Εισαγωγή στην ταξινόμηση στόχων μικροσκοπίου
Ταξινόμηση ανά σκοπό
Οι εφαρμογές των οπτικών μικροσκοπίων χωρίζονται χονδρικά σε δύο κατηγορίες: «βιολογική χρήση» και «βιομηχανική χρήση». Οι αντικειμενικοί φακοί μπορούν επίσης να χωριστούν σε «βιολογικούς
Αντικειμενικός φακός "χρήσης" και αντικειμενικός φακός "βιομηχανικός". Σε βιολογικές εφαρμογές, τα βιολογικά δείγματα τοποθετούνται γενικά σε μια γυάλινη διαφάνεια και καλύπτονται με ένα γυαλί κάλυψης από πάνω για να το στερεώσουν. Δεδομένου ότι ο βιολογικός αντικειμενικός φακός πρέπει να παρατηρεί το δείγμα μέσω του γυαλιού καλύμματος, έτσι το οπτικό σύστημα έχει σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη το πάχος του γυαλιού καλύμματος (γενικά 0,17 mm). Σε βιομηχανικές εφαρμογές, η παρατήρηση πραγματοποιείται γενικά χωρίς να καλύπτονται δείγματα όπως φέτες μεταλλικών ορυκτών, γκοφρέτες ημιαγωγών και ηλεκτρονικά μέρη. Επομένως, ο βιομηχανικός αντικειμενικός φακός υιοθετεί τη βέλτιστη σχεδίαση οπτικού συστήματος στην κατάσταση όπου δεν υπάρχει γυαλί κάλυψης μεταξύ του μπροστινού άκρου του αντικειμενικού φακού και του δείγματος.
Ταξινόμηση με μέθοδο παρατήρησης
Διάφορες μέθοδοι παρατήρησης έχουν αναπτυχθεί σύμφωνα με την εφαρμογή του οπτικού μικροσκοπίου και έχουν επίσης αναπτυχθεί ειδικοί στόχοι που αντιστοιχούν σε αυτές τις μεθόδους παρατήρησης. Οι αντικειμενικοί φακοί μπορούν να χωριστούν σύμφωνα με τη μέθοδο παρατήρησης. Για παράδειγμα, "αντικειμενικός φακός για ανακλαστικό σκοτεινό πεδίο (με μια φωτεινή διαδρομή σε σχήμα δακτυλίου γύρω από τον εσωτερικό φακό)", "αντικειμενικός φακός για διαφορική παρεμβολή (μειώνει την εσωτερική παραμόρφωση του φακού και βελτιστοποιεί τον συνδυασμό οπτικών χαρακτηριστικών με διαφορικό πρίσμα παρεμβολής)", "αντικειμενικός φακός για φθορισμό (βελτιωμένη μετάδοση στην περιοχή σχεδόν υπεριώδους)", "αντικειμενικός φακός πόλωσης (η εσωτερική παραμόρφωση του φακού μειώνεται σημαντικά)" και "αντικειμενικός φακός διαφοράς φάσης (ενσωματωμένη πλάκα φάσης)" , και τα λοιπά.
Ταξινόμηση κατά μεγέθυνση
Τα οπτικά μικροσκόπια έχουν πολλαπλούς αντικειμενικούς φακούς τοποθετημένους σε μια συσκευή που ονομάζεται ακροφύσιο. Με αυτόν τον τρόπο, η χαμηλή μεγέθυνση μπορεί να αλλάξει στην υψηλή μεγέθυνση απλώς περιστρέφοντας τον περιστρεφόμενο φακό του αντικειμενικού φακού και η αλλαγή της μεγέθυνσης μπορεί να ολοκληρωθεί εύκολα. Επομένως, μια ομάδα αντικειμενικών φακών με διαφορετικές μεγεθύνσεις εγκαθίστανται γενικά στον μετατροπέα αντικειμενικού φακού. Για το σκοπό αυτό, η σειρά αντικειμενικών φακών αποτελείται από αντικειμενικούς φακούς χαμηλής μεγέθυνσης (5×, 10×), μεσαίας μεγέθυνσης (20×, 50×) και υψηλής μεγέθυνσης (100×). Μεταξύ αυτών, ειδικά σε προϊόντα υψηλής μεγέθυνσης, προκειμένου να λάβουμε απεικόνιση υψηλής ευκρίνειας, έχουμε εισαγάγει αντικειμενικά αντικείμενα εμβάπτισης υγρών που είναι γεμάτα με ειδικά υγρά όπως συνθετικό λάδι και νερό με υψηλό δείκτη διάθλασης μεταξύ του μπροστινού άκρου του αντικειμενικού φακού και του αντικειμενικού φακού. το δείγμα. Επιπλέον, διατίθενται επίσης αντικειμενικοί φακοί εξαιρετικά χαμηλής μεγέθυνσης (1,25×, 2,5×) και εξαιρετικά υψηλής μεγέθυνσης (150×) για ειδικούς σκοπούς.
Διόρθωση εκτροπής και ταξινόμηση αντικειμενικών φακών
Σύμφωνα με την ταξινόμηση (επίπεδο) της διόρθωσης χρωματικής εκτροπής, ανάλογα με το βαθμό διόρθωσης αξονικής χρωματικής εκτροπής (διαμήκης χρωματική εκτροπή), μπορεί να χωριστεί σε τρία επίπεδα: αχρωματικό, ημιαποχρωματικό (φθορίτη) και αποχρωματικό. Η σειρά προϊόντων ταξινομείται επίσης από κανονικό επίπεδο σε υψηλό επίπεδο, με διαφορετικές τιμές.
Στη διόρθωση αξονικής χρωματικής εκτροπής, ένας αντικειμενικός φακός που διορθώνει δύο χρώματα της γραμμής C (κόκκινο: 656,3 nm) και της γραμμής F (μπλε: 486,1 nm) ονομάζεται αχρωματικός φακός (Achromat). Οι φωτεινές ακτίνες εκτός από το κόκκινο και το μπλε (γενικά η μοβ γραμμή g: 435,8 nm) εστιάζονται στο επίπεδο μακριά από το εστιακό επίπεδο και αυτή η γραμμή g ονομάζεται φάσμα δεύτερης τάξης. Ο αντικειμενικός φακός του οποίου το εύρος διόρθωσης χρωματικής εκτροπής φθάνει σε αυτό το φάσμα δεύτερης τάξης ονομάζεται αποχρωματικός φακός (Apochromat). Με άλλα λόγια, ένας φακός apochromat είναι ένας αντικειμενικός φακός που διορθώνει την αξονική χρωματική εκτροπή για τρία χρώματα (C-line, F-line και g-line). Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη διαφορά στη διόρθωση χρωματικής εκτροπής μεταξύ ενός αχρωματικού και ενός αποχρωματικού ως προς την εκτροπή κύματος. Όπως φαίνεται από αυτό το σχήμα, ένα απόχρωμα μπορεί να διορθώσει τη χρωματική εκτροπή σε ένα ευρύτερο εύρος μηκών κύματος από ένα αχρωματικό.
Σύγκριση διόρθωσης χρωματικών εκτροπών (Achromats και Apochromats)
Από την άλλη πλευρά, ο βαθμός διόρθωσης χρωματικής εκτροπής του φάσματος δεύτερης τάξης (g-line) ορίζεται στο μέσο του αχρωματικού φακού και του φακού απόχρωμα, ο οποίος ονομάζεται ημιαχρωματικός φακός (ή Φθορίτης).
Στο σχεδιασμό του οπτικού συστήματος του αντικειμενικού φακού του μικροσκοπίου, γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το NA ή όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση, τόσο πιο δύσκολο είναι να διορθωθεί η αξονική χρωματική εκτροπή του φάσματος δεύτερης τάξης. Όχι μόνο αυτό, αλλά είναι πιο δύσκολο αφού πρέπει να διορθωθούν διάφορες εκτροπές εκτός από την αξονική χρωματική εκτροπή και τις ημιτονοειδείς συνθήκες. Για το λόγο αυτό, όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση του αποχρωματικού αντικειμενικού φακού, τόσο περισσότεροι φακοί διόρθωσης εκτροπής απαιτούνται και ορισμένοι αντικειμενικοί φακοί χρησιμοποιούν ακόμη και περισσότερους από 15 φακούς. Προκειμένου να διορθωθεί με ακρίβεια το φάσμα δεύτερης τάξης, είναι αποτελεσματικό να χρησιμοποιείται το "γυαλί μη φυσιολογικής διασποράς" με μικρότερη διασπορά του φάσματος δεύτερης τάξης για τον ισχυρότερο κυρτό φακό στην ομάδα φακών. Ο εκπρόσωπος αυτού του γυαλιού ανώμαλης διασποράς είναι ο φθορίτης (CaF2). Αν και ο φθορίτης είναι δύσκολο να επεξεργαστεί, έχει χρησιμοποιηθεί για φακούς apochromat για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το νέο οπτικό γυαλί με ανώμαλη διασπορά πολύ κοντά σε αυτό του φθορίτη έχει βελτιώσει την εργασιμότητα και έχει αντικαταστήσει σταδιακά τον φθορίτη ως το κύριο ρεύμα.
Ταξινόμηση βάσει διόρθωσης καμπυλότητας πεδίου Στη χρήση μικροσκοπίων, η λήψη φωτογραφιών και η λήψη με τηλεοπτική κάμερα γίνονται όλο και πιο συνηθισμένες και υπάρχουν όλο και περισσότερες απαιτήσεις για ευκρινείς εικόνες πλήρους πεδίου. Επομένως, οι αντικειμενικοί φακοί σχεδίασης που μπορούν να διορθώσουν με ακρίβεια την καμπυλότητα του πεδίου έχουν γίνει σταδιακά κυρίαρχη ροή. Κατά τη διόρθωση της καμπυλότητας πεδίου, είναι απαραίτητο να σχεδιαστεί η καμπυλότητα του Πίτσμπουργκ (Petzval) του οπτικού συστήματος ώστε να είναι 0 και όσο μεγαλύτερη είναι η μεγέθυνση του αντικειμενικού φακού, τόσο πιο δύσκολο είναι να διορθωθεί (δύσκολη συνύπαρξη με άλλες διάφορες διορθώσεις παρεκκλίσεων). Στον διορθωμένο αντικειμενικό φακό, η μπροστινή ομάδα φακών έχει έντονα κοίλο σχήμα και η σύνθεση της πίσω ομάδας φακών είναι επίσης έντονα κοίλη, κάτι που είναι χαρακτηριστικό του τύπου φακού.
