怎么定义显微镜机械管长度

怎么定义显微镜机械管长度？首先我们要明白什么是显微镜机械管。机械管指的是从安装物镜的镜鼻到安装显微镜观察筒的顶部，称为显微镜的机械管，那么他们的距离长度也就是机械管的长度。

光学显微镜的机械镜筒长度被定义为从安装物镜的鼻镜开口到插入目镜（目镜）的观察镜筒的顶部边缘的距离。图1所示为典型透射光显微镜的光程（红线），定义了机械镜筒长度。

多年来，几乎所有著名的显微镜制造商都为有限的镜筒长度设计物镜。设计者继续假设，标本，在焦点上，被放置在一个距离“一点”进一步比前焦平面的物镜。然后，物镜投射出一个放大的标本图像，该图像在目镜光阑的水平处会聚（聚焦），目镜光阑位于显微镜观察管开口顶部边缘下方10毫米处-目镜插入的地方（见图1和图2）。

对于有限校正的透射光显微镜，管的长度现在已经标准化为皇家显微学会（RMS）建议的160毫米。为160毫米有限管长度显微镜设计的物镜在镜筒上刻有“160“（mm），如我们关于物镜规格和标识的讨论中所述。 目镜和物镜的位置在金相显微镜中是颠倒的，金相显微镜基本上是颠倒的反射光显微镜，如图2所示。 请注意，在图1和图2所示的两个示例中，“管”不是直线，光波从物镜传输到带有镜像分束器的目镜（目镜）。 这是大多数现代显微镜的情况，特别是那些配备了三目镜显微摄影头。

一些较旧的显微镜具有偏离160毫米标准的机械管长度。 Leitz仪器生产的显微镜在RMS标准被其他制造商纳入之后很长时间内继续使用170毫米的管长度制造。 我们提醒那些试图将为一种机械管长度设计的物镜插入为不同管长度设计的显微镜的显微镜工作者。当物镜和管长度不匹配时，由于光学管长度改变而引入球面像差，图像质量经常受到影响。 光学管长度定义为物镜后焦平面与目镜固定光阑处的中间或主像之间的距离。 当改变该管长度以偏离设计规格时，球面像差被引入显微镜中，并且图像遭受光学质量的劣化。 在设计用于170毫米管长度的物镜用于具有160毫米管长度的显微镜的情况下，设计到物镜中的校正将导致其补偿像差不足。 当160毫米物镜用于170毫米管长显微镜时，情况正好相反。

对于有限管长的显微镜系统，只要在物镜背面和目镜之间的光路中放置偏振中间件、DIC沃拉斯顿棱镜或荧光照明器等附件，机械管长就会大于160毫米。 然后，当样本重新聚焦时，可能会引入像差。因此，有限系统中的每个这样的附件必须包含光学元件，以使管长度表面上回到160毫米。 通常，这样的设备导致放大率的不期望的增加并且降低图像的整体强度。还有产生“重影”的危险--会聚光线通过反射光附件的分束器的结果。

正如我们从上面的讨论中所看到的，现代显微镜中的体管包含透镜、反射镜和分束器的复杂组件，这些组件将光从物镜传输到目镜。几乎所有的显微镜制造商现在都在设计支持无限远校正物镜的显微镜。这种物镜将样品的图像投射到无限远（通常的描述并不十分准确地说是出现平行光线）。 为了使观察图像成为可能，显微镜的体管，或反射光显微镜中的垂直照明器本身，必须包含一个管透镜。 该透镜的主要功能是在目镜光阑的平面上成像，即所谓的中间像平面。 目镜的眼"看"这个真实的，倒置的，放大的图像，并放大该图像在通常的第二阶段放大的复合显微镜。

无限校正系统特别有价值，因为它们消除了旧形式仪器经常伴随的“重影”（由会聚光通过倾斜平面玻璃表面引起）。 这种系统的优点是设计简单，而且可以在“平行”光路中插入成本较低的附件。这种先进的新光学系统使显微镜能够在物镜和透镜管之间的光路中支持复杂的光学组件群。 这是特别有用的技术，如共焦，偏振，DIC，和落射荧光显微镜，专门的透镜系统必须采用最佳的结果。

在现代无限远校正系统中，镜筒透镜是一种内置并密封在观测镜筒中的多元件光学器件（即使在增加“无限远光路空间”的情况下也可以防止引入彗差或像散）。 在这种设计中，在物镜和镜筒透镜之间的“无限空间”（见图3）中，可以容纳多达两个中间附件，而无需额外的光学器件来校正图像。 如上所述，消除了重影。附件设计更容易;避免了不必要的额外放大系数。图3所示的光路是无限远校正显微镜系统的示意图。 图3的左侧显示了物镜前焦平面和目镜光阑平面上的焦点。右侧显示了物镜和管透镜之间的“无限空间”，中间附件放置在光路中。

图4（a）是无限远校正系统的示意图，示出了载玻片上的样品被载物台聚光器照射。 成像光线穿过物镜并形成平行光束，该平行光束由管透镜聚焦到目镜中。 如图4（b）所示，可以将附件插入平行光束中，而无需进一步的光学校正，该图显示了插入路径中的沃拉斯顿棱镜和几个偏振器。 图4（c）示出了将分束器插入到平行光束中。该分束器将光转向位于平行光束右侧的外部附件。

无限校正物镜的放大倍数范围很广，从1.5倍到200倍，并具有各种质量的色差和球面校正，从简单的消色差镜到平面消色差镜和精密平面复消色差镜。大多数，但不是全部，被设计为干燥使用，即在物镜和样品之间的空间中有空气。明视野系列具有用于拧入鼻镜座的常规显微镜螺纹（见图5）。 用于明场/暗场观察的物镜通常具有较宽直径的螺纹，并且需要具有较宽开口的鼻形件来连接此类物镜（这些物镜被称为Neo、BF/DF或B/D物镜）。

一些反射光物镜被设计成在比通常更长的工作距离上聚焦，这些物镜在物镜的镜筒上被标记为LWD（长工作距离）或ULWD（超长工作距离）。制造商通常指定用于反射光Nomarski微分干涉对比研究的物镜系列;例如，在奥林巴斯的情况下，合适的系列是明场物镜的MS计划系列和明场/暗场系列的Neo S计划。这种物镜有时在物镜镜筒上标记为NIC或指定为应变减小的。

无限远校正物镜刻有无限远标记（∞）。物镜产生的放大率是管透镜的焦距除以物镜的焦距的商。例如，在具有焦距为180毫米的管透镜的Olympus显微镜系统中，9毫米焦距的物镜将把20倍放大的图像投射到目镜光阑的平面上。使用180毫米的镜筒透镜，可以设计放大率低至1.25倍的物镜，同时仍保持45毫米的齐焦距离。