Introduction à la classification des objectifs de microscope
Classement par objectif
Les applications des microscopes optiques sont grossièrement divisées en deux catégories : "l'utilisation biologique" et "l'utilisation industrielle". Les lentilles d'objectif peuvent également être divisées en "biologiques
Lentille d'objectif "Use" et lentille d'objectif "industrielle". Dans les applications biologiques, les échantillons biologiques sont généralement placés sur une lame de verre, et recouverts d'une lamelle de verre par dessus pour la fixer. Étant donné que la lentille d'objectif biologique doit observer l'échantillon à travers le verre de protection, le système optique est conçu en tenant compte de l'épaisseur du verre de protection (généralement 0.17 mm). Dans les applications industrielles, l'observation est généralement effectuée sans couvrir des échantillons tels que des tranches de minéraux métalliques, des tranches de semi-conducteurs et des pièces électroniques. Par conséquent, la lentille d'objectif industrielle adopte la conception optimale du système optique dans l'état où il n'y a pas de verre de protection entre l'extrémité avant de la lentille d'objectif et l'échantillon.
Classification par méthode d'observation
Différentes méthodes d'observation ont été développées en fonction de l'application du microscope optique, et des objectifs dédiés correspondant à ces méthodes d'observation ont également été développés. Les lentilles d'objectif peuvent être divisées selon la méthode d'observation. Par exemple, "lentille d'objectif pour fond noir réfléchissant (avec un chemin lumineux d'éclairage en forme d'anneau autour de la lentille interne)", "lentille d'objectif pour interférence différentielle (réduit la distorsion interne de la lentille et optimise la combinaison des caractéristiques optiques avec un différentiel prisme d'interférence)", "lentille d'objectif pour la fluorescence (transmission améliorée dans la région du proche ultraviolet)", "lentille d'objectif de polarisation (la distorsion interne de la lentille est considérablement réduite)" et "lentille d'objectif à différence de phase (plaque de phase intégrée)" , etc.
Classé par grossissement
Les microscopes optiques ont plusieurs lentilles d'objectif montées sur un appareil appelé embout nasal. De cette manière, le faible grossissement peut être commuté sur le fort grossissement simplement en tournant la lentille rotative d'objectif, et le changement de grossissement peut être facilement effectué. Par conséquent, un groupe de lentilles d'objectif avec différents grossissements sont généralement installés sur le convertisseur de lentille d'objectif. À cette fin, la gamme d'objectifs se compose d'objectifs à faible grossissement (5×, 10×), à grossissement moyen (20×, 50×) et à fort grossissement (100×). Parmi eux, en particulier dans les produits à fort grossissement, afin d'obtenir une imagerie haute définition, nous avons introduit des objectifs à immersion liquide remplis de liquides spéciaux tels que de l'huile synthétique et de l'eau à indice de réfraction élevé entre l'extrémité avant de l'objectif et le spécimen. De plus, des objectifs à grossissement ultra-faible (1,25×, 2,5×) et à grossissement ultra-élevé (150×) à des fins spéciales sont également disponibles.
Correction des aberrations et classification des lentilles d'objectif
Selon la classification (niveau) de correction de l'aberration chromatique, selon le degré de correction de l'aberration chromatique axiale (aberration chromatique longitudinale), elle peut être divisée en trois niveaux : achromatique, semi-apochromatique (Fluorite) et apochromatique. La gamme de produits est également triée du niveau normal au niveau élevé, avec des prix différents.
Dans la correction de l'aberration chromatique axiale, une lentille d'objectif qui corrige deux couleurs de la ligne C (rouge : 656,3 nm) et de la ligne F (bleu : 486,1 nm) est appelée lentille achromat (Achromat). Les rayons lumineux autres que le rouge et le bleu (généralement la raie g violette : 435,8 nm) sont focalisés sur le plan éloigné du plan focal, et cette raie g est appelée spectre de second ordre. La lentille d'objectif dont la plage de correction des aberrations chromatiques atteint ce spectre de second ordre est appelée lentille apochromatique (Apochromat). En d'autres termes, une lentille apochromatique est une lentille d'objectif qui corrige l'aberration chromatique axiale pour trois couleurs (C-line, F-line et g-line). La figure ci-dessous montre la différence de correction d'aberration chromatique entre un achromat et un apochromat en termes d'aberration d'onde. Comme on peut le voir sur cette figure, un apochromat peut corriger l'aberration chromatique sur une gamme de longueurs d'onde plus large qu'un achromat.
Comparaison de la correction des aberrations chromatiques (Achromats et Apochromats)
D'autre part, le degré de correction de l'aberration chromatique du spectre de second ordre (ligne g) est défini au milieu de la lentille achromatique et de la lentille apochromatique, appelée lentille semi-achromatique (ou Fluorite).
Dans la conception du système optique de l'objectif du microscope, d'une manière générale, plus l'ouverture numérique est grande, ou plus le grossissement est important, plus il est difficile de corriger l'aberration chromatique axiale du spectre de second ordre. Non seulement cela, mais c'est plus difficile car diverses aberrations autres que l'aberration chromatique axiale et les conditions sinusoïdales doivent être corrigées. Pour cette raison, plus le grossissement de l'objectif apochromatique est élevé, plus il faut de lentilles de correction d'aberration, et certaines lentilles d'objectif utilisent même plus de 15 lentilles. Afin de corriger avec précision le spectre de second ordre, il est efficace d'utiliser le "verre à dispersion anormale" avec moins de dispersion du spectre de second ordre pour la lentille convexe plus forte dans le groupe de lentilles. Le représentant de ce verre à dispersion anormale est la fluorine (CaF2). Bien que la fluorite soit difficile à traiter, elle est utilisée depuis longtemps pour les lentilles apochromatiques. Le verre optique nouvellement développé avec une dispersion anormale très proche de celle de la fluorite a amélioré la maniabilité et a progressivement remplacé la fluorite comme courant principal.
Classification par correction de courbure de champ Dans l'utilisation des microscopes, la prise de vue photo et la prise de vue par caméra de télévision deviennent de plus en plus courantes, et il y a de plus en plus d'exigences pour des images nettes en plein champ. Par conséquent, les objectifs plan capables de corriger avec précision la courbure du champ sont progressivement devenus courants. Lors de la correction de la courbure de champ, il est nécessaire de concevoir la courbure de Pittsburgh (Petzval) du système optique pour qu'elle soit 0, et plus le grossissement de l'objectif est élevé, plus il est difficile de corriger (difficile de coexister avec autres diverses corrections d'aberration). Dans la lentille d'objectif corrigée, le groupe de lentilles avant a une forme fortement concave, et la composition du groupe de lentilles arrière est également fortement concave, ce qui est une caractéristique du type de lentille.
