聊聊金相显微镜最具代表性的四种目镜

目镜的主要作用是将经过物镜放大的实象再次放大。显微观察时,离目镜明视距离处(或无穷远处)形成一个清晰的虚象;显微摄影时,在底片上投射得一实象。某些目镜(如补偿目镜)除了放大作用外,还能把物镜成象过程中产生的垂轴色差进一步校正。

前文回顾:是什么影响了显微镜的成像效果?

注:本文涉及的XJ-16、XJG-04、XJL-02型金相显微镜均已停产,以最新产品VM2200M、VM4000M、VM2800M型金相显微镜为准。了解更多请访问:https://www.sipmv.com/products/microscope/mm/

目镜的主要作用是将经过物镜放大的实象再次放大。显微观察时,离目镜明视距离处(或无穷远处)形成一个清晰的虚象;显微摄影时,在底片上投射得一实象。某些目镜(如补偿目镜)除了放大作用外,还能把物镜成象过程中产生的垂轴色差进一步校正。

目镜的种类繁多,不下四、五十种,这里只介绍对金相显微镜来说较有代表性的四种目镜。

(1)惠更斯目镜

惠更斯目镜是在单片放大镜(称为接目镜)的基础上加一片场镜组成的,其目的是使来自物镜的光线不过分扩散。场镜和接目镜均为同种光学玻璃材料制成的平凸透镜,凸面都迎着光线。场镜的象方焦距f'()、接目镜的象方焦距f'(接目)和它们光心之间的距离d满足消垂轴色差的条件[见公式(2—12)],即

惠更斯目镜

XJ-16型金相显微镜的三个目镜全是惠更斯型的目镜,见图2—24。

惠更斯目镜的成象原理是这样的,试样经物镜成一初象A1B1在很靠近整个目镜的物方焦点F()的内侧处,因F()在场镜后面,所以实际光线是再经场镜成象A2B2在很靠近接目镜物方焦点F(接目)内侧处,最后再经接目镜成一放大虚象A3B3在明视距离处,于是人眼就在接目镜后面看到这个虚像。

惠更斯型目镜

惠更斯目镜中装有视场光栏,以限制物镜和场镜所成象域的大小。该光栏位于接日镜物方焦点F(接目处,亦即经场镜所成象的位置上。如果将显微刻度尺或十字叉丝玻璃板放在此光栏上,即能从目镜中观察到这些刻度并映衬在物象上。

XJ-16型金相显微镜10倍分划目镜,就是把在10毫米范围内分划值(格值)为0.1毫米的玻璃分划板,装在放大倍数为10倍的惠更斯目镜的光栏上。从目镜中所读出的数据,只是物体经物镜和场镜所成象的大小(未经接目镜放大),被测物体的真正大小应用物镜的垂轴放大率及目镜中场镜的垂轴放大率的乘积除。表2—2为XJ-16型金相显微镜用10倍分
划目镜观察时,每一小格相应被测物体的真正大小。

需要指出的是,用惠更斯日镜改作分划目镜时,分划板的放大象是没有校正象差的,因为对分划板的成象实际上只有接目镜起作用,而单一透镜是不能满足消垂轴色差条件的。

表2-2 10倍分化目镜与物镜配合使用时被观察物体真正大小对应表

10倍分化目镜与物镜配合使用时被观察物体真正大小对应表

惠更斯目镜智能观差虚物,人们称这类不能单独当放大镜用的目镜为负型目镜。但惠更斯目镜的优点是结构简单,视场角达30°~40°,小金相显微镜常常采用这种目镜。XJ-16型金相显微镜的三个惠更斯目镜的主要参数见表2-3

表2-3 XJ-16型金相显微镜惠更斯目镜的主要参数

XJ-16型金相显微镜惠更斯目镜的主要参数

此表仅适用于XJ-16型金相显微镜的10X分划目镜。

(2)补偿目镜

垂轴色差大于1%小于2.5%的平场消色差物镜、平场半复消色差物镜、平场复消色差物镜等,都用于垂轴色差校正不足的物镜。这些物镜需要与垂轴色差校正过火(所谓“色过正”特性)的目镜配合使用,故称这种目镜为补偿目镜。

由于补偿目镜的象差校正较好,所以放大倍数可比惠更斯目镜高。

图2—25为一高倍率补偿目镜,其中场镜是一个三胶合透镜(中间是火石玻璃的凹透镜,两旁是冕玻璃的凸透镜,接目镜是一平凸透镜。整个目镜的物方焦点F()在场镜前面,可以单独当放大镜用。人们称这类可以单独作放大镜用的目镜为正型目镜。

补偿目镜

补偿目镜是专为配合垂轴色差校正不足(大于1%)的物镜而特别设计的。不宜与普通消色差物镜配合使用,因为这种目镜有“色过正”特性。

国产XJG-04大型金相显微镜和XJL-02型立式金相显微镜的目镜为广角补偿目镜。它配有一个GB10X分划目镜。由于这种分划目镜的光栏在场镜前面(正型目镜),所以物体经物镜所成放大象就落在光栏孔的位置上。在光栏处装有玻璃分划刻尺,从分划目镜中可观察到这些刻度映在物象上。由于物镜所成的象并未经过场镜放大才映在分划刻尺上,所以被测物体的真正大小,只需将分划目镜中所读出的数据除以物镜的放大倍数即可得出,不必再除以场镜的放大倍数。这与XJ—l6型金相显微镜附件——l0倍分划目镜(负型)有所不同,使用时须注意。

(3)平场目镜

平场目镜是为配合平场物镜一起使用的。这种目镜对于象散和场曲校正得特别好。它与平场物镜一起使用,可使视场的清晰范围扩大,视场平坦。图2—26a)是平场目镜的一种,结构比较简单,放大倍数为10倍。场镜是一个乎凸透镜,接目镜为双胶合透镜。图2—26b)是一种对称型平场目镜,放大倍数为16倍。场镜和接目镜都是完全一样的双胶合透镜,只是装配位置不同而已。这两个平场目镜的物方焦点F都在场镜前面,离场镜较远,故可在视场光栏处安装分划刻度尺或十字叉丝。由于平场目镜已不满足惠更斯目镜的消垂釉色差条件,故色差稍大些。

平场目镜

(4)摄影目镜

霍曼(Homal)型摄影目镜是这一类型的一个例子。这种目镜的象方焦距f'<0(负型目镜)。图2—27是f'=—70毫米霍曼型目镜作显微照相或投影时的光路示意图。

霍曼型目镜的象差校正与补偿目镜大体相同,只宜与垂轴色差校正不足的物镜配合使用,在规定放大倍数范围内,可得足够平坦的象面,所以霍曼型目镜属于平场、补偿、广角目镜。

摄影目镜

为了区别不同性能的目镜,在目镜外壳上都刻有代号,以资识别,详见第四章“目镜的识别”一节。

对普通目镜(指惠更斯目镜、冉斯登目镜、对称型目镜等),则不标注代号。

平场补偿目镜主要是配合平场消色差物镜、平场半复消色差色差物镜、平场复消色差物镜使用,在其相应的视场内,垂轴色差为1.5—2%。对放大率等于或大于12.5倍的平场目镜来说,若它的视场角在50°以上时,可称为广角目镜,对放大率等于或小于10倍的平场目镜来说;只要它的视场角在40°以上时也称为广角目镜。表2-4是我国显微镜目镜系列的参数。

我国显微镜目镜系列的参数

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