Способность разрешающая объектива микроскопа

Разрешающая сила микроскопа. Явление дифракции на апертуре объектива ограничивает возможности микроскопа. Как и в других оптических приборах, для количественной характеристики способности микроскопа вводится понятие его разрешающей силы. [c.199]

Для исследований микроструктуры наиболее часто используют световые микроскопы МИЛ -7 и МИМ-8 Разрешающая способность оптического светового микроскопа с применением масляного иммерсионного объектива соответствует практически 1 мкм. [c.311]

Оптические приборы достигли сейчас высокой степени совершенства, и их свойства в отношении разрешающей силы приближаются к предельно возможным. Современные объективы микроскопа, например, обладают апертурным углом, синус которого близок к единице, а разрешающая способность их уже близка к теоретически максимальной величине. Единственное, на что можно еще рассчитывать,— это улучшение качества изображения, что приводит к увеличению контраста последнего и к возможности различать больше подробностей на объекте. Иногда детали предмета не видны из-за малого контраста между объектом и фоном этот контраст можно усилить особым приемом, основанным на волновой природе света. [c.5]

Оптико-геометрические правила построения оптического изображения, о которых говорилось выше, не дают исчерпывающего ответа на вопросы, относящиеся к формированию изображения. Одним из них является вопрос об ограничении разрешающей способности изображения в идеальной оптической системе. Одним из первых решением этой проблемы занялся немецкий физик Е. Аббе, создавший теорию изображения в микроскопе. Согласно теории Аббе, на структуре предмета происходит дифракция света, вследствие чего в фокальной плоскости объектива микроскопа появляется дифракционная картина. Дифрагированные волны [c.16]

С помощью объектива микроскопа осуществляется первая стадия образования изображения. Изображение предмета, полученное с помощью объектива, затем увеличивается посредством окуляра. Однако ясно, что разрешающая способность определяется только первой стадией образования изображения. Поэтому на рис. 189 показан ход лучей только в объективе микроскопа. [c.244]

Путем построения более сложных систем можно добиться совпадения фокусов для трех различных цветов. Таковы наиболее совершенные объективы микроскопов (апохроматы), разработанные Аббе. Геометрооптические качества 10-линзового апохромата Аббе настолько высоки, что он позволяет достичь теоретического дифракционного предела разрешающей способности, обусловленного волновой природой света (см. 7.6). [c.359]

Основным недостатком многолучевых микроинтерферометров по схеме Физо является малая апертура объектива микроскопа. Объектив большой апертуры нельзя применять в этой схеме потому, что он имеет малый рабочий отрезок и в его пределах нельзя разместить эталонную пластинку. Малая же апертура объектива дает низкую разрешающую способность, поэтому МИИ-11 нельзя применять для точных измерений микронеровностей, шаг которых меньше предела разрешения. [c.155]

Для повышения разрешающей способности микроскопа можно идти двумя путями 1) уменьшать длину волны (переход к ультрафиолету) 2) увеличивать числовую апертуру объектива микроскопа п sin СС. Таким образом, угол а должен быть как можно больше, В лучших современных объективах он практически достиг своего теоретического предела а — п 2. Для повышения числовой апертуры применяют также иммерсию, т. е. жидкость с возможно высоким показателем преломления, заполняющую пространство между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива (см, 18, пункт 4). Если принять п л 1,5, то максимальное значение числовой апертуры будет п sin а л 1,5. Применение иммерсии, таким образом, позволяет снизить разрешаемый предел примерно в полтора раза, т. е. довести его до величины I л 0,61Я/1,5 0,4Я. Детали объекта, размеры которых меньше примерно 0,4Я, принципиально не могут быть выявлены с помощью микроскопа. Ни при каком увеличении нельзя определить форму объекта, рассматривая его в микроскоп, если размеры самого объекта меньше приблизительно 0,4Я. Разумеется, с помощь ю микроскопа можно обнаружить объекты и много меньших размеров, если только они светятся достаточно ярко (ультрамикроскоп). Нельзя определить только их форму. [c.366]

Если при определении разрешающей способности довольствоваться наименее совершенным изображением, которое правильно передавало бы только периодическую структуру решетки с периодом d, то разрешающую способность объектива микроскопа можно определить следующим образом. Пусть решетка освещается нормально падающими лучами света (рис. 219, а). Тогда для разрешения необходимо, чтобы наряду с прямо прошедшим пучком света в объектив попали также дифракционные пучки первого и минус пер- [c.369]

С помощью объектива микроскопа получена микрофотография малого объекта (например, растительных клеток или бактерий) с линейным увеличением N. Тот же объектив был использован для проектирования полученной микрофотографии на удаленный экран. Каково должно быть минимальное значение увеличения N, чтобы полностью была использована разрешающая способность микроскопа Диаметр апертурной диафрагмы объектива равен D, диаметр зрачка глаза d. Изображение на экране рассматривается с места нахождения объектива. [c.377]

Препараты для оценки качества микрообъективов. Для оценки разрешающей способности объективов микроскопов пользуются препаратами микроскопических элементов растительных и животных образований. К наиболее распространенным препаратам относятся известковые панцири микроскопических водорослей — диатомей. Ширина и расстояние между линейными элементами этих панцирей для каждой определенного вида диатомеи имеют определенные значения с наибольшими отступлениями от средних величин. Общепринято пользоваться небольшим набором препаратов различных определенных диатомей в количестве не свыше десяти. Они подобраны таким образом, что среди них можно найти структурные элементы с расстояниями от 0,25 до [c.59]

Реплика помеш,ается в камеру с иммерсионной жидкостью, т. е. жидкостью с большим показателем преломления (применяемой для усиления разрешающей способности микроскопа), которая должна находиться между рассматриваемой репликой и объективом. Камеру с репликой ставят под объектив микроскопа и наблюдают в монохроматическом зеленом свете интерференционную картину. Цена интерференционной полосы зависит от показателей преломления пленки и жидкости, которые, естественно, должны быть заранее известны. Цену полосы можно изменять в достаточно широких пределах, меняя жидкость, как это следует из формулы (94), которая в данном случае приобретает вид [c.96]

После нескольких лет упорного труда ученого были впервые выпущены объективы оптических инструментов, изготовленные и рассчитанные исключительно на основании теоретических соображений и инженерных расчетов. В 1873 г. Аббе опубликовал свои исследования о микроскопе [54]. Этот оптический инструмент предстал в совершенно новом свете впервые были выяснены функции объектива и окуляра, проведена классификация различных аберраций, разработана теория микроскопического изображения и, наконец, были установлены пределы разрешающей способности оптических инструментов. [c.369]

Поскольку разрешающая способность электронного микроскопа зависит не только от аберраций объективной линзы, но и от длины волны электронов к, корректное определение этого параметра возможно только на основе законов волновой оптики. Методом фурье-преобразова-ний наблюдаемый в микроскопе объект представляют набором структурных составляющих с разл. пространственными частотами R, воздействующими на амплитуду и фазу проходящих сквозь него волн. Обычно амплитудная компонента реальных объектов мала. Поэтому ниже рассмотрим только фазовые объекты. Волны, дифрагирующие на структурных фурье-компонентах, отклоняются на разл. углы и поэтому проходят через разл. зоны объектива, в к-рых происходит сдвиг фаз, зависящий от радиуса зоны. Изображённые на рис. 1 лучи совпадают с направлением волновых векторов дифрагированных волн (сами волны—не показаны), причём 0 = й .—углы дифракции этих волн. В отсутствие аберраций линза преобразует [c.547]

Выше было сказано, что, по теории Аббе, разрешающая способность микроскопа зависит не только от апертуры объектива, но и ют апертуры осветительной системы. Кроме того, при больших уве- [c.10]

Ожидается, что непосредственное применение в промышленности голографическая микроскопия найдет при решении задачи изготовления микроэлектронных масок. До настоящего времени для этих целей использовались высококачественные, необычайно сложные и дорогостоящие объективы. Такие объективы должны иметь большую разрешающую способность по всему полю зрения, которое может быть чрезвычайно большим. Кроме того, возникает необходимость многократного впечатывания изображения на соседние участки материала. [c.189]

Чем больше апертурное число А (A=h sin p), тем меньше разрешающая способность. В современных микроскопах отверстный угол объектива близок к 90°, показатель преломления воздуха равен 1. Отсюда [c.38]

Создание перспективных оптических систем с повышенной разрешающей способностью для тепловой микроскопии и, в частности, разработка объективов с большим рабочим расстоянием непосредственно связаны с развитием зеркальной и зеркально-линзовой оптики. Как известно [23], преимущество зеркально-линзовых объективов перед обычными линзовыми объективами заключается в том, что у них так называемый передний отрезок может более чем в четыре раза превышать фокусное расстояние, что позволяет по-новому решать ряд конструктивных задач проектирования оптических систем для средств высокотемпературной металлографии, для приборов локального микроспектрального анализа и других устройств. [c.95]

Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Разрешающая способность микроскопа ограничена вследствие диффракции света и зависит от численной апертуры объектива и длины волны света. В результате диффрак-дии изображение бесконечно малой светящейся точки, рассматриваемой в микроскоп, имеет вид круглого светлого диска, окруженного несколькими слабыми светлыми кольцами. Освещенность первого кольца равна 1,75% освещенности диска. Диаметр диска [c.7]

Иммерсионные жидкости. Отклонение световых лучей при переходе их через границы сред, имеющих разные показатели преломления, вызывает аберрации и потери света, что приводит к снижению разрешающей способности объективов и ухудшению качества изображений. Для устранения этих явлений пространство между препаратом и объективом микроскопа заполняют жидкостью, называемой иммерсионной. Как правило, иммерсионные жидкости пpимeняюf я при работе с короткофокусными объективами (менее 3 мм), дающими большое увеличение. Рабочие расстояния этих объективов очень малы (от 0,08 до 1,9 мм). [c.67]

Косое освещение применяют для повышения контраста изображения и для передачи формы и объема фотографируемых частиц, изображение которых получается на слегка затемненном поле. Косое освещение рекомендуется применять только для частиц, имеющих достаточно выраженный объем. В этом случае повышается не только контрастность, но и увеличивается разрешающая способность микроскопа (примерно в два раза). Не сле-дует применять косое освещение для фотографирования частиц, имеющих плоскую форму, а также для съемки близко и часто расположенных частиц препарата. Величину смещения оси апертурной диафрагмы относительно оси объектива микроскопа рекомендуется выбирать экспериментально, проверкой всех промежуточных вариантов, начиная от центрального освещения и кончая освещением на темном поле. Возрастающие при этом потери света компенсируют либо увеличением экспозиции, либо повышением интенсивности освещения. [c.78]

Числовая апертура А также гравируется на оправе объектива например, при А = 0,2 для А = 546 ммк разрешающая способнссть > > 1,4 мк при масляной иммерсии Л= 1,25, разрешающая сила fiji 0.2 мк. Апертура объектива микроскопа связана с разрешающей способностью глаза, которая в свою очередь определяет предельное значение необходимого увеличения [c.211]

АББЕ ОСВЕТИТЕЛЬ, часть биологич. микроскопа, предназначенная для сосредоточения светового пучка, падающего на препарат, и регулирования ширины и направления этого пучка. Состоит из двустороннего плоско-вогнутого зеркала, двух- или трехлинзового конденсора и ирисовой диафрагмы. Диафрагма расположена впереди конденсора (считая по направлению света) близко от первой линзы посредством кремальеры м. б. смещена в сторону от оптич. оси конденсора. Кроме того диафрагму можно вращать вокруг оси конденсора, что дает возможность направлят на препарат косой пучок желаемой ширины под любым азимутальным углом. Конденсор вместе с диафрагмой может передвигаться вдоль оси микроскопа. Предусмотрено удобное пользование светофильтрами. Смысл применения такого осветительного устройства в том, что при освещении узким косым пучком разрешающая способность микроскопа в 1,5—2 раза больше, чем при центральном освещении или при широкой диафрагме. Для того чтобы всецело использовать разрешающую способность объектива микроскопа, необходимо, чтобы апертура конденсора была бы не меньше, чем апертура объектива. Наиболее совершенные конденсоры — трехлинзовые апланатические с [c.9]

В микроскопах изучаемые объекты малы и помещаются перед объективом вблизи главной оптической оси. Апертуры лучей, формирующих изображение в микроскопе, должны быть как можно шире (в лучших объективах микроскопов апертуры практически доведены до своего теоретического предела 180°). От этого увеличивается яркость изображения, а главное повышается разрешающая сила объектива, т. е. его способность различать мелкие детали (см. 56). Поэтому сопряженные точки главной оптической оси, в первой из которых помещается объект, а во второй получается его изображение, даваемое объективом, должны быть анаберрацион-ными, т, е. точка Р должна изображаться в виде точки Р широкими пучками лучей (см. 9). Однако этого условия еще недостаточно. Необходимо, чтобы без аберраций изображались все точки малого участка предметной плоскости, проходящей черей точку Р перпендикулярно к главной оптической оси. Практически речь идет об устранении сферической аберрации и-комы. Анаберрационйые то Гки [c.116]

Впервые предел разрешения объектива микроскопа был найден Гельмгольцем в 1874 г. Гельмгольц рассматривал самосве-тящиеся объекты. Примерно в то же время и независимо от Гельмгольца вопрос о разрешающей способности микроскопа был разобран [c.367]

Объективы для микроскопов и микрофотографии. Микрообъективы подразделяются на ахроматы, полуапохро-маты и апохроматы соответственно степени совершенства коррекции. Ахроматы и апохроматы изготовляются сухие и иммерсионные. Последние имеют более высокую апертуру (до 1,7—1,8), что повышает разрешающую способность микроскопов, и. менее чувствительны [c.242]

Объективы для ультрафиолетовых лучей позволяют за счет иримеиения лучей с короткими длинами волн повысить разрешающую способность микроскопов примерно в 2 раза. Поэтому онп применяются для фотографирования увеличенных изображений препаратов. [c.333]

Микроскоп. Микроскоп снабжен длиннофокусным объективом с 20-кратным увеличением типа М.1487 фирмы Виккерс инстр -ментс ЛТД. . Числовая апертура объектива равна 0,65, фокусное расстояние — 12,2 мм, глубина резкости — 4 мк. Последняя особенность объектива позволила применить метод оптических сечений, с помощью которого можно получать фотографии треков частиц в пленке с разрешающей способностью но глубине около + 8 л/к. Используется окуляр фирмы Хьюдженайн с 6-кратным увеличением. Микроскоп прочно закрепляют на рабочем участке, чтобы свести к минимуму относительную вибрацию. Перемещение рычагов управления фокусировкой микроскопа усиливается стрелочным прибором, с помощью которого перемещение фокуса микроскопа может быть измерено с точностью 0,3 мк. [c.192]

МИКРОСКОП оптический (от греч. mikroa — малый и skopeo — смотрю) — оптич. приб для получения сильно увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), не видимых невооружённым глазом. Разл. типы М. предназначаются для рассматривания, изучения и измерения микроструктуры орга-нич. клеток, бактерий, срезов тканей, микрокристаллов, волокон, минералов, микросхем и др. объектов, размеры к-рых меньше мин. разрешения глаза (см. Разрешающая способность), равного 0,1 мм. М. даёт возможность различать структуры с расстоянием между элементами до 0,2 мкм. Обычно М. имеет двухступенчатую систему увеличения, образованную объективом и окуляром а обеспечивающую увеличение до 1500 краг, В оптич. схему М. входят также элементы, необходимые для освещения объекта. [c.141]

В методе Дифференциального интерференц. контраста (ДИК) обе волны проходят через один и тот же объект с небольшим боковым смещением. Наиб, распространение получил вариант ДИК по Номарскоыу, в к-рои разделение и сведение пучков производятся в поляризов. свете с по.мощью спец, двоякопреломляю-щих призм, установленных соответственно перед конденсором и после объектива. Величина разведения пучков выбирается близкой к разрешающей способности микроскопа, чтобы не было за.метно двоение изображения. Изображение в ДНК отражает градиент разности оптич. пути в объекте в направлении раздвоения. Получаемое цветное изображение рельефно в нём, так же как и в предыдущем случае, отсутствуют ореолы. Благодаря тому, что оба интерферирующих пучка проходят через одни и те же оптич. элементы, устройства, реализующие ДИК, просты и удобны в обращении. [c.146]

Чтобы использовать разрешающую способность объектива, т. е. увидеть те детали структуры объекта, которые разрешаются объективом, необходимо установить соответствующее увеличение микроскопа. Увеличение микроскопа М называют полезным, если разрешаемые детали структуры можно наблюдать под углом зрения 2 —4. Полезное увеличение находятся в пределах Л 500Л-н ЮООЛ (2). [c.23]

Разрешающую способность микроскопа можно повысить цвумя путями либо увеличивая апертуру объектива и осветительной системы, либо уменьшая длину волны света, осве щающего препарат. [c.9]

При работе с искусственными источниками света обычно применяют лампы накаливания, которые имеют небольшое по размеру неравномерно светящееся тело, состоящее из отдельных витков. Проектировать такой источник в поле зрения микроскопа нельзя, так как оно будет неравномерно освещено, что совершенно недопустимо. Поэтому искусственным путем добиваются правильного освещения препарата (так называемого освещения по Кёлеру), которое состоит в следующем (см. фиг. 1). Источник света Л проектируется коллектором Кл в плоскость ирисовой апертурной диафрагмы Да конденсора К и, следовательно, в выходной зрачок аа объектива. Ирисовая диафрагма Дп осветителя, называемая полевой, проектируется конденсором К в плоскость препарата АВ. Апертурная диафрагма Да должна быть открыта приблизительно до двух третей диаметра выходного зрачка. (Хотя такое неполное открытие апертурной диафрагмы и снижает до некоторой степени разрешающую способность микроскопа, однако практически оно оказалось [c.11]

Нетрудно заметить, однако, что проведенный Аббе эксперимент был гораздо шире первоначальной теории и сводился не столько к проверке разрешающей способности микроскопа, сколько к проверке возможности синтеза произвольного изображения посредством управления параметрами волнового поля. Впервые этот вывод из теории Аббе был отчетливо сформулирован немецким физиком X. Боршем, который предложил полностью отказаться от использования каких-либо объективов и формировать изображения заданных объектов, воссоздавая в некоторой плоскости соответствующее им распределение волнового поля [7]. Модулируя поле плоской волны маской, в которой была просверлена заранее рассчитанная система отверстий, я вводя фазовые сдвиги в излучение с помощью тонких слюдяных пластинок, X. Борш осуществил синтез изображений решеток некоторых кристаллов. В дальнейшем эта методика была усовершенствована в Англии У. Брэггом, который предложил получать такие маски фотографическим путем [8]. Однако методы X. Борша и У. Брэгга можно было использовать только для синтеза изображений простейших объектов обычно это были кристаллы с определенной симметрией. Усложнение объекта вело к необходимости расчета и воссоздания чрезвычайно сложной картины распределения амплитуд и фаз, что было невозможно осуществить имеющимися в то время методами. Основной результат этих работ заключался в том, что они явились основой, на которой был разработан голограммный метод Габора. [c.46]

Период систематического увеличения разрешающей способности электронных микроскопов, начало которому было положено в 1931 г. работами Кнолля и Руски, был фактически завершен в 1946 г., когда Хиллиер и Рамберг [1] устранили астигматизм объектива и достигли разрешающей способности, лишь незначительно отличающейся от теоретического предела. Хотя барьер на пути дальнейшего прогресса имеет чисто техническую природу, все же он достаточно грозен для того, чтобы помешать любым существенным улучшениям в прямом направлении. [c.218]

Теоретический предел разрешения обычных электронных микроскопов составляет около 5 А. Он определяется компромиссом между дифракцией и сферической аберрацией в электронных объективах и в оптимальном случае пропорционален корню четвертой степени из аберрационной постоянной. Хотя было выдвинуто несколько предложений, направленных на коррекцию объективов, все они сопряжены с такими техническими трудностями, что самое большее, чего можно ожидать, даже будучи оптимистом,— это достичь улучшения в 2 раза. Нет никакой надежды повысить разрешающую способность в 10 раз по сравнению с уже достигнутой на сегодня ), так как это потребовало бы осуществления коррекции сферической абберации с точностью до [c.218]

Одна из наиболее важных практических трудностей в дифракционной микроскопии и в любом методе улучшения разрешающей способности электронных микроскопов связана с требованием высокого постоянства расположения фокуса. Можна напомнить, что электронная микроскопия оперирует с фокусными расстояниями того же порядка, как и оптическая микроскопия, т. е. несколько миллиметров, к то время как ею достигнуты разрешения, примерно в 100—200 раз лучшие. Кроме того, электронные линзы не так стабильны, как стеклянные, они испытывают флуктуации и, наконец, не ахроматичны. Так, электронная микроскопия на магнитных линзах становится возможной только при стабилизации токов в линзах с точностью порядка 1/20 000. В столь высокой стабильности нет необходимости в электростатических микроскопах с постоянным потенциалом, где фокусное расстояние остается фиксированным. Но даже здесь менее жесткие требования к стабильности связаны с очень большой глубиной резкости электронных объективов, обусловленной малостью апертурных углов. Однако любой дальнейший прогресс сопряжен с повышением требований к стабиль- [c.291]

Никакие конструктивные объективы не помогают избавиться от этого недостатка, так как он обусловлен самш волновой природой электромагнитных колебаний. И именно он определяет одну из основных характеристик оптических приборов - их разрешающую способность, т. е. способность различать две близко расположенные светящиеся точки (например звезды). Это явление, ухудшающее разрешающую способность электронных микроскопов, заставило Денниса Габора задуматься над тем, как можно устранить последствия дифракции. И он предложил способ, в котором были заложены основные принципы голографии. Но об этом немного позже. [c.36]

К 1946 г. закончился период систематического увеличения разрешающей способности электронных микроскопов, когда устранили астигматизм объектива и достигли разрешающей способности, лишь незначительно отличающейся от теоретического предела. Он определяется компромиссом между дифракцией и сферической аберрацией в электронных линзах. Следовательно, чтобы еще больше повысить разрешающую способность электронных микроскопов, нужно каким-то способом корректировать электроннзпо линзу. Было видвинуто несколько предложений, но они давали надежду лишь на незначительные успехи. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...