Inleiding tot de classificatie van microscoopobjectieven
Classificatie op doel
De toepassingen van optische microscopen zijn grofweg in te delen in twee categorieën: "biologisch gebruik" en "industrieel gebruik". Objectieve lenzen kunnen ook worden onderverdeeld in "biologisch".
"Gebruik" objectieflens en "industriële" objectieflens. Bij biologische toepassingen worden biologische monsters over het algemeen op een glasplaatje geplaatst en van bovenaf afgedekt met een dekglas om het te fixeren. Aangezien de biologische objectieflens het monster door het dekglas moet observeren, is het optische systeem ontworpen met inachtneming van de dikte van het dekglas (over het algemeen 0.17 mm). Bij industriële toepassingen wordt observatie over het algemeen uitgevoerd zonder monsters zoals plakjes metaalmineralen, halfgeleiderwafels en elektronische onderdelen te bedekken. Daarom neemt de industriële objectieflens het optimale ontwerp van het optische systeem aan in de toestand waarin er geen afdekglas is tussen het voorste uiteinde van de objectieflens en het preparaat.
Classificatie volgens observatiemethode
Er zijn verschillende observatiemethoden ontwikkeld volgens de toepassing van de optische microscoop, en er zijn ook speciale doelstellingen ontwikkeld die overeenkomen met deze observatiemethoden. Objectieve lenzen kunnen worden verdeeld volgens de observatiemethode. Bijvoorbeeld "objectief voor reflecterend donkerveld (met een ringvormig verlichtingslichtpad rond de binnenlens)", "objectief voor differentiële interferentie (vermindert interne vervorming van de lens en optimaliseert de combinatie van optische eigenschappen met een differentieel interferentieprisma)", "objectieflens voor fluorescentie (verbeterde transmissie in het nabije ultraviolette gebied)", "polarisatieobjectieflens (interne lensvervorming wordt sterk verminderd)" en "faseverschilobjectieflens (ingebouwde faseplaat)" , enz.
Geclassificeerd door vergroting
Optische microscopen hebben meerdere objectieflenzen die zijn gemonteerd op een apparaat dat een neusstuk wordt genoemd. Op deze manier kan de lage vergroting worden omgeschakeld naar de hoge vergroting door gewoon aan de ronddraaiende objectieflens te draaien, en de verandering van de vergroting kan eenvoudig worden voltooid. Daarom wordt over het algemeen een groep objectieflenzen met verschillende vergrotingen op de objectieflensconverter geïnstalleerd. Daartoe bestaat de line-up van objectieflenzen uit objectieven met een lage vergroting (5×, 10×), medium vergroting (20×, 50×) en hoge vergroting (100×). Onder hen, vooral in producten met een hoge vergroting, hebben we, om high-definition beeldvorming te verkrijgen, vloeistofonderdompelingsobjectieven geïntroduceerd die zijn gevuld met speciale vloeistoffen zoals synthetische olie en water met een hoge brekingsindex tussen de voorkant van de objectieflens en het exemplaar. Daarnaast zijn er ook objectieflenzen met ultralage vergroting (1,25×, 2,5×) en ultrahoge vergroting (150×) voor speciale doeleinden verkrijgbaar.
Aberratiecorrectie en classificatie van objectieflenzen
Volgens de classificatie (niveau) van chromatische aberratiecorrectie, volgens de mate van axiale chromatische aberratie (longitudinale chromatische aberratie) correctie, kan deze worden onderverdeeld in drie niveaus: achromatisch, semiapochromatisch (fluoriet) en apochromatisch. Het productassortiment is ook gesorteerd van normaal niveau naar hoog niveau, met verschillende prijzen.
Bij axiale chromatische aberratiecorrectie wordt een objectieflens die twee kleuren C-lijn (rood: 656,3 nm) en F-lijn (blauw: 486,1 nm) corrigeert, een achromatische lens (Achromat) genoemd. Andere lichtstralen dan rood en blauw (meestal de paarse g-lijn: 435,8 nm) worden gefocusseerd op het vlak weg van het brandvlak, en deze g-lijn wordt het spectrum van de tweede orde genoemd. De objectieflens waarvan het correctiebereik voor chromatische aberratie dit spectrum van de tweede orde bereikt, wordt een apochromatlens (Apochromat) genoemd. Met andere woorden, een apochromatlens is een objectieflens die axiale chromatische aberratie corrigeert voor drie kleuren (C-lijn, F-lijn en g-lijn). Onderstaande figuur toont het verschil in chromatische aberratiecorrectie tussen een achromat en een apochromat in termen van golfafwijking. Zoals te zien is in deze figuur, kan een apochromat chromatische aberratie corrigeren over een groter bereik van golflengten dan een achromat.
Vergelijking van chromatische aberratiecorrectie (achromaten en apochromaten)
Aan de andere kant wordt de mate van chromatische aberratiecorrectie van het tweede-orde spectrum (g-lijn) ingesteld in het midden van de achromatische lens en de apochromatische lens, die een semi-achromatische lens (of Fluoriet) wordt genoemd.
Bij het ontwerp van het optische systeem van de microscoopobjectieflens geldt in het algemeen dat hoe groter de NA, of hoe groter de vergroting, hoe moeilijker het is om de axiale chromatische aberratie van het tweede-orde spectrum te corrigeren. Niet alleen dat, maar het is ook moeilijker omdat verschillende andere aberraties dan axiale chromatische aberratie en sinusoïdale omstandigheden moeten worden gecorrigeerd. Om deze reden, hoe hoger de vergroting van de apochromatische objectieflens, hoe meer aberratiecorrectielenzen nodig zijn, en sommige objectieflenzen gebruiken zelfs meer dan 15 lenzen. Om het spectrum van de tweede orde nauwkeurig te corrigeren, is het effectief om het "abnormale dispersieglas" te gebruiken met minder spreiding van het spectrum van de tweede orde voor de sterkere bolle lens in de lensgroep. De vertegenwoordiger van dit abnormale dispersieglas is fluoriet (CaF2). Hoewel fluoriet moeilijk te verwerken is, wordt het al lange tijd gebruikt voor apochromatische lenzen. Het nieuw ontwikkelde optische glas met een afwijkende dispersie die zeer dicht bij die van fluoriet ligt, heeft een verbeterde verwerkbaarheid en heeft geleidelijk fluoriet vervangen als de mainstream.
Classificatie op basis van veldkrommingscorrectie Bij het gebruik van microscopen komen foto-opnamen en tv-camera-opnamen steeds vaker voor, en er worden steeds meer eisen gesteld aan scherpe full-field beelden. Daarom zijn planobjectieven die de veldkromming nauwkeurig kunnen corrigeren geleidelijk mainstream geworden. Bij het corrigeren van veldkromming is het noodzakelijk om de Pittsburgh (Petzval) kromming van het optische systeem te ontwerpen als 0, en hoe hoger de vergroting van de objectieflens, hoe moeilijker het is om te corrigeren (moeilijk samen te gaan met andere verschillende aberratiecorrecties). Bij de gecorrigeerde objectieflens heeft de voorste lensgroep een sterk concave vorm en is de samenstelling van de achterste lensgroep ook sterk concaaf, wat kenmerkend is voor het lenstype.
