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體視顯微鏡選擇時(shí)要考慮的因素 |
發(fā)布時(shí)間:2018-08-14 10:10:39 | 瀏覽次數(shù): |
體視顯微鏡選擇時(shí)要考慮的因素 體視顯微鏡通常被稱為實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)部門的主力。用戶花費(fèi)了大量時(shí)間進(jìn)行目測(cè)檢查,觀察,記錄或解剖樣本。選擇立體顯微鏡時(shí)需要考慮哪些因素?答案是:“這取決于”。這是為什么?因?yàn)樗Q于應(yīng)用程序,取決于用戶想要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。基本上,立體顯微鏡是用于在三維中放大三維物體的工具。與復(fù)合顯微鏡不同,立體顯微鏡能夠應(yīng)對(duì)這一任務(wù)。 格里諾和Cycloptic ®原則 過去的雙目顯微鏡具有簡(jiǎn)單的透鏡系統(tǒng)和與傳統(tǒng)復(fù)合顯微鏡相同的設(shè)計(jì)。這些解剖顯微鏡,因?yàn)樗鼈兪潜娝苤模饕糜谏飳W(xué)解剖目的; 當(dāng)時(shí)沒有技術(shù)申請(qǐng)。大約在1890年,美國(guó)生物學(xué)家和動(dòng)物學(xué)家Horatio S. Greenough介紹了一種設(shè)計(jì)原則,目前所有主要的光學(xué)儀器制造商仍在使用該原理。基于“格里諾原理”的立體顯微鏡可提供高質(zhì)量的真實(shí)立體圖像。 1957年,美國(guó)光學(xué)公司引進(jìn)現(xiàn)代立體顯微鏡的設(shè)計(jì)與共享的主要目標(biāo),并把它命名為Cycloptic ®。其現(xiàn)代鋁制外殼包含兩個(gè)平行光束路徑和主要物鏡,以及一個(gè)五步放大倍率變換器。這種基于望遠(yuǎn)鏡或CMO(共同主要目標(biāo))原理的立體顯微鏡類型被所有制造商采用除Greenough類型之外,并用于模塊化,高性能儀器。兩年后,另一家美國(guó)公司,博士倫,展示了其StereoZoom ®格里諾設(shè)計(jì)與突破性創(chuàng)新:無級(jí)變倍(變焦)。今天幾乎所有的設(shè)計(jì)都基于變焦系統(tǒng)。
圖1(左):Cycloptic®,第一臺(tái)基于望遠(yuǎn)鏡原理的現(xiàn)代立體顯微鏡。圖2a,b(右):兩種基本的立體顯微鏡原理。a:望遠(yuǎn)鏡或CMO原理b:格里諾原理。 過去的雙目顯微鏡具有簡(jiǎn)單的透鏡系統(tǒng)和與傳統(tǒng)復(fù)合顯微鏡相同的設(shè)計(jì)。這些解剖顯微鏡,因?yàn)樗鼈兪潜娝苤模饕糜谏飳W(xué)解剖目的; 當(dāng)時(shí)沒有技術(shù)申請(qǐng)。大約在1890年,美國(guó)生物學(xué)家和動(dòng)物學(xué)家Horatio S. Greenough介紹了一種設(shè)計(jì)原則,目前所有主要的光學(xué)儀器制造商仍在使用該原理。基于“格里諾原理”的立體顯微鏡可提供高質(zhì)量的真實(shí)立體圖像。 1957年,美國(guó)光學(xué)公司引進(jìn)現(xiàn)代立體設(shè)計(jì)與共享的主要目標(biāo),并把它命名為Cycloptic ®。其現(xiàn)代鋁制外殼包含兩個(gè)平行光束路徑和主要物鏡,以及一個(gè)五步放大倍率變換器。這種基于望遠(yuǎn)鏡或CMO(共同主要目標(biāo))原理的立體顯微鏡類型被所有制造商采用除格里諾類型之外,并用于模塊化,高性能儀器。兩年后,另一家美國(guó)公司,博士倫,展示了其StereoZoom ®格里諾設(shè)計(jì)與突破性創(chuàng)新:無級(jí)變倍(變焦)。今天幾乎所有的設(shè)計(jì)都基于變焦系統(tǒng)。 選擇立體顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn) 立體顯微鏡仍然基于上述技術(shù)方法 - 格里諾或CMO原理 - 今天。還需要考慮哪些其他因素?需要仔細(xì)評(píng)估四件事:
a)申請(qǐng)是什么? 一旦知道上述因素,就可以歸結(jié)為以下標(biāo)準(zhǔn)
1.放大倍率,變焦范圍和物場(chǎng) 放大,縮放范圍和對(duì)象字段 立體顯微鏡的總放大倍數(shù)是放大倍率變換器,物鏡和目鏡的組合放大倍數(shù)。 放大倍率變換器或變焦體 像放大鏡一樣,放大倍率變換器由光學(xué)鏡頭組成,可用于改變儀器的放大倍率。改變放大倍率變換器的位置會(huì)改變圖像被放大的程度。放大圖像的程度稱為放大系數(shù)。現(xiàn)代立體顯微鏡能夠提供高達(dá)16倍的放大倍率(僅限變焦體),具有20.5:1的變焦范圍,并具有電動(dòng)或編碼功能,可實(shí)現(xiàn)可靠的測(cè)量。 接下來,圖像被目鏡進(jìn)一步放大。為了找出他或她在目鏡中觀察的物體的放大率,用戶必須將放大倍率變換器和目鏡的放大倍數(shù)相乘。 然而,為了完整起見,這里是公式: 奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司官網(wǎng)
M TOT VIS是我們想要計(jì)算的總放大倍數(shù)。VIS代表“視覺”。 對(duì)象字段 當(dāng)從適當(dāng)?shù)木嚯x觀察目鏡并正確設(shè)置瞳距時(shí),可以看到稱為物場(chǎng)的圓形區(qū)域。物場(chǎng)的直徑根據(jù)放大率而變化。換句話說,物體場(chǎng)的放大率和直徑之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系。具有10倍放大率的目鏡提供23的場(chǎng)數(shù)。這意味著在變焦體的1倍放大率和主要物鏡處,物場(chǎng)的尺寸為23mm。在3倍放大率下,物場(chǎng)減小到三分之一,即物場(chǎng)的直徑僅為7.66mm。 景深和數(shù)值孔徑 在顯微鏡中,景深通常被視為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。在實(shí)踐中,它由數(shù)值孔徑,分辨率和放大率之間的相關(guān)性確定。為了獲得最佳的視覺印象,現(xiàn)代顯微鏡的調(diào)整設(shè)備在景深和分辨率之間產(chǎn)生了最佳平衡 - 理論上兩個(gè)參數(shù)是反相關(guān)的。
視覺景深的實(shí)用價(jià)值 簡(jiǎn)化形式如下: 奧林巴斯顯微鏡|奧林巴斯生物顯微鏡|奧林巴斯金相顯微鏡|奧林巴斯倒置顯微鏡|OLYMPUS顯微鏡|上海普赫光電科技有限公司官網(wǎng)
T VIS: 視覺上經(jīng)歷的景深 如果在上面的等式中,總視覺放大率被有用放大率的關(guān)系(M TOT VIS = 500到1,000×NA)代替,可以看出,對(duì)于第一近似,景深與平方成反比。數(shù)值孔徑。
因此,取決于物體的結(jié)構(gòu),找到分辨率和景深的最佳平衡。在立體顯微鏡的情況下,通常需要做出一定的折衷以支持更高的景深,因?yàn)槿S結(jié)構(gòu)的z維度經(jīng)常需要它。
圖4:Greenough立體顯微鏡的物平面,具有景深范圍。 更加深度的領(lǐng)域--FusionOptics TM FusionOptics?是一種復(fù)雜的光學(xué)方法,可以消除立體顯微鏡中分辨率和景深之間的相關(guān)性。這里,其中一個(gè)光路為觀察者的一只眼睛提供高分辨率和低景深的圖像。通過第二光路,另一只眼睛看到具有低分辨率和高景深的相同物體的圖像。人腦將兩個(gè)獨(dú)立的圖像組合成一個(gè)具有高分辨率和高景深的最佳整體圖像。 另一個(gè)說明人腦顯著能力的例子是Greenough立體顯微鏡。這里,左光路和右光路的物平面彼此成小角度。在整個(gè)圖像中,整個(gè)陰影區(qū)域看起來是清晰聚焦的,盡管在左圖像或右圖像中都不是這種情況。
光學(xué)質(zhì)量 立體顯微鏡的光學(xué)質(zhì)量通常列為Achro或Achromat(消色差),Apo(復(fù)消色差)用于球面和色差的最高校正度。場(chǎng)曲率校正縮寫為Plan,而PlanApo則指定色差和場(chǎng)曲校正的組合。
在諸如立體顯微鏡的光學(xué)儀器中,色差是一種失真,其中鏡頭無法將所有顏色聚焦到相同的會(huì)聚點(diǎn)。之所以發(fā)生這種情況是因?yàn)橥哥R對(duì)于不同波長(zhǎng)的光(透鏡的色散)具有不同的折射率。折射率隨著波長(zhǎng)的增加而減小。良好的光學(xué)設(shè)計(jì)的目的是完全減少或消除這種影響。 消色差透鏡或消色差透鏡旨在限制色差和球差的影響。消色差透鏡經(jīng)過校正,可將兩個(gè)波長(zhǎng)(通常為紅色和藍(lán)色)聚焦在同一平面內(nèi)。這些類型的鏡頭或顯微鏡用于不必要進(jìn)行色彩再現(xiàn)并且主要評(píng)估幾何特征的任務(wù)。另一方面,Apo彩色透鏡設(shè)計(jì)用于校正三個(gè)波長(zhǎng)(紅色,綠色和藍(lán)色)并使它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)聚焦。 工作距離 這是當(dāng)樣品聚焦時(shí)物鏡前透鏡和樣品頂部之間的距離。在大多數(shù)情況下,物鏡的工作距離隨著放大率的增加而減小。在立體顯微鏡中,工作距離是最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一,因?yàn)樗苯佑绊戯@微鏡作為工具的可用性。
有高大和矮小的人,這使得儀器要求成為個(gè)人問題。例如,配備用于具有附件并具有特定工作距離的特定任務(wù)的顯微鏡的現(xiàn)有高度可能非常不適合特定用戶。如果觀察高度太低,觀察者將在工作時(shí)被迫向前彎曲,導(dǎo)致頸部區(qū)域的肌肉緊張。因此,理想情況下,顯微鏡的觀察高度和視角應(yīng)該可根據(jù)使用者的構(gòu)造進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外,可變的觀察高度是防止完全久坐姿勢(shì)的最佳方式。它允許觀察者采取個(gè)人坐姿并根據(jù)不時(shí)轉(zhuǎn)移的自然沖動(dòng)周期性地改變它。確實(shí),椅子的高度可以改變,以便放松,略微彎曲的姿勢(shì)代替以前的剛性直立姿勢(shì),但這不是最好的方法。使用可變雙目鏡筒以補(bǔ)償高度差更簡(jiǎn)單,更舒適。 由于采用模塊化產(chǎn)品方法,具有CMO設(shè)計(jì)的立體顯微鏡提供了許多根據(jù)用戶尺寸或工作習(xí)慣定制儀器的方法,因此是首選解決方案。 照明 在立體顯微鏡中,照明是將所有工作都發(fā)揮出來的關(guān)鍵。通過改變光的類型,正確的照明將允許可視化所需的結(jié)構(gòu)或者可能發(fā)現(xiàn)關(guān)于樣品的新信息。重要的是,照明與正確的顯微鏡和正確的應(yīng)用正確匹配。
圖7:現(xiàn)代立體顯微鏡照明系統(tǒng)基于持久的LED,并提供將解決方案集成到整個(gè)顯微鏡系統(tǒng)的獨(dú)特方式。高度集成的環(huán)形燈和應(yīng)用的偏振器,以減少樣品上的眩光。 在立體顯微鏡中,照明是將所有工作都發(fā)揮出來的關(guān)鍵。通過改變光的類型,正確的照明將允許可視化所需的結(jié)構(gòu)或者可能發(fā)現(xiàn)關(guān)于樣品的新信息。重要的是,照明與正確的顯微鏡和正確的應(yīng)用正確匹配。 照明類型
l入射
l透射光
l標(biāo)準(zhǔn)透射明場(chǎng)照明
l傾斜透射照明
l暗視野照明
l透明,透明樣品的對(duì)比方法 結(jié)論 仔細(xì)評(píng)估立體顯微鏡的應(yīng)用要求是持久滿足用戶的關(guān)鍵因素。由于它是實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)部門的主力,決策者需要確保他們能夠100%地根據(jù)用戶要求定制儀器。這需要一個(gè)能夠應(yīng)對(duì)這種苛刻要求的顯微鏡解決方案提供商。
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