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QQ22746來自495872013-11-19

光學顯微鏡的組成結構

光學顯微鏡一般由載物臺

360問答

、聚光照明系統、物鏡，目鏡和調焦機構組成。載

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物臺用於承放被觀察的物體。利用調焦旋鈕可以驅動調焦機構，使載物臺作粗調和微調的升降運動，使被觀察物體調焦清晰成象。它的上層可以在水

平面內沿作精密移

動和轉動，一般都把被觀察的部位調放到視場中心。

聚光照明系統由燈源和聚光鏡構成，聚光鏡的功能是使更多的光能集中到被觀察的部位。照明燈的

光譜特性必須與顯微鏡的接收器

的工作波段相適應。

物鏡位於被觀察物體附近，是實

廠完樂肉須啊既層族

現第一級放大的鏡頭。在物鏡轉換

分徑境位礎利

器上同時裝著幾個不

且證

同放大倍率的物鏡，

轉動轉換器就可讓不同倍率的

物鏡進入工作光路，物鏡的

放大倍率通常為5～100倍。

物鏡是顯微鏡中對成象質量優劣起決定性作用的光學元件。常用的有能對兩種顏色的光線校正色差的消色差物鏡；質量更高的還有能

於料短做距

對三種色光校正色差的復消色差物鏡；能保證物鏡的整個像面

為平面，以提高視場

邊緣成像質量的平像場物鏡。高倍

檢迫末

物鏡中多采用浸液物鏡，即在物鏡的下表面和標本片的上表面

料船

之間填充折射率為1。5左右的液體，它能顯著的

提高顯微觀察的解析度。

目鏡是位於人眼附近實現第二級放大的鏡頭，鏡放大倍率通常為5～

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20倍。按照所能看到的視場大小，目鏡可分為視場較小的普通目鏡，和視場較大的大視場目鏡（或稱廣角目鏡）兩類。

載物臺和物鏡兩者必須能沿物鏡光軸方

邊害

向作相對運動以實現調焦

，獲得清晰的影象。用

高倍物鏡工作時，容許的

調焦範圍往往小於微米

，所以顯微鏡必須具備極為精密

的微動調焦機構。

顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率，顯微鏡的解析度是指

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能被顯微鏡清晰區分的兩個物點的

固待省布鹽冷毫加日家孔

最小間距。解析度和放

讀評足個得斤參廣

大倍率是兩個不同的但又互有聯絡的概念。

當選用的物鏡數值孔徑

不夠大，即解析度不夠高

時，顯微鏡不能分清物體的微細結構，此時即使過度地增

矛正向漢的聽單備右

大放大倍率，得到的也只能

是一個輪廓雖大但細節不清的圖

像，稱為無效放大倍率。反

春百頂運化菜腳派促航

之如果解析度已滿足要求而放大倍率不足，則顯微鏡

雖已具備分辨的能力，

但因影象太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發揮顯微鏡的分辨能力，應

職述互

使數值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。

聚光照明系統是對顯微鏡成像性

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能有較大影響，但又是易於被

使用者忽視的環節。它的功

能是提供亮度足夠且均勻的物

弦封

面照明。聚光鏡發來的光束應能保證充滿物鏡

自病孔

孔徑角，否則就不能充分利用物鏡所能達到的最高解析度。為此目的，在聚光鏡中設有類似照相物鏡中的 ，可以調節開孔大小的可變孔徑光闌，用來調節照明光束孔徑，以與物鏡孔徑角匹配。

改變照明方式，可以獲得亮背景上的暗物點（稱亮視場照明）或暗背景上的亮物點（稱暗視場照明）等不同的觀察方式，以便在不同情況下更好地發現和觀察微細結構。

電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的最小間距來表示。20世紀70年代，透射式電子顯微鏡的解析度約為0。3奈米（人眼的分辨本領約為0。1毫米）。現在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以透過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。

1931年，德國的克諾爾和魯斯卡，用冷陰極放電電子源和三個電子透鏡改裝了一臺高壓示波器，並獲得了放大十幾倍的圖象，證實了電子顯微鏡放大成像的可能性。1932年，經過魯斯卡的改進，電子顯微鏡的分辨能力達到了50奈米，約為當時光學顯微鏡分辨本領的十倍，於是電子顯微鏡開始受到人們的重視。

到了二十世紀40年代，美國的希爾用消像散器補償電子透鏡的旋轉不對稱性，使電子顯微鏡的分辨本領有了新的突破，逐步達到了現代水平。在中國，1958年研製成功透射式電子顯微鏡，其分辨本領為3奈米，1979年又製成分辨本領為0。3奈米的大型電子顯微鏡。

電子顯微鏡的分辨本領雖已遠勝於光學顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會使生物樣品受到輻照損傷。其他的問題，如電子槍亮度和電子透鏡質量的提高等問題也有待繼續研究。

分辨能力是電子顯微鏡的重要指標，它與透過樣品的電子束入射錐角和波長有關。可見光的波長約為300～700奈米，而電子束的波長與加速電壓有關。當加速電壓為50～100千伏時，電子束波長約為0。0053～0。0037奈米。由於電子束的波長遠遠小於可見光的波長，所以即使電子束的錐角僅為光學顯微鏡的1％，電子顯微鏡的分辨本領仍遠遠優於光學顯微鏡。

電子顯微鏡由鏡筒、真空系統和電源櫃三部分組成。鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體；真空系統由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構成，並透過抽氣管道與鏡筒相聯接；電源櫃由高壓發生器、勵磁電流穩流器和各種調節控制單元組成。

電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用一個對稱於鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱為電子透鏡。現代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩定的直流勵磁電流透過帶極靴的線圈產生的強磁場使電子聚焦。

電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構成的部件。它能發射並形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩定度要求不低於萬分之一。

電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌，也能與 X射線衍射儀或電子能譜儀相結合，構成電子微探針，用於物質成分分析；發射式電子顯微鏡用於自發射電子錶面的研究。

投射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品後，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿。在這種電子顯微鏡中，影象細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子透過物鏡光欄，參與成像，在影象中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在影象中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密，則像的對比度就會惡化，甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。

透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發射出、透過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束透過樣品後由物鏡成像於中間鏡上，再透過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像於熒光屏或照相干版上。

中間鏡主要透過對勵磁電流的調節，放大倍數可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍；改變中間鏡的焦距，即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射影象。為了能研究較厚的金屬切片樣品，法國杜洛斯電子光學實驗室研製出加速電壓為3500千伏的超高壓電子顯微鏡。

掃描式電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅在樣品表面掃描激發出次級電子。放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，透過放大後調製映象管的電子束強度，從而改變映象管熒光屏上的亮度。映象管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣映象管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌影象，這與工業電視機的工作原理相類似。

掃描式電子顯微鏡的解析度主要決定於樣品表面上電子束的直徑。放大倍數是映象管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品；影象有很強的立體感；能利用電子束與物質相互作用而產生的次級電子、吸收電子和 X射線等資訊分析物質成分。

掃描式電子顯微鏡的電子槍和聚光鏡與透射式電子顯微鏡的大致相同，但是為了使電子束更細，在聚光鏡下又增加了物鏡和消像散器，在物鏡內部還裝有兩組互相垂直的掃描線圈。物鏡下面的樣品室內裝有可以移動、轉動和傾斜的樣品臺。