CN110187490A - 一种提高显微镜物镜分辨率的方法 - Google Patents

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岳国强
张磊
刘小俊
章奕清
丁彩玉
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Abstract

本发明公开了一种提高显微镜物镜分辨率的方法，特点是从物方开始将物镜设置成由整体上具有正折射光焦度的第一透镜组G1和整体上具有负折射光焦度的第二透镜组G2组成，所述的显微镜物镜满足以下条件：0.5≤|f1/fobj|≤10其中fobj为显微镜物镜的焦距，f1为第一透镜组的焦距，使用时，在第一透镜组G1的表面与物方样品之间使用水作为介质，优点在于采用特定参数的透镜来构成显微镜的物镜，既保持高分辨率又不会污染观察样本，同时实验完毕后又极易处理。

Description

一种提高显微镜物镜分辨率的方法
技术领域
本发明涉及一种显微镜物镜，尤其是涉及一种提高显微镜物镜分辨率的方法。
背景技术
随着生物医疗等科学研究的深入，显微镜作为重要的科研工具显得尤为重要，而作为显微镜的核心部件之一的显微镜物镜就表现的更加突出了。科研人员或在校师生在使用显微镜时，往往需要对观察样本进行高倍放大，同时想得到较高的分辨率。目前物镜的高倍通常为100倍，而物镜的分辨率是由其数值孔径决定的(数值孔径越大，分辨率越高)，即NA＝n·sinθ,当介质为空气时，n＝1,则NA<1,如果想到进一步提高物镜分辨率，则需要借助于其他介质，目前通常采用的方法是在物镜的表面使用香柏油(n＝1.515)来作为介质。
浸油的物镜虽然能够提高物镜的分辨率，但是它所使用的介质香柏油可能会污染到观察样本，而且油镜使用完毕，一定要及时把油用擦镜纸擦干净哈，不然就会有油斑干在镜头上，下次就怎么看都会模糊了。目前的做法是先用擦镜纸擦一遍,再用沾少许二甲苯的擦镜纸将镜头上和标本上的香柏油擦去，最后再用干擦镜纸擦干净。所以研究人员在使用油镜的过程中，经常会出现各种困扰和不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能保持高分辨率又不会污染观察样本，同时实验完毕后又极易处理的提高显微镜物镜分辨率的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种提高显微镜物镜分辨率的方法，从物方开始将物镜设置成由整体上具有正折射光焦度的第一透镜组G1和整体上具有负折射光焦度的第二透镜组G2组成，所述的显微镜物镜满足以下条件：
0.5≤|f1/fobj|≤10
其中fobj为显微镜物镜的焦距，f1为第一透镜组的焦距，使用时，在第一透镜组G1的表面与物方样品之间使用水作为介质。
第一透镜组成G1的焦距为4.23mm，第二透镜组G2的焦距为-28.16mm。
所述的第一透镜组G1由从物方开始依次设置的第一单透镜L1、第二单透镜L2、第一双胶合透镜CL11组成，所述的第二透镜组G2由从物方开始依次设置的第二双胶合透镜CL12、第七单透镜L7和第八单透镜L8构成，所述的第一双胶合透镜CL11的焦距为12.38mm，第二双胶合透镜CL12的焦距为-214.26mm。
若定义透镜表面的光焦度为Φ
Φ＝(n′-n)/r
其中r表示透镜表面的曲率半径，n表示空气的折射率，n’表示透镜在波长为587.56nm时的折射率，并且以下条件表达式得以满足：
0.1≤|Φ2-1|<0.6；0.1≤|Φ2-2|<0.6
其中Φ2-1表示第七单透镜L7的凹形表面的光焦度，Φ2-2表示第八单透镜L8的凹形表面的光焦度。
所述的第七单透镜L7远离物方一侧半径值大于1.65mm，所述的第八单透镜L8靠近物方一侧半径值大于1.32mm。
所述的第七单透镜L7和所述的第八单透镜L8之间沿光轴所在的直线上的空气层间隔为0.1mm至3mm。
第一双胶合透镜CL11由第三单透镜L3和第四单透镜L4组成，所述的第二双胶合透镜CL12由第五单透镜L5和第六单透镜L6组成，所述的第一单透镜L1的焦距为4.35mm，所述的第二单透镜L2的焦距为15.65mm，所述的第三单透镜L3的焦距为-28.68mm，所述的第四单透镜L4的焦距为7.5mm，所述的第五单透镜L5的焦距为8.6mm，所述的第六单透镜L6的焦距为-7.79mm，所述的第七单透镜L7的焦距为-28.76mm，所述的第八单透镜L8的焦距为-47.61mm，所述的物镜的焦距为2mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于采用特定参数的透镜来构成显微镜的物镜，既保持高分辨率又不会污染观察样本，同时实验完毕后又极易处理。介质水(n＝1.33)，简单易得，无污染又环保，能够完全避免油镜的处理不当给实验及设备带来的不良影响。本发明的物镜在提高了成像质量的同时，降低了所有镜片的公差敏感度，提高物镜合格率，降低成本，工艺合理，成像品质优异，满足生物医学领域科研探究的需求。
采用水作为介质可以获得的数值孔径为NA1.1，分辨率达到300nm，虽然低于油镜的数值孔径NA1.25及分辨率267nm；但在日常教学中观看染色体、洋葱细胞，蛙血等常规动植物细胞切片只需要放大1000倍(物镜放大100倍，目镜放大10倍)即可清晰的看到细胞组织。也就是说，观察这类细胞切片不需要很高的分辨率，用油镜可以，用水镜也同样可以。
附图说明
图1为本发明物镜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：
如图所示，一种提高显微镜物镜分辨率的方法，从物方开始将物镜设置成由第一单透镜L1、第二单透镜L2、第三单透镜L3、第四单透镜L4、第五单透镜L5、第六单透镜L6、第七单透镜L7和第八单透镜L8构成，其中第三单透镜L3和第四单透镜L4相互胶合组成第一双胶合透镜CL11，第五单透镜L5和第六单透镜L6组成第二双胶合透镜CL12，第一单透镜L1、第二单透镜L2和第一双胶合透镜CL11组成整体上具有正折射光焦度的第一透镜组G1，第二双胶合透镜CL12、第七单透镜L7和第八单透镜L8构成整体上具有负折射光焦度的第二透镜组G2。在一个较优的示例中，第一单透镜L1的焦距为4.35mm，第二单透镜L2的焦距为15.65mm，第三单透镜L3的焦距为-28.68mm，第四单透镜L4的焦距为7.5mm，第五单透镜L5的焦距为8.6mm，第六单透镜L6的焦距为-7.79mm，第七单透镜L7的焦距为-28.76mm，第八单透镜L8的焦距为-47.61mm，此时，第一双胶合透镜CL11的焦距为12.38mm，第二双胶合透镜CL12的焦距为-214.26mm，而第一透镜组成G1的焦距f1为4.23mm，第七单透镜L7远离物方一侧的圆弧面的半径值为2mm，第八单透镜L8靠近物方一侧的圆弧面的半径值为2.44mm，第一单透镜L1和第二单透镜L2之间沿光轴所在的直线上的空气层间隔d1为0.16mm，第二单透镜L2和第三单透镜L3之间沿光轴所在的直线上的空气层间隔d2为0.1mm，第七单透镜L7和第八单透镜L8之间沿光轴所在的直线上的空气层间隔d3为1.85mm，此时，第二透镜组G2的焦距f2为-28.16mm，物镜的焦距fobj为2mm。在此示例中，|f1/fobj|＝2.115，满足
0.5≤|f1/fobj|≤10的条件。
此时，若定义透镜表面的光焦度为Φ
Φ＝(n′-n)/r
其中r表示透镜表面的曲率半径，n表示空气的折射率，n’表示透镜在波长为587.56nm时的折射率，第七单透镜L7的凹形表面的光焦度Φ2-1的绝对值|Φ2-1|＝0.244，第八单透镜L8的凹形表面的光焦度的绝对值|Φ2-2|＝0.33，满足0.1≤|Φ2-1|<0.6；0.1≤|Φ2-2|<0.6的条件。
观察样品时，在第一透镜组G1的表面与物方样品之间使用水作为介质，由于水的折射率n＝1.33，此时，获得的数值孔径为NA1.1，当使用波长为546nm的光照明时，物镜的分辨率为303nm。

Claims (7)

1.一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于从物方开始将物镜设置成由整体上具有正折射光焦度的第一透镜组G1和整体上具有负折射光焦度的第二透镜组G2组成，所述的显微镜物镜满足以下条件：
0.5≤|f1/fobj|≤10
其中fobj为显微镜物镜的焦距，f1为第一透镜组的焦距，使用时，在第一透镜组G1的表面与物方样品之间使用水作为介质。
2.如权利要求1所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于第一透镜组成G1的焦距为4.23mm，第二透镜组G2的焦距为-28.16mm。
3.如权利要求2所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于所述的第一透镜组G1由从物方开始依次设置的第一单透镜L1、第二单透镜L2、第一双胶合透镜CL11组成，所述的第二透镜组G2由从物方开始依次设置的第二双胶合透镜CL12、第七单透镜L7和第八单透镜L8构成，所述的第一双胶合透镜CL11的焦距为12.38mm，第二双胶合透镜CL12的焦距为-214.26mm。
4.如权利要求3所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于若定义透镜表面的光焦度为Φ
Φ＝(n′-n)/r
其中r表示透镜表面的曲率半径，n表示空气的折射率，n’表示透镜在波长为587.56nm时的折射率，并且以下条件表达式得以满足：
0.1≤|Φ2-1|<0.6；0.1≤|Φ2-2|<0.6
其中Φ2-1表示第七单透镜L7的凹形表面的光焦度，Φ2-2表示第八单透镜L8的凹形表面的光焦度。
5.如权利要求4所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于所述的第七单透镜远离物方一侧半径值大于1.65mm，所述的第八单透镜靠近物方一侧半径值大于1.32mm。
6.如权利要求1所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于所述的第七单透镜和所述的第八单透镜之间沿光轴所在的直线上的空气层间隔为0.1mm至3mm。
7.如权利要求6所述的一种提高显微镜物镜分辨率的方法，其特征在于第一双胶合透镜CL11由第三单透镜L3和第四单透镜L4组成，所述的第二双胶合透镜CL12由第五单透镜L5和第六单透镜L6组成，所述的第一单透镜L1的焦距为4.35mm，所述的第二单透镜L2的焦距为15.65mm，所述的第三单透镜L3的焦距为-28.68mm，所述的第四单透镜L4的焦距为7.5mm，所述的第五单透镜L5的焦距为8.6mm，所述的第六单透镜L6的焦距为-7.79mm，所述的第七单透镜L7的焦距为-28.76mm，所述的第八单透镜L8的焦距为-47.61mm，所述的物镜的焦距为2mm。
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