顯微基礎丨③物鏡

註:此文章的父文章為:

如果你有什麼沒看懂,可以移步這篇文章試試。


顯微鏡的物鏡是顯微鏡的靈魂所在,物鏡是影響清晰度的最重要部件。

一臺正規的顯微鏡,其物鏡也應該可以拆卸,需要使點勁擰下來,如下圖:

正規顯微鏡的物鏡全部可拆卸,使勁擰就完事瞭

不管物鏡是哪個牌子的,不管物鏡外觀是什麼樣子,不管商傢說的多麼誇張,最終決定物鏡質量的,永遠是它的參數,原因很簡單,物鏡的參數是國傢標準,亂標是要負責的,而其他方面是吹牛不用交稅。

物鏡上的參數和標識非常重要,這決定瞭成像清晰度以及有何功能。下面將詳細展開物鏡參數和標識的分享:


一、品牌標識

這其實是物鏡最重要的參數。

當一個廠傢對自己的物鏡有絕對的自信,它才會將品牌名稱標到物鏡表面。而大部分淘寶和京東的物鏡上面並沒有品牌名稱,不管它是什麼知名品牌的旗艦店(如江南、鳳凰、saga薩伽、bresser寶視德等等),物鏡沒有品牌名,是因為它們也是從代工廠進的產品,然後組裝成顯微鏡後再貼牌到鏡架上。

換句話說,如果物鏡上面沒有品牌名稱,恐怕這個物鏡並不附帶品牌價值。如果店A某款顯微鏡的物鏡與店B另一款顯微鏡的物鏡參數相同,外觀相同,那麼就可以判斷它們的物鏡應該是同一款,成像效果在有聚光鏡和電光源的前提下沒有區別,如下圖所示。

cb5ededbeb147380dded4bfe2df7dbf0這些顯微鏡雖然是不同的商傢不同的型號,但物鏡都是同一款。在有聚光鏡和電光源的情況下,效果相同。

物鏡是決定清晰度的最關鍵部件,如果是使用代工廠統一制造的物鏡,清晰度就和品牌無關(如果一臺顯微鏡除瞭架子之外的所有光學配件都是代工廠的產品,那這臺顯微鏡的整體質量也與品牌無關)。

辨別起來也很簡單,看物鏡、目鏡、聚光鏡這幾個關鍵光學配件上有沒有標品牌名,如果有,那就是品牌貨有品牌價值,如果沒有那就是代工廠的產品,無品牌價值。

以下是拼湊代工廠配件的、品牌溢價較高的網購平臺商傢(僅代表個人看法):

  • 舜宇SOPTOP
  • 鳳凰Phenix
  • 麥克奧迪motic
  • 星特朗
  • 寶視得bresser
  • 薩伽saga

註:上述有不少品牌都是有高端貨和高質量產品的,但是和各電商平臺的品牌沒關系,是兩個管理系統的產物,高端隻對醫院和實驗室推銷,而電商則打著品牌的名號低價高賣。所以請勿吧上述電商的品牌名稱和高端貨的品牌名稱聯系起來,高端貨的品牌和電商平臺的品牌無關。比如麥克奧迪在全球的名氣很大,它的BA系列顯微鏡就很不錯,但是旗艦店並沒有相關型號,反而是一些簡單的代工廠產品的拼湊。

對上述商傢,請在同配置下對比價格,選購同配置最便宜的就行,同配置下各商傢顯微鏡的效果相同。關於配置詳情請移步:

PS:所以別再問我鳳凰和江南哪個好瞭。。。真的麻瞭。

當然瞭,貼牌子的物鏡也不便宜,一般有SOPTOP、Nexcope、Motic、Mitutoyo、Olympus、Leica、Nikon、Zeiss等等,如果感興趣可以去瞭解一下,尤其是加粗的後四個品牌。

如果預算有限我還是建議選擇國產物鏡,雖然沒有品牌名,但是價格也確實低,同配置全新物鏡能比大牌便宜5-10倍,而國產物鏡大約能達到大牌85%的效果(個人觀點),可以說性價比非常高瞭。


二、功能標識(平場和非平場)

一般都是一些字母縮寫,標在物鏡表面,相關資料我推薦

我在本文中隻介紹業餘玩傢能用到的常見標識,如果感興趣還請移步各大廠商的官網,如

等等。

標識縮寫 解釋
Ach/Achro(mat) 消色差,可以簡單地理解為最便宜的非平場物鏡,攝影請避開此非平場物鏡
Plan/PL 平場,一般默認已經消色差,視野邊緣會得到明顯改善,攝影必備,工作常用
OFN{number} 表示中間像直徑,一般認為:支持的最大目鏡視場大小 = {number}
(Neo)Fluor/FL 半復消色差,可以簡單的理解為比Ach更清晰。其實特性更為特殊。
Apo/Apochro(mat) 復消色差,可以簡單的理解為比Fluor更清晰。
Oil/W/Gly 油鏡/水/甘油鏡,說明此物鏡需要末端浸油/水/甘油使用。
PH1/2/3(綠色) 相差,說明此物鏡用於相差觀察, 具體效果見視頻http://www.bilibili.com/video/BV1gh411n7wn/
DIC/NIC 微分幹涉, 說明此物鏡用於微分幹涉觀察 ,具體效果見視頻http://www.bilibili.com/video/BV1gh411n7wn/
D/BD/HD 暗場,說明此物鏡支持專業暗場觀察,一般非常少見。
POL/PO/P(紅色) 偏振觀察專用,說明此物鏡用於專業偏振觀察,工業常用。
L/LD/LWD 工作距離長,說明此物鏡物鏡頂端離標本距離比較長,工業常用
M/EPI 垂直照明,說明此物鏡是一般用於無蓋玻片的金相觀察,工業常用
CORR/KORR 矯正環,說明此物鏡的蓋玻片校正厚度可調

這些功能標識中,如果預算不超過5k,就隻需要關註前兩個標識。

在網購平臺的絕大部分顯微鏡中,如果物鏡上沒有字母標識,那就是最便宜的非平場消色差物鏡,如果有plan,那就是平場消色差物鏡。對於普通玩傢來說,隻需知道以下兩點就行:

①是個物鏡就已經是消色差瞭,所以在物鏡中,“消色差” = “”。(註意“消色差”≠“復消色差”)

②有攝影需求就買plan,沒有攝影需求就無需plan。

在攝影時,平場和非平場物鏡的對比非常明顯。下圖引用自

但是在目鏡觀察時,非平場物鏡也沒那麼不堪入目,原因在於人的觀察視野其實沒多大,隻要保證中間區域比較平就夠瞭,所以國產也有半平場物鏡(雖然2015年國標移除瞭半平場物鏡的規格,但網購平臺還在賣。我的評價是,上不去下不來,不夠便宜還不能攝影,雞肋雞肋)。

關於色差的解釋見Catullus的知乎文章:


三、物鏡參數(物鏡倍數和清晰度)

afb75c2ed6b7c6127ea142031d16f84e60/0.85和160/0.17就是四個參數

例如上圖:

60/0.85

160/0.17

意義為:

倍數=60倍/NA數值孔徑=0.85

機械筒長=160mm/蓋玻片厚度=0.17

下面就按照①倍數;②數值孔徑;③機械筒長;④蓋玻片厚度的順序來介紹。


3.1 物鏡倍數

顧名思義就是放大幾倍,一般有4x,10x,(20x),40x,(60x/63x),100x等倍數。其中括號中的為不常見倍數,比較貴。(我沒提到的倍數是一般是非常少見的特殊用途物鏡)

各個倍數的物鏡,網圖侵刪

4/10/40/100是大多數顯微鏡的默認倍數,一般比較便宜。通常100x是油鏡,有oil字樣,需要加油觀察,用起來很麻煩而且觀察細胞99%的情況並不需要那麼大的倍數。

所以我推薦的倍數是4x,10x,20x,40x,60x。

並且:

顯微鏡總倍數 = 物鏡倍數 × 目鏡倍數

然後我列瞭個表:

物鏡倍數(目鏡=10x) 推薦程度 能觀察到的物體
4x 必須 觀察大型的生物,如蟎蟲、螞蟻、魚卵蝦卵、小花小草之類的東西。可以快速尋找目標物體。
10x 必須 比4x稍微大一點,可以看一些大型底棲生物、如枝角類、橈足類等。
20x 強烈推薦 是觀察輪蟲、草履蟲、大部分真核藻類的最佳倍數。
40x 必須 觀察細胞內結構、一些小型的藻類以及原生生物的倍數。
60x/63x 推薦 觀察細胞內結構,我一般用來替代100x油鏡。
100x 不推薦 觀察染色體、原核藻類以及細菌的最佳倍數。但操作繁瑣且國產低端質量堪憂。

然後:

!!!無需追求放大倍數!!!

!!!無需追求放大倍數!!!

!!!無需追求放大倍數!!!

自己玩顯微鏡,物鏡倍數最多到40x或者60x就夠瞭,目鏡10x就夠瞭。

如果是給實驗室/生產用途選購,最好提前問好用途,聯系當地銷售給你參謀參謀。


3.2 數值孔徑(NA)——清晰度參數

這個數值我不做具體解釋,總之NA越大越清晰。

顯微鏡的清晰度上限隻與物鏡NA有關,而下限與光源和聚光鏡有關。

換句話說,物鏡決定清晰度上限,光路配件決定清晰度下限。

一般倍數越大,NA越大,而相同倍數的情況下,NA越大,成像效果越清晰,價格越貴。

c0c76705fb8d06244c2e66ecd7b3d441左圖NA大,右圖NA小。同倍數下,NA值APO>FL>普通物鏡。圖來自奧林巴斯網站


3.3 機械筒長(有限遠 or 無限遠)

這個參數,指物鏡和目鏡之間的距離。

160對應有限遠光學系統(物鏡與目鏡之間的距離=160mm),∞對應無限遠光學系統。

原理如下:

來源:http://www.olympus-ims.com.cn/zh/microscope/terms/feature15/

如果你的顯微鏡默認是160物鏡,換新或者升級也得是160的物鏡,也就是說,兩種系統的物鏡和機架不能相互兼容,具體原因在這裡不做解釋。

一般無限遠光學系統後期升級加模塊比較方便。但除此之外沒有差別。

需要註意的是:

!!!有限遠/無限遠與成像清晰度無關!!!

!!!有限遠/無限遠與成像清晰度無關!!!

!!!有限遠/無限遠與成像清晰度無關!!!

不少網購平臺拿無限遠當做賣點,但其實有限遠和無限遠的差距僅在添加模塊時無限遠方便一些,而普通玩傢玩顯微鏡一般不需要額外添加模塊。所以無限遠/有限遠並不是顯微鏡成像效果的關鍵。

但還是不得不說,雖然機械筒長並不影響清晰度,但是Olympus、Leica、Nikon、Zeiss四大傢早已經放棄瞭有限遠光學系統,所以有限遠的高端物鏡早就全部停產瞭,奧林巴斯BH2二手價格已經被炒起來瞭,所以如果你想進軍高端效果,請選擇四大傢近幾年的無限遠顯微鏡機型。

當然前面這話說的是四大傢,網購平臺商傢賣的無限遠顯微鏡其實根本沒有對應的高端物鏡(如APO、Flour、PH、DIC等等),所以就沒有升級空間,它們的無限遠和有限遠效果基本相同,在都是plan物鏡的情況下,網購平臺的無限遠顯微鏡除瞭貴之外一無是處。

關於無限遠和有限遠的詳情,請移步浮白的知乎文章:


3.4 蓋玻片厚度

這個參數表示此物鏡已經矯正瞭多厚的蓋玻片的影響。

如果是蓋玻片厚度 = 0.17,也就是標準蓋玻片的厚度,那麼說明你需要在觀察樣品之前蓋上蓋玻片,這樣才能獲得最佳效果。

如果此參數是0或者-,說明此物鏡無需使用蓋玻片,這種物鏡一般是工業上使用較多。

蓋和不蓋蓋玻片的效果一般在高倍物鏡下對比明顯,低倍下差別不大。


四、195和185物鏡

這個195物鏡和185物鏡是有限遠物鏡中的兩個規格,一般195物鏡比185物鏡長。

①兩者一般不兼容。如果把185物鏡擰到195的機器上面,會發現載物臺不夠高,而如果把195物鏡擰到185的系統裡,會發現載物臺不夠低,總之是它們的系統不互通,這一點與有限遠和無限遠類似。

②195/185物鏡與成像質量無關。隻是較早期的生產規格是185,後來就都生產195的物鏡瞭。早期的一些185高端物鏡的成像質量碾壓現在的195低端物鏡,所以這個數字隻是個生產標準罷瞭。

總之185是舊規格,195是新標準,與成像質量無關。

但也有一些細微的區別,在低端物鏡中,195的加工質量普遍比185的好一些(個人經驗)。

除此之外,還有一個更重要的區別,那就是在升級的時候,195物鏡的顯微鏡可以更換高級的奧林巴斯BH2系列顯微鏡的高端物鏡(需要連目鏡一起換瞭),如Splan和Dplan系列物鏡。而185物鏡沒有升級空間。

物鏡規格 成像質量 以後能否升級 能否彼此互相兼容
有限遠185 隻與NA和標識有關 不能 不能
有限遠195 隻與NA和標識有關 不能
無限遠 隻與NA和標識有關 大品牌可升級(motic、olympus、leica、nikon、zeiss等) 不能

end,以後有新的內容再補。

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