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徕卡课堂 金相显微镜光学知识讲解:光学金相显微镜的基本组件-物镜篇(下)

金相显微镜的光学系统主要由物镜、目镜组成;照明系统由光源、光栏及滤色片等组成。

照明系统及物镜的主要特征已经介绍过,本篇文章主要介绍物镜的分类

按照色差的分为三类

1. 消色差物镜这是一种常见物镜,是由若干组曲率半径不同的一正一负胶合透镜组成,只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差,同时校正了轴上点球差和近轴点彗差。这种物镜不能消除二级光谱,并且象场弯曲很大,换言之,只能得到视场中间范围清晰的像。

此类物镜结构简单,经济实用,被广泛地应用在中、低级显微镜上。

2.半复消色差物镜部分镜片用萤石材料制成,故又称萤石物镜,性能比消色差物镜好,价格比复消色差物镜便宜。

3.复消色差物镜此物镜将红、蓝、黄光校正了轴向色差,消除了二级光谱,因此像质很好。 

因为显微镜首先是用于人眼观察的,所以目前所有的显微镜物镜都是消色差的。但由于目前绝大多数的显微镜都要带有照相功能,对经过物镜后所成像的像场平整度要求较高,仅仅消色差是不够的,故在国际上常用的显微镜中,除少数仅用于人眼观察的立体显微镜外,基本上都是采用平场物镜,但在一些低端显微镜上,还有部分非平场的消色差物镜。

按照像场的平面性分为三类:

由于消色差物镜存在的场曲带来像面弯曲,在观察试样时,视场中间成像清晰,但边缘模糊,仅仅为了观察,使用者尚可接受,首先看清中间成像,随后把边缘移至中间进行观察,即可了解到全部图像,但是这给使用者的照相记录带来不便。而设计的像面平坦的物镜,主要是利用弯月形的凹凸厚透镜及特殊的光学玻璃和高精度生产技术来达到,因而成本高,价格上升。

1.平场消色差物镜平场消色差物镜采用多镜片组合的复杂光学结构,较好地校正了象散和场曲。因此整个视场都能清晰,克服了消色差物镜视场清晰度不均匀的现象,但仍存在剩余色差,即二级光谱未消除。必须指出,平场消色差如果其垂轴色差在1%以下时,可以不用色差过正的补偿目镜与它配合使用,如果垂轴色差在2.5%以下,又大于1%时,则应与平场补偿镜的配合使用。

2.平场复消色差物镜复消色差物镜对二级光谱虽然有进一步的校正,但对垂轴色差仍校正不足,象面弯曲与一般消色差物镜没有根本改善。平场复消色差物镜是指校正了象散和场曲,又校正了红、蓝、黄三条谱线的轴向色差,是显微镜物镜的最佳形式,整个视场平坦、清晰,观察舒适。

3.平场半复消色差物镜根据消色差的情况,还有平场半复消色差物镜介于前二者之间,一般因为采用了萤石材料,也有叫萤石物镜的。

按照放大率的分为四类:

低倍物镜放大率<10×数值孔径0.04~0.15

中倍物镜放大率≥10×~50×数值孔径0.25~0.85

高倍物镜放大率≥50×~250×数值孔径>0.4~0.95

油浸高倍物镜放大率50×~100×数值孔径0.85~l.32

按照观察试样时,物镜与试样之间所存在的介质的性质分为二类:

干燥物镜在物镜与试样之间是以空气层为介质。

浸液系物镜在物镜与试样之间加入某种液体。常用浸液为香柏油,也有部分浸液是水。但是金相显微镜基本上是在干镜下观察。

物镜的标记

在物镜壳上都刻有不同的标记,表示浸液记号、物镜类别、放大率.数值孔径、机械

筒长、盖玻片厚度等信息

现在,一般物镜都是平场物镜,故都有PLAN或者PL的标记;半复消色差物镜标记FLUOTAR或者FL;复消色差物镜标记为APO

 = infinity correction 无限远校正

_/0  = coverglass correction (0.17), corr.(0-2) 盖波片修正

A = ICR prism position (B, D, E)  微分干涉棱镜位置

PL APO = optical quality (Hi Plan, N Plan, Plan Fluotar, Plan Apo)光学性质

L or H = Long Distance, Heating stage 长工作距离, 高温台

50x = Magnification 放大率

0.90 = numerical aperture 数值孔径

BD = brightfield/darkfield 明场/暗场

PH = Phase Contrast 相衬反差

在物镜上刻有色圈表示物镜的放大率。

根据有关规定,常用物镜外壳表面颜色圈表示,如用红、黄、绿、蓝、深蓝、白分别标识5×、10×、20×、50×、63×、100×的物镜

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