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放大镜成像原理

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  • 【原创大赛】排查细管路神器-放大镜篇

    【原创大赛】排查细管路神器-放大镜篇

    相信很多同志们跟我一样,因为仪器一些微小的地方很难自己排查故障原因,今天我给大家带来福音了,放大镜真是好用,尤其是对于我们操作管路较多而且又细的仪器,我们实验室那台skalar连续流动仪管子实在是太多了,而且又很细,一旦出了什么问题,要自己去看看哪里出问题那叫一个难啊,借用步步高的一句广告词“自从有了放大镜,领导再也不用担心我的skalar了,首先来看看我们的skalar,管子多吧。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410131009_518015_2913831_3.jpg放大镜也有好多种,放大倍数不一样,价格也不一,我们实验室用的是40倍的,不过也足够了。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410131009_518014_2913831_3.jpg前段时间仪器老是出问题,感觉管子不干净,但是光凭自己肉眼看又看不见,下面我们来对比一下放大前后的效果图,有了放大镜后明显能看到我们的管路有蓝色的脏东西,然后我们用乙醇给它洗了个澡,最后还真解决了我们的问题。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410131009_518011_2913831_3.jpg有时候管路有效破裂也能明显看得到的,下面也是明显的证据。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410131014_518022_2913831_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410131009_518012_2913831_3.jpg小结这里只是给大家介绍一点经验,我们实验室用的放大器是40倍的,也足够了,如果管路更小可以用100倍的,这东西倒是也不贵,但是真的很好用,很推荐大家使用,而且除了可以用来排查管路,还可以用来排查仪器一些细微的地方,比如ICP-MS的取样锥锥孔是否变形等等。

  • ICP-OES放大镜的作用!

    各位前辈/同行,请问ICP的放大镜是如何使用的,而且用它判断谱线的元素可信吗,有时测PB,它显示都不是该元素,而是FE.不知各位同行是否有同样疑问?

  • 生物显微镜的成像原理分析

    显微镜(microscope)简称光镜,是一种将肉眼无法看清楚的微生物体进行光学放大成像的常用仪器。在生命科学、材料科学、基础科学及众多的微观领域中都离不开显微镜。1590年.荷兰的Han,父子始创放大10倍显微镜。175.8年,Dollond制成消色差透镜,提高了显微镜放大倍数。1873年,德国科学家Abbe设计成近代显微镜。1953年.上海江南光学仪器厂国产显微镜诞生,并陆续生产了荧光、相衬、偏光等专用显微镜。生物及医用显微镜可分为光学放大及电子放大两大类。前者按用途可分为普通型、特种型、高级型显微镜和手术显微镜。普通型生物显微镜仅供一般用途使用,通常的农用与医用显微镜、倒税显微镜均属这一类。特种型生物显微镜可作某些专用的观察和研究。暗场生物显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜、相衬和干涉相衬显微镜等均属于这一类。高级型生物显微镜系指大型多用途的生物显微镜.研究用生物显微镜和万能研究用生物显微镜等属于这一类。一、显微镜放大成像系统显微镜光学系统由物镜和目镜两部分组成。因为被观测的物体本身不发光,而要借助于外界照明,故显微镜需要有一个照明系统,这些部分都是由较复杂的透镜组成,尤其物镜更为复杂。下图是显微镜成像的光路原理图,图中的物镜和目镜均用薄透镜表示。http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-93-1.jpg显微镜成像原理显微镜的物体AB处于物镜的2倍焦距之内一倍焦距之外,它首先通过物镜成一放大的倒立实像A'B',且使之位于目镜的物方焦平面上或焦平面以内很靠近的地方,然后目镜将这一实像再次成一个正立虚像A"B"于无限远或人眼明视距离之外,以供眼睛观察。显微镜对物体进行2次放大,因此与放大镜相比,具有更高的放大倍率,能观察到肉眼所不能直接观察的微小物体,分辨更细小的细节。在这里目镜相当于放大镜,只不过这时放大镜的物是物镜所成的像而已。由于物镜所成的像是实像.因而可在实像处(即目镜的物方焦平面处)安放各种用途分划板.供对准或测量用。二、显徽镜的放大率与分辨本领1.显微镜的分辨本领 分辨本领主要指接物镜分辨被检查物体细微结构的能力,也就是说在显微镜下判别的最小微粒的大小或两点之间最短距离及某物点最小直径的限度,便叫做显微镜的分辨本领.或称为鉴别率。通常用d表示:http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-14-1.jpg式中.A表示波长;n sins (NA)表示数值孔径。 从式中可知,显微镜的分辨率主要取决于光的波长和数值孔径这两个因素。d值越小,分辨本领也就越强,越能看清物体的细微结构。鉴别率计算单位是Um. 显微镜的鉴别率的提高只有两个办法: (1)增大物镜的数值孔径(镜口率)。从图可以看出,影响数值孔径(n sina)的因素有两个:其一为物体上某点射人物镜光锥角(镜口角)的一半(sina);其二为检品与物镜间媒质的折射率n。即数值孔径为NA = n sine镜口角半数最大能到900,故si na的最大值为1.00,这时物镜的焦距最短而曲度也很大,制造上是极为困难的。即使能办到,在干燥系中的镜口率只有1 x sin90“(控气n二1)。若再增大镜口率便只有从媒质着手,所以便有水、甘油,石蜡油和香柏油等浸润均匀媒质的应用,确实改进了镜口率不少.它最高可到1.40。如果用澳萘液可达1.67左右,更接近盖片和透镜的折射率。http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-51-1.jpghttp://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-44-1.jpg (2)缩短光源的波长:采用紫外线作光源,波长可到0.1Um,这样放大倍数比自然光放大的倍数大3-4倍,普通紫外线光波在0.2 Um左右,即使能产生出0.1 Um波长的紫外线.一般透镜也将把它吸收干净.无法利用。显微镜的最大数位孔径可达1.5 Um左右,在这种情形下: http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-33-1.jpg即在这种显微镜里,仍可分辨的两点间最短距离差不多等于所用光波波长的1/30假定绿光的光波的波长http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-23-1.jpg那么显微镜能分辨的最短距离为:http://www.yi7.com/file/upload/201201/07/14-00-33-89-1.jpg 则这台显微镜的最高分辨距离也超不过。.182 Um。肉眼在明视距离(250 mm)能分辨的两点之间最短距离为0.1 mm,约为上述d值的560倍.因此I台光学显徽镜的放大率有100()倍也就足够了。这是因为光的本性及光的绕射现象就限制了显徽镜的放大极限。凡是光波超过微粒直径的2倍时,光线就很方便地绕过微粒而继续前进,所以普通干燥系显微镜的最大鉴别率只能达到光源波长的1/2,直径小到0.2 5m的微粒就无法被光学显微镜发觉。虽然后来应用浸润系方法,如油镜,提高了折射率,其鉴别率也只不过能提高到光源波长的1/3而已。而且还要用最好的透镜才能达到。

  • 宏观断口分析用放大镜有么?

    各位行家,不知有没有宏观断口分析用的放大镜系列呢?或者大家在观察宏观断口时都用什么设备呢?呵呵,扫描电镜是买不起滴!大家给点建议吧!

  • 【转帖】光学显微镜原理应用及维修

    一、 光学显微镜的发展历史  早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。  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。1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。  17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展做出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。  1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出成就。  19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。  在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。  古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄像管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图像信息采集和处理系统。  目前全世界最主要的显微镜厂家主要有:蔡司、徕卡、奥林巴斯、尼康。国内厂家主要有:麦克奥迪、江南、重庆光电、奥特光电等。二、 显微镜的基本光学原理(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,则发生折射现像,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,在像方空间的焦点,称”像方焦点”,该处的焦平面,称”像方焦平面”。  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) 凸透镜的五种成像规律1. 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在像方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实像;2. 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在像方二倍焦距上形成同样大小的倒立实像;3. 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在像方二倍焦距以外形成放大的倒立实像;4. 当物体位于透镜物方焦点上时,则像方不能成像;5. 当物体位于透镜物方焦点以内时,则像方也无像的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚像。三、 光学显微镜的成像(几何成像)原理  只有当物体对人眼的张角不小于某一值时,肉眼才能区别其各个细部,该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下,即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时,可达到1’。为易于观测,一般将该量加大到2’,并取此为平均目镜分辨率。  物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε距离L不能取得很小,因为眼睛的调节能力有一定限度,尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时,会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言,最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着,在没有仪器的条件下,目视分辨率 ε=2’的眼睛,能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。  在观测视角小于1’的物体时,必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。(一)放大镜的成像原理  表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像,光路图如图1所示。位于物方焦点F以内的物AB,其大小为y,它被放大镜成一大小为y’的虚像A’B’。放大镜的放大率Γ=250/f’式中250--明视距离,单位为mmf’—放大镜焦距,单位为mm该放大率是指在250mm的距离内用放大镜观察到的物体像的视角同没有放大镜观察到的物体视角的比值。 。。。。。。。。。。。。。。 [URL=http://www.microscopeline.com/art.asp?id=252&did=56]...........[/URL]资料来源[URL=http://www.microscopeline.com]显微在线[/URL]

  • 【讨论】ICP-MS耗材之截取锥、采样锥,没有放大镜的情况下,如何判断该换了?

    [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]7500CS购买已有两年,使用频次基本是每天都用5小时算起,这样的使用频次,还有清洗频次:一周一次。这样算来清洗很多次了,锥孔大了小了也不清楚,因为没放大镜,那除了用放大镜观察外有没其他的监测手段?目前仪器还正常,担心的是怕锥孔问题,导致连带其他部件调整过度,以致影响其他部件功能。

  • 扫描电镜的特点结构及工作原理

    扫描电镜的特点结构及工作原理扫描电子显微镜的设计思想和工作原理,早在1935年便已被提出来了。1942年,英国首先制成一台实验室用的扫描电镜,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展,到1956年开始生产商品扫描电镜。近数十年来,扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。一.扫描电镜的特点和光学显微镜及透射电镜相比,扫描电镜具有以下特点:(一)能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。(二)样品制备过程简单,不用切成薄片。(三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。(四)景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。(五)图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。(六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。(七)在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。

  • 放大倍数是扫描电子显微镜分析样品的关键吗?

    放大倍数是一个非常简单的概念,但是由于其自身的定义有时会产生混乱。这个博客的目的是澄清这个话题,并探讨其他可以更好地描述一个对象有多大的参数。第一个放大镜可以追溯到希腊时期,阿里斯托芬首先使用其描述了孩子们试图看到小细节的休闲活动。这是第一次“放大”这个词语出现在我们的语言中。随着时代的发展进步,人们在科学探索中对微观和纳米世界的兴趣呈指数级增长,从而需要量化放大倍数。  现代科学对于放大倍率的定义是两次测量之间的比率,这意味着需要两个对象来正确评估该值。第一个对象显然是样品,第二个是它的图片。事实上,虽然样品尺寸不变,但图片可以以任意大小打印。所以请允许我做一些计算:  这意味着如果我打印苹果照片时第一次打印时选择标准打印机的纸张,再次打印时选择用于覆盖建筑物的海报,则两次放大倍数值将发生显着变化。显微镜观察具有更科学严谨的例子:当存储样品的数字图像时,调整图像大小会导致放大倍数不再准确。因此,放大倍率是相对数量,在科学领域并没有实际用途。  科学家使用的是以下几个参数,描述实际成像区域的大小(视野 - 显微镜成像的区域)以及该图像的清晰度(分辨率)。放大公式也相应地改变:放大倍数=图像尺寸/实际样品尺寸。[align=center][img]http://www.gdkjfw.com/images/image/57181528960215.png[/img][/align]  如上,公式仍然是一个模糊的描述,并且没有考虑分辨率。这意味着将相同的图像缩放到较大的屏幕将导致放大倍数也会改变。视野定义为成像区域的大小,该值通常在几毫米(小飞虫)到几微米(小飞虫的的毛发)和几个纳米(外骨骼的分子宏观结构)之间。使用现代仪器,可以对几百皮米范围内的物体进行成像 - 这是原子的平均尺寸。  但是,我如何知道对样品进行成像需要的视野大小?这又是一个棘手的问题,但可以用一个例子很容易地回答。在与你最好的朋友的照片中,通常一个脸孔占据空间的5-10%。这已经足够让您识别图像中的人物。但是,如果你拍照的脸占据整个照片,你可以观察到脸上细小的细节,如头发,皮肤上的斑点和眼睛的颜色。  这意味着,例如,如果您有平均大小为1微米的颗粒,并且您想要对它们进行计数,则每个图像可以有20个颗粒,而不是一次成像一个颗粒来浪费时间。还考虑到颗粒之间的空白,25-30微米的视野对于这样的样品是足够的。另一方面,如果您的兴趣在于颗粒的结构,则需要特写,观察区域必须更接近2-3微米。  台式扫描电子显微镜正变得越来越受欢迎,因为它具有与高端光学显微镜相当的价格同时提供更多的选择,它的分辨率更高,并且可以与其他分析工具的集成来测量诸如表面粗糙度和元素组成等,这使得其成为最通用的[url=www.gdkjfw.com]成像仪器[/url]。

  • 金相显微镜的成像特点

    金相显微镜是的成像原理则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,利用凸透镜的成像原理进行成像,使用非常高的放大倍数对细微结构的物质进行成像。普通的金相显微镜是根据凸透镜的成像原理,要经过凸透镜的两次成像。这点不同于望远镜的成像,望远镜成缩小倒立的实像。而不管是普通的金相显微镜,还是电子显微镜,都有一个重要的物件—透镜。金相显微镜当中有几个英文名词,大家可以了解一下,f 表示透镜焦距u 表示物体与透镜之间距离(简称物距)引用:www.bsdgx.com

  • 【资料】显微镜基础知识和原理(一)

    第一章: 显微镜简史随着科学技术的进步,人们越来越需要观察微观世界,显微镜正是这样的设备,它突破了人类的视觉极限,使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。显微镜是从十五世纪开始发展起来。从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜,到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜,以及相差,荧光,偏光,显微观察方式的出现,使之更广范地应用于金属材料,生物学,化工等领域。第二章 显微镜的基本光学原理一. 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,则发生折射现像,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,在像方空间的焦点,称“像方焦点”,该处的焦平面,称“像方焦平面”。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. 影响成像的关键因素—像差由于客观条件,任何光学系统都不能生成理论上理想的像,各种像差的存在影响了成像质量。下面分别简要介绍各种像差。1. 色差(Chromatic aberration)色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 七种组成,各种光的波长不同 ,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。光学系统最主要的功能就是消色差。色差一般有位置色差,放大率色差。位置色差使像在任何位置观察都带有色斑或晕环,使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘。2. 球差(Spherical aberration)球差是轴上点的单色相差,是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是,一个点成像后,不在是个亮点,而是一个中间亮边缘逐渐模糊的亮斑,从而影响成像质量。球差的矫正常利用透镜组合来消除,由于凸、凹透镜的球差是相反的,可选配不同材料的凸凹透镜胶合起来给予消除。旧型号显微镜,物镜的球差没有完全矫正,应与相应的补偿目镜配合,才能达到纠正效果。一般新型显微镜的球差完全由物镜消除。3. 慧差(Coma)慧差属轴外点的单色像差。轴外物点以大孔径光束成像时,发出的光束通过透镜后,不再相交一点,则一光点的像便会得到一逗点状,型如慧星,故称“慧差”。4. 像散(Astigmatism)像散也是影响清晰度的轴外点单色像差。当视场很大时,边缘上的物点离光轴远,光束倾斜大,经透镜后则引起像散。像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线,在理想像平面上综合后,形成一个椭圆形的斑点。像散是通过复杂的透镜组合来消除。5. 场曲(Curvature of field)场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时,整个光束的交点不与理想像点重合,虽然在每个特定点都能得到清晰的像点,但整个像平面则是一个曲面。这样在镜检时不能同时看清整个像面,给观察和照相造成困难。因此研究用显微镜的物镜一般都是平场物镜,这种物镜已经矫正了场曲。6. 畸变(Distortion)前面所说各种像差除场曲外,都影响像的清晰度。畸变是另一种性质的像差,光束的同心性不受到破坏。因此,不影响像的清晰度,但使像与原物体比,在形状上造成失真。四. 显微镜的成像(几何成像)原理显微镜之所以能将被检物体进行放大,是通过透镜来实现的。单透镜成像具有像差,严重影响成像质量。因此显微镜的主要光学部件都由透镜组合而成。从透镜的性能可知,只有凸透镜才能起放大作用,而凹透镜不行。显微镜的物镜与目镜虽都由透镜组合而成,但相当于一个凸透镜。为便于了解显微镜的放大原理,简要说明一下凸透镜的5种成像规律:(1) 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在像方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实像;(2) 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在像方二倍焦距上形成同样大小的倒立实像;(3) 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在像方二倍焦距以外形成放大的倒立实像;(4) 当物体位于透镜物方焦点上时,则像方不能成像;(5) 当物体位于透镜物方焦点以内时,则像方也无像的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚像。显微镜的成像原理就是利用上述(3)和(5)的规律把物体放大的。当物体处在物镜前F-2F(F为物方焦距)之间,则在物镜像方的二倍焦距以外形成放大的倒立实像。在显微镜的设计上,将此像落在目镜的一倍焦距F1之内,使物镜所放大的第一次像(中间像),又被目镜再一次放大,最终在目镜的物方(中间像的同侧)、人眼的明视距离(250mm)处形成放大的直立(相对中间像而言)虚像。因此,当我们在镜检时,通过目镜(不另加转换棱镜)看到的像于原物体的像,方向相反。五.显微镜光学系统简介显微镜光学系统的设计有三种光学系统。1 . 长筒光学系统2 . 万能无限远校正光学系统:是较先进的光路设计,它体现了无限远校正方式的优越性。光线通过物镜后成为平行光束通过镜筒,并在结像透镜处折射或完成无像差的中间像。物镜与观察筒内结像透镜之间可添加光学附件,而不影响总放大倍数。另外这种光学系统不需要安装附加校正透镜,都能得到最佳的显微图像。3. 万能无限远双重色差校正光学系统:是目前最先进的光路设计,不但能矫正位置色差,同时还能矫正倍率色差可提高水平分辨率12%,提供最高反差、最高衬度、最高分辨率的最锐利图象。-----------------------[color=#00008B][size=4]资料不错,已经按照2个帖子的形式发表,这样集中些[/size][/color]

  • 【转帖】影响显微镜成像的因素

    由于客观条件,任何光学系统都不能生成理论上理想的像,各种相差的存在影响了成像质量。下面分别简要介绍各种相差。 1、色差 色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 七种组成,各种光的波长不同 ,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。 色差一般有位置色差,放大率色差。位置色差使像在任何位置观察,都带有色斑或晕环,使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘。2、球差 球差是轴上点的单色相差,是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是,一个点成像后,不在是个亮点,而是一个中间亮、边缘逐渐模糊的亮斑。从而影响成像质量。 球差的矫正常利用透镜组合来消除,由于凸、凹透镜的球差是相反的,可选配不同材料的凸凹透镜胶合起来给予消除。旧型号显微镜,物镜的球差没有完全矫正,应与相应的补偿目镜配合,才能达到纠正效果。一般新型显微镜的球差完全由物镜消除。1、慧差慧差属轴外点的单色相差。轴外物点以大孔径光束成像时,发出的光束通过透镜后,不再相交一点,则一光点的像便会得到一逗点状,型如慧星,故称“慧差”。 2、像散像散也是影响清晰度的轴外点单色相差。当视场很大时,边缘上的物点离光轴远,光束倾斜大,经透镜后则引起像散。像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线,在理想像平面上综合后,形成一个椭圆形的斑点。像散是通过复杂的透镜组合来消除。3、 场曲 场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时,整个光束的交点不与理想像点重合,虽然在每个特定点都能得到清晰的像点,但整个像平面则是一个曲面。这样在镜检时不能同时看清整个相面,给观察和照相造成困难。因此研究用显微镜的物镜一般都是平场物镜,这种物镜已经矫正了场曲。 4、 畸变 前面所说各种相差除场曲外,都影响像的清晰度。畸变是另一种性质的相差,光束的同心性不受到破坏。因此,不影响像的清晰度,但使像与原物体比,在形状上造成失真。 (1) 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在像方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实像; (2) 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在像方二倍焦距上形成同样大小的倒立实像; (3) 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在像方二倍焦距以外形成放大的倒立实像; (4) 当物体位于透镜物方焦点上时,则像方不能成像; (5) 当物体位于透镜物方焦点以内时,则像方也无像的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚像。 显微镜的成像原理就是利用上述(3)和(5)的规律把物体放大的。当物体处在物镜前F-2F(F为物方焦距)之间,则在物镜像方的二倍焦距以外形成放大的倒立实像。在显微镜的设计上,将此像落在目镜的一倍焦距F1之内,使物镜所放大的第一次像(中间像),又被目镜再一次放大,最终在目镜的物方(中间像的同侧)、人眼的明视距离(250mm)处形成放大的直立(相对中间像而言)虚像。因此,当我们在镜检时,通过目镜(不另加转换棱镜)看到的像与原物体的像,方向相反。 本文转自http://www.gzspecial.com/qyxw/19.html

  • 【分享】分析显微镜的光学原理与性能

    传统的光学[URL=http://yiqi.jixie.com]显微镜[/URL]主要由光学系统及支撑它们的机械结构组成,光学系统包括物镜、目镜和聚光镜,都是由各种光学玻璃做成的复杂化了的放大镜。物镜将标本放大成像,其放大倍率M物由下式决定:M物=Δ∕f’物 ,式中f’物是物镜的焦距,Δ可理解为物镜与目镜间的距离。目镜将物镜所成之像再次放大,成一个虚像在人眼前250mm处供人观察,这是多数人感觉最舒适的观察位置,目镜的倍率M目=250/f’目,f’目是目镜的焦距。显微镜的总放大倍率是物镜与目镜的乘积,即M=M物*M目=Δ*250∕f’目*f 物。可见,减小物镜及目镜焦距将使总放大倍率提高,这是用显微镜可以看到细菌等微生物的关键,也是其与普通放大镜的区别所在。  那么,是否可以设想无限制地减少f’物f’目,以便提高放大倍率,使我们能看到更加细微的物体呢?回答是否定的!这是因为用以成像的光本质是一种电磁波,因而在传播过程中免不了产生衍射和干涉现象,就像日常所见水面的波纹遇到障碍时能绕行,两列水波相遇时能互相加强或削弱一样。当从一个点状的发光物点发出的光波进入物镜时,物镜的边框阻碍了光的传播,产生衍射和干涉,经物镜后无法再会集于一点,而是形成有一定大小的光斑,外围还有强度微弱并逐渐减弱的一系列光环,我们称中心亮斑为艾里斑,两个发光点靠近到一定距离时两光斑就会重叠,直至无法确认为两个光斑。瑞利提出了一个判定标准,认为当两光斑中心相距等于艾里斑半径时,两光斑是能分辨的,经计算,这时候两个发光点间的距离e=0.61入∕n.sinA=0.61入∕N.A,式中,入为光波波长,人眼可接收的光波波长约为0.4—0.7um,n为发光点所处介质的折射率,如处在空气中,n≈1,处在水中,n≈1.33,而A为发光点对物镜边框张角之半,N.A称为物镜的数值孔径。从上式可见,物镜能分辨的两点间的距离受到了光的波长和数值孔径的限制,由于人眼视觉最敏锐的波长约为0.5um,而A角不可能超过90度,sinA总小于1,对于可用的透光介质最大折射率约为1.5,故 e值始终大于0.2um,这是光学显微镜能分辨的最小极限距离。通过[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]放大成像,若想将能被具有某些N.A值的物镜分辨率的物点间距e放大到足以被人眼分辨,则需M.e≥0.15mm,此处0.15mm为实验得出的人眼能分辨的置于眼前250mm处两微物间的最小距离,故M≥(0.15∕0.61入)N.A≈500N.A ,为使观察不致太费力,M扩大一倍便足够了,即500N.A≤M≤1000N.A,是显微镜总倍率的合理选取范围,再大的总放大倍率是没有意义的,因为[URL=http://yiqi.jixie.com]物镜[/URL]数值孔径已经限制了最小可分辨距离,提高放大倍率已不可能分辨出更小的物体细节了。  成像衬度是[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]的另一个关键问题,所谓衬度,即是像面上相邻部份间的黑白对比度或颜色差,人眼对于0.02以下的亮度差别是很难判定的,对颜色差别则稍微敏感一些。有些[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]观察对象,如生物标本,其细节间亮度差别甚小,加之显微镜光学系统设计制造误差使其成像衬度进一步降低而难于分辨,此时,看不清物体细节,不是总放大倍率过低,也不是物镜数值孔径太小,而是由于像面衬度太低的缘故。[URL=http://yiqi.jixie.com][IMG]http://forum.yidaba.com/attachments/20080818_4bc5ca56d10a099a7184A9ekahrt5sBT.gif[/IMG][/URL]  多少年来,人们为提高[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]的分辨能力和成像衬度付出了艰辛的劳动,随着计算机技术和工具的不断进步,光学设计的理论和方法也在不断改进,加上原材料性能的提高,工艺和检测手段的不断完善,观察方法的创新,使光学[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]的成像质量已经接近衍射极限的完善程度,人们将用标本染色、暗场、相衬、荧光、干涉、偏光等观察技术,使得光学显微镜已能适应形形色色标本的研究,虽然近年来电子显微镜,超声显微镜等放大成像[URL=http://yiqi.jixie.com]仪器[/URL]先后问世,在某些方面具有优势的性能,但在廉价、方便、直观、特别是适合生物活体的研究等方面仍无法与光学显微镜匹敌,光学显微镜仍然牢固地占据着自己的阵地。另一方面,与激光、计算机、新材料技术、信息技术相结合,古老的[URL=http://WWW.JXIIE.COM]光学显微镜[/URL]正焕发青春,显示了旺盛的生命力,数码显微镜、激光共焦扫描显微镜、近场扫描[URL=http://WWW.JXIIE.COM]显微镜[/URL]、双光子显微镜及具有各种新的功能或能适应各种新的环境条件的[URL=http://yiqi.jixie.com]仪器[/URL]层出不穷,更加扩大了光学显微镜的应用领域,作为最新的例子。从火星探测车上传回的岩层显微图片是多么令人振奋!我们完全可以相信,光学显微镜将会以更新的姿态,造福人类。

  • 【求助】静电力显微镜中电场梯度成像的工作原理

    紧急求助静电力显微镜中电场梯度成像的工作原理, 组里最近买了一台omicron的真空AFM,除了向扫描表面之外,还想进行电场梯度成像。我的助教在导电的针尖上加了一个偏压(AC bias),想测量电场梯度。我是个新手,接触AFM 才2个月,所以想请教各位,在经过这个改变后,我们的AFM 是不是就可以测电场梯度了,另外,静电力显微镜中电场梯度成像的3个方法中,相检测 (phase detection)、频率调制 (frequency modulation)和振幅检测 (amplitude detection) 的工作原理是怎样的。哪个个方式更合适我们的AFM呢请多多指教咯^__^

  • [求助]问几个关于透镜TEM理论上的问题,可能比较幼稚,不要笑我

    我是研究材料的,变形镁合金。现在要用到TEM,包括透射照片和选区电子衍射斑点及其标定。目前处于研究TEM基础理论的阶段,问几个看书时百思不得其解的问题。衍射斑点的产生源自布拉格定理,这点我现在很清楚,就是反射线与入射线在成一定角度时发生衍射作用。透射电镜成像的原理我也很清楚,就是模仿放大镜,不同的是采用的“光线”是电子束,而且聚焦的是电磁透镜。但是我怎么也不理解:为什么中间镜的物平面,往上放到与物镜像平面重合 ,出来的是放大像;往下放到与物镜背焦面重合,出来的是电子衍射花样?还有,这个晶体结构衍射出来的斑点到底是什么?一个点就代表了一个晶面?

  • 【资料】【原创】光学显微镜

    光学显微镜optical microscope利用光学原理把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。简史 早在公元前 1世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。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。1610年前后,意大利的伽利略和德国的J.开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。17世纪中叶,英国的R.胡克和荷兰的 A.van列文胡克都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中9台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827 年G.B.阿米奇第一个采用浸液物镜。19世纪70年代,德国人E.阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括R.科赫、L.巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术,1893年出现了干涉显微术,1935年荷兰物理学家F.泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年被授予诺贝尔物理学奖金。古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。工作原理表面为曲面的玻璃或其他透明材料制成的光学透镜可以使物体放大成像。光学显微镜就是利用这一原理把微小物体放大到人眼足以观察的尺寸。近代的光学显微镜通常采用两级放大,分别由物镜和目镜完成。被观察物体AB位于物镜的前方,被物镜作第一级放大后成一倒立的实象A1B1。然后此实像再被目镜作第二级放大,成一虚象A2B2,人眼看到的就是虚像A2B2。

  • 【原创】体视显微镜的结构原理、特点和应用范围

    体视显微镜的结构原理、特点和应用范围 体视显微镜又可称为:实体显微镜或称操作和解剖显微镜。是一种具有正像立体感的目视仪器。其光学结构原理是由一个共用的初级物镜,对物体成像后的两个光束被两组中间物镜亦称变焦镜分开,并组成一定的角度称为体视角一般为12度--15度,再经各自的目镜成像,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得,利用双通道光路,双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角,为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。其特点为:视场直径大、焦深大这样便于观察被检测物体的全部层面;虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长;像是直立的,便于实际操作,这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故。根据实际的使用要求,目前的体视显微镜可选配丰富的附件,比如若想得到更大的放大倍数可选配放大倍率更高的目镜和辅助物镜,可通过各种数码接口和数码相机、摄像头、电子目镜和图像分析软件组成数码成像系统接入计算机进行分析处理,照明系统也有反射光、透射光照明,光源有卤素灯、环形灯、荧光灯、冷光源等等。根据体视显微镜这些光学原理和特点决定了它在工业生产和科学研究中的广泛应用。比如在生物、医学领域用于切片操作和显微外科手术;在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。

  • 【分享】透射电子显微镜结构和成像原理

    【分享】透射电子显微镜结构和成像原理

    透射电子显微镜结构包括两大部分:主体部分为照明系统、成像系统和观察照相室;辅助部分为真空系统和电气系统。1、照明系统 该系统分成两部分:电子枪和会聚镜。电子枪由灯丝(阴极)、栅级和阳极组成。加热灯丝发射电子束。在阳极加电压,电子加速。阳极与阴极间的电位差为总的加速电压。经加速而具有能量的电子从阳极板的孔中射出。射出的电子束能量与加速电压有关,栅极起控制电子束形状的作用。电子束有一定的发散角,经会聚镜调节后,可望得到发散角,很小甚至为0的平行电子束。电子束的电流密度(束流)可通过调节会聚镜的电流来调节。样品上需要照明的区域大小与放大倍数有关.放大倍数愈高,照明区域愈小,相应地要求以更细的电子束照明样品.由电子枪直接发射出的电子束的束斑尺寸较大,相干性也较差。为了更有效地利用这些电子,获得亮度高、相干性好的照明电子束以满足透射电镜在不同放大倍数下的需要,由电子枪子枪发射出来的电子束还需要进一步会聚,提供束斑尺寸不同、近似平行的照明束.这个任务通常由两个被叫做聚光镜的电磁透镜完成.图中C1和C2分别表示第一聚光镜和第二聚光镜.C1通常保持不变,其作用是将电子枪的交叉点成一缩小的像,使其尺寸缩小一个数量级以上.此外,在照明系统中还安装有束倾斜装置,可以很方便地使电子束在2°~3°的范围内倾斜,以便以某些特定的倾斜角度照明样品。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/03/201003241439_207991_1601358_3.jpg[/img]

  • 【资料】体视显微镜的结构原理、特点和应用范围

    体视显微镜的结构原理、特点和应用范围 体视显微镜又可称为:实体显微镜或称操作和解剖显微镜。是一种具有正像立体感的目视仪器。其光学结构原理是由一个共用的初级物镜,对物体成像后的两个光束被两组中间物镜亦称变焦镜分开,并组成一定的角度称为体视角一般为12度--15度,再经各自的目镜成像,它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得,利用双通道光路,双目镜筒中的左右两光束不是平行,而是具有一定的夹角,为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置,两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角,以此形成三维空间的立体视觉图像。其特点为:视场直径大、焦深大这样便于观察被检测物体的全部层面;虽然放大率不如常规显微镜,但其工作距离很长;像是直立的,便于实际操作,这是由于在目镜下方的棱镜把象倒转过来的缘故。根据实际的使用要求,目前的体视显微镜可选配丰富的附件,比如若想得到更大的放大倍数可选配放大倍率更高的目镜和辅助物镜,可通过各种数码接口和数码相机、摄像头、电子目镜和图像分析软件组成数码成像系统接入计算机进行分析处理,照明系统也有反射光、透射光照明,光源有卤素灯、环形灯、荧光灯、冷光源等等。根据体视显微镜这些光学原理和特点决定了它在工业生产和科学研究中的广泛应用。比如在生物、医学领域用于切片操作和显微外科手术;在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。 武汉仪器仪表-吴欣民 027-62411040,027-82429843 E-mail:zpzgwd@126.com http://zpzgwd.blog.bokee.net

  • 【原创大赛】【官人按】扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈(2)

    【原创大赛】【官人按】扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈(2)

    [b][color=#00b0f0]【作者按】[/color][/b]看得更远、观察得更微小是人类探索宇宙的两个面向。人眼的理论分辨极限是50微米(教科书的观点是明视距离25cm处,可分辨100微米),要想观察得更微小就需要借助显微镜。显微镜的组成:光源、透镜系统以及信号接收及处理系统。光源提供一个激发样品信号的激发源(可见光、电子束),透镜系统是对该激发源以及激发样品信息的过程进行操控,信号接收、处理系统主要是对样品被激发的信息进行接收、处理形成样品放大图像。电子显微镜还可进行区域的元素及晶体结构、取向分析。显微镜依据光源和透镜的类型分为:光学显微镜和电子显微镜:光学显微镜是以可见光为光源,采用光学玻璃透镜系统,接收及信号处理系统为人眼或一些光学探头及配套的专用软件。电子显微镜基本组成:三极电子枪产生的高能电子束形成光源,采用电磁透镜系统对电子束进行操控(会聚、发散、放大、缩小),信号接收、处理系统采用的是荧光屏或各类探头及配套的专用软件。显微镜的成像方式主要有两类:散射束(电子显微镜是平行束)成像和会聚束成像。散射束(平行束)成像:散射束(平行束)成像是最早期的一种成像方式。绝大部分光学显微镜以及早期透射电镜都采用这种成像模式。上世纪70年代透射电镜增加了会聚束成像模式(STEM),使分辨率达到原子级。散射束成像模式是将一束散射光(电子显微镜采用平行光)打在样品上产生含有样品特征的透射光或反射光(体视镜),由透镜系统对其进行会聚、放大、成像。透射电镜的成像模式类似于幻灯机。[align=center][b][img=,690,183]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280937459642_9510_3389662_3.jpg!w690x183.jpg[/img][/b][/align][align=center][b]透射电镜的成像模式,节选自章效峰《显微传》[/b][/align]散射束成像模式的成像速度快(一次同步成像),有利于显微系统的原位动态观察,但分辨能力不如会聚束成像模式。因此目前在透射电镜超高分辨观察中,获取高分辨原子像常采用聚光镜球差校正的会聚束成像模式(STEM),高分辨原位操控及动态观察常采用物镜球差校正的散射束(平行光)成像方式。会聚束成像:该模式主要在电子显微镜中应用,因此以电子显微镜为例。会聚束成像是将电子束会聚成极细的电子探针。该探针由交变磁场(扫描线圈)拖动,在样品上来回扫描,激发样品各点信息,被专用探头接收、处理形成样品放大的图像。扫描电镜采用的正是会聚束成像模式。该模式具有较高的分辨能力,但是成像时间较长,容易形成热损伤。下面就扫描电镜结构组成及工作原理、放大倍数、分辨率这三部分内容进行较为详细的探讨。[align=center][b][color=#00b0f0]一、扫描电镜的结构及工作原理[/color][/b][/align][b] 1.1扫描电镜的结构组成如下图:[/b][align=center][img=,690,472]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280937580737_7536_3389662_3.jpg!w690x472.jpg[/img][/align][b]1.2结构及功能简介[/b]整机分为:镜筒部分以及电气部分1.2.1镜筒部分:(1)光源:三极电子枪:产生高能电子束。热发射的束斑直径小于50um,场发射束斑直径小于10nm。(2)透镜系统:聚光镜:会聚电子枪产生的电子束。物镜:会聚电子束并将其会聚在样品表面。扫描线圈:产生交变磁场拖动电子束在样品表面扫描消像散线圈:消除因镜筒精度原因造成磁场不均匀而产生电子束强度的各向差异。将椭圆斑校成圆斑。极靴:引导、改善磁流体。形成高强度、均匀、封闭的磁场。(3)真空系统:各类机械泵。给电镜提供工作所需的真空环境。1.2.2电气部分:(1)工作电源:对应镜筒各部件(电子枪、各类透镜及真空泵)(2)信号接收及处理:探头、信号放大、信号处理、显示器(3)功能:给镜筒各个部件提供工作电源,接收、处理样品产生的特征信息。1.3工作原理三极电子枪产生高能电子束,经聚光镜系统会聚后,由物镜将其会聚于样品表面,形成电子探针。该电子探针将激发样品表面的各类信息。其中背散射电子、二次电子以及特征X射线是扫描电镜成像以及进行各种分析(元素分布及含量、晶体取向、应力等)的主要信号源。这些样品信息由各类探头接收,经各种专门软件分析形成样品的形貌像、成分像并进行区域元素定性、半定量、特殊样品的区域定量分析,也可对晶体样品进行区域的结构、取向、应力等分析。电子束固定不动,只可获得某点的信息,想获取样品整个表面信息就必须利用扫描线圈产生的交变磁场拖动电子束在样品表面来回扫描,将样品各点信息激发出来,形成样品的整体信息进行分析处理,完成扫描电镜分析的整个工作过程。[align=center][color=#00b0f0][b]二、扫描电镜的放大倍数[/b][/color][/align]放大倍数是扫描电镜的重要指标之一。各种显微系统由于工作原理不同,计算放大倍数的方式也不同。但是相同点都是“原始图像的大小”除以“物体的大小”。[align=center][img=,516,86]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280938116540_3877_3389662_3.jpg!w516x86.jpg[/img][/align]扫描电镜放大倍数的调整方式是:图像尺寸保持不变,通过改变加载在镜筒扫描线圈上的锯齿波信号幅度来调整电子束在样品上的扫描范围,从而改变扫描电镜的放大倍数。早期的扫描电镜图像尺寸约定俗成为5英寸相片的长: 即2.54x5=12.7cm。但是冷场电子枪(日本人专利)的出现,欧美电镜厂商开始将计算放大倍数的图像尺寸加大,出现了几种不同的放大倍数计算方式:图像放大、屏幕放大。图像放大倍数(欧美厂家又称为“宝丽来放大”):采用12.7cm边长的图像尺寸来计算放大倍数。屏幕放大倍数:采用成像的屏幕尺寸来计算放大倍数,这个值非常混乱,早期是30cm近来出现27cm等几种不同尺寸。这使得同一个样品、同一个位置、同样的放大倍数出现不同大小的图像。想获得统一的结果必须进行转换,要转换就必须先确定图像属于那种放大模式。确定图像放大模式的方式如下:[align=center][img=,690,233]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280938206307_6626_3389662_3.jpg!w690x233.jpg[/img][/align]屏幕放大和图像放大的转换方式如下:[align=center][img=,653,197]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280938310264_6464_3389662_3.jpg!w653x197.jpg[/img] [/align]左图图像放大,右图屏幕放大。从图像上看,同样的样品,左图7万倍的图像比右图15万倍的图像都大。两者的等效结果如何?首先要明确这是由那种模式等效到那种模式。如果图像放大等效屏幕放大(300mm),则做如下计算:屏幕尺寸 ÷ 图像尺寸放大倍数,即300÷127×7=16.5万倍。结果就是图像放大7万倍等效于屏幕放大(300mm)的16.5万倍。 欧美厂家的特朗普式退群做法给我们正确分析扫描电镜的测试结果制造了麻烦。统一放大倍数的性质将方便我们将各不同厂家扫描电镜形貌图像对应起来。掌握正确的转换方式,才能正确读取扫描电镜的图像信息,避免由于放大倍数特性不一致引起的图像假象。[align=center][b][color=#00b0f0]三、分辨率[/color][/b][/align]电镜分辨率定义为:仪器所能分辨的两点间最小距离。一直以来,分辨率被认为是显微系统最关键的性能指标,没有之一。但是扫描电镜分辨率指标由于缺乏令人信服的标样来验证,所以它又是一个最不可靠的指标。各厂家可以在这个指标上随意的发挥(现在都写到0.6nm),因为我们没有标样来验证它的正确或不正确。金颗粒标样一直都被认为是验证扫描电镜分辨率的不二选择,但是它符合标样的要求吗?标样必须满足的三要素:(1)明确的细节标示。样品中要有被明确标示尺寸的细节,或者样品有极为规律的结构且标明尺寸(例如:光栅等)。(2)稳定的性能。样品必须稳定,不能今天这样,明天那样。(3)可溯源。标样都有可以被追溯的源头,并被权威机构所验证。金颗粒标样是一条都不满足,如何成为标样呢?目前流传着一个计算分辨率的软件,被某些厂家所推崇。但我认为即便它的计算方法极其科学且被大家所认可(其实被质疑点很多),那也是针对图像灰度差来计算,这个灰度差是否表示该处存在样品的细节信息?这是无法给出。就如空中楼阁般,虽然构造很完美,但没有根基,所以问题多多。接下来我们看看那些小于1nm的扫描电镜分辨率指标是否可靠。我们知道扫描电镜分辨率指的是:仪器所能分辨的样品最小细节,因此分辨率的影响因素应当归结到样品信号溢出范围及溢出量、样品仓环境和接收系统的能力。即便只考虑样品信号溢出范围及溢出量。影响因素也由两部分组成:激发源、样品本身的性质。激发源考量的是电子束面积、强度、能量、会聚角,这些归结为电子束的发射亮度【β'=电子束流强度(I)/(电子束面积*会聚角)】和加速电压。样品本身性质考量的是:形态(晶态、非晶态)、平均原子序数、密度等等。如果按传统观点只考虑电子束面积,分辨率又是多少呢?[align=center][img=,270,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280938423492_354_3389662_3.jpg!w270x223.jpg[/img][/align]上图是一张经典的束流和束斑对照图。我们可以看到扫描电镜的电子束最小束斑直径是:冷场电子枪(产生最小电子束斑),在加速电压30KV、束流1pA时电子束直径为1.2nm左右。按照传统观念,扫描电镜的分辨率不可能优于1.2nm,考虑二次电子信号溢出呈高斯分布,那么分辨率最多能到1nm左右。低于1nm基本无法想象。现实测试中我所观察到的最好分辨率是十二面体ZIF-8的微孔,1.5nm左右。该细节被BET(氮气吸附脱附等温曲线)法证明存在。[align=center][img=,582,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280939586979_7324_3389662_3.jpg!w582x223.jpg[/img][/align]图中可以看到在十二面体上有许多小孔按照红箭头所示方向排列,用仪器自带测量软件测量孔的直径大致在1.5nm以下。上面分析了,扫描电镜分辨率指标是一个无法被验证的不可靠指标,那么那个指标能充分反映扫描电镜分辨力?[align=center][b]电子枪的本征亮度,量纲为:A/cm2.sr.kv[/b][/align][align=center][img=,690,457]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/08/202008280940135554_2764_3389662_3.jpg!w690x457.jpg[/img][/align][align=center](注:图片截自国外资料,图中"工作真空"后的单位精确地说应为mbar,10[sup]-10[/sup]mbar=10[sup]-8[/sup]Pa)[/align]电子枪本征亮度反映的是电子源品质,它随电子枪的构成而固定。各类电子枪都有其明确的被检测值,因此其量化也是十分明确的。本征亮度大有利于我们充分选择测试条件获得更多的样品信息。图像细节更丰富,分辨能力也更强大。当然任何因素的改变都将符合辩证法的规律,其影响是正、负两个方面。本征亮度的负面影响主要来自样品热损伤,但也有一个度。冷场电子枪的热损伤是次要因素,它带来的高分辨结果却是主要因素。我对扫描电镜的认识及所形成的理论,是以我对实际操作中的经验总结为基础。与很多传统的理念有背离,不足之处希望大家能指出探讨。百花齐放、百家争鸣将帮助我们更全面的认识事物。[color=#00b0f0][b]参考书籍:[/b][/color]《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日.华南理工出版社《微分析物理及其应用》 丁泽军等 2009年1月.中科大出版社《自然辩证法》 恩格斯 于光远等译 1984年10月.人民出版社《显微传》 章效峰 2015年10月.清华大学出版社

  • 显微镜的保养

    保持光学元件的清洁对于保证好的光学性能来说非常重要,当显微镜不用时,显微镜应当用仪器提供的防尘罩盖住。若光学表面及仪器有灰尘和污物,在擦清表面前应当先用吹气球吹去灰尘或用柔软毛刷去污物。光学表面应当用无绒棉布,镜头纸或用专用的镜头清洁液沾湿的棉花签来清洁。请避免使用过多的溶剂,擦镜纸或棉花签应恰当沾湿溶剂但不要因为使用太多溶剂而渗透到物镜内,造成物镜清晰度下降及物镜损坏。显微镜中目镜物镜的表面镜头最容易受到灰尘和污物及油的粘污,当发现衬度,清晰度降低,雾状发生时,则需要用放大镜仔细检查目镜,物镜前面镜头的状况。低倍物镜有相当大的前组镜片,能用缠在手指上的棉布或棉签及擦镜纸上用乙醇沾湿来擦拭。40X、100X需多加小心地用放大镜仔细检查。高倍镜中为了达到高的平坦度,应用了一个有小曲率半径凹面的前组镜头,在擦拭这组镜头时用带有棉球的牙签或棉花签清洁。擦拭镜头表面要轻。不要过度用力和有刮擦动作,并确信棉签触到镜头的凹面。在清理后用放大镜检查物镜是否损伤,如果必须要去开观察镜筒,小心不要接触到镜筒下面的外露镜头,镜头表面如有手指印会降低成像的清晰度,用清洁物目镜的方法进行擦拭。当显微镜使用100X油镜使用完时,请及时将油镜表面擦拭清楚并检查40X物镜是否沾上油,如有请及时擦清。使显微镜始终保持成像清晰。

  • 扫描电镜成像原理

    扫描电镜的分辨本领一般指的是二次电子像的空间分辨本领,它是在高放大倍数下,人们能从照片中分清两相邻物像的最小距离。通常是用两物像边缘的最小距离来计算。但照片放大近十万倍后,边缘轮廓往往不十分清晰敏锐,难以测量准确。现在多数人喜欢用两个亮点(或黑点)之间的中心距离来表示,像透射电镜的分辨本领测试一样,这种方法比较严格可靠。

  • STEM成像原理

    只知道它是束斑逐步扫描成像区域,百度搜了下资料大部分是HAADF-STEM成像原理,主要介绍的是Z衬度成像。那如果只是单纯的STEM,它的衬度和信号是什么?扫描式的相比TEM有什么好处吗?束斑在扫描时与试样表面成一定角度还是近乎垂直的?恳请大神不吝赐教或者推荐一些学习资料,谢谢!

  • 显微镜放大倍数的计算方法

    对于我们这些刚刚入行的检测人员来说,操作水平提高得动手练,数据处理就得多动脑子总结,所以今天分享一个常常困扰我们的问题—显微镜的倍数,到底总放大倍数是怎么计算的,所得到的拍摄的照片又是放大了多少倍。===============================================================总放大倍数有两种概念,一种是光学放大倍数,一种是数码放大倍数(只有连接成像设备时才会涉及到数码放大倍数)。 1.光学放大倍数。是指我们从显微镜目镜中观测到物体被放大后的倍数。光学放大倍数的计算方式比较简单,即物镜倍数*目镜倍数。例如:体视显微镜的放大倍数计算,连续变倍体视显微镜的物镜通常是0.7-4.5倍,那在10倍目镜的情况下,这台显微镜的总放大倍数为7-45倍;生物显微镜、金相显微镜的计算则更为简单,一般的物镜配置是4倍、10倍、40倍、100倍,目镜常规配置是10倍,另外还有16倍、20倍等,只要将目镜和物镜的倍数分别相乘就可得到总放大倍数。 2.数码放大倍数。数码放大是指外接设备后,显示到图像上的放大倍数,目前市场上较多的是用三目显微镜,通过CCD设备连接至电脑、监视器或者电视机上进行成像观察,以减轻眼睛的疲劳,同时也便于与他人分享。但是显示到图像上的物体到底是放大了多少倍呢?现向大家推荐两种计算数码放大的方法。 (1)直接对图像进行测量。将测微尺放到显微镜下,然后拿直尺直接测量显示器上测微尺的长度,将显示器上一格的测量结果 /测微尺每格的实际长度(一般在测微尺上都会直接标有每格的长度)=物体被放大的倍数。物体被放大的倍数/当前物镜的倍数=数码放大倍数。通常情况下,会在图像中加比例尺来表示改物体被放大的倍数。 注:如果没有测微尺,可以用直尺代替,同时在计算时可以多测量几格,以减少误差。 (2)通过公式计算实际的放大倍数。 数码放大倍数=物镜倍数**适配器的放大倍数,如果系统放大倍数,还需要乘以系统放大倍数。 注: 1:物镜倍数指的是您现在使用的显微镜的物镜镜头的倍数,如20倍; 2:适配器的放大倍数:指的显微镜与成像设备连接部分的放大倍数,通常为1倍,也有0.35、0.5、0.63倍的; 3:25.4*屏幕尺寸(英寸):这里是把屏幕尺寸换算成毫米计算,1英寸=25.4mm; 4:CCD对角线的长度:指的是CCD的芯片尺寸,常有的是1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸的,相对应的长度分别为6mm;8mm;11mm,这个是行业内统一规范的。

  • 【这个有趣】智能手机变身350x放大倍率显微镜的方法 只需10美元

    美国科学家找到一种方式,能够将智能手机变成可观察红细胞的高性能显微镜,这种“变身”的费用只有区区10美元。此外,他们还使用日常家庭用品制造分光镜,用于测量光线的不同频率。美国科学家找到一种方式,能够将智能手机变成高性能显微镜,“变身”费用只有区区10美元。按照他们提供的做法,我们只需要一些胶带、一条橡胶带以及一个小玻璃球便能让智能手机变成具有350x放大倍率的显微镜,可以用来观察红细胞。此外,科学家还使用日常家庭用品制造分光镜,用于测量光线的不同频率。研究人员表示,让智能手机变身显微镜不只有趣那么简单,世界上一些偏远地区的患者将极大地受益于这一创造。从理论上说,这种简单的显微镜能够用于拍摄皮肤感染区域的照片,照片可通过邮件方式发送给远在千里之外的医生,帮助他们做出诊断。实验室使用的显微镜通常造价数千美元并且很难带出实验室。从智能手机变身而来的显微镜是迄今为止最为紧凑并且最为低廉的显微镜。这种显微镜由美国加利福尼亚州大学物理学家塞巴斯蒂安·沃什曼-霍格在此前设计的基础上研发。此前的设计更为脆弱并且需要更多零部件。沃什曼-霍格对其进行了简化,他使用橡胶带将一个直径1毫米的玻璃球固定在iPhone摄像头上方。iPhone版放大镜的放大倍率达到350x,由于无法聚焦,所拍摄的照片需要借助电脑软件进行处理。

  • 【光学】想了解显微镜必读篇----基础知识!

    一、 光学显微镜的发展历史  早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。  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。1610年前后,意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时,改变物镜和目镜之间的距离,得出合理的显微镜光路结构,当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。  17世纪中叶,英国的胡克和荷兰的列文胡克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进,成为现代显微镜的基本组成部分。  1673~1677年期间,列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中九台保存至今。胡克和列文胡克利用自制的显微镜,在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出成就。  19世纪,高质量消色差浸液物镜的出现,使显微镜观察微细结构的能力大为提高。1827年阿米奇第一个采用了浸液物镜。19世纪70年代,德国人阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展,并为19世纪后半叶包括科赫、巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。  在显微镜本身结构发展的同时,显微观察技术也在不断创新:1850年出现了偏光显微术;1893年出现了干涉显微术;1935年荷兰物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术,他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。  古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合,它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置,以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。现代又普遍采用光电元件、电视摄像管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器,配以微型电子计算机后构成完整的图像信息采集和处理系统。  目前全世界最主要的显微镜厂家主要有:奥林巴斯、蔡司、徕卡、尼康。国内厂家主要有:江南、麦克奥迪等。二、 显微镜的基本光学原理(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。三、 光学显微镜的成象(几何成象)原理  只有当物体对人眼的张角不小于某一值时,肉眼才能区别其各个细部,该量称为目视分辨率ε。在最佳条件下,即物体的照度为50~70lx及其对比度较大时,可达到1'。为易于观测,一般将该量加大到2',并取此为平均目镜分辨率。  物体视角的大小与该物体的长度尺寸和物体至眼睛的距离有关。有公式y=Lε距离L不能取得很小,因为眼睛的调节能力有一定限度,尤其是眼睛在接近调节能力的极限范围工作时,会使视力极度疲劳。对于标准(正视)而言,最佳的视距规定为250mm(明视距离)。这意味着,在没有仪器的条件下,目视分辨率ε=2'的眼睛,能清楚地区分大小为0.15mm的物体细节。  在观测视角小于1'的物体时,必须使用放大仪器。放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的。

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