50倍显微物镜的计算机辅助设计
扫描隧道显微镜STMppt课件
世界上第1台扫描隧道显微镜
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为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
世界上第1台扫描隧道显微镜
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TEM 是 通 过 电 子 束透过试件而放大成像 的，电子束穿透材料的 能力不强，故试件必须 做得极薄，加工这种极 薄的试件有相当难度， 故TEM的适用范围有限。
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3.表面轮廓仪 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
用探针对试件表面形貌进行接触测量是一种古老的方法。随着测量技术的提高，现在的测 量表面粗糙度的轮廓仪，分辨率达0.05um以上。为了避免探针尖磨损，用金刚石制造。探针尖 曲率半径在0.05um左右，这就限制了测量分辨率的提高，且测量时针尖有一定力压向试件，容 易划伤试件。
5.场发射形貌描绘仪
场 发 射 原 理 在 1956 年 由 R.Young 提 出 ， 但 直 到 1971 年 R.Young 和 J.Ward才提出了应用场发射原理的形貌描绘仪。它在基本原理和操作上， 是最接近扫瞄隧道显微镜的仪器。探针尖装在顶块上，可由X向和Y向压 电陶瓷驱动，做X向和Y向扫描运动。试件装在下面的Z向压电陶瓷元件上， 由反馈电路控制，保持针尖和试件间的距离。 R.Young使用的针尖曲率 半径为几十纳米，针尖和试件间的距离为100nm。在试件上加正高压后，
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计算机辅助设计光学镜头基本结构
计算机辅助设计光学镜头基本结构计算机辅助设计光学镜头基本结构AutoCAD平台的基础上对常用光学镜头基本结构进行参数化和模块化自动设计。
根据光学系统外形尺寸可以一次性设计出结构装配图,而且可以从装配图方便地分离零件图。
以下是我整理的关于计算机辅助设计光学镜头基本结构，希望大家认真阅读!一、引言计算机辅助设计技术早已应用到镜头的光学设计当中,镜头的结构设计也有一些计算机辅助设计软件,但是由于结构设计的多样性或专业性强或要昂贵平台支持而使用不便。
光学镜头的结构设计要求各个光学零件准确定位和合理固定,保证镜头的光学性能。
对于照相物镜、显微物镜、望远物镜、目镜等大多数非变焦、光轴成直线的镜头来说,其基本结构由透镜、压圈、镜筒、隔圈组成。
只要对这些结构作自动设计,就能省去许多费事的构思和繁琐的计算。
以自动设计得到基本结构为基础,就不难修改成为所要求的特殊结构,例如镜筒与机壳的专用连接结构。
本文介绍的光学镜头基本结构计算机辅助设计是基于广泛应用的AutoCAD平台和采用人机交互式操作,用AutoLISP语言进行参数化和模块化设计,通用性好且简单易行。
二、镜头结构分类常用光学镜头诸如望远物镜、显微物镜、照相物镜和目镜,基本结构包括四个部分:透镜、隔圈、镜筒、压圈。
隔圈结构类型比较多,它受前后透镜直径和通光孔径的大小差别影响较大,也受其它结构要素影响。
镜筒结构大体可以分为两类:直筒式和台阶式。
压圈的'结构形式包括外螺纹压圈和内螺纹压圈,在实际应用中大多采用外螺纹压圈,因此本文仅考虑外螺纹压圈,又根据光学系统对边缘光线是否扩散和外观要求的不同,压圈可以分成三种形式。
三、总体设计把镜头基本结构分成了六种类型,就可以把整个软件系统设计成六个主程序来分别完成六种类型结构的设计。
首先让用户输入光学系统外形尺寸,然后选择:只画光学系统图或画六种类型中一种类型结构图。
每个主程序要调用光学系统、压圈、镜筒、隔圈的子程序完成整个光学镜头装配图绘制和自动设计。
50倍显微物镜的计算机辅助设计
第28卷第5期1998年9月东 南 大 学 学 报JO UR NAL OF SOU T HEA ST U N IV ERSI T YVol 128No 15Sept.199850倍显微物镜的计算机辅助设计陈 健(东南大学电脑开发应用中心,南京210096)收稿日期:1997-04-07,修改稿收到日期:1998-06-02.摘 要 阐述了一种显微物镜的光学设计过程.首先确定物镜的光学结构,再通过几种计算机辅助设计方法,最终设计出成像质量优良的物镜.关键词 显微镜;计算机辅助设计;迭代法中图法分类号 TH742;T P 391172在研制落射式荧光显微镜时,根据用户要求,专门设计了一个在国内尚未批量生产的50倍消色差物镜,其工作介质为水,数值孔径达到1.因其数值孔径大而较一般物镜的观察效果为好.1 设计思想在荧光显微镜上切片激发出的荧光通常都很微弱,观察时成像暗淡,影响了对被观察物体细节的分辨.因此要想清晰地观察荧光效果,不但物镜的成像质量较一般物镜要高,而且集光能力要强.物镜的数值孔径大,集光能力就强,观察荧光的效果则较佳,所以应尽可能增大物镜的数值孔径,让更多的光线进入物镜参与成像,为使此物镜适于在荧光显微镜上使用,应有适当的工作距离而又有较小的口径,物镜的工作介质不宜用空气,故确定设计浸液物镜.一般浸液物镜常用的工作介质为香柏油.由于香柏油对激发出的荧光有淬灭作用,在荧光显微镜上不能使用.所以选用对荧光效果无淬灭作用的普通的水为工作介质,使用的水只要无色、无味、洁净即可,代价极其低廉,来源广泛,用户使用起来也很方便.2 50倍水镜的初始结构由于消色差的需要,数值孔径为110或110以上物镜的透镜片数均在7片以上.考虑到该物镜装在落射式荧光显微镜上,而此显微镜又可作普通生物显微镜使用,因此该物镜需在透射光和落射光两种状态下工作,为了减少透镜各面的反射光,除镜片表面镀增透膜外,应尽量减少透镜片数,所以选择6片透镜的结构作为该物镜的初始结构.6片结构的分配为前面两个单片透镜,后两组为双胶合透镜组,此外在大数值孔径的情况下,为有效地使像差尤其是带球差和轴外慧差能得到充分校正,前片拟采用高折射率且对波长450nm 以上激发光的透过率较高的玻璃材料,为此前片选用牌号为LaF 10的玻璃材料.然后综合考虑焦距的分配、轴上点像差的校正等因素,解出第2个单片和后2组双胶合透镜组的初始结构.3 像差的校正工作将已确定的初始结构用光路追迹程序计算一次,得到各项像差的初始数值,然后参考这些数值的大小,初步确定各项控制像差的权因子和目标值,用阻尼最小二乘法程序进行自动迭代平衡.在原始结构迭代初期,也就是大多数像差实际值都离目标值超差很大时,需要根据迭代情况经常变动权因子,而目标值可以基本不动;迭代进行到一定时候,当大多数像差实际值接近目标值而少数像差超差还较严重甚至徘徊不动时,则不但要酌情增减大多数像差的权因子,还可改变那几个像差严重超差的目标值,赋于像差超差的相反方向一增量,以便这几项像差能较快地趋近目标值.像差结果见图1.图1 初始像差曲线该结构的带球差和色差超差严重,对于带球差,考虑可通过弯曲前片的两面,使其得到下降;对于色差,则需进一步更换透镜的多块玻璃材料使其得到适当的校正.由此得到该结构各面的初级象差S Ñ,S Ò,S Ó,S Ô,S Õ和C 1,C 2,根据C 1值对应于波色差OPD ,C 2值对应于倍率色差(Y F -Y C ),则从初级色差C 1和C 2数值的大小可分析出各面对整个系统OPD 和(Y F -Y C )的影响[1].现前片的OPD 为负超差,(Y F -Y C )为正超差,再从算出的初级像差来看,一方面各面C 1值的总和为负值,这应该使负透镜玻璃的阿贝数M 增大或使正透镜玻璃的阿贝数M 减小,让OPD 减少负超差;另一方面各面C 2值的总和为正值,则需使各透镜玻璃的阿贝数M 提高,这样(Y F -Y C )才能减少正超差,所以综合这两方面对色差的影响,先找出对C 2值影响较大的几个面,再从这几面中找出组成负透镜的面,然后调换阿贝数M 较原先为高的负透镜的玻璃材料,使波色差OPD 和倍率色差(Y F -Y C )从正负不同方向都向目标值靠拢.通过重新求解各面的曲率半径,系统OPD 的(Y F -Y C )均有所下降,但(Y F -Y C )还是离128东南大学学报第28卷目标值较远,因此将第2镜片改为双胶合的透镜组,参考以上讨论的原则选择适当的玻璃组成,使倍率色差(Y F -Y C )降至目标值.对后2组透镜的材料也作少量调整.在此基础上再用阻尼最小二乘法程序经过几次计算机迭代运算,各项像差除波差OPD 外均已达到目标值,OPD 还略有超差.但此后几次修改OPD 的权因子和目标值上机迭代,均难以使全部像差项达到目标值且评价函数已基本不变,往往是OPD 的权因子少量增加时,迭代过程中这一项不下降;而OPD 的权因子较大幅度加强时,虽然OPD 下降了,但另外的像差项又上升超出目标值,平衡状态似已陷入局部极值.于是改用适应法计算程序,上机运行,在不破坏其它像差值的情况下,使OPD 稳步地向目标值趋近,最终达到目标值.所得像差结果见图2.图2 最终像差曲线由此得出结论:在光学设计的初始阶段,即各项像差值超差都很严重时,用阻尼最小二乘法比用适应法迭代效果好,评价函数收敛速度较快,各项像差值下降很明显.但到迭代后期,当大部分像差接近或达到目标值而仅有个别像差超差时,阻尼最小二乘法的迭代效果不佳.此时,即要使超差的像差下降,又不破坏其它像差,必需精细地调整权因子和目标值,这样耗费了很多的上机时间还不一定能如愿以偿.而适应法虽然在像差校正的初始阶段收敛速度不如阻尼最小二乘法快,但是在最后阶段即需要细致校正各项像差时则是很有效的,它既能使超差像差值平稳地向目标值趋近,又能不破坏其它像差值,最终达到需控制像差的良好校正.4 设计结果光学设计完成后,考虑到前片工作时直接接触水,虽然前片第1面为凹面,但凹面的口径不大,且凹面的矢高只有0117mm,因此工作介质)))水还是能吸附上去的,经过试造镜头的实际操作验证了这一点.该物镜又用波像差程序计算了一次,得知离焦后的轴上点波差值对应数值孔径为1时达到波长的1/14,轴外点从几何像差估计,按50倍物镜要求(鉴别率为0100048mm )测算清晰范围可达整个视场的70%左右,从而得知该物镜的成像质量是较好的.试造出的第一批50倍水镜头,通过在荧光显微镜上观察检验,成像质量达到预期的设计129第5期 陈 健:50倍显微物镜的计算机辅助设计130东南大学学报第28卷要求,用户反映也是不错的.由于该物镜中有3片正透镜的边缘较薄,加工时易造成破边,为此,又在工艺设计上作了改进,其结果见表1.表1光学结构曲率半径厚度D/mm N D N F N C材料R/mm01000022125281100000110000011000001211053118272115153011521981151252KF2-1211680017000117168711727451171248LaF2851616361595711000001100000010000317763110000011000001100000811139213508114874011492271148531QK3-418066017000117172011734681171037ZF34217733010400110000011000001100000517574017001116542911668221164878314517211700116594011667501165600Lak1-231253201040011000001.000001.00000210561211831117881611799941178330LaF10214801015600113330011337141133150水0.00000.17001.516301.521961151390K9(盖玻片)010000113333011337141133150水参考文献1王之江.光学设计理论基础.北京:科学出版社,1984.51~220CAD of50X Microscope ObjectiveChen Jian(Center of Development and Application of Computer,Southeast Un i versity,Nanjing210096)Abstract:A procedure w hich is used to desig n the optic system of microscope objective is pre-sented in the paper.T he way for determining the structure of opticator is put forw ard by the use of CAD method,and an objective w ith better quality of optical image is obtained.Key words:microscope;CAD;iteration。
显微镜系统设计实验报告
光学系统设计实验报告设计题目：测量显微镜光学系统专业班级：光信息08-1班学生姓名：学号：指导老师：一实验目的1.了解光学系统设计的基本步骤，学会基本外形尺寸的计算。
2.熟悉ZEMAX软件的操作，了解操作要领，学会应用基本的相差评价函数并进行优化。
二、实验器材ZEMAX软件、相关实验指导书三、设计要求1）设计说明书和镜头文件。
镜头文件包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。
2）部分技术参数选择：①目镜放大率10②沿光轴,目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离280毫米③对工件实边缘的对准精度为2.2微米④其它参数自定3）其他要求①视场大小自定，尽可能大些，一般达到商用仪器的一半。
②可以不加棱镜。
如加棱镜，折转角大小自定。
棱镜可以按照等效玻璃板处理。
③可以对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。
④可以加上CCD。
四、具体设计1.系统结构设计思路1)系统结构框图物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。
棱镜的型式为斯米特屋脊棱镜，它能使系统成正像，并且使光路转折45°角，以便于观察和瞄准（此处可以不加设计）。
为避免景深影响瞄准精度，物镜系统采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。
（图1 显微镜系统结构图）2)等效光路原理图（图2 显微镜无光轴偏转的等效光路图）2.外形尺寸计算1)首先绘出光学系统的等效光路原理图。
如图所示，首先将棱镜作为等效空气平板处理。
2)求实际放大率。
系统的有效放大率由系统的瞄准精度决定。
用米字形虚线瞄准被测件轮廓，得系统有效放大率 由于工具显微镜一般要求有较大的工作距和物方线视场，又要求共轭距不能太长，因而工具显微镜的实际放大率和物镜的放大率均不宜过大。
取实际放大率为 3)求数值孔径 4)求物镜和目镜的放大率 目镜的放大率 物镜的放大率 5)求目镜的焦距⨯-=Γ30102.02.21.500055.061.061.0 nsinU ≈⨯⨯===δλk NA 3-=ΓΓ=e β⨯=Γ10e mm f ee 25250=Γ='⨯≥⨯=≥Γ222.21.55.725.72δk6)求视场光阑（分划板）的直径D ，考虑到像质及物方线视场的大小，取视场光阑的直径 7)求物方线视场的大小 8)求共轭距(存在等效空气平板)且有 9)求物镜的焦距 由高斯公式10)求物镜的通光口径D 物和孔径光阑直径D 孔 11)求斯米特屋脊棱镜的各尺寸(此次不设计) 3.光学部件的结构形式 1）显微镜物镜的光学性能参数主要性能参数是：数值孔径，垂轴放大率，视场。
显微镜的结构、功能和使用备战2024年中考生物一轮复习全考点通关
3.取
撕 : 撕 取 洋 葱 鳞 片 叶 内 侧 的 透 明 刮:用消毒牙签在自己已漱净 口腔 .
薄膜 内表皮 。
内侧壁 上轻刮几下
4.展(涂) 5.盖 6.染
将材料展平或将材料涂抹均匀,目的是防止 细胞重叠
用镊子夹起盖玻片,使它的一边先接触载玻片上的水滴,然后缓缓 地放下,盖在要观察的材料上,避免盖玻片下面出现 气泡 在盖玻片的一侧滴一滴 碘液 ,用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引, 使染液浸润标本的全部。染色的目的是使细胞结构显示清晰
【实验过程】
制作并观察动植物细胞临时装片
制作过程 制作洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片 制作人的口腔上皮细胞临时装片 1.擦 用洁净的纱布把 载玻片和 盖玻片 擦拭干净,目的是防止污物影响观察
2.滴
在载玻片的中央滴一滴 清水 是使细胞吸水,保持细胞形态
,目的
在载玻片的中央滴一滴 生理盐水 , 目的是保持细胞的正常形态(防止吸 水涨破)
5.(2023临沂)图示“制作并观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片”实验的相关操作,其表 述正确的是( B )
A.制作该临时装片的正确顺序是d→c→b→a B.该显微镜的最小放大倍数是160倍 C.当物像甲转为物像乙时,若视野模糊应调节显微镜的结构① D.制作人体口腔上皮细胞临时装片时,载玻片上所滴液体与c所滴液体相同
d 如:字母”P”放在显微镜下观察,那么视野中看到的图像是
如果是“生物”这两个字呢？
方法技巧：已有物像(或实际物体)的形状,可将试卷旋转180°后,看到的即是实 际物体(或物像)的形状。
（3）移动玻片标本，物像将移向 相反 的方向。
如：小明在显微镜视野找到一个细胞在视野右下方，他应将装片往_右__下_方移动，
光学设计实例——显微镜物镜、双高斯照相物镜
底片尺寸（36mm×24mm）是打印纸 的1/7.06倍, 则底片上成像弥散斑直径为 0.003/7.06=0.00042英寸=0.0107mm；
对于一个真正的照相系统，通常对 MTF Nhomakorabea更复杂的技术要求。
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双高斯物镜设计实例
双高斯物镜
双高斯物镜是一个对称型结构，借以校正垂轴像差——彗差、畸变和垂轴色差， 因此其每一半应能校正轴向像差——球差、像散、场曲和轴向色差；保持其对称性很 重要。 为校正场曲，必须有两个正负光焦度且分离的薄透镜组，最简单的就是弯月厚透 镜；高斯结构的特点是凸面靠外，这有利于其提高相对孔径，但它不能校正球差和轴 向色差，为此把弯月厚透镜变成双胶合透镜，但双胶合透镜内的光焦度分配主要考虑 的是校正场曲，轴向色差可能得不到很好校正，为此又加了一个分离的正透镜，它也 分担了双胶合正透镜的一部分光焦度。 用正负光焦度分配校正场曲；有了正负光焦度的透镜，选择折射率并弯曲透镜， 可使球差校正，选择色散可以使轴向色差校正。光阑的恰当位置可以使像散校正。
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双高斯物镜设计实例(Zemax数据8) 双高斯物镜设计实例(Zemax数据8) (Zemax数据
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MTF（47） MTF（47）
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双高斯物镜设计实例(Zemax数据) 双高斯物镜设计实例(Zemax数据) (Zemax数据
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MTF（50） MTF（50）
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双高斯物镜设计实例(原始数据) 双高斯物镜设计实例(原始数据)
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双高斯物镜设计实例(设计结果1) 双高斯物镜设计实例(设计结果1)
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双高斯物镜设计实例(设计结果2) 双高斯物镜设计实例(设计结果2)
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50×近红外长工作距离显微物镜光学设计
50伊近红外长工作距离显微物镜光学设计周宇，李维平，邓然，邵文挺（北京卓立汉光仪器有限公司，北京101102）引言显微物镜被广泛应用在激光微纳加工设备及激光微束系统上[1-3]，在应用过程中，很多时候需要具有工作距离长、数值孔径大、波长覆盖可见光波段和近红外波段的需求。
近年来国内学者进行了很多研究。
其中，在可见光波段，薛金来等人设计了数值孔径为0.75，半视场为6.39°的平场复消色差显微物镜，各项成像指标接近衍射极限[4]；在近红外波段，周恩源等人设计了一套工作波长为785~ 815nm，数值孔径为0.9，像方视场为22.5mm，放大倍率为40×的近红外平场复消色差显微物镜，在经过公差分析后满足了生产要求[5]。
在众多学者的研究中，我们发现，长工作距离且覆盖可见光及近红外波段的高倍显微物镜鲜少有人进行研究，长工作距离的显微物镜在使用过程中，可有效扩大物镜与待观察物体之间的距离，防止在激光加工过程中高温粒子对物镜的损伤。
由此，本文针对上述需求设计了一款用于在可见光波段同轴观察，近红外（1064nm）激光加工用的长工作距离高倍显微物镜。
1设计参数根据客户需求及使用场景，我们所确定的近红外长工作距离显微物镜参数如下：工作距离大于14mm，数值孔径为0.45，焦距为4mm（与焦距为200mm的管镜配合，实现50倍放大），波长为1064nm及可见光波段，观察视野为Φ0.46mm，齐焦距离为95mm。
整个系统采用反向设置。
根据公式y=ftan（ω）（1）式中y为半视野高度，f为焦距，ω为半视场角，我们可以计算出显微物镜的半视场角为3.29°，在这里我们将半视场角度设置为3.45°。
2光学设计2.1初始结构选取一般光学系统设计有两种设计思路，第一种是采用PW法，第二种是缩放法。
其中PW法采用的是按照初级像差理论来求取系统的初始结构，这种方法一般适用于初级像差系统，对于存在高级像差的大相对孔径系统，我们按照第二种思路来进行设计，也就是在光学结构数据库ZE-BASE中找到一个视场角、数值孔径优于设计要求的结构作为我们光学系统的初始结构[6]。
显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法(精)
显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法【关键词】显微摄影目前，在组织病理学、细胞生物等学科的科研工作中，显微摄影仍然是获取镜下样品图像的重要手段之一。
但对显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法，文献报道较少，使不少从事这方面工作的科研人员感到困难，常常出现图像放大倍数计算错误，比例尺不知道怎么制作，影响实验结果的分析及论文的发表，为了解决这个问题，本文就显微摄影图像放大倍数及比例尺的计算方法作简要介绍。
1 图像放大倍数的表示方法我们在查阅相关杂志时，经常看到在显微摄影照片下面有的标明照片图像放大多少倍，有的在照片右下角标注一个比例尺，尺子上标明微米数。
前者为倍数表示法，这种表示方法简单、清楚，但容易出现计算错误，使照片图像的放大倍数与实际数值相差甚远。
后者为比例尺表示法，这种表示方法主要是用来测量样品放大前的实际长度或直径。
2 图像放大倍数计算错误的原因我们所说的显微摄影图像放大倍数容易出现计算错误，主要是指在相关杂志上刊印的显微摄影照片，标注的图像放大倍数多为100×、200×……等字样，我们认为标注这样的数字是不准确的，甚至是错误的。
根据我们计算的结果表明，任何尺寸的显微摄影照片其图像放大倍数都不会是这样的整数。
之所以得出这样的数字，主要原因是误将显微镜观察目镜当作摄影目镜引起的。
使用过显微镜的人都知道，显微镜观察目镜一般有8×、10×、12.5×等数枚，而常用10×者居多，如果物镜也用10×的，其计算结果为10×10=100，即误认为照片图像放大倍数为100倍，这与照片图像的实际放大倍数相差甚远。
出现这样的计算结果，一是忽略了摄影目镜的倍数，二是忽略了底片图像的放大倍数，三是忽略了照片放大尺寸与图像放大倍数之间的关系。
另外，显微摄影图像放大倍数标注不准确的另外一个原因是由出版单位造成的。
因为，按公式计算好放大倍数的照片送到出版单位，由于版面的需要，可能需将原照片放大或缩小，严格地讲，照片下面标注的放大倍数也应做相应的增加或减少，而不应按原照片的放大倍数标注。
显微镜F50
F50显微镜可用于法医样本的观察和分析，如指纹、痕迹和生物样本等，为案件侦破和司 法审判提供技术支持。
06
产品维护与保养指南
日常使用注意事项
保持显微镜清洁
使用前后应清洁显微镜镜头和机身，避免灰尘和污垢影响观察效 果。
正确操作
遵循显微镜的操作规程，避免误操作导致设备损坏或观察结果不 准确。
显微镜F50
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目录
• 产品概述 • 光学系统 • 机械结构 • 图像处理与分析功能 • 应用实例与案例分析 • 产品维护与保养指南
01
产品概述
显微镜F50简介
显微镜F50是一款高性能的生物显微镜，具有优异的成像质量和强大的功能。 该产品采用了先进的光学设计和制造技术，可提供高分辨率、高对比度的图像。
光学性能参数
数值孔径（NA）
表示物镜收集光线的能力 ，数值越大，分辨率越高 。
工作距离（WD）
物镜下表面到样本表面的 距离，确保足够的操作空 间。
放大倍数
显微镜的总放大倍数，由 物镜和目镜的放大倍数共 同决定。
照明系统
透射光照明
采用透射光源，如卤素灯或LED 灯，提供均匀、稳定的照明效果
。
反射光照明
微生物检测
F50显微镜可用于微生物的检测和鉴定，如细菌、病毒等 微生物的形态、数量和分布情况，为生物医学研究和临床 应用提供重要信息。
材料科学研究应用
材料表面形貌观察
利用F50显微镜可以观察材料表面的微观形貌和结构特征，研究材 料的表面性质、缺陷和相变等。
材料内部组织分析
通过F50显微镜对材料内部组织进行观察和分析，可以研究材料的 晶体结构、相组成和微观组织等，为材料性能研究和优化提供依据 。
显微镜的设计及其放大倍率的测量
显微镜的设计及其放大倍率的测量显微镜是一种用于放大微小物体的光学仪器。
它通过透镜或者反射式镜头聚焦光线，并将物体的放大像投射到眼睛或者摄像机上，使得我们能够观察到细小的结构和细节。
物镜系统是显微镜的核心组成部分之一、一般情况下，显微镜通过物镜放大物体的像，物镜通常由多个透镜组成。
每个透镜都有不同的焦距，这使得显微镜能够获得不同倍率的放大。
常见的物镜倍率有4x、10x、40x和100x等。
目镜系统是显微镜的另一个重要组成部分。
目镜通常由一个或多个透镜构成，用于进一步放大物镜所形成的像。
常见的目镜倍率有5x、10x和15x等。
照明系统是显微镜的光源系统，它通过提供足够的光线来照亮样品。
照明系统一般由一个或多个灯泡和相应的镜片组成。
在显微镜中，通常使用透射照明和反射照明两种方式。
支架系统是显微镜的机械结构，包括底座、臂架、焦距调节装置等。
支架系统的设计应该能够提供稳定的支撑和良好的操作性能，以确保显微镜的稳定性和可靠性。
在测量显微镜的放大倍率时，可以通过几种方法来实现。
下面是三种常见的放大倍率测量方法：1.物镜倍率法：该方法通过直接读取物镜上的刻度，并与观察到的物体进行比较来测量放大倍率。
物镜上通常标有相应的倍率标志，例如4x、10x、40x等。
当观察物体时，可以比较物镜上的刻度和目测到的物体尺寸，从而确定放大倍率。
2.目镜倍率法：该方法通过读取目镜上的刻度并与观察到的物体进行比较来测量放大倍率。
目镜上也通常标有相应的倍率标志，例如5x、10x、15x等。
观察到的物体尺寸除以目镜上的刻度，即可得到放大倍率。
3.物镜和目镜倍率的乘积法：该方法是最常用的测量放大倍率的方法。
物镜和目镜的倍率相乘，即可得到总的放大倍率。
例如，如果物镜的倍率是40x，目镜的倍率是10x，那么总的放大倍率就是40x*10x=400x。
除了以上的方法，还可以使用图像分析软件或显微镜附件等工具来测量显微镜的放大倍率。
这些工具通常基于图像处理算法，通过对图像进行分析和测量，以确定放大倍率。
2.2.1 练习使用显微镜 课件-人教版生物七年级上册
植物细胞
动物血液红细胞
大肠杆菌细胞
除___病__毒_____外，生物都是由____细___胞___构成， 细胞是生物体___结___构__和__功__能____的基本单位。
细胞的大小通常以微米为单位。
1.细菌细胞大约为1-2微米， 动植物细胞大约为20-30微米， 而人的肉眼分分辨率只有200微米。 2.由此可见，绝大多数细胞是 非常__小___的，必须借助__显__微__镜进行观察。
视野亮度
越亮 越暗
当堂练习 1. 如图为光学显微镜的相关结构示意图，下列组 合中，观察到的细胞数目最多的是（ ）
放大倍数越小，视野中观察到的细胞 数目越多，细胞的长和宽的大小越小。
当堂练习
2、透明胶片上有一个字母“F”，在显微镜下看到
的应是（
）
A、
B、
C、
D、
当堂练习
怎样操作，才能使物像移动到中央？
当堂练习
3.用显微镜进行观察时，视野中出现了的污点，污点 的位置只有三种可能∶目镜、物镜、玻片标本。
判断的方法是
转动目镜或移动坡片，转动目镜污点动就在目 镜，不动就不在目镜。
移动载玻片，污点移动就在载玻片 ，不动就不 在载玻片。
如果不在目镜和载坡片，那就一定在物镜上。
课后分层作业
A组作业：40页第1小题； B组作业：40页第2题或第3题； （任选一题写在本子上）
4.收镜与整理
1.实验结束，用纱布把显微镜擦干净,用_擦__镜__纸_将镜头擦拭干净； 2.转动_转__换__器_，把两个物镜偏到两旁，把镜筒下降到最低处， 反光镜竖立在中央，将显微镜放回原处。
三、练习使用显微镜
使用显微镜时，为什么在下降镜筒时 眼睛要从侧面注视物镜？
CODEV_显微物镜的设计
M O 0.6 D U L 0.5 A T I O 0.4 N
0.3
0.2
0.1
55
110
165
220
275
330
385
440
495
550
SPATIAL FREQUENCY (CYCLES/MM)
2010-6-12
显微镜物镜的设计
20
放开玻璃移动孔径位置再优化
2010-6-12
显微镜物镜的设计
21
WAVELENGTH 656.3 NM 587.6 NM 486.1 NM
WEIGHT 1 1 1
DEFOCUSING 0.00000
0.9
0.8
0.7
M O 0.6 D U L 0.5 A T I O 0.4 N
0.3
0.2
0.1
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
2010-6-12
显微镜物镜的设计
7
4X显微物镜设计考虑
• 设计时倒过来设计，即从长距离共轭到短距离 共轭。 • 放大率为1/4，EFFL=30.5832mm. • 物空间 NA=0.1/4＝0.025。 • 线视场，物高18mm(这一个值是固定的)，这样 像高为4.5（倒过来）。 • 用一个双胶合消色差透镜。 • 对F，C光消色差。
2010-6-12 显微镜物镜的设计 3
显微镜物镜系列的特性分析
• 显微镜物镜基本参数及其对应的光学性能
倍率 NA 眼睛所能分开的两点 间距（明视距离） 线对/mm 景深(um) 工作距离(mm) 10X 0.25 0.00112 446 8 6.5 20X 0.50 0.00056 892 1.6 3.2 40X 0.65 0.000431 1160 0.76 0.48 60X 0.8-0.85 0.00035 1428 0.41 0.25 100X 1.25-1.50 0.000224 2232 0.16 0.1
Nova_ NanoSEM 50 扫描电子显微镜介绍
系统控制 • 32 位 GUI、Windows® XP、键盘、光电鼠标 • “每象限射束”图形用户界面概念，最高配 4 个同步活动象限 • 19 英寸 LCD 显示器，SVGA 1280 x 1024（第二台显示器可选） • MagicSwitch（软件控制式开关盒） • 控制杆* • 多功能控制面板*
数量），可用于以下材料的射束诱导沉积： – 白金 –钨 –碳
• 原型制造：整合的 16 位制图引擎、快速射束熄灭装置、电子 束光刻模块
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保修和培训 • 1 年质保 • 维修服务合同选择 • 操作/应用培训合同选择
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各种挑战性材料均可取得令人瞩目的结果，尤其是纳米颗粒和粉末、纳米管和纳米 线、塑胶电子、玻璃基板、有机材料和金刚石薄膜等。样品或信息探寻的应用性 和多功能性令 征和分析的完美解 决方案。
产品数据 Nova™ NanoSEM 50 系列
基本规格
-15° / +75°
-10° / +60°
至同心点的间隙 60 mm
至同心点的间隙 55 mm
500 g（样品台位置） (最重 2 kg，0°倾角)
500 g
Ø150 mm，360度旋转（更大尺寸样品、有限角度旋转）
第页
产品数据 Nova™ NanoSEM 50 系列
图像处理器 • 停延时间范围为 0.050 到 25,000 µs/像素 • 最大 4096 x 3536 像素 • 文件类型：TIFF（8、16 或 24 位），BMP 或 JPEG 格式 • 单帧或四象限图像显示 • Smartscan™（256 帧平均值或积分值、线平均值或积分值、隔
倍显微镜使用及标本制作
注意：使用解剖刀、切片器等工具时,应在成人的指导下使用。
首先请你仔细地、耐心地看完这本说明书，了解、熟悉显微镜的结构和使用方法，为你能够很好的使用显微镜奠定基础。
显微镜的发展最早的显微镜是由一位荷兰眼镜商在1600年前后制造的,它的结构简单,放大倍数不高,只有10 ~30倍,可以观察一些小昆虫,如跳蚤等,因而有人称它为"跳蚤镜"。
英国物理学家罗伯特.虎克(Robert Hooke ,1635~1703)研制出能够放大140倍的光学显微镜, 并用它来观察软木薄片,并有了生物学中划时代的进步,发现了细胞。
19世纪30年代,光学显微镜的制造技术有了明显改进,使人们对细胞内部结构的认识大大向前迈进了。
显微镜不仅应用于生物学领域,在医学、物理学、化学等其他领域的应用也很广泛,已经成为人们了解微观世界不可缺少的工具。
显微镜的每一'个进步都能带来以上各学科的进展,所以显微镜经常被人们认为是科技进步的代表。
显微镜的构照1、目镜:观察物体之用。
应避免将灰尘、油污、尖锐物件进入目镜,损伤镜片, 影响观察。
如有油污,灰尘等,可用镜头纸沾上乙醇,做圆圈状清洗。
干万不能用手去触摸镜片。
2、增倍镜：通过拉出不同的刻度获得不同的倍数，使显微镜不再局限于目镜x物镜的固定倍数组合，可以更灵活应用。
拉出不同刻度后，需要重新调焦才能清晰观察。
3、调焦手轮:用手轮来调整载物台的上下位置,以便得到清晰的聚焦来观察物体。
4、照明:有上下两个光源，可根据观察物体的透明度选择合适的光源。
5、载物台:是用来置放所观察物体的。
载物台上的两个金属压片是用来固定载玻片的。
6、物镜转盘:轻轻的用手旋转转盘,听到清晰的"咔嗒"声,则表示定位准确。
转盘上有三个物镜,通过变换物镜的倍数,可以获得不同的放大倍数,以便清晰地观察物体。
7、底垫:是位于显微镜底部的黑色塑料件,起到显微镜主体防滑作用。
建议:先用最小倍数的物镜来观察, 然后逐步放大倍率。
2023-2024学年广东省湛江市廉江市良垌中学七年级(上)月考生物试卷(12月份)无答案)
2023-2024学年广东省湛江市廉江市良垌中学七年级（上）月考生物试卷（12月份）一、单项选择题（本大题共30小题，每小题2分，共60分）1．某学校综合实践基地内栽培了很多植物，其中一个棚内有很多蝴蝶兰，有的开红花，有的开白花，有的开粉花，还有的开玫红花等。
蝴蝶兰的不同花色主要体现了（ ）A．生物种类的多样性B．基因的多样性C．生态系统的多样性D．栖息环境的多样性2．2023年4至5月，多次断崖式的“倒春寒”导致部分地区玉米生长发育不良，甚至死亡。
这体现了生物与环境的关系是（ ）A．环境影响生物B．环境适应生物C．生物影响环境D．生物适应环境3．某同学在两个同样的花盆中各种下10粒大豆种子，设计了如下表实验。
该实验的变量是（ ）花盆光线情况温度/℃水甲向阳处5湿润乙向阳处20湿润A．光B．温度C．水D．花盆4．某同学使用的显微镜有如下一些镜头可供选择（如图），要使被观察的物体放大50倍，应选择的镜头为（ ）A．④和⑤B．③和⑥C．①和④D．②和⑥5．下列与制作洋葱鳞片叶内表皮细胞临时玻片标本有关的说法，正确的是（ ）A．在载玻片中央滴加的液体是生理盐水B．制作步骤可以概括为：擦→滴→撕→展→盖→染C．撕取的洋葱鳞片叶内表皮不必太薄D．染色时将碘液直接滴在洋葱鳞片叶内表皮上6．某同学在显微镜下观察菠菜叶的徒手切片，当转动细准焦螺旋时，有一部分细胞看得清楚，而另一部分细胞较模糊，这是由于（ ）A．反光镜未调节好B．标本切得厚薄不匀C．细准焦螺旋未调好D．显微镜物镜被损坏7．细胞的生活靠细胞各结构的分工合作。
下列关于植物细胞的结构与其功能不相符的是（ ）A．细胞壁——保护和支持细胞B．细胞膜——控制物质进出C．细胞核——细胞的控制中心D．线粒体——将光能转变成细胞能利用的能量8．生物体的生长离不开细胞的分裂过程，下列关于细胞的分裂叙述正确的是（ ）A．细胞分裂使细胞的数目增多B．细胞分裂就会产生癌组织C．细胞分裂使遗传物质越来越少D．细胞会无限分裂下去9．在人的心脏内没有的组织是（ ）A．结缔组织B．上皮组织C．营养组织D．神经组织10．以色列科学家利用干细胞成功地培养出了心肌细胞，这种转变的原因最可能是干细胞（ ）A．分裂的结果B．分化的结果C．生长的结果D．成熟的结果11．下列关于一株番茄和一头牛的叙述中，错误的是（ ）A．细胞是番茄和牛的结构和功能的基本单位B．它们的结构层次都是细胞→组织→器官→系统C．番茄植株和牛都是由一个受精卵细胞发育来的D．番茄的叶和果实、牛的心脏和胃都属于器官12．下列结构中，既是植物蒸腾作用的“门户”，又是气体交换的“窗口”的是（ ）A．保卫细胞B．叶肉C．叶绿体D．气孔13．做“绿叶在光下制造淀粉”的实验，正确的实验顺序是（ ）①选叶遮光②酒精脱色③黑暗处理④碘液显影⑤清水漂洗⑥观察变化A．①③②⑤④B．③①②④⑤⑥C．①②③④⑤⑥D．③①②⑤④⑥14．烤地瓜软香甜、口感好、易消化，且营养丰富，很受市民的欢迎，可你知道地瓜中的淀粉来自（ ）A．根细胞利用无机物自身合成的B．根细胞从土壤中吸收并积累而成的C．叶肉细胞制造后运输到根部的D．叶片从大气中吸收并运输到根部储存15．在现代温室生产蔬菜的过程中，常常增施的“气肥”是______，以提高植物光合作用的强度（ ）A．二氧化碳B．氧气C．一氧化碳D．氮气16．立体种植是指把两种或两种以上的作物，在空间和时间上进行最优组合，以达到增产、增收的目的，这种技术在农作物种植中被广泛使用，主要是因为立体种植能使植物（ ）A．充分排出二氧化碳B．通风透气C．充分利用光照D．加强光合作用17．如图是“探究植物光合作用”的实验装置，实验中不可能出现的现象是（ ）A．金鱼藻上方有气泡产生B．试管内的气体能使快要熄灭的火柴复燃C．试管内的气体能使澄清的石灰水变浑浊D．将金鱼藻脱色后滴上碘液变蓝18．为了“探究植物的呼吸作用”，在甲瓶装入萌发的种子，乙瓶装入等量煮熟的种子，把甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。
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第28卷第5期1998年9月
东 南 大 学 学 报
JOURNAL OF SOU THEAST UN IV ERSIT Y
Vol 128No 15
Sept.1998
50倍显微物镜的计算机辅助设计
陈 健
(东南大学电脑开发应用中心,南京210096)
收稿日期:1997-04-07,修改稿收到日期:1998-06-02.
摘 要 阐述了一种显微物镜的光学设计过程.首先确定物镜的光学结构,再通过几种计算机辅助设计方法,最终设计出成像质量优良的物镜.关键词 显微镜;计算机辅助设计;迭代法中图法分类号 TH742;TP391172
在研制落射式荧光显微镜时,根据用户要求,专门设计了一个在国内尚未批量生产的50倍消色差物镜,其工作介质为水,数值孔径达到1.因其数值孔径大而较一般物镜的观察效果为好.
1 设计思想
在荧光显微镜上切片激发出的荧光通常都很微弱,观察时成像暗淡,影响了对被观察物体细节的分辨.因此要想清晰地观察荧光效果,不但物镜的成像质量较一般物镜要高,而且集光能力要强.物镜的数值孔径大,集光能力就强,观察荧光的效果则较佳,所以应尽可能增大物镜的数值孔径,让更多的光线进入物镜参与成像,为使此物镜适于在荧光显微镜上使用,应有适当的工作距离而又有较小的口径,物镜的工作介质不宜用空气,故确定设计浸液物镜.
一般浸液物镜常用的工作介质为香柏油.由于香柏油对激发出的荧光有淬灭作用,在荧光显微镜上不能使用.所以选用对荧光效果无淬灭作用的普通的水为工作介质,使用的水只要无色、无味、洁净即可,代价极其低廉,来源广泛,用户使用起来也很方便.
2 50倍水镜的初始结构
由于消色差的需要,数值孔径为110或110以上物镜的透镜片数均在7片以上.考虑到该物镜装在落射式荧光显微镜上,而此显微镜又可作普通生物显微镜使用,因此该物镜需在透射光和落射光两种状态下工作,为了减少透镜各面的反射光,除镜片表面镀增透膜外,应尽量减少透镜片数,所以选择6片透镜的结构作为该物镜的初始结构.
6片结构的分配为前面两个单片透镜,后两组为双胶合透镜组,此外在大数值孔径的情况
下,为有效地使像差尤其是带球差和轴外慧差能得到充分校正,前片拟采用高折射率且对波长
450nm 以上激发光的透过率较高的玻璃材料,为此前片选用牌号为LaF 10的玻璃材料.
然后综合考虑焦距的分配、轴上点像差的校正等因素,解出第2个单片和后2组双胶合透镜组的初始结构.
3 像差的校正工作
将已确定的初始结构用光路追迹程序计算一次,得到各项像差的初始数值,然后参考这些数值的大小,初步确定各项控制像差的权因子和目标值,用阻尼最小二乘法程序进行自动迭代平衡.
在原始结构迭代初期,也就是大多数像差实际值都离目标值超差很大时,需要根据迭代情况经常变动权因子,而目标值可以基本不动;迭代进行到一定时候,当大多数像差实际值接近目标值而少数像差超差还较严重甚至徘徊不动时,则不但要酌情增减大多数像差的权因子,还可改变那几个像差严重超差的目标值,赋于像差超差的相反方向一增量,以便这几项像差能较快地趋近目标值.像差结果见图
1.
图1 初始像差曲线
该结构的带球差和色差超差严重,对于带球差,考虑可通过弯曲前片的两面,使其得到下降;对于色差,则需进一步更换透镜的多块玻璃材料使其得到适当的校正.
由此得到该结构各面的初级象差S Ⅰ,S Ⅱ,S Ⅲ,S Ⅳ,S Ⅴ和C 1,C 2,根据C 1值对应于波色差OPD ,C 2值对应于倍率色差(Y F -Y C ),则从初级色差C 1和C 2数值的大小可分析出各面对整个系统OPD 和(Y F -Y C )的影响[1].现前片的OPD 为负超差,(Y F -Y C )为正超差,再从算出的初级像差来看,一方面各面C 1值的总和为负值,这应该使负透镜玻璃的阿贝数ν增大或使正透镜玻璃的阿贝数ν减小,让OPD 减少负超差;另一方面各面C 2值的总和为正值,则需使各透镜玻璃的阿贝数ν提高,这样(Y F -Y C )才能减少正超差,所以综合这两方面对色差的影响,先找出对C 2值影响较大的几个面,再从这几面中找出组成负透镜的面,然后调换阿贝数ν较原先为高的负透镜的玻璃材料,使波色差OPD 和倍率色差(Y F -Y C )从正负不同方向都向目标值靠拢.
通过重新求解各面的曲率半径,系统OPD 的(Y F -Y C )均有所下降,但(Y F -Y C )还是离
821东南大学学报第28卷
目标值较远,因此将第2镜片改为双胶合的透镜组,参考以上讨论的原则选择适当的玻璃组成,使倍率色差(Y F -Y C )降至目标值.对后2组透镜的材料也作少量调整.
在此基础上再用阻尼最小二乘法程序经过几次计算机迭代运算,各项像差除波差OPD 外均已达到目标值,OPD 还略有超差.但此后几次修改OPD 的权因子和目标值上机迭代,均难以使全部像差项达到目标值且评价函数已基本不变,往往是OPD 的权因子少量增加时,迭代过程中这一项不下降;而OPD 的权因子较大幅度加强时,虽然OPD 下降了,但另外的像差项又上升超出目标值,平衡状态似已陷入局部极值.于是改用适应法计算程序,上机运行,在不破坏其它像差值的情况下,使OPD 稳步地向目标值趋近,最终达到目标值.所得像差结果见图2
.
图2 最终像差曲线
由此得出结论:在光学设计的初始阶段,即各项像差值超差都很严重时,用阻尼最小二乘法比用适应法迭代效果好,评价函数收敛速度较快,各项像差值下降很明显.但到迭代后期,当大部分像差接近或达到目标值而仅有个别像差超差时,阻尼最小二乘法的迭代效果不佳.此时,即要使超差的像差下降,又不破坏其它像差,必需精细地调整权因子和目标值,这样耗费了很多的上机时间还不一定能如愿以偿.而适应法虽然在像差校正的初始阶段收敛速度不如阻尼最小二乘法快,但是在最后阶段即需要细致校正各项像差时则是很有效的,它既能使超差像差值平稳地向目标值趋近,又能不破坏其它像差值,最终达到需控制像差的良好校正.
4 设计结果
光学设计完成后,考虑到前片工作时直接接触水,虽然前片第1面为凹面,但凹面的口径不大,且凹面的矢高只有0117mm ,因此工作介质———水还是能吸附上去的,经过试造镜头的实际操作验证了这一点.
该物镜又用波像差程序计算了一次,得知离焦后的轴上点波差值对应数值孔径为1时达到波长的1/14,轴外点从几何像差估计,按50倍物镜要求(鉴别率为0100048mm )测算清晰范围可达整个视场的70%左右,从而得知该物镜的成像质量是较好的.
试造出的第一批50倍水镜头,通过在荧光显微镜上观察检验,成像质量达到预期的设计
9
21第5期 陈 健:50倍显微物镜的计算机辅助设计
031东南大学学报第28卷
要求,用户反映也是不错的.由于该物镜中有3片正透镜的边缘较薄,加工时易造成破边,为此,又在工艺设计上作了改进,其结果见表1.
表1 光学结构
曲率半径
厚度D/mm N D N F N C材 料
R/mm
0100002212528110000011000001100000
1211053118272115153011521981151252KF2
-1211680017000117168711727451171248LaF2
851616361595711000001100000
010000317763110000011000001100000
811139213508114874011492271148531Q K3
-418066017000117172011734681171037ZF3
4217733010400110000011000001100000
517574017001116542911668221164878
314517211700116594011667501165600Lak1
-231253201040011000001.000001.00000
210561211831117881611799941178330LaF10
214801015600113330011337141133150水
0.00000.17001.516301.521961151390K9(盖玻片)
010000113333011337141133150水
参考文献
1 王之江.光学设计理论基础.北京:科学出版社,1984.51～220
CAD of50X Microscope Objective
Chen Jian
(Center of Development and Application of Computer,Southeast University,Nanjing210096)
Abstract: A procedure which is used to design the optic system of microscope objective is pre2 sented in the paper.The way for determining the structure of opticator is put forward by the use of CAD method,and an objective with better quality of optical image is obtained.
K ey w ords: microscope;CAD;iteration。