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生物显微镜由来、结构及工作原理(图文)

2013-10-16  发布者:admin 

生物显微镜是用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等的观察和研究,同时可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体。左图所示为生产的倒置生物显微镜型,该生物显微镜也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证的必备检验设备。 
 

历史
  公元1680年,一个在荷兰德夫特的市政厅门房干了几十年门卫工作的半老头子,却被当时欧洲乃至世界科技界颇具权威的英国皇家学会吸收为正式会员;接着,英国女王亲笔给他写来了贺信。一时,他从一个最普通、最平凡的人霎时间变成了震惊世界的名人。他的主要业绩,就是经过自己几十年坚韧不拔的努力和探索,发明了世界医学史上第一架帮助人类认识自然、驾驭自然、打开微观世界大门的显微镜,从此,他的这一业绩时时深刻地影响着人类的生命和生活。这个令世界震惊的小人物 列文虎克就是1632年出生于荷兰德夫特一个普通工匠家庭,而后成为荷兰著名微生物学家的列文虎克。

早年的列文虎克由于父亲的早逝,妈妈无力负担他求学,16岁时,就来到首都阿姆斯特丹的一个杂货铺里当了学徒。虽然天天早起晚睡,干着脏活累活,然而,他却并没有多少的怨言,因为来到这里虽然时间不长,他却有幸结识了杂货铺对面一位和善的老大爷。老人家中藏书丰富,博学多识,他给年轻的列文虎克(出生于1655年)讲了许多充满神奇色彩的新鲜而有趣的故事,这使列文虎克懂得了想要知道的关于大自然奥秘的许多东西。于是,他一有空暇就向老人求教,在老人那里借阅图书,老人也非常喜欢这个爱读书、爱提问的好孩子。后来,在一天深夜,他正在伏案读书时,被隔壁眼镜店作坊的工匠磨制镜片的沙沙作响的声音吸引住了。他放下手中的书本,悄悄来到眼镜作坊里。他望着工匠们磨出的一块块镜片,脑际突然浮现出一个奇怪的念头:如果能磨出一块特殊的镜片,让我们能看清许多用肉眼看不清、看不到的东西该多好哇!就是这样一个灵感似的奇想,竟从此使他下定了磨制一块“魔镜”的决心。从此以后,列文虎克拜一位老工匠为师,虚心求教。有一天,这位老师傅给列文虎克讲了这样一件事:老师傅的孙子有一天偶尔将两块磨制好的透镜叠在一起放在一张废纸上看上面的字,只见这些字比原来的大好多倍,老师傅马上拿过这两块镜片放在孙子头上看头发,突然发现头发像铁丝一样粗。老师傅讲的这件事引起列文虎克的极大兴趣,他发誓一定要磨制出比眼镜镜片更精制、用途更广泛的镜片。为了达到目的,他的手磨破了,腿跪麻了。有时,手指上的鲜血顺着磨破的伤口流淌,浸湿了镜片。有时,他磨至深夜也毫无倦意,实在累了,就蜷缩在屋角和衣而卧。功夫不负有心人,一滴汗水换来一份收获,他辛勤地劳动最后结出了丰收的果实,他终于磨成了两块光亮精巧的透镜。他将镜片叠起来看鸡毛,只见一根鸡毛上被放大了的绒毛像树枝一样排列着。接着,他试着将重叠在一起的两块镜片间的距离上下变化,只见随着镜片间距离的变化,直接影响着观察的效果。那么,怎样将这两块镜片各自固定起来,同时又能自由地上下调节距离呢?一个新的难题又摆在了他的面前。为了解决新的难题,列文虎克一连几天苦苦地思索着。一天,他在干完杂货铺的工作后来到大街上,边走边思索。忽然间,他被一阵丁丁冬冬的响声所吸引,猛然抬头往左一看,是一家铁铺在打铁。于是他来到铁铺里,看到了铁匠们打制出的一件件铁器。这时,他忽而又想到:如果能让铁匠打制一个铁架和一个铁筒,将镜片固定在镜筒的两头,然后再固定在铁架上,这样观察不是既省力又方便吗?想法既出,马上他就找了铁匠师傅,将自己的想法告诉他们。没过几天功夫,列文虎克按照自己的设想所发明的第一架显微镜终于诞生了。正当他带着胜利的喜悦准备磨制更精密的显微镜的时候,他却被杂货铺的老板以不务正业之名开除了。为了谋生,他只好辗转回到了故乡德夫特,好不容易经人介绍在市政厅的门房找到了一个当门卫的差事。他一面看门,一面继续着他对显微镜的研制、改造工作。几年之后,他终于又研制出多台更精制、完美的显微镜。同时,他运用自制的显微镜,第一次发现了血液里的血液细胞和生物王国中神奇多彩的微生物世界。于是,他将自己研制的显微镜和所发现的关于血液细胞和微生物的观察实验记载寄给了英国皇家学会。不久,他的成果终于被世界承认了。从此,这一关系着人类生命与生活的重要学问--微生物学的研究开始步入了突飞猛进的发展的新世纪。

 

工作原理
(一) 折射和折射率
  光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现象,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体(如玻璃)时,光线在其介面改变了方向,并和法线构成折射角。
(二) 透镜的性能
  透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。依其外形的不同,可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。   当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点,这个点称"焦点",通过交点并垂直光轴的平面,称"焦平面"。焦点有两个,在物方空间的焦点,称"物方焦点",该处的焦平面,称"物方焦平面";反之,在象方空间的焦点,称"象方焦点",该处的焦平面,称"象方焦平面"。   光线通过凹透镜后,成正立虚像,而凸透镜则成正立实像。实像可在屏幕上显现出来,而虚像不能。
(三) 凸透镜的五种成象规律
  1. 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在象方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实象;

  2. 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在象方二倍焦距上形成同样大小的倒立实象;
  3. 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在象方二倍焦距以外形成放大的倒立实象;
  4. 当物体位于透镜物方焦点上时,则象方不能成象;
  5. 当物体位于透镜物方焦点以内时,则象方也无象的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚象。   (四)使用方法   先将低倍物镜的位置固定好,然后放置标本片,转动反光镜,调好光线,将物镜提高,向下调至看到标本,再用细调对准焦距进行观察。除少数显微镜外,聚光镜的位置都要放在最高点。如果视野中出现外界物体的图像,可以将聚光镜稍微下降,图像就可以消失。聚光镜下的虹彩光圈应调到适当的大小,以控制射入光线的量,整理增加明暗差。


用途
 生物显微镜供医疗卫生单位、高等院校、研究所用于微生物、细胞、细菌、组织培养、  生物显微镜
悬浮体、沉淀物等的观察,可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程等。在细胞学、寄生虫学、肿瘤学、免疫学、遗传工程学、工业微生物学、植物学等领域中应用广泛。显微镜的重要光学技术参数在镜检时,人们总是希望能清晰而明亮的理想图象,这就需要显微镜的各项光学技术参数达到一定的标准,并且要求在使用时,必须根据镜检的目的和实际情况来协调各参数的关系。只有这样,才能充分发挥显微镜应有的性能,得到满意的镜检效果。
  显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。


 

技术参数
 
项目:           CX21
 光学系统:       UIS2光学系统(无限远校正系统)
 照明装置:       内置透射光柯勒照明,6V20W卤素灯 100-240V 50/60Hz通用
 调焦系统:       载物台垂直运动,粗调行程每一圈为20mm,微调最小距离2.5微米
 换镜转盘:       固定4孔物镜转盘
 观察筒:         双目观察筒,镜筒倾角为30°,瞳间距48-75mm
 载物台明装置:   钢丝传动,尺寸为120mm × 132mm,活动范围为X轴向76mm , Y轴向30mm,单片标本夹
 聚光镜:         阿贝聚光镜,数值孔径1.25(浸油时),内装式孔径光阑
 
物镜:        平场消色差
          4× N.A.0.10 W.D. 22.0mm
          10× N.A.0.25 W.D. 10.5mm
          40× N.A.0.65 W.D. 0.56mm
          100× N.A.1.25 W.D. 0.13mm(选配)
 
目镜(10×):   视场数F.N. 18 (防霉处理) 
 
选配件:         反光镜,15×目镜(F.N.12,防霉处理),电缆支架,木储存箱﹛264(宽)×305(长)×474(高)﹜,测微尺,箭头指示器,滤光片托盘,暗场光阑 



CX21

产品特点:
 出色的图像分辨力,更高的可靠性和坚固性
 卓越的图像质量
 
·         平场物镜作为标准配置,能够提供同类显微镜中优越的图像平场性
 CX21显微镜采用与奥林巴斯高级显微镜相同的UIS2光学系统。而且平场消色差物镜首次作为标准配置应用于教学级显微镜,它能够提供高对比度的清晰图像,清晰范围直达视场边缘。
 

 

 

 


·         明亮、均匀的照明
 CX21显微镜的6V20W高亮度卤素灯能提供清晰(普赫光电)、稳定的照明。其内置式非球面聚光透镜可以使图像在整个视场内获得明亮、均匀的照明。
 


·         优化对比度的阿贝聚光镜
 在阿贝聚光镜的孔径光阑上标出与物镜放大倍率相对应的数值,便于得到高分辨率、高对比度的图像。
 


简便、安全的操作

 
·         使用简便、经久耐用的无支架式载物台
 因为载物台由钢丝传动,所以不再有突出的支架,从而避免了因支架造成的意外伤害或碰伤手指。其抗磨损无支架式设计确保了载物台的持续、平稳移动。
 


·         零件安全性 — 避免学生误操作造成损失
 由于目镜、物镜和聚光镜都在出厂前进行了与显微镜主体的固定处理,所以在运输和日常使用中不会出现零件脱落或分离现象。
 


·         极为平滑的四孔旋转式物镜转盘
 高精度的机械加工确保了使用中的平滑性和耐用性。物镜转盘上带有一个橡胶环,符合人机工程学原理,便于转换。
 
·         机械载物台聚焦限位,杜绝意外发生
 聚焦位置可以被锁定,从而使得更换样品后的重新聚焦变得更为容易。当载物台的上限位被锁定后,即可避免物镜与载片的意外碰触,从而防止损伤物品和物镜。
 


适用于任何环境
 
·         防霉处理,提高零件耐用性
 由于物镜、目镜和观察筒都进行了有效的防霉处理,所以能确保获得持续清晰的图像,并延长显微镜的使用寿命,即使在湿热的环境中工作也不受影响。
 


·         紧凑的设计,便于存放和搬运
 CX21显微镜只有391mm高,体型小巧,足以放入一个普通的教室壁柜中。线缆支架和木质存放箱作为选配件,可为保管和搬运带来很大方便。
 


·         反光镜可以在无电源的情况下进行观察
 作为选配件的反光镜可以让用户在没有电源的情况下也能进行观察。在使用外部光源的情况下可以把观察头倒转过来,并且透过镜臂上的一个大孔可以观察载片。
 


适用于任何用户的个性化设计
 
·         任意调节,随心所欲
 倾斜30°角的双目观察筒可以让用户在观察时保持一个舒适的姿势。观察筒同时具备瞳距和屈光度的调节功能,可以方便地供多人使用。视场数为18,高眼点设计目镜,观察者不用摘下眼镜就可以舒服地观察。
 


·         使调焦更平滑的张力调节
 同轴粗/微调焦旋钮可供用户从左边或右边进行操作。粗调张力可以根据个人喜好随意调节。
 
 
 
 
 
 
 
人机工程学设计,使操作更方便
 调焦旋钮、照明控制旋钮和载物台手柄都紧密相邻,使用者在工作时可以把双手都放在桌面上,只需最小的移动就可以操作CX21。