显微镜的历史发展和原理

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  显微镜的历史发展和原理

  显微镜大致可以分为光学显微镜电子显微镜

  光学显微镜通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无疑光学部分是*为关键的,它由目镜和物镜组成。早于1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。目前光学显微镜的种类很多,主要有明视野显微镜(普通光学显微镜)、暗视野显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、激光共聚扫描显微镜、偏光显微镜、微分干涉差显微镜、倒置显微镜。

  显微镜有与光学显微镜相似的基本结构特征,但它有着比光学显微镜高得多的对物体的放大及分辨本领,它将电子流作为一种新的光源,使物体成像。自1938年Ruska发明**台透射电子显微镜至今,除了透射电镜本身的性能不断的提高外,还发展了其他多种类型的电镜。如扫描电镜、分析电镜、超高压电镜等。结合各种电镜样品制备技术,可对样品进行多方面的结构 或结构与功能关系的深入研究。显微镜被用来观察微小物体的图像。常用于生物、医药及微小粒子的观测。

  显微镜 - 历史发展

  在17世纪,人们发现把两块凸透镜组合起来,能明显的提高放大能力,这种装置就是显微镜的前身。**架真正的显微镜,是用一片凸透镜和一片凹透镜重叠起来组合而成,又称为复式显微镜,是荷兰眼镜匠詹森父子制成的,后来经意大利天文学家伽利略加以改良,显微镜才有了更佳的效果。

  *初的显微镜很简单,只能放大50-200倍,以后又不断改进,逐渐发展。光学显微镜可以把物体放大到1500倍左右,能够观察到**的形状。

  1932年,德国科学家诺尔和鲁斯卡在柏林制成了世界上**台电子显微镜。电子显微镜用电子束代替光束,用磁场代替透镜来观察细微物体。电子显微镜一下子把放大倍数提高到1万倍。到20世纪90年代,世界上已经研制出放大率200万倍的电子显微镜,人们利用它看到了物质的内部的精细结构。看见所有物质都是由一些肉眼看不见的极小极小的微粒组成的,发现了原子世界。1983年,人们发明了扫描隧道显微镜。这种显微镜比电子显微镜更先进。自从扫描隧道显微镜发明后,世界上便诞生了一门以0.1纳米至100纳米这样的尺度为研究对象的新学科,这就是纳米科技。

  显微镜 - 仪器结构

  

 

  显微镜

  普通光学显微镜的构造主要分为三部分:机械部分、照明部分和光学部分。

  机械部分

  (1)镜座:是显微镜的底座,用以支持整个镜体。

  (2)镜柱:是镜座上面直立的部分,用以连接镜座和镜臂。

  (3)镜臂:一端连于镜柱,一端连于镜筒,是取放显微镜时手握部位。

  (4)镜筒:连在镜臂的前上方,镜筒上端装有目镜,下端装有物镜转换器。

  (5)物镜转换器(旋转器):接于棱镜壳的下方,可自由转动,盘上有3-4个圆孔,是安装物镜部位,转动转换器,可以调换不同倍数的物镜,当听到碰叩声时,方可进行观察,此时物镜光轴恰好对准通光孔中心,光路接通。

  (6)镜台(载物台):在镜筒下方,形状有方、圆两种,用以放置玻片标本,中央有一通光孔,我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器),推进器左侧有弹簧夹,用以夹持玻片标本,镜台下有推进器调节轮,可使玻片标本作左右、前后方向的移动。

  (7)调节器:是装在镜柱上的大小两种螺旋,调节时使镜台作上下方向的移动。

  ①粗调节器(粗螺旋):大螺旋称粗调节器,移动时可使镜台作快速和较大幅度的升降,所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中,通常在使用低倍镜时,先用粗调节器迅速找到物象。

  ②细调节器(细螺旋):小螺旋称细调节器,移动时可使镜台缓慢地升降,多在运用高倍镜时使用,从而得到更清晰的物象,并借以观察标本的不同层次和不同深度的结构。

  (8)转换器:可以在使用时转换不同倍数的物镜。转换物镜后,不允许使用粗调节器,只能用细调节器,是像清晰。

  照明部分

  装在镜台下方,包括反光镜,集光器。

  (1)反光镜:装在镜座上面,可向任意方向转动,它有平、凹两面,其作用是将光源光线反射到聚光器上,再经通光孔照明标本,凹面镜聚光作用强,适于光线较弱的时候使用,平面镜聚光作用弱,适于光线较强时使用。

  (2)集光器(聚光器)位于镜台下方的集光器架上,由聚光镜和光圈组成,其作用是把光线集中到所要观察的标本上。

  ①聚光镜:由一片或数片透镜组成,起汇聚光线的作用,加强对标本的照明,并使光线射入物镜内,镜柱旁有一调节螺旋,转动它可升降聚光器,以调节视野中光亮度的强弱。

  ②光圈(虹彩光圈):在聚光镜下方,由十几张金属薄片组成,其外侧伸出一柄,推动它可调节其开孔的大小,以调节光量。

  

 

  显微镜

  光学部分

  (1)目镜:装在镜筒的上端,通常备有2-3个,上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数,一般装的是10×的目镜。

  (2)物镜:装在镜筒下端的旋转器上,一般有3-4个物镜,其中*短的刻有“10×”符号的为低倍镜,较长的刻有“40×”符号的为高倍镜,*长的刻有“100×”符号的为油镜,此外,在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线,以示区别。

  显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积,如物镜为10×,目镜为10×,其放大倍数就为10×10=100。

  电子显微镜结构

  电子显微镜由镜筒、真空系统和电源柜三部分组成。镜筒主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和照相机构等部件,这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体;真空系统由机械真空泵、扩散泵和真空阀门等构成,并通过抽气管道与镜筒相联接;电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节控制单元组成。

  电子透镜

  电子透镜是电子显微镜镜筒中*重要的部件,它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦,其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似,所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜,由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。

  电子枪

  电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极构成的部件。它能发射并形成速度均匀的电子束,所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。

  显微镜 - 成像原理

  

 

  显微镜

  光学显微镜成像原理

  当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时,在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处,经目镜再次放大成一虚像。观察到的是经两次放大后的倒立虚像。

  电子显微镜成像原理

  电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的*小间距来表示。20世纪70年代,透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。现在电子显微镜*大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的*大放大倍率约为2000倍,所以通过电子显微镜就能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。