CN107247328B - 一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置及其方法。其中，用于液体分离的透明介质球固定显微装置，包括内层套筒，所述内层套筒连接在显微镜物镜的外侧，且内层套筒可沿显微镜物镜上下调整；所述内层套筒的外部还与外层套筒连接，外层套筒可沿内层套筒前后和左右进行位置调整；所述外层套筒的底部固定有圆形片，所述圆形片上嵌入有透明介质球；所述内层套筒、外层套筒和圆形片共同围设成一液体容纳空间，所述液体容纳空间内注射有预设液体，所述预设液体用于增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜的放大倍率。

Description

一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置及其方法

技术领域

本发明属于显微光学领域，尤其涉及一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置及其方法。

背景技术

显微装置是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。为了提高显微装置的显微放大倍率，可应用透明介质球来实现光学显微放大倍率的提高。当平面光波通过微米透明介质球时，在介质球的另外一侧可以实现小于半个波长的光斑，该光斑传播几个波长的距离没有明显的发散，并且强度为入射激光强度的几十倍。当平面光波通过毫米透明介质球时，近轴光线汇聚在另一侧的焦点上。透明介质球相当于短焦距的透镜，通过改变透明介质球和周围介质的折射率，可以调整放大倍率。

但是，透明介质球虽然能够提高显微放大倍率，但是对于水溶液的细胞和生物样品的扫描成像和三维成像，图像不清晰，仍然不能达到理想放大效果，无法形成清晰的放大图像。因此，亟需提供一种显微装置来实现水溶液的细胞和生物样品的清晰扫描成像和三维成像。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例第一方面提供了一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其将油或其他液体和水溶液分离开，通过调整油或其他液体的折射率，提高放大倍率。

本发明实施例第一方面提供的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，包括：

内层套筒，所述内层套筒连接在显微镜物镜的外侧，且内层套筒可沿显微镜物镜上下调整；所述内层套筒的外部还与外层套筒连接，外层套筒可沿内层套筒前后和左右进行位置调整；所述外层套筒的底部固定有圆形片，所述圆形片上嵌入有透明介质球；所述内层套筒、外层套筒和圆形片共同围设成一液体容纳空间，所述液体容纳空间内注射有预设液体，所述预设液体用于增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜的放大倍率。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第一种实施方式中，所述外层套筒上还设置有液体注入孔，所述液体注入孔与液体容纳空间相连通。

在该实施方式中，将预设液体通过液体注入孔，注射至液体容纳空间内，避免预设液体污染显微镜物镜。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第二种实施方式中，所述透明介质球嵌入至圆形片的中心位置。

在该实施方式中，将透明介质球嵌入至圆形片的中心位置，更加方便利调整内层套筒和外层套筒的位置，提高了整个装置的使用效率。

结合本发明实施例的第一方面的第二种实施方式中，所述透明介质球的球心与圆形片的中心点位置重合。

在该实施方式中，能够利用透明介质球以及内层套筒和外层套筒的位置，准确计算出相应的放大倍率。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第三种实施方式中，所述内层套筒与显微镜物镜通过螺纹连接。

需要说明的是，内层套筒可通过螺纹沿显微镜物镜上下运动之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第四种实施方式中，所述显微镜物镜上设置有卡槽，所述内层套筒通过卡槽与显微镜物镜相连。

需要说明的是，内层套筒可通过卡槽沿显微镜物镜上下运动之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第五种实施方式中，所述内层套筒与外层套筒之间通过螺丝连接。

需要说明的是，内层套筒与外层套筒之间除了通过螺丝连接之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第六种实施方式中，预设液体为油或异丙醇。

需要说明的是，根据实际情况，预设液体也可以采用其他与水分离且能够增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜的放大倍率的液体。

结合本发明实施例的第一方面，本发明实施例的第一方面的第七种实施方式中，所述内层套筒和外层套筒的调整精度均为0.001至0.01毫米。

需要说明的是，根据实际情况，内层套筒和外层套筒的调整精度也可以设置为其他精度。

本发明实施例第二方面提供了一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法，其通过调整外层套筒和内层套筒的位置，增加显微镜和样品间的工作距离，方便对样品进行显微操作。

本发明实施例第二方面提供的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法，包括：

步骤1：在液体容纳空间内注射一定量的预设液体；

步骤2：调整外层套筒的位置，使透明介质球位于显微镜物镜的中心位置；

步骤3：上下调整内层套筒，使透明介质球固定显微装置伸入至含有待扫描成像样品的水溶液中，转动待扫描成像样品进行观察立体成像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明适用于水溶液的样品成像，具体地通过在液体容纳空间内注射一定量的预设液体，再调整外层套筒和内层套筒的位置，利用透明介质球与预设液体的折射率关系，提高了整个装置的放大倍率，提高了水溶液的细胞和生物样品的扫描成像和三维成像的清晰度。

(2)本发明可以在水溶液中实现生物细胞和组织的成像，利用透明介质球的位置固定，移动样品就可以实现扫描成像；而且转动样品则可以实现水溶液中待扫描成像样品的立体成像。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的用于液体分离的透明介质球固定显微装置剖面图。

图2为40倍目镜下洋葱细胞的显微图像。

图3为40倍目镜加球形镜下洋葱细胞的显微图像。

图4是本发明的用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法流程图。

其中：1为透明介质球，2为圆形板，3为内层套筒，4为外层套筒，5为螺丝，6为螺纹，7为液体注入孔，8为预设液体，9为显微镜物镜。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明实施例提供的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，如图1所示，包括：

内层套筒3，所述内层套筒3连接在显微镜物镜9的外侧，内层套筒3可沿显微镜物镜9上下调整；所述内层套筒3的外部还与外层套筒4连接，外层套筒4可沿内层套筒3前后和左右进行位置调整；所述外层套筒4的底部固定有圆形片2，所述圆形片2上嵌入有透明介质球1；所述内层套筒3、外层套筒4和圆形片共同围设成一液体容纳空间，所述液体容纳空间内注射有预设液体8，所述预设液体8用于增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜9的放大倍率。

在具体实施中，内层套筒3和外层套筒4均可采用金属套筒，根据实际情况需要，也可以采用其他材质的套筒。

在具体实施方式中，外层套筒4上还设置有液体注入孔7，所述液体注入孔7与液体容纳空间相连通。

在该实施方式中，将预设液体通过液体注入孔，注射至液体容纳空间内，避免预设液体污染显微镜物镜。

在具体实施方式中，所述透明介质球1嵌入至圆形片2的中心位置。

在该实施方式中，将透明介质球嵌入至圆形片的中心位置，更加方便利调整内层套筒和外层套筒的位置，提高了整个装置的使用效率。

优选地，所述透明介质球1的球心与圆形片2的中心点位置重合。

在该实施方式中，能够利用透明介质球以及内层套筒和外层套筒的位置，准确计算出相应的放大倍率。

在具体实施方式中，所述内层套筒3与显微镜物镜9通过螺纹6连接。

需要说明的是，内层套筒可通过螺纹沿显微镜物镜上下运动之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

在具体实施方式中，所述显微镜物镜上设置有卡槽，所述内层套筒通过卡槽与显微镜物镜相连。

需要说明的是，内层套筒可通过卡槽沿显微镜物镜上下运动之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

在具体实施方式中，所述内层套筒3与外层套筒4之间通过螺丝5连接。

需要说明的是，内层套筒与外层套筒之间除了通过螺丝连接之外，还可以采用其他连接方式达到上述效果。

在具体实施方式中，预设液体为油或异丙醇。

需要说明的是，根据实际情况，预设液体也可以采用其他与水分离且能够增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜的放大倍率的液体。

在具体实施方式中，所述内层套筒和外层套筒的调整精度均为0.001至0.01毫米。

需要说明的是，根据实际情况，内层套筒和外层套筒的调整精度也可以设置为其他精度。

下面详细给出本发明的用于液体分离的透明介质球固定显微装置的工作原理：

设透明介质球的折射率为n，半径为r：

根据厚透镜的成像公式，当物方和像方的透明介质折射率分别为n₁和n₂时，像方的焦距f′为：

因此当像方为油或其他液体时折射率比空气高，像方焦距比空气时增加。

根据透镜成实像的放大率m公式：

显然在相同的物距为u条件下，像方焦距增大使放大倍率提高。

根据透镜成虚像的放大率m公式：

显然在相同的焦距为f′条件下，物距增加使放大倍率提高。

更换高倍物镜时，同时更换套筒。使用高倍物镜时，透明介质球的半径为和折射率均进行调整。

图2是40倍目镜下洋葱细胞的显微图像，图3是40倍目镜加球形镜下洋葱细胞的显微图像。

本发明适用于水溶液的样品成像，具体地通过在液体容纳空间内注射一定量的预设液体，再调整外层套筒和内层套筒的位置，利用透明介质球与预设液体的折射率关系，提高了整个装置的放大倍率，提高了水溶液的细胞和生物样品的扫描成像和三维成像的清晰度。

图4是本发明的用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法流程图。

具体地，如图4所示，本发明的用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法，包括：

步骤1：在液体容纳空间内注射一定量的预设液体；

步骤2：调整外层套筒的位置，使透明介质球位于显微镜物镜的中心位置；

步骤3：上下调整内层套筒，使透明介质球固定显微装置伸入至含有待扫描成像样品的水溶液中，转动待扫描成像样品进行观察立体成像。

本发明可以在水溶液中实现生物细胞和组织的成像，利用透明介质球的位置固定，移动样品就可以实现扫描成像；而且转动样品则可以实现水溶液中待扫描成像样品的立体成像。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其特征在于，包括：

内层套筒，所述内层套筒连接在显微镜物镜的外侧，且内层套筒可沿显微镜物镜上下调整；所述内层套筒的外部还与外层套筒连接，所述内层套筒与外层套筒之间通过螺丝连接；外层套筒可沿内层套筒前后和左右进行位置调整；所述外层套筒上还设置有液体注入孔，所述液体注入孔与液体容纳空间相连通；所述外层套筒的底部固定有圆形片，所述圆形片上嵌入有透明介质球；所述内层套筒、外层套筒和圆形片共同围设成一液体容纳空间，所述液体容纳空间内注射有预设液体，所述预设液体用于增加透明介质球的焦距来提高显微镜物镜的放大倍率；

所述透明介质球嵌入至圆形片的中心位置；

所述透明介质球的球心与圆形片的中心点位置重合。

2.如权利要求1所述的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其特征在于，所述内层套筒与显微镜物镜通过螺纹连接。

3.如权利要求1所述的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其特征在于，所述显微镜物镜上设置有卡槽，所述内层套筒通过卡槽与显微镜物镜相连。

4.如权利要求1所述的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其特征在于，预设液体为油或异丙醇。

5.如权利要求1所述的一种用于液体分离的透明介质球固定显微装置，其特征在于，所述内层套筒和外层套筒的调整精度均为0.001至0.01毫米。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的用于液体分离的透明介质球固定显微装置的使用方法，其特征在于，包括：

步骤1：在液体容纳空间内注射一定量的预设液体；

步骤2：调整外层套筒的位置，使透明介质球位于显微镜物镜的中心位置；

步骤3：上下调整内层套筒，使透明介质球固定显微装置伸入至含有待扫描成像样品的水溶液中，转动待扫描成像样品进行观察立体成像。

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