显微镜:透镜组合构成的光学仪器-中文百科频道

简介

显微镜大致可以分为光学显微镜和电子显微镜,视频显微镜。光学显微镜通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无疑光学部分是最为关键的，它由目镜和物镜组成。早于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。光学显微镜的种类很多，主要有明视野显微镜（普通光学显微镜）、暗视野显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、激光共聚扫描显微镜、偏光显微镜、微分干涉差显微镜、倒置显微镜。

电子显微镜有与光学显微镜相似的基本结构特征，但它有着比光学显微镜高得多的对物体的放大及分辨本领，它将电子流作为一种新的光源，使物体成像。自1938年Ruska发明第一台透射电子显微镜至今（2011年12月），除了透射电镜本身的性能不断的提高外，还发展了其他多种类型的电镜。如扫描电镜、分析电镜、超高压电镜等。结合各种电镜样品制备技术，可对样品进行多方面的结构或结构与功能关系的深入研究。显微镜被用来观察微小物体的图像。常用于生物、医药及微小粒子的观测。

历史发展

在17世纪，人们发现把两块凸透镜组合起来，能明显的提高放大能力，这种装置就是显微镜的前身。第一架真正的显微镜，是用一片凸透镜和一片凹透镜重叠起来组合而成，又称为复式显微镜，是荷兰眼镜匠詹森父子制成的，后来经意大利天文学家伽利略加以改良，显微镜才有了更佳的效果。

最初的显微镜很简单，只能放大50~200倍，以后又不断改进，逐渐发展。光学显微镜可以把物体放大到1500倍左右，能够观察到细菌的形状。

1932年，德国科学家诺尔和鲁斯卡在柏林制成了世界上第一台电子显微镜。电子显微镜用电子束代替光束，用磁场代替透镜来观察细微物体。电子显微镜一下子把放大倍数提高到1万倍。到20世纪90年代，世界上已经研制出放大率200万倍的电子显微镜，人们利用它看到了物质的内部的精细结构。看见所有物质都是由一些肉眼看不见的极小极小的微粒组成的，发现了原子世界。1983年，人们发明了扫描隧道显微镜。这种显微镜比电子显微镜更先进。自从扫描隧道显微镜发明后，世界上便诞生了一门以0.1纳米至100纳米这样的尺度为研究对象的新学科，这就是纳米科技。

现在，越来越多的病理学实验室开始启动数字病理学实验室进程，用玻片扫描仪提供全视野数字化切片。用户通过使用器械化显微系统能够在不同放大倍数下采集一个或多个感兴趣区域的数字图像，任意放大倍率下创建整张玻片的图像。创建后的这些文件被称为数字化玻片。

数码

数码显微镜又叫视频显微镜，是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜看到的实物图像通过数模转换，使其成像在显微镜自带的屏幕上或计算机上。数码显微镜是将精锐的光学显微镜技术、先进的光电转换技术、液晶屏幕技术完美地结合在一起而开发研制成功的一项高科技电子产品。从而，可以对微观领域的研究从传统的普通的双眼观察到通过显示器上再现，从而提高了工作效率。

数码显微镜在观察物体时能产生正立的三维空间影像。立体感强，成像清晰和宽阔，又具有长工作距离，并是适用范围非常广泛的常规显微镜。它操作方便、直观、检定效率高,适用于电子工业生产线的检验、印刷线路板的检定、印刷电路组件中出现的焊接缺陷(印刷错位、塌边等)的检定、单板PC的检定、真空荧光显示屏VFD的检定等等,它将实物的图像放大后显示在计算机的屏幕上，可以将图片保存，放大，打印。配测量软件可以测量各种数据。

仪器结构

普通光学

GR-D8BX双目生物显微镜增加了防霉装置，并对外观进行了合理的改进，使产品更加美观、人性化。

技术参数：综合倍率：40-1000X可选配：20X物镜16X目镜、20X目镜

观察头

平移式双目头，45°倾斜，360°旋转；内置防霉装置

目镜大视场目镜WF10×

物镜消色差物镜4×、10×、40×（弹）、100×（弹，油）；

转换器四孔转换器

载物台双层活动平台面积140×140mm；移动范围75×50mm

调焦系统粗微调同轴调焦机构，调焦范围28mm，微调格值0.002mm

聚光镜NA1.25阿贝聚光镜

照明系统S-LED照明，亮度连续可调

平凹反光镜

柯勒照明装置

光学部分

（1）目镜：装在镜筒的上端，通常备有2－3个，上面刻有5×、10×或15×符号以表示其放大倍数，一般装的是10×的目镜。

（2）物镜：装在镜筒下端的旋转器上，一般有3~4个物镜，其中最短的刻有“10×”符号的为低倍镜，较长的刻有“40×”符号的为高倍镜，最长的刻有“100×”符号的为油镜，此外，在高倍镜和油镜上还常加有一圈不同颜色的线，以示区别。

显微镜的放大倍数是物镜的放大倍数与目镜的放大倍数的乘积，如物镜为10×，目镜为10×，其放大倍数就为10×10=100。

视频

GR001系列可拍照视频显微镜系传统体视显微镜与数码相机的有效结合。取代了人眼长期在双目筒上紧张观察的疲劳，将观察到的图像，直接清晰的呈现在电视机屏幕上，实时显示。图像可拍照、录相。

光学部分

规格型号GR001-SD

摄像目镜0.5X

连续变倍物镜0.7-4.5X

光学综合倍率0.35-2.25X

工作距离90mm

镜筒长160mm

安装尺寸￠50mm

与相机连接方式C-MOUNT

成像部分：

型　号GR3052CS芯片规格1/3"SONYCOLOURCCD水平解析度520TVLines白平衡AUTO背光补偿AUTO

连接方式C-MOUNT接口

电源DC12V(±10％)110mA8寸彩色液晶显示器规格：面板尺寸8寸，液晶屏4：3，配有AV、VGA两种信号线电源DC12V

双制式：NTSCPAL最佳分辨率800Ｘ600对比度：400:1

单筒视频显微镜GR001TV-3052CS-8SD

标准配置:单筒显微镜GR001-SD＋高清视频相机GR3052CS+落射照明GR56iLED灯+液晶屏托架+8寸液晶显示器GR-085TV+SD卡拍照器（含2GSD卡、遥控器、信号线等）

综合倍率：光学倍率*数字倍率

例：GR001TV-3052CS-8SD在8寸显示器上的综合倍率=12-76X，连续可调

注：显示器越大，放大倍率越大。

如果该款显微镜的倍率不在您的倍率要求范围内，可以选购相对应的辅助物镜，

或者更换更高倍率的镜头，可以满足您的要求。

成像原理

光学显微镜成像原理

当把待观察物体放在物镜焦点外侧靠近焦点处时，在物镜后所成的实像恰在目镜焦点内侧靠近焦点处，经目镜再次放大成一虚像。观察到的是经两次放大后的倒立虚像。

电子显微镜成像原理

经常性的维护

1、防潮如果室内潮湿，光学镜片就容易生霉、生雾。镜片一旦生霉，很难除去。显微镜内部的镜片由于不便擦拭，潮湿对其危害性更大。机械零件受潮后，容易生锈。为了防潮，存放显微镜时，除了选择干燥的房间外，存放地点也应离墙、离地、远离湿源。显微镜箱内应放置１～２袋硅胶作干燥剂。并经常对硅胶进行烘烤。在其颜色变粉红后，应及时烘烤，烘烤后再继续使用。

2、防尘光学元件表面落入灰尘，不仅影响光线通过，而且经光学系统放大后，会生成很大的污斑，影响观察。灰尘、砂粒落入机械部分，还会增加磨损，引起运动受阻，危害同样很大。因此，必须经常保持显微镜的清洁。

3、防腐蚀显微镜不能和具有腐蚀性的化学试剂放在一起。如硫酸、盐酸、强碱等。

4、防热防热的目的主要是为了避免热胀冷缩引起镜片的开胶与脱落。

光学系统的擦拭

平时对显微镜的各光学部分的表面，用干净的毛笔清扫或用擦镜纸擦拭干净即行。在镜片上有抹不掉的污物、油渍或手指印时，镜片生霉、生雾以及长期停用后复用时，都需要先进行擦拭再使用。

1、擦拭范围目镜和聚光镜允许拆开擦拭。物镜因结构复杂，装配时又要专门的仪器来校正才能恢复原有的精度，故严禁拆开擦拭。

拆卸目镜和聚光镜时，要注意以下几点：

a、小心谨慎。

b、拆卸时，要标记各元件的相对位置（可在外壳上划线作标记）、相对顺序和镜片的正反面，以防重装时弄错。

c、操作环境应保持清洁、干燥。拆卸目镜时，只要从两端旋出上下两块透镜即可。目镜内的视场光栏不能移动。否则，会使视场界线模糊。聚光镜旋开后严禁进一步分解其上透镜。因其上透镜是油浸的，出厂时经过良好的密封，再分解会破坏它的密封性能而损坏。

2、擦拭方法先用干净的毛笔或吹风球除去镜片表面的灰尘。然后用干净的绒布从镜片中心开始向边缘作螺旋形单向运动。擦完一次把绒布换一个地方再擦，直至擦净为止。如果镜片上有油渍、污物或指印等擦不掉时，可用柳枝条裹上脱脂棉，蘸少量酒精和乙醚混合液（酒精80％，乙醚20％）擦拭。如果有较重的霉点或霉斑无法除去时，可用棉签蘸水润湿后粘上碳酸钙粉（含量为99％以上）进行擦拭。擦拭后，应将粉末清除干净。镜片是否擦净，可用镜片上的反射光线进行观察检查。要注意的是，擦拭前一定要将灰尘除净。否则，灰尘中的砂粒会将镜面划起沟纹。不准用毛巾、手帕、衣服等去擦拭镜片。酒精乙醚混合液不可用的太多，以免液体进入镜片的粘接部使镜片脱胶。镜片表面有一层紫蓝色的透光膜，不要误作污物将其擦去。

机械部分的擦拭

表面涂漆部分，可用布擦拭。但不能使用酒精、乙醚等有机溶剂擦，以免脱漆。没有涂漆的部分若有锈，可用布蘸汽油擦去。擦净后重新上好防护油脂即可。

修理

粗调部分故障的排除

粗调的主要故障是自动下滑或升降时松紧不一。所谓自动下滑是指镜筒、镜臂或载物台静止在某一位置时，不经调节，在它本身重量的作用下，自动地慢慢落下来的现象。其原因是镜筒、镜臂、载物台本身的重力大于静摩擦力引起的。解决的办法是增大静摩擦力，使之大于镜筒或镜臂本身的重力。

对于斜筒及大部分双目显微镜的粗调机构来说，当镜臂自动下滑时，可用两手分别握往粗调手轮内侧的止滑轮，双手均按顺时针方向用力拧紧，即可制止下滑。如不凑效，则应找专业人员进行修理。

镜筒自动下滑，往往给人以错觉，误认为是齿轮与齿条配合的太松引起的。于是就在齿条下加垫片。这样，镜筒的下滑虽然能暂时止住，但却使齿轮和齿条处于不正常的咬合状态。运动的结果，使得齿轮和齿条都变形。尤其是垫得不平时，齿条的变形更厉害，结果是一部分咬得紧，一部分咬得松。因此，这种方法不宜采用。

此外，由于粗调机构长久失修，润滑油干枯，升降时会产生不舒服的感觉，甚至可以听到机件的摩擦声。这时，可将机械装置拆下清洗，上油脂后重新装配。

微调部分故障的排除

微调部分最常见的故障是卡死与失效。微调部分安装在仪器内部，其机械零件细小、紧凑，是显微镜中最精细复杂的部分。微调部分的故障应由专业技术人员进行修理。没有足够的把握，不要随便乱拆。

聚光器升降机构故障的排除

这部分的主要故障也是自动下滑。排除方法如下：

（1）直筒显微镜聚光器的升降机构：1.5.赛璐珞垫圈2.大头螺钉3.偏心式齿杆套4.齿杆6.升降手轮7.双眼螺母调整时，一只手用双眼螺母扳手插入手轮端面上的双眼螺母内，另一只手用螺丝刀插入另一端的大头螺钉槽口内，用力旋紧即可制止下滑。

（2）斜筒显微镜聚光器的升降机构：调整时，首先用螺丝刀把双眼螺母中间的驻螺2退出1～2圈，轴承垫圈3是与驻螺2压紧配合的，因此，也会跟着它一起退出，并脱离齿杆10的端面。然后，用双眼螺母扳手把双眼螺母1向调节座5旋进。同时，用另一只手转动手轮，进行试验，直到升降机构松紧合适，又能停留在任意位置上时，才停止双眼螺母的旋进。最后，再把驻螺旋入，使轴承垫圈接触齿杆10就行了。

这样调整之所以能够排除故障，是因为调节座5的内孔是锥形的。锥形轴套4在轴向有槽口，如图10-3-4所示。当双眼螺母1向里旋进时，将锥形套向里顶，使锥形套在前进时，槽口变小，内孔收缩，将齿杆10夹得更紧，加大了齿轮转动的摩擦阻力，从而制止自动下降。

种类

显微镜分为光学显微镜和电子显微镜

目前，医学领域的发展越来越离不开显微镜，随着各类不同品种的显微镜越来越科学精密，显微镜所发挥的作用也越来越重要。显微镜可以帮助清晰地呈现每一个关键的细节，从而完成精确且准确的诊断。如今，科学的显微镜不会因为不佳的光学元件或疲劳忽略了关键细节。此外，不同类型的显微镜也拥有不同的特点。例如，使用iPad进行无线观察的显微镜，操作方便，使用灵活，方便共享；带有LED照明的智能生物显微镜，为用户呈现清晰明亮的图像，清晰的参数显示，全自动的透射光光强跟踪以及萤光照明等等。

使用方法

一、右手握住镜臂，左手拖住镜座，置于胸前，镜筒朝前，镜臂朝后，把显微镜放在实验

二、转动粗准焦螺旋，使镜筒徐徐上升，然后转动转换器，使低倍镜对准通光孔

三、转动遮光器，使最大光圈对准通光孔，左眼像目镜内注视，同时转动反光镜，使视野亮度均匀合适

四、把所有要观察的玻片标本放在载物台上，用压片夹夹住，标本要正对通光孔的中心

五、双手转动粗准焦螺旋，使镜筒徐徐下降，同时两眼从侧面注视物镜镜头，直到物镜接近玻片标本为止，左眼向目镜内刊，同时反方向转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看清物象为止。如果不清楚，可以略微转动细准焦螺旋，使看到的物象更加清楚。

六、先将要观察的标本或部位调到视野的正中央，然后转动转换器调节高倍镜。换用高倍镜后，视野内亮度变暗，因此一般选用较大的光圈并使用反光镜的凹面，然后调节细准焦螺旋，使看到的物象更加清楚

七、实验完毕，把显微镜外表擦拭干净。转动转换器，把两个物镜偏到两旁，并将镜筒缓缓下降到最低处，最后把显微镜放进镜箱，送回原处。

低倍镜

（1）取镜和放置：显微镜平时存放在柜或箱中，用时从柜中取出，右手紧握镜臂，左一手托住镜座,将显微镜放在自己左肩前方的实验台上，镜座后端距桌边1－2寸为宜，便于坐着操作。

（2）对光：用拇指和中指移动旋转器(切忌手持物镜移动)，使低倍镜对准镜台的通光孔(当转动听到碰叩声时，说明物镜光轴已对准镜筒中心)。打开光圈，上升集光器，并将反光镜转向光源，以左眼在目镜上观察(右眼睁开),同时调节反光镜方向，直到视野内的光线均匀明亮为止。

（3）放置玻片标本：取一玻片标本放在镜台上，一定使有盖玻片的一面朝上，切不可放反，用推片器弹簧夹夹住，然后旋转推片器螺旋，将所要观察的部位调到通光孔的正中。

（4）调节焦距：以左手按逆时针方向转动粗调节器，使镜台缓慢地上升至物镜距标本片约5毫米处，应注意在上升镜台时，切勿在目镜上观察。一定要从右侧看着镜台上升，以免上升过多，造成镜头或标本片的损坏。然后，两眼同时睁开，用左眼在目镜上观察，左手顺时针方向缓慢转动粗调节器，使镜台缓慢下降，直到视野中出现清晰的物象为止。

如果物象不在视野中心，可调节推片器将其调到中心(注意移动玻片的方向与视野物象移动的方向是相反的)。如果视野内的亮度不合适，可通过升降集光器的位置或开闭光圈的大小来调节，如果在调节焦距时，镜台下降已超过工作距离(>5.40mm)而未见到物象，说明此次操作失败，则应重新操作，切不可心急而盲目地上升镜台。

高倍镜

（1）选好目标：一定要先在低倍镜下把需进一步观察的部位调到中心，同时把物象调节到最清晰的程度，才能进行高倍镜的观察。

（2）转动转换器，调换上高倍镜头，转换高倍镜时转动速度要慢，并从侧面进行观察(防止高倍镜头碰撞玻片)，如高倍镜头碰到玻片，说明低倍镜的焦距没有调好，应重新操作。

（3）调节焦距：转换好高倍镜后，用左眼在目镜上观察，此时一般能见到一个不太清楚的物象，可将细调节器的螺旋逆时针移动约0.5－1圈，即可获得清晰的物象(切勿用粗调节器)

如果视野的亮度不合适，可用集光器和光圈加以调节，如果需要更换玻片标本时，必须顺时针(切勿转错方向)转动粗调节器使镜台下降，方可取下玻片标本。

注意事项

1、持镜时必须是右手握臂、左手托座的姿势，不可单手提取，以免零件脱落或碰撞到其它地方。

2、轻拿轻放，不可把显微镜放置在实验台的边缘，以免碰翻落地。

3、保持显微镜的清洁，光学和照明部分只能用擦镜纸擦拭，切忌口吹手抹或用布擦，机械部分用布擦拭。

4、水滴、酒精或其它药品切勿接触镜头和镜台，如果沾污应立即擦净。

5、放置玻片标本时要对准通光孔中央，且不能反放玻片，防止压坏玻片或碰坏物镜。

6、要养成两眼同时睁开的习惯，以左眼观察视野，右眼用以绘图。

7、不要随意取下目镜，以防止尘土落入物镜，也不要任意拆卸各种零件，以防损坏。

8、使用完毕后，必须复原才能放回镜箱内，其步骤是：取下标本片，转动旋转器使镜头离开通光孔，下降镜台，9、平放反光镜，下降集光器（但不要接触反光镜）、关闭光圈，推片器回位，盖上绸布和外罩，放回实验台柜内。

10、最后填写使用登记表。（注：反光镜通常应垂直放，但有时因集光器没提至应有高度，镜台下降时会碰坏光圈，所以这里改为平放）

检测

经常接触的是一般普通金相显微镜，它主要用于测量金属表面金相组织的测试，用途比较广泛，对企业，冶金等部门起着实验，研究不可缺少的重要作用。生产金相显微镜厂家比较多，型号，规格又不统一，所以对金相显微镜检测至今尚无国家、地方、部门检定规程，因此，依据国家标准对其进行检测。

检测项目

物镜转换器定位误差

检具：（1）10倍十字目镜。

（2）分划值为0.01mm的分划尺，其任意两划线间的极限偏差为±0.005mm。

检测方法：在被检金相显微镜的转换器上装40倍物镜，目镜筒内放10倍十字目镜，对置于载物台上的0.01mm分划尺调焦清晰，使分划尺上某一分划与目镜中十字划中心重合，然后转动物镜转换器向左，右多次定位（不少于3次），观察0.01mm分划尺像的偏移，以最大偏移值作为检测值。

技术要求：不大于0.02mm。

转换物镜时第一次像面中心偏

检具：（1）10倍十字分划目镜。

（2）二字分划板。

检测方法：用10倍十字分划目镜和各放大率物镜在被检显微镜上进行检测，以偏的最大值作为检测值。

技术要求：由10倍物镜转换至其它放大率物镜时均不越出视场。

载物台旋转中心偏移

检具：（1）10倍十字分划目镜。

（2）二字分划板。

检测方法：在被检金相量微镜上用10倍十字分划目镜和10倍物镜对置于载物台上的十字分划板调焦清晰，在转动载物台的同时移动十字分划板，使十字线中心的像趋向于最小的圆，以最小圆的直径作为检测值。

技术要求：显微镜第一次像的中心，最大偏移不大于0.2mm。

十字分划目镜的十字线中心偏差

检具：十字分划板。

检测方法：在显微镜上用10倍物镜和被检十字分划目镜对置于载物台上的十字分划板调焦清晰，并使十字分划板中心的像与十字分划板目镜重合，然后旋转十字分划目镜，以两十字线中心的最大偏移作为检测值。

技术要求：十字分划目镜的十字线中心应与目镜升圆轴线重合，其偏差为0.01mm。

检测中发现的问题

显像部分出现的问题比较严重。

光学系统（1）视场模糊或视场一样不清晰。

（2）像发闪烁，反差不好。

（3）转换物镜时不到同焦。

（4）即使用高电压，视场也难以鲜明。

粗、微调部

（1）粗调控制钮旋转时发重。

（2）由于载物台自然下降或粗调的滑动使观察中的焦点离开。

双目镜筒：双目镜筒的视场不一致。

故障原因

一、检定方法　把标准刻线尺放置在硬度计(或显微镜)的工作台上，检查时先调好焦距，使在目镜视野内或投影屏上能清晰地看到标准刻线尺的刻线，并调整到与目镜内的刻线重合，然后将读数显微镜的刻线与标准刻线尺的刻线进行比较，应至少在整个测量范围的5个间隔段进行测量，各间隔段比较3次，取3次比较结果的平均值，其相对误差W按下式进行计算:

W=(Li-L)/L×100%

式中:W——相对误差(mm)；Li——读数显微镜的比较段所测出的长度(mm)，(i=1～5)；L——标准刻线尺比较段的实际长度(mm)。

读数显微镜的刻度按上述方法逐段进行比较，其误差应不大于±0.5%。

二、故障原因与调修

1.显微镜混浊不清

主要原因:镜片不洁或发霉。

排除方法:当镜片上存有灰尘或污物时，应用毛刷、羽毛除去，继而用镜头纸或用脱脂棉蘸少许无水酒精或乙醚细心地沿环形轨迹擦拭，但不要让擦拭液体流失。

2.镜内不能清晰地看到压痕边缘

主要原因:部分镜片有松动现象。

排除方法:重新固紧镜片松动之处。

3.读数显微镜刻度值与标准尺刻度不重合

主要原因:物镜镜头松动或物镜镜头与镜筒连接处垫圈丢失，焦距变化所致。