的工作距离及结构形式均不同,b值应合理选择。b太长,保持物镜内各透镜组光轴同心困难,将影响物镜质量。b太短,结构不易安排,且工作距离也小。一般认为,b=45mm是个合理的值。我国规定,由物镜定位面至镜简上端面(目镜定位面)的距离lo=160mm,该距离称为机械筒长。物镜定位面到中间像平面距离t1=150mm。各国对机械筒长的规定不同,有160mm、170mm和190mm等几种。国际标准规定.当机械筒长为160mm时,lo=150±0.5mm、c=10±0.3mm,b=45mm,它的公差见表3—5。 

必须指出。b的尺寸是物体无覆盖物时的距离,当盖玻片为017mm时.b=45.06mm;当物体覆盖1.5mm厚的加热台玻璃窗时,6=45.5mm。

对某些带转像棱镜的生物显微镜而言,应考虑棱镜中的光程,使物镜的物像共轭距依然保持195mm,以满足机械筒长为160mm的要求。

(四)物镜转换器

使用显微镜时,常需要更换物镜和目镜,以改变倍率。目镜的更换较简单,只需从镜筒上抽出原目镜,另插入所需的目镜即可。但更换物镜必须旋动物镜螺纹.不仅麻烦,也易碰伤物镜或标本。因此,目前的显微镜在镜筒下端都有物镜更换装置。物镜转换器是生物显微镜最常用的物镜更换装置。

以定位结构分,物镜转换器可分为内定位式和外定位式两种,它们都固定在镜筒下端。转动板可绕固定板上的轴旋转,其上开有3个以上的螺孔,用以安置物镜。普通型生物显微镜,它的物镜转换器以3—57孔居多。5孔或5孔以上的转换器大多用在高级型显微镜上。

旋转动板时,物镜可一个接着一个由定位器定位在正常的丁作位置。内定位的物镜转换器,定位销固定于转动板上,定位簧片则固定在固定板上,外定位的物镜转换器,其转动板的圆周上有3个120°等分的凸缘,在凸缘上有定位槽,定位簧片则安装在固定板上,其上有定位珠。

中档或高档显微镜的物镜转换器的结构属于内定位结构,由定位簧片及滚珠组成。旋转板边缘加工成凸槽,其内安置许多滚珠,使旋转板和固定座之间的相对运动为滚动。这种转换器定位精度高,转动平稳,轻巧。

不论哪种形式的物镜转换器,其精度都直接影响显微镜的成像质量。通常设计时应保证定位精度和齐焦精度。所谓定位精度是指不论哪个物镜在工作状态时,其光轴都与目镜光轴重合,此时不同物镜的视场中心保持不变。齐焦精度指的是当一个物镜在工作位置调焦清楚后,转换到其他物镜时,应在不重新调焦的情况下就能看到物像(要获得清晰像,允许作微量细调)。

 

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