顯微鏡是人們用來觀察微小物體、了解微觀世界的重要手段和工具，也是人們從事光學(xué)精密測量、分析微觀結(jié)構(gòu)、觀察微觀結(jié)構(gòu)、進(jìn)行微觀技術(shù)不可或缺的科學(xué)儀器。在最簡單的形式中，光學(xué)顯微鏡由放大樣品的成像系統(tǒng)和照亮樣品的照明系統(tǒng)組成。但大多數(shù)光學(xué)顯微鏡都比較復(fù)雜，而且有許多高精度透鏡在顯微鏡內(nèi)部和物鏡中的尺寸都受到嚴(yán)格控制。
圖1 顯微鏡光路示意圖
使用顯微鏡時，
我們總是希望得到清晰明亮的圖像，這就要求顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，要求使用時必須根據(jù)實際情況協(xié)調(diào)參數(shù)之間的關(guān)系。只有這樣，我們才能充分發(fā)揮顯微鏡的性能，獲得滿意的顯微成像結(jié)果。
顯微鏡物鏡是顯微
成像系統(tǒng)的重要組成部分，它在很大程度上決定了顯微鏡的放大倍率和分辨率
放大
放大倍數(shù)
顯微鏡的整體系統(tǒng)是目鏡和物鏡放大倍數(shù)的乘積，放大倍率通常表示為數(shù)值和“x”，如10x、20x、50x等;
數(shù)值孔徑 NA
數(shù)值孔徑是顯微鏡物鏡最重要的技術(shù)參數(shù)，它是一個無量綱量，用于測量物鏡的接收角范圍和系統(tǒng)能夠收集的光的角度范圍。數(shù)值孔徑 NA 是透鏡與物體之間介質(zhì)的折射率 n 與半孔徑角 θ 的正弦積的乘積，即
NA = n × sinθ
圖2 顯微鏡物鏡孔徑示意圖
分辨率顯微鏡
的分辨率是指顯微鏡可以清楚地區(qū)分的兩個物體之間的最小距離，計算公式如下
σ = λ / 數(shù)值孔碼
其中 σ 是最小分辨距離，λ 是光的波長，NA 是物鏡的數(shù)值孔徑。
工作距離
物鏡的工作距離
是從物鏡底面到樣品表面的距離。在物鏡數(shù)值孔徑恒定的情況下，較短的工作距離將導(dǎo)致較大的孔徑角。
目標(biāo)的基本類型顯
微鏡物鏡是光學(xué)顯微鏡最關(guān)鍵的部分，并且
它也是最難設(shè)計和組裝的部件，物鏡是由一系列鏡頭組裝而成的，物鏡的成像質(zhì)量直接決定了顯微鏡系統(tǒng)的性能。在選擇合適的物鏡時，除了放大倍率和數(shù)值孔徑等上述規(guī)格外，了解正確的像差校正也極為重要。根據(jù)像差校正條件的不同，顯微物鏡可分為消色差物鏡、復(fù)消色差物鏡、平面消色差物鏡
、平面復(fù)消色差物鏡等。
消色差物鏡 （ ）。
它是實驗室中最常用的物鏡，外殼上通常帶有“Ach”字樣，它可以對藍(lán)色 （486 nm） 和紅色 （656 nm） 波長進(jìn)行色差校正，以及對 546 nm 波長進(jìn)行球面像差校正。消色差透鏡是單色光應(yīng)用的最佳選擇。
復(fù)消色差物鏡 （ ）。
復(fù)消色差物鏡外殼標(biāo)有“Apo”字樣，需要能夠校正三個波長區(qū)域（紅色、藍(lán)色和黃色）的色差。此外，它們能夠在兩到三個波長下進(jìn)行球面像差校正，并且通常具有較高的數(shù)值孔徑和較長的工作距離，從而產(chǎn)生更復(fù)雜的光學(xué)結(jié)構(gòu)，通常需要特殊玻璃或螢石等材料。復(fù)消色差物鏡是白光應(yīng)用的理想選擇。
計劃目標(biāo)消色差
/復(fù)消色差物鏡在大放大倍率下一般存在視場曲率的問題，即像場不再是平的而是彎曲的，而平場物鏡的設(shè)計是為了校正視場曲率，以改善邊緣視場像差，使彎曲的視場變得平坦。計劃目標(biāo)住房標(biāo)有“計劃”字樣。
無窮大共軛和有限共軛
無窮大共軛
有限共軛是指顯微鏡物鏡的兩個共軛平面。如圖3a所示，
從樣品散射的光被物鏡會聚到一個點，然后通過目鏡成像，如圖3a所示。
在無限遠(yuǎn)共軛顯微鏡物鏡中，如圖3b所示，來自孔徑的光在離開物鏡后被準(zhǔn)直，在成像應(yīng)用中需要鏡筒透鏡將準(zhǔn)直光聚焦在傳感器上。無限遠(yuǎn)共軛顯微鏡物鏡外殼上標(biāo)有“∞”字樣。
圖3a：有限共軛物鏡 b：無限共軛物鏡
無限遠(yuǎn)共軛物鏡的優(yōu)勢
在有限共軛物鏡上，可以在無限遠(yuǎn)共軛物鏡和鏡筒透鏡之間插入偏振片、濾光片等，而無需改變光束傳播方向。大多數(shù)物鏡
的規(guī)格都印在物鏡筒上，用戶在使用時可以很容易地區(qū)分它們。
圖4 典型顯微鏡物鏡的規(guī)格識別
用于長工作距離顯微鏡物鏡應(yīng)用的無限遠(yuǎn)校正
無限遠(yuǎn)校正長工作距離平面復(fù)消色差物鏡代表了當(dāng)今顯微鏡生產(chǎn)的最高水平，在半導(dǎo)體、電子、冶金等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。
在激光微束操作系統(tǒng)中的應(yīng)用
激光微束操作系統(tǒng)可在基因工程中實現(xiàn)非接觸式細(xì)胞操作，而系統(tǒng)中的“光鑷”和“光刀”則依賴于高質(zhì)量的顯微物鏡。
圖5 在激光微束操作系統(tǒng)中的應(yīng)用
在飛秒激光微納加工中的應(yīng)用
飛秒激光微納加工通常用于在非常小的空間、非常短的時間內(nèi)和極端的物理條件下加工物質(zhì)，并利用無限共軛的長工作距離，復(fù)消色差設(shè)計的顯微鏡物鏡可以將激光束聚焦到接近衍射極限union測量顯微鏡，從而獲得高能量密度， 使脈沖中心小面積的能力超過消融閾值，實現(xiàn)小于焦點的特征結(jié)構(gòu)。
圖6應(yīng)用于飛秒激光微納加工
在工業(yè)測試中的應(yīng)用
無極共軛長工作距離顯微鏡物鏡在工業(yè)微觀形貌檢測中也得到了廣泛的應(yīng)用，圖7是共聚焦輪廓儀中的一種應(yīng)用，實現(xiàn)了3D形貌的檢測和關(guān)鍵尺寸的測量。
圖7 在工業(yè)微形貌檢測中的應(yīng)用
無限遠(yuǎn)校正長工作距離顯微鏡物鏡產(chǎn)品介紹聯(lián)合光科技（北京）有限公司推出2X、5X、10X、20X、50X、100X長工作距離顯微鏡物鏡，
其光譜波長范圍為400-700nm，物鏡采用平復(fù)消色差設(shè)計union測量顯微鏡，可校正紅、藍(lán)、黃光，具有工作距離長、數(shù)值孔徑大等特點，這些物鏡廣泛應(yīng)用于明場工業(yè)檢測， 教育科研等領(lǐng)域。
結(jié)合長工作距離顯微鏡物鏡的無限遠(yuǎn)校準(zhǔn)
主要參數(shù)
：
產(chǎn)品編號
放大
數(shù)值孔徑
焦距/mm
分辨率/um
2 倍
0,06
100
10 倍
0,28
20
20 倍
0,42
10
0.7
50 倍
0,55
0.5
100 倍
0.7
0.4
有關(guān)更多產(chǎn)品信息，請參閱： 無限遠(yuǎn)校準(zhǔn)長工作距離顯微鏡物鏡
