Introducción a la clasificación de los objetivos del microscopio
Clasificación por propósito
Las aplicaciones de los microscopios ópticos se dividen aproximadamente en dos categorías: "uso biológico" y "uso industrial". Los lentes objetivos también se pueden dividir en "biológicos".
Lente de objetivo de "uso" y lente de objetivo "industrial". En aplicaciones biológicas, las muestras biológicas generalmente se colocan en un portaobjetos de vidrio y se cubren con un cubreobjetos desde arriba para fijarlo. Dado que la lente del objetivo biológico necesita observar la muestra a través del cubreobjetos, el sistema óptico se diseña teniendo en cuenta el grosor del cubreobjetos (generalmente 0,17 mm). En aplicaciones industriales, la observación generalmente se realiza sin cubrir especímenes como rebanadas de minerales metálicos, obleas de semiconductores y piezas electrónicas. Por lo tanto, la lente del objetivo industrial adopta el diseño de sistema óptico óptimo en el estado donde no hay una cubierta de vidrio entre el extremo frontal de la lente del objetivo y la muestra.
Clasificación por método de observación
Se han desarrollado varios métodos de observación de acuerdo con la aplicación del microscopio óptico, y también se han desarrollado objetivos dedicados correspondientes a estos métodos de observación. Las lentes objetivas se pueden dividir según el método de observación. Por ejemplo, "lente objetivo para campo oscuro reflectante (con una trayectoria de luz de iluminación en forma de anillo alrededor de la lente interna)", "lente objetivo para interferencia diferencial (reduce la distorsión interna de la lente y optimiza la combinación de características ópticas con un diferencial prisma de interferencia)", "lente objetivo para fluorescencia (transmitancia mejorada en la región del ultravioleta cercano)", "lente objetivo de polarización (la distorsión interna de la lente se reduce considerablemente)" y "lente objetivo de diferencia de fase (placa de fase integrada)" , etc.
Clasificado por aumento
Los microscopios ópticos tienen múltiples objetivos montados en un dispositivo llamado revólver. De esta manera, el aumento bajo se puede cambiar a un aumento alto simplemente girando la lente giratoria del objetivo, y el cambio de aumento se puede completar fácilmente. Por lo tanto, generalmente se instala un grupo de lentes de objetivo con diferentes aumentos en el convertidor de lentes de objetivo. Con este fin, la línea de objetivos consiste en objetivos de aumento bajo (5×, 10×), aumento medio (20×, 50×) y aumento alto (100×). Entre ellos, especialmente en productos de gran aumento, para obtener imágenes de alta definición, hemos introducido objetivos de inmersión en líquidos que se llenan con líquidos especiales como aceite sintético y agua con alto índice de refracción entre el extremo frontal de la lente del objetivo y el especimen. Además, también están disponibles lentes de objetivo de ultra bajo aumento (1,25×, 2,5×) y ultra alto aumento (150×) para propósitos especiales.
Corrección de aberraciones y clasificación de lentes objetivas
Según la clasificación (nivel) de corrección de la aberración cromática, según el grado de corrección de la aberración cromática axial (aberración cromática longitudinal), se puede dividir en tres niveles: acromático, semiapocromático (fluorita) y apocromático. La línea de productos también se ordena de nivel normal a nivel alto, con diferentes precios.
En la corrección de la aberración cromática axial, una lente objetivo que corrige dos colores de la línea C (roja: 656,3 nm) y la línea F (azul: 486,1 nm) se denomina lente acromática (Achromat). Los rayos de luz distintos del rojo y el azul (generalmente la línea g púrpura: 435,8 nm) se enfocan en el plano que se aleja del plano focal, y esta línea g se denomina espectro de segundo orden. La lente del objetivo cuyo rango de corrección de la aberración cromática alcanza este espectro de segundo orden se denomina lente apocromática (Apochromat). En otras palabras, una lente apocromática es una lente objetivo que corrige la aberración cromática axial para tres colores (línea C, línea F y línea g). La siguiente figura muestra la diferencia en la corrección de la aberración cromática entre un acromático y un apocromático en términos de aberración de onda. Como puede verse en esta figura, un apocromático puede corregir la aberración cromática en un rango más amplio de longitudes de onda que un acromático.
Comparación de corrección de aberraciones cromáticas (acrómatas y apocromáticas)
Por otro lado, el grado de corrección de la aberración cromática del espectro de segundo orden (línea g) se establece en medio de la lente acromática y la lente apocromática, que se denomina lente semi-acromática (o Fluorita).
En el diseño del sistema óptico de la lente del objetivo del microscopio, en términos generales, cuanto mayor es la NA, o mayor es el aumento, más difícil es corregir la aberración cromática axial del espectro de segundo orden. No solo eso, sino que es más difícil ya que deben corregirse varias aberraciones además de la aberración cromática axial y las condiciones sinusoidales. Por esta razón, cuanto mayor sea el aumento de la lente del objetivo apocromático, más lentes de corrección de aberraciones se requieren, y algunas lentes del objetivo incluso usan más de 15 lentes. Para corregir con precisión el espectro de segundo orden, es efectivo usar el "vidrio de dispersión anormal" con menos dispersión del espectro de segundo orden para la lente convexa más fuerte en el grupo de lentes. El representante de este vidrio de dispersión anormal es la fluorita (CaF2). Aunque la fluorita es difícil de procesar, se ha utilizado para lentes apocromáticas durante mucho tiempo. El vidrio óptico recientemente desarrollado con una dispersión anómala muy cercana a la de la fluorita ha mejorado la trabajabilidad y ha reemplazado gradualmente a la fluorita como la corriente principal.
Clasificación por corrección de curvatura de campo En el uso de microscopios, la toma de fotografías y la toma de cámaras de TV se están volviendo cada vez más comunes, y existen cada vez más requisitos para obtener imágenes nítidas de campo completo. Por lo tanto, las lentes de objetivos planos que pueden corregir con precisión la curvatura del campo se han convertido gradualmente en la corriente principal. Al corregir la curvatura del campo, es necesario diseñar la curvatura de Pittsburgh (Petzval) del sistema óptico para que sea 0, y cuanto mayor sea el aumento de la lente del objetivo, más difícil será corregir (difícil de coexistir con otras varias correcciones de aberraciones). En la lente del objetivo corregida, el grupo de lentes frontales tiene una forma fuertemente cóncava y la composición del grupo de lentes traseros también es fuertemente cóncava, lo cual es una característica del tipo de lente.
