显微镜物镜的分类

      物镜（objective）是显微镜最重要的光学部件，它利用光线使被检物体第一次造像。直接关系和影响着成像质量和各项光学技术参数，所以是衡量一台显微镜质量的首要标准。物镜的结构复杂、制作精密。为了对像差进行校正，在物镜筒内按不同间隔固定成透镜组，每组透镜又由不同材料，不同参数的一至数块透镜胶合而成。物镜最前面的透镜称“前透镜”,最后的透镜称“后透镜”,物镜复合透镜组的总焦距为物镜的焦距,物镜前透镜与被检物体之间的距离为工作距离。在高倍镜检时,为防止物镜与制片相碰触而压碎玻片和损伤镜头,除物镜的先端装有弹簧装置外,好的显微镜的整套物镜由低倍至高倍时必须齐焦。所谓齐焦,是反映某一倍率的物镜观察图像清晰后,在转换至另一倍率的物镜时,其成像亦应基本清晰,而且物镜光路也基本合轴，中心不偏离。齐焦性能的优劣和合轴程度的高低是显微镜质量的一个重要标志,它是与物镜本身质量和物镜转换器的精密性能有关的,优质的显微镜是合轴的、齐焦的。根据物镜前透镜与盖玻片之间的介质不同,物镜可分为干燥系物镜(介质为空气,η=1),水浸系物镜(介质为水，η=1.333)和油浸系物镜(介质常为香柏油, η=1.515;无荧光油, η=1.515;甘油, η=1.450;石蜡油, η=1.471)。油浸系物镜的外壳上常标有“oil"或“IL”或“HI”字样。油镜在使用后,须立即擦拭,不能久置,否则将有损于镜头,而且浸油干涸后也不易擦拭。擦拭的方法是将脱脂棉球蘸少许乙醚-酒精混合液(乙醚7份＋无水酒精3份)或纯二甲苯轻轻擦去浸油,再用干净的镜头纸轻擦即可。根据物镜的放大率,又可分为中,低倍物镜(25×、20×、5×、4×、2.5×),高倍物镜(63×、40×、45×),油浸物镜(90×、100×)。另外,还可根据物镜的像差校正情况来分类,具体分类如下：

1.消色差物镜（achromatic objective）

这是最常见的物镜，外壳上标有“Ach”字样，结构较为简单，由2片或2片以上的透镜胶合而成，这类物镜可使红、蓝二色光在透镜光轴上的焦点重合，因而可校正红、蓝光的色差。所谓色差（chromatic aberration）是指光线通过一个透镜后,不能使所有颜色的光都聚在一个焦点上，而是参差不齐的。造成这种现象的原因是由于各种颜色的光波长不同,通过双凸透镜后他们的折射角工也不一样,因而造成了各种不同的焦点,通常红光造成的焦点离透镜最远，紫光造成的焦点离透镜最近，如此所造成的像是不清晰的,是一个五彩环组成的圈(红色在中心).这种现象就称之为色差。色差是可以校正的,校正这种色像分散缺点的透镜叫做消色透镜,由消色透镜构成的物镜叫做消色差物镜,这种消色透镜多由含铅的火石玻璃(fire glass)单凹透镜粘合而成。这样七色光的光波长虽然不等,但经过这个透镜校正后,就使红、蓝二色光线的焦点互相重合了,不过仍不能使所有可见光线的焦点都汇合一起,同时这种物镜还能校正黄、绿色的球面差。

2．复消色差物镜(apochromatic objective)

复消色差物镜的结构较复杂，透镜采用特种玻璃或萤石、氟石等材料制成,物镜外壳上标有“APO”字样，这种物镜不仅能校正红、蓝、绿三种色差,而且能校正红、蓝二色光的球差。所调球差（spherical aberration）,或称球面差，球面像差,是指透过透镜边缘的光线曲折度略大于透过中央部分的现象。因此会聚的焦点就参差不齐,这样就使成像不清晰,而且还使它变形。这种特点也可以校正色差的复合透镜来校正,这种透镜称消球差透镜(aplanatic lens).它既可校正球面像差,同时起校正色像差的作用,适用于高级研究用显微镜和显微照相。由于复消色差物镜也不能完全将色差消除,所以理论上讲应除去这种物镜所留下来的色差,否则图像质量会下降。

3．半复消色差物镜(semi apochromatic objective)

半复消色差物镜又称氟石物镜,物镜外壳上常标有“FL”(flelorite氟石)字样。其结构上透镜的数目比消色差物镜多,但比复消色差物镜少,能校正红、蓝二色光的色差和球差,成像质量较消色差物镜好,接近于复消色差物镜,镜检时也应与补偿目镜配合使用。

4．平场物镜(plan objective)

平场物镜是在物镜的透镜系统中增加了一块半月形的厚透镜,以达到校正场曲缺陷的目的。所谓场曲(curvature of field),也称“像场弯曲”,它是指整个像平面是一个曲面,这样的像平面是不清晰的。平场物镜的视场平坦,视场较大,工作距离也相应增大,非常适用于显微照相。平场物镜一般可分为平场消色差物镜(镜头外壳标有“Plan Ach”)、平场复消色差物镜(镜头外壳标有"Plan Apo”)以及平场半复消色差物镜,更高级的还有超平场物镜(镜头外壳标有“S plan”)和超平场复消色差物镜(外壳镜头标有“S Plan Apo”)。

5．特种物镜

1）带校正环物镜(correction objective)

在物镜的中部装有环状的调节环,当转动调节坯时，可调节物镜内透镜组之间的距离,从而校正由于盖玻片厚度不标准而引起的覆盖差。调节环上的刻度写着“0.11-0.23”,即表明可校正盖玻片从0.11-0.23 mm厚度之间的误差。标准盖玻片厚度为0.17 mm,镜检时应将刻度置于0.17的位置上:若盖玻片的厚度不是0.17mm,则可利用校正环于予以校正。使用中应掌握校正环的使用方法。

2)带虹彩光阑的物境(iris diaphragm objective)

在物镜镜筒内的上部装有虹彩光阑,外方也有可放旋转的调节环,转动时可调节光阑孔径的大小。这种结构的物镜是高级油浸物镜,其作用是:在暗视野镜检时,往往由于某些原因而使照明光线进入物镜,从而使视场背景不够黑暗,造成镜检质量下降,此时调节光阑的大小,可使背景黑暗,而被检物体更明亮,增强镜检效果。另外还有一个作用是缩小光阑时,物镜的有效直径也随之缩小,孔径角改变了,从而相应地起到降低数值孔径而增大景深的作用。

3)相衬物镜(phase contrast objective)

这是用于相衬镜检的专用物镜,其特点是在物镜的后焦点平面处装有相板,这种物镜外壳常标有“ph"字样。

4无应变物镜(strain-free objective)

这种物镜在透镜组的装配中克服了应力的存在,是专作透射或偏光镜检时用的物镜,其外壳上常标有“PO”或“POL”字样。

5)无荧光物镜(non-fluorescing objective）

这是专用于落射式荧光显微镜用的物镜,这种物镜即使受到很强的激发光源也不发生荧光。因此,视场背景不发光,图像就明亮清晰,其外壳上常标有“UVFL”。

6)无罩物镜(no cover objective)

有些被检物,尤其是涂抹制片等,上面不加盖玻片,这样在镜检时应使用无罩物镜,否则图像质量将明显下降,特别在高倍镜检时尤为显著。这种物镜外壳上常标有“NC”字样,同时没有0.17数字而是标有“0”,此即是无罩物镜。

7)长工作距离物镜(long working distance objective)

此为倒置显微镜专用物镜,是为了满足组织培养、悬浮液材料等镜检而专门设计制造的。由于这类被检物体是置于培养皿或培养瓶内的,所以必须要求物镜的工作距离长,才能达到镜检的目的。40×物镜的工作距离可达7.4 mm(其他普通的40×物镜工作距离约为0.6 mm).