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徕卡显微镜:立体显微镜选择时要考虑的因素

2013-10-16  发布者:admin 

立体显微镜常被昵称为实验室或生产部门的主力。用户花费很多时间,后面的眼部检查,观察,记录或解剖样本。哪些因素需要选择时要考虑立体显微镜?答案是:“这取决于”。这是为什么?因为它依赖于应用程序,用户想要的任务来实现的。基本上,一个立体显微镜是一种工具,用于放大一个在三维空间中的三维物体。不同的是化合物显微镜,体视显微镜是能配合此任务。

 

格里诺和Cycloptic®工作原理

旧时代的特点是简单的透镜系统和相同的设计,传统的复合显微镜双目显微镜。这些解剖显微镜,因为他们当时知道,主要用于生物解剖的目的;他们当时没有任何技术的应用。大约在1890年,美国生物学家和动物学家霍雷肖·格里诺今天仍然使用所有主要的光学仪器制造商推出一个设计工作原理。立体显微镜的基础上“格里诺工作原理”提供真正的立体图像质量非常高。

在1957年美国光学公司推出的现代体视显微镜设计的一个共享的主要物镜,并把它命名为Cycloptic®。它的现代铝外壳包含两个平行光束的路径和主要物镜,以及变倍五个步骤。格里诺型除了通过望远镜或CMO(共同的主要目的)的工作原理,这是基于这种体视显微镜类型,所有的制造商和用于模块化,高性能仪器。两年后,另一家美国公司,博士伦,提出一个突破性的创新:无级变倍(变焦)其StereoZoom ®格里诺设计。几乎所有的设计都是基于变焦系统。

Goeggel_Fig1

图 1(左):Cycloptic®,第一届现代体视显微镜,望远镜的原理
 2A,B(右):两个基本立体显微镜工作原理。一:望远镜或CMO工作原理,二:格里诺的工作原理

 

立体显微镜用于选择标准

立体显微镜所提到的技术的方法 - 格里诺或奇美工作原理 - 今天仍然是基于。其他因素需要考虑什么?四件事情需要仔细评估:

a)什么是应用程序?
二)哪些结构需要观察,记录或可视化?
三)有多少人在使用显微镜?
D)是为解决现有的预算?

一旦上述因素被称为归结为以下标准

1。放大倍率,变焦范围和对象字段
2。领域的深度和数值孔径
3。光学质量和工作距离
4。人体工程学
5。照明

1。放大倍率,变焦范围和对象字段

变倍变倍体立体显微镜的总放大倍率是结合变倍,物镜和目镜的放大倍率。

像一个放大镜,的变倍包括光学透镜,可用于改变放大倍率的仪器。更改变倍的位置,改变图像在何种程度上被放大。在图像被放大的程度被称为倍率。现代立体显微镜能够与20.5:1的变焦范围,并且有机动或编码,让可靠的测量,可提供高达16倍的放大倍率(变焦仅机身)。

接着,进一步在图像被放大的目镜。要找出他或她是在目镜观察的对象的放大倍数,用户有换的倍率和目镜的放大系数相乘。

然而,为了完整起见,这里是下式:

Formel-1

中号TOT VIS是我们要计算总放大倍数。VIS台灯为“可视化”。Ž换的倍率是水平的。M E 是目镜的放大倍数。的主要物镜(1×格里诺系统中的使用没有补充的情况下透镜的放大率M ö是)

 

对象字段

当寻找到适当的距离与瞳距设置正确的目镜,一个圆形区域称为对象字段可见。对象的字段根据放大倍率而变化的直径。换句话说,存在的数学关系之间的放大倍数和对象字段的直径。10倍的放大倍率的目镜提供了一个场数为23。这意味着在1倍放大倍率的变焦机构的主要物镜对象字段的尺寸是23毫米。3倍放大倍率的对象字段减少三分之一,即对象字段有一个直径只有7.66毫米。

2。场的深度和数值孔径

显微镜,景深常常被看作是一个经验参数。在实践中,它是由数值孔径之间的相关性,分辨率和放大倍率。为了获得最佳的视觉印象,现代显微镜的调整设施的生产领域和分辨率之间的最佳平衡深度 - 两个参数,这在理论上呈负相关。

 

实用价值的视觉景深
的作者首次发表的主题明显经验丰富的景深是最大贝雷,早在1927年出版了他广泛的实验结果。贝雷公式给出的视觉景深的实用价值,因此一直沿用到今天。

在其简化的形式,如下所示:

Formel-2_08

Ť VIS   视觉经验的深度的领域n:   折射率介质中的对象是位于。如果对象被移动时,输入的介质的折射率,形成不断变化的工作距离在方程。λ:   所用的光波长,为白色光,λ= 0.55微米NA:   数值孔径的对象侧上中号TOT VIS   视觉放大倍率的显微镜总额



如果在上面的方程中,有效的放大倍数(MTOT VIS = 500 1000×NA)的关系的总的视觉倍率被替换,可以看出,第一个近似值,景深的平方成反比的数值孔径。

Figure_3_05

图 3:作为一个函数的NA为拉姆达0.55毫米,n = 1时的景深。


特别是在低放大倍数,景深可以显着地增加,通过停止下来,即减少的数值孔径。这通常是用在共轭平面上的孔径光阑或隔膜。然而,较小的数值孔径,较低的横向分辨率。

因此它是一个问题,找到最佳平衡,根据该对象的结构的分辨率和景深。在立体显微镜的情况下,往往是必要的z维度的三维结构作出了一定的妥协赞成较高的景深,频繁地要求。

Figure_4_02

图 4:对象平面格里诺体视显微镜景深范围。

 

景深- FusionOptics TM

一个复杂的光学方法,取消在立体显微镜的分辨率和景深之间的相关性是FusionOptics™。在这里,其中的光路提供了一个与观察者眼睛的图像的高分辨率和低的景深。通过第二光路径,另一只眼睛看到对同一个对象的图像具有低的分辨率和高的景深。人类的大脑将两个单独的图像到一个最佳的整体形象,同时具有高分辨率和高景深。

另一个例子,说明人类大脑的惊人能力是的格里诺立体声显微镜。在此,该对象的左侧和右侧的光路的平面是彼此以一个小角度。在整体图像中,显示的整个阴影区域重点突出,虽然这不是在左或右图像的情况下。

M205_20C_2_1
图 5:现代立体显微镜APO校正光学和FusionOptics的™配备了20.5:1的变焦范围。

 

光学性能

立体显微镜的光学质量,通常列为Achro或消色差透镜(消色差),载脂蛋白(复消色差的)球形和色差校正程度最高的。场曲校正缩写计划,,而PlanApo指定相结合的色差和场曲校正。

消色差,消色差透镜

消色像差校正

平场

平场光学矫正

平场消色差

复消色差平场校正


色差是什么?

在光学仪器中,如立体显微镜,消色差的像差是一种类型的,其中有透镜的故障集中所有的颜色相同的收敛点的失真。它发生,因为透镜具有不同的折射率为不同波长的光(分散的镜头)。的折射率随波长的增加而减小。良好的光学设计的目的是减少或完全消除这种影响。

消色差透镜或消色差的镜头,旨在限制色差和球面像差的效果。消色差透镜进行校正,使成为关注的焦点在同一平面内的两个波长(通常为红色和蓝色)。用于这些类型的镜头或显微镜的色彩再现不是必须和主要几何特性被评估的任务。载脂蛋白色镜片上的另一方面的目的是正确三种波长(红色,绿色和蓝色),并把他们成为关注的焦点同一平面上。工作距离

这是物镜的前透镜之间的距离和试样的顶部,当试样是关注的焦点。在大多数情况下,一个物镜的工作距离随着放大倍数的增加而减小。在立体显微镜下,工作距离是最重要的标准之一,因为它直接影响到显微镜的使用方法作为一种工具。

Goeggel_Figure-5

图 6:ERGO管 - 轻松的身体和头部,双臂舒适的支撑腿,有足够的空间,用好椅子。

 

4。人体工程学 - 人有很大的不同

有高大短的人,这使得仪器的要求是个人的事情。例如,现有高度的显微镜配备与配件,并与一个特定的工作距离为特定的任务可能是相当不适合的特定的用户。如果观看的高度过低,观察者将被迫向前弯曲,工作时,在颈部区域造成肌张力。因此,在理想的情况下,观看高度和显微镜的观察角度应是可调的,以用户的构建。此外,变量的观测高度是最好的方式,以防止完全久坐不动的姿势。它允许观察员采取个人坐姿,并定期更改密码,按照自然的冲动不时游移。椅子的高度,这是事实,可以改变这样一个宽松,取代以前的硬性直立略微弯曲的姿势,但是这是不是最好的方法。这是更简单和更舒适的使用一个可变的双目镜筒,以补偿的高度差。

由于模块化产品的方法,立体显微镜与奇美的设计提供了许多的方式剪裁仪器用户的规模或工作习惯,因此,首选的解决方案。

 

5。照明

在立体显微镜,照明的关键是,将带给所有的工作要轻。正确的照明将使所需的结构可视化,或者被发现,有关样本的新的信息,只是通过改变光源的类型。的照明的正确匹配合适的显微镜,和适当的应用程序,这一点很重要。

Fig8_LED_01

图 7:现代立体显微镜照明系统是基于长期持久的发光二极管,提供了独特的方式成整体的显微镜系统集成的解决方案。高集成度的环形灯与应用偏光片,以减少眩光对试样。

 

不同的照明

· 事件
入射光被用于与主要非透明标本。光(环形灯,斑点等)提供的方法,将依赖于试样的手感和应用的要求。入射光被非透明试样的各种需要。根据不同的试样的结果的物镜的手感,一个折衷选择的入射照明解决方案是可用的。 

· 透射光
的透射光,是可取的范围从生物样品中,如聚合物的模型有机体的各种透明的标本。

· 标准传输明照明
标准透射明照明用于所有类型的高对比度和色彩信息充分的透明标本。

· 斜透射照明
这种照明技术用于几乎是透明的,无色的标本。由于更大的对比度和视觉清晰度的试样的倾斜位置的照明可以实现的。

· 暗场照明
在立体显微镜的暗视野观察,需要一个专门的支架,其中包含反射镜和遮光板直接对试样在斜角度一个倒置空心锥体的照明。暗场照明的原理元素的体视显微镜和更常规的复合显微镜,这往往是复杂的多透镜聚光系统或冷凝器具有专门的内部含有反射表面的取向在特定的几何形状的反射镜配备是相同的。

· 对比方法,清澈,透明的标本
Rottermann对比度™是一个局部的照明技术,显示的亮度差异的折射率的变化。相结构,然后通常显示为空间,积极救济对比度和作为倒救济对比度的压痕丘陵状的浮雕型图像。这种技术提供了许多变量提取的信息量最大可能的意见。

结论

仔细评估的立体显微镜的应用需求是持久的用户满意度的关键因素。因为它是在实验室或生产部门的主力,决策者需要确保他们能够定制仪表100%用户要求。这需要一个显微镜解决方案供应商,是谁能够应付这个要求。