尼康顯微鏡蓋玻璃和校正環(huán)的要求

蓋玻片

載玻片上的大多數(shù)生物標本都被蓋玻片保護。這意味著來自標本的光必須總是穿過玻璃罩，使得這塊薄的玻璃片成為顯微鏡工藝的重要組成部分。

日本制造的蓋玻片規(guī)格由日本工業(yè)標準（JIS）確定。以下是具體光學興趣的一個例子：

• 折射率：

  No.1

• 阿貝數(shù)：

  υ= 56±2

• 平整度：

  0.010mm

• 厚度：

  名稱：No.1，厚度范圍：0.12-0.17 
  名稱：No.1-S，厚度范圍：0.15-0.18

所以我們看到蓋玻片根據(jù)嚴格的標準制造，這也決定了物鏡的設計（通常為0.17毫米厚）。正確使用顯微鏡的*步是使用符合這些標準的蓋玻片。

覆蓋玻片和球面像差

為什么有必要設計一個符合保護標本的蓋玻片標準的物鏡？

例如，如果你要把一塊玻璃放在一些東西上，通常看起來不會很明顯，而不是稍微靠近一點。這是因為從對象朝向觀察者的眼睛（也稱為光學術語的數(shù)值孔徑）的單一光線的角度非常小。換句話說，如果數(shù)值孔徑小，則覆蓋層將不會顯著影響物體的出現(xiàn)。

然而，如果數(shù)值孔徑較大，例如在物鏡的情況下，則甚至薄的覆蓋層將對圖像質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。其主要原因是稱為“球面像差”。

如圖1所示，當光線L0-L3在覆蓋玻片下從物體P彈起時，它們在進入物鏡之前都被折疊在蓋玻片內(nèi)。從物鏡的角度來看，似乎每個這些光線都來自不同的點。即使是具有*小數(shù)值孔徑的L0，看起來好像是來自P以外的點。這就是為什么玻璃上的物體看起來更接近肉眼，其深度P0等于厚度（d）除以折射率（n）。偏離此位置變?yōu)榍蛎嫦癫睢?/span>

當數(shù)值孔徑相對較小時，如光線L1，與P0點的偏差較小。然而，隨著數(shù)值孔徑的增加，球面像差也增加。這就是為什么在設計具有更大數(shù)值孔徑的生物學物鏡時需要考慮覆蓋玻片球面像差的像差設計。

校正環(huán)

生物樣本的物鏡通常設計為0.17毫米厚的覆蓋層。然而，如上所述，即使根據(jù)顯微鏡規(guī)格設計的覆蓋層也可以具有在0.12-0.18mm之間的厚度變化。

覆蓋玻片產(chǎn)生的球面像差隨著覆蓋層厚度的增加而增加，因此厚度大于0.17 mm的厚度將*出大多數(shù)物鏡的修正。然而，這并不意味著更薄的總是更好。由于物鏡被設計為補償0.17mm覆蓋玻片的球面像差，所以太薄的覆蓋玻片也將引起球面像差。因此，比設計的物鏡更薄或更厚的覆蓋玻片將引起球面像差。

圖2說明了覆蓋層厚度的偏差如何影響圖像質(zhì)量。橫軸表示覆蓋玻片厚度偏差，而垂直軸顯示圖像退化量作為點擴散功能，其中理想圖像為1.圖表顯示，即使使用與數(shù)值孔徑相同的蓋玻片偏差，圖像質(zhì)量也會很大。例如，在數(shù)值孔徑為0.95的情況下，即使0.01mm的厚度偏差，導致圖像從理想值降低了一半。然而，0.4的數(shù)值孔徑對于具有0.01mm相同厚度偏差的圖像幾乎不施加影響。

圖3顯示了通過具有適當覆蓋玻片（A）的數(shù)值孔徑0.95的物鏡和具有厚度偏差（B）的覆蓋玻片觀察到的相同物體的顯微鏡圖像。后一種形象的焦點和對比度都較差。

 

圖3.圖像質(zhì)量與正確或不正確的覆蓋層玻璃的比較

為了獲得具有高數(shù)值孔徑的理想圖像，必須非常精確地測量覆蓋層厚度，并選擇合適的厚度。然而，這在實踐中很難實現(xiàn)。這就是為什么幾乎所有具有高數(shù)值孔徑的物鏡都具有內(nèi)置的稱為校正環(huán)的機構。

校正環(huán)是連接到物鏡的一塊圓形金屬。通過旋轉，顯微鏡用戶可以沿著光軸移動透鏡組的一部分，以補償覆蓋層厚度偏差并消除球面像差。顯微鏡用戶可以輕松地旋轉校正環(huán)，來回移動對焦，直到達到*佳圖像為止。但是，糾正環(huán)也有限制。當蓋玻片厚度*過標準太多或者蓋玻片材料是不同的材料時，不能使用它們。一般來說，使用具有高數(shù)值孔徑的物鏡時，選擇厚度偏差小的1號S覆蓋玻片是個好主意。

*近，新的和不同的顯微鏡技術伴隨著更高的性能要求。覆蓋層和修正環(huán)起著關鍵作用，使這種增強的性能成為可能。