CN201017099Y - 倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于显微镜观测技术领域，具体为一种倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜。它将普通倒置生物显微镜与特殊设计的适用于倒置显微镜的耐高温热台结合，并添加简易的偏光附件，使物镜置于控温热台下方，而光源在热台上方。采用倒置方式以减少了长期高温对物镜等光学系统的影响，便于观察中对样品进行各种操作。它的配备长焦距物镜，1500X时的焦距15mm，分辨率可达0.2μm。它可以在室温到250℃内长时间连续恒温或升温观察并自动记录样品形貌变化过程，控温精度为0.2℃。本实用新型的性能优于同类产品。

Description

倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜

技术领域

本实用新型属显微观测技术领域，具体涉及一种倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜。

背景技术

目前国内外长工作距离的热台显微镜都为正置型，一般用于室温观察样品。配置热台后，长期使用温度一般不超过200℃，难以避免高温烘烤与样品挥发对镜头的损害与腐蚀，且观察中对样品操作不方便，价格也比较昂贵，使用受到限制。国内普通的倒置型显微镜达到0.5μm的分辨率，工作距离只有0.6mm，其最高使用温度只有几十度。迄今为止，国内外市场尚未出现倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有国内外高温热台显微镜的不足与缺陷，在不改变原有倒置显微镜光路系统和观察方法基础上，对原有仪器加以改进，提供一种倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜，以实现高温下对样品形貌进行高分辨率长时间实时观察，并且在观察中方便地对样品进行各种操作和图像分析，同时具有偏光功能。

本实用新型提供的倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜，其结构如图1所示，由光源1、供起偏镜19插入的起偏镜插座2、相衬片3、热台4、长焦距物镜6、供检偏镜20插入的检偏镜托架8和反射镜9、摄像装置10、温度控制仪11、图像记录与处理用的电脑12和支架经连接组成，其中，光源1和起偏镜插座2、相补片3固定于支架上部，热台4设置于载物台5中，长焦距物镜6安装于物镜筒7上，光源1、起偏镜19、热台4、长焦距物镜6、检偏镜20、反射镜9依次组成一光路系统；温度控制仪11与热台相连接，用于控制热台的温度；电脑12通过其主机中的图像采集卡与摄像装置10连接，摄像装置10通过显微镜下方的插口与显微镜相连。

本实用新型中，热台4的结构如图2所示，由阶梯形加热块14、设置于加热块14的2个台阶上的两块保温玻璃片15、载物玻璃片17和热电耦18组成，加热块14的最后一个台阶与下侧的保温玻璃片之间构成一个样品仓16，载物玻璃片17设置于加热块14的底部，电热耦13与加热台14连接，加热块14外侧设置有隔热层13。

本实用新型中，起偏镜19设置于一个插片191上，结构如图3(a)所示，便于从起偏镜插座2的插孔中插入和取出。检偏镜20设置于一个插片201的一端，插片201的另一端为检偏齿轮21；检偏镜托架8的结构如图4所示，中间为物镜镜筒插孔22，旁边为检偏镜插孔23，供检偏镜插片201插入，检偏镜托架8卡在物镜镜筒7下方。

本实用新型中，用于倒置显微镜的耐高温热台4其下部采用耐高温绝热层13，隔绝热台下部的对流热辐射，而热台上部采用散热敞开面，样品仓16采用双层保温玻璃片设计，保温玻璃片15可以是显微镜用透明玻片。热台温度的调节与控制通过控温仪11实现。另外，本实用新型中加大原有显微镜的工作距离，物镜镜头采用超长工作距离(即长焦距)的物镜，其工作距离为3-15mm，可调，根据分辨要求来调节。例如在保持0.5μm的分辨率，将工作距离从原来的0.6mm最大可提高到15mm。最后，为了实现偏光功能，在原有物镜镜筒上，设计添加了简易的检偏镜托架8，配上起偏镜片与检偏镜片，就可以方便地对晶体、液晶等样品的观察。

本实用新型的使用操作如下：将热台4与温控仪11直接相连，热台4放入载物台5的圆孔内。电脑12通过电脑主机中的图像采集卡与摄像装置10相联，摄像装置10直接插入显微镜下方的插口中。启动图像监控与记录软件，打开显微镜光源1与摄像装置10，调节好光路，将样品放入预热后的载物玻片17中制成观察样品，放入样品仓16，依次盖上保温玻片15，选择所需放大倍率物镜6并进行对焦，待电脑屏幕出现清晰图像后，将样品随温度与时间的形貌演化过程自动记录在电12脑中。换样时，将保温玻片15依次拿开，取下载物玻片17重新装样，而不需要移动物镜6位置。观察中可以方便实时地对样品进行各种操作，如变形，剪切等。如果需要观察液晶、晶体或样品内应力状况，将检偏镜托架8卡在物镜镜筒7上，将检偏镜托架固定螺丝27，28，29螺紧，然后在光栏上方放上起偏镜19，将检偏镜插入检偏镜托架插孔23，转动检偏镜齿轮21，找到偏光面，进行观察。

本发明有如下优点：

1本装置工作距离长，分辨率高。例如，利用国产XDS-1B型国产倒置显微镜底座，配备Olympus SLMPlan50X/0.45超长工作距离物镜，经CCD或数码相机收集图像，指标可达：焦距15mm，放大倍率1500X，分辨率0.2μm，高于目前市场水平。

2耐高温。热台采用底部隔热上部散热的设计，减小热惯性，使控温精度达到±0.2℃，另外样品仓采用双隔热玻璃层，保持样品温度的稳定性。长焦距物镜从热台下方接近样品，对流热辐射较小。例如样品250℃时，连续观察3小时，镜头没有灼热感。

3由于物镜置于热台下方，样品仓在物镜上方，操作空间非常大，方便样品取放与操作。

4具有偏光功能。设计添加的起偏与检偏附件，便于高温下晶体与液晶样品和内应力的观察。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖面图。

图2为热台结构剖面图。

图3为起偏镜插片(a)与检偏镜插片(b)平面图。

图4为检偏镜托架结构图。

图中标号：1-光源，2-起偏镜插座，3-相衬片，4-热台，5-载物台，6-长焦距物镜，7-物镜镜筒，8-检偏镜托架，9-反射镜，10摄像装置，11-温度控制仪，12-电脑，13-热台隔热层，14-热台加热块，15保温玻璃片，16-样品仓，17载物玻璃片，18-热电耦，19-起偏镜片，20-检偏镜片，21检偏齿轮，22-物镜镜筒插孔，23-检偏镜插孔，24，25，26检偏镜托架固定螺口，27，28，29检偏镜托架固定螺丝。

具体实施方式

装配时，可照图1所示，采用常规技术进行装配而成。其中热台4底部的绝热层13的材料采用耐高温度材料，在200℃以上仍具有足够的强度，防止由于受热变形而使样品形貌的难以准确观察。绝热材料可以为耐高温工程塑料，可以也为无机绝热材料。热台加热块14的导热性要好，其材料为铜或其它金属，这样可以减小热惯性。热台中的样品仓16采用双阶梯设计，使用两块保温玻璃15，一方面，可以减少挥发物污浊保温玻璃，提高观察的清晰度，另一方面可以提高样品仓温度的稳定性。这种特殊设计的热台用于倒置显微镜，可以有效地减少对流热辐射和样品挥发对显微镜物镜系统的腐蚀与损害，同时温度稳定。显微镜的工作距离可以在3-15mm范围内调节，主要根据观测分辨率要求和工作温度选择合适的物镜6。在分辨率要求不高，工作温度较低例如180℃以下时，可选用工作距离10mm以下的10X或25X物镜；当温度不高而分辨率要求较高时，可选用工作距离3mm左右的40X物镜。如果工作温度很高温，例如180℃以上，而分辨率要求又很高例如0.5μm时，可选用超长工作距离高分辨率的50X物镜(W.D＝15mm N.A0.45)，它的工作距离可达15mm。温度低于180℃而要求分辨率较高时，也可选用该50X物镜。热台4与控温仪11直接相连，热台放入载物台5的圆孔内。电脑12通过电脑主机中的图像采集卡与摄像装置10相联，摄像装置10直接插入显微镜下部的插口中。摄像装置可以为数码相机，也可以为数字摄像头。由于一般的数码相机或数字摄象机的成像单元-面阵CCD尺寸比135底片小，需加适配镜以保证成象在CCD上满屏，同时使物镜上的像通过适配镜成象于无穷远，数码相机或数字摄象机在拍摄时无需调焦。电脑主机中的图象采集卡分辨率要与图像采集装置相匹配以能得到高分辨率的的图像。启动图像监控与记录软件，打开显微镜光源1与摄像装置10，调节好光路，将样品放入预热后的载物玻片17中制成观察样品，放入样品仓16，依次盖上保温玻片15，选择所需放大倍率物镜6并进行对焦，待电脑屏幕12出现清晰图像后，样品随温度与时间的形貌演化过程自动记录在电脑12中。载物片可以是一般的玻璃，也可以是经过处理的导电或具有它特性的功能玻璃。保温玻璃即为一般的透明玻璃。换样时，将保温玻片15依次拿开，取下载物玻片17重新装样，而不需要移动物镜6位置。观察中可以方便实时地对样品进行各种操作，如变形，剪切等。如果需要观察液晶、晶体或样品内应力状况，将检偏镜托架2卡在物镜镜筒7上，螺紧检偏镜托架固定螺丝27，28，29，然后在光栏上方放上起偏镜19，将检偏镜插入检偏镜托架插孔23，转动检偏镜齿轮21，找到偏光面，进行观察。检偏镜托架的位置可以上下调整，其结构也可根据光路系统的变化而进行相应的改变。

Claims (5)

1.一种倒置偏光长工作距离高分辨率耐高温热台显微镜，其特征在于由光源(1)、供起偏镜(19)插入的起偏镜插座(2)、相衬片(3)、热台(4)、长焦距物镜(6)、供检偏镜(20)插入的检偏镜托架(8)和反射镜(9)、摄像装置(10)、温度控制仪(11)、图像记录与处理用的电脑(12)和支架经连接组成；其中，光源(1)和起偏镜插座(2)、相补片(3)固定于支架上部，热台(4)设置于载物台(5)中，长焦距物镜(6)安装于物镜筒(7)上，光源(1)、起偏镜(19)、热台(4)、长焦距物镜(6)、检偏镜(20)、反射镜(9)依次组成一光路系统；温度控制仪(11)与热台相连接，用于控制热台的温度；电脑(12)通过其主机中的图像采集卡与摄像装置(10)连接，摄像装置(10)通过显微镜下方的插口与显微镜相连。

2.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于所述热台(4)由阶梯形加热块(14)、设置于加热块(14)的2个台阶上的两块保温玻璃片(15)、载物玻璃片(17)和热电耦(18)组成，加热块(14)的最后一个台阶与下侧的保温玻璃片之间构成一个样品仓(16)，载物玻璃片(17)设置于加热块(14)的底部，电热耦(13)与加热台(14)连接，加热块(14)外侧设置有隔热层(13)。

3.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于起偏镜(19)设置于一个插片(191)上，便于从起偏镜插座(2)的插孔中插入和取出。

4.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于检偏镜(20)设置于一个插片(201)的一端，插片(201)的另一端为检偏齿轮(21)；检偏镜托架(8)的中间为物镜镜筒插孔(22)，旁边为检偏镜插孔(23)，供检偏镜插片(201)插入，检偏镜托架(8)卡在物镜镜筒(7)下方。

5.根据权利要求1所述的显微镜，其特征在于所述长焦距物镜(6)的焦距为3-15mm。

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