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光學顯微技術范文1
1 熒光原位雜交技術的發展與改進
熒光原位雜交是在放射性同位素原位雜交的基礎上改進而來的，Manning等[3]在1975年最早用非放射性的生物素通過細胞色素C與RNA分子鏈接，開創了非放射性標記，Rudkin等1977年在放射性同位素標記的基礎上發明了用間接免疫熒光法檢測目的DNA的非同位素原位雜交技術，Langer等在1982年成功地實現了首例用生物素標記探針的原位雜交，自此熒光原位雜交技術真正建立并不斷發展改進。隨著分子生物學技術的發展，FISH技術還衍生出了引物原位標記、間期核FISH、染色體原位抑制技術等，并且還發展出M- FISH、3D-FISH、Rx-FISH技術、CGH 以及近年來微陣列技術等這些更為完善的FISH技術。
1.1 FISH中探針的發展改進
特異探針序列的正確選擇是FISH技術中的一個關鍵，隨著FISH技術發展，針對不同的研究對象和目的，探針的類型也有了許多改進，主要有以下幾種：1）染色體特異重復序列探針：rDNA、端粒、著絲粒以及類似于α衛星、衛星Ⅲ等重復序列上重復元件可達106拷貝數，其雜交靶位點大于1Mb，雜交信號易于檢測，常用于檢測非整倍體；2）基因組探針：高等動物基因組DNA除過很小一部分的編碼序列外有一些高頻率的重復序列，進化上的保守性使其具有物種特異性，作為探針，可分析多倍體的起源、進化、基因組成等；3）單拷貝序列探針：針對靶片段中的單拷貝序列而選擇的此類探針，通常是某個基因的DNA克隆、RFLP或RAPD標記或是用大的插入片段；4）染色體文庫探針：此類探針由從基因組文庫中的一條染色體或某一區域核酸片段組成，片段較小，因此被破壞的可能性小。用于鑒定染色體的易位與畸形以及分析中期染色體重組和間期核結構；5）RNA探針：RNA探針敏感性強，不需要變性，就可形成比DNA探針緊密的雜交體。RNA探針包括的ssRNA探針和寡核苷酸RNA探針兩種。
1.2 FISH中靶的發展與改進
在FISH中根據不同目的不同對象確定靶片段的類型是提高分辨率的關鍵因素，靶目標的類型有以下幾類：1）中期染色體：此時期染色體可以通過簡單的染色體制片技術獲得，但因其高度凝縮，分辨率只能達到1Mb～3Mb的水平；2）粗線染色體：處于減數分裂的粗線期染色體濃縮程度比中期低得多，而且Jiming等人證實用玉米粗線期染色體固定于4%福爾馬林可以使染色體伸長到原來的20倍[4]，進而提高了FISH分辨率；3）間期細胞核：處于間期的細胞核染色質濃縮程度比粗線期低，因此其分辨率相對較高；4）游離染色質：處理細胞核釋放出游離染色質，進一步降低DNA的濃縮程度，這種方法能有效地將分辨率提高到1Mb范圍內；5）DNA纖維：伸長的DNA纖維是的DNA分子，暴露出更多的雜交位點，更大程度的提高了分辨率，具有高效快速直接的優點。此外Valfirik等[5]發展了一種超伸展的流式分揀植物染色體FISH技術，大大提高了FISH的分辨率。此方法可獲得比中期染色體長100倍以上的伸展的染色體纖維，同時保持了染色體的完整性，用于某些方面的研究，比DNA纖維熒光原位雜交更具優勢。
1.3 探針標記方法的發展與改進
FISH中探針的熒光標記方法是由放射性標記方法改進而來，可分為直接法和間接法兩種。直接法是將熒光物直接與探針核苷酸的磷酸戊糖共價結合，雜交后簡單沖洗即可檢測。間接法是先在探針DNA上結合諸如生物素或地高辛等半抗原，雜交結束后再用標記有熒光素的相應半抗原的抗體進行檢測，間接標記可分為PCR法、不依賴序列的擴增法、缺口平移法三種。直接法雖然操作簡單，但信號放大程度不如間接法，靈敏度差一些，間接法靈敏度高，應用較為廣泛。早先的熒光標記只用一種顏色的熒光素，隨著FISH技術的發展，在一次雜交種用多種探針多種熒光素的多彩FISH技術已成為可能。雙標記的寡核苷酸探針熒光原位雜交可提高信號強度且不引起特異性問題還能增加rRNA可訪問性。
2 FISH技術的應用
2.1 FISH在植物基因定位上的應用
由于FISH技術可在同一張切片上同時觀察幾種DNA探針的定位，直接得到它們的相關位置和順序，因而已廣泛應用于生物基因組和功能基因定位研究[6]。王永等[7]利用FISH技術研究發現羽衣甘藍2號染色體上存在3個5SrDNA串聯重復位點，并且這3個位點都位于2號染色體的長臂靠著絲粒處。楊學明等采用順序基因組原位雜交和雙色熒光原位雜交技術，對普通小麥-簇毛麥6V代換系K0736 的 45SrDNA和 5SrDNA基因位點進行了分析。結果表明，該代換系2n=42，有 1 對簇毛麥 6V 染色體，為6V/6A 代換系，45SrDNA位點有8對，位于7對染色體上。5SrDNA位點有6對，分別位于6 對染色體上[8]。周樹軍等[9]利用FISH技術對麝香百合、檸檬色百合、天香百合及豹紋百合染色體上的 45SrDNA 進行了定位，其結果顯示 45SrDNA 在這四種百合中都分布在染色體的著絲點附近，但其位點數量、所存在的染色體和信號的強度有很大的變化。
光學顯微技術范文2
高職院校的主要目標是培養具有高素質的技術型人才和應用型人才，并且能夠適應社會經濟發展需要，這種教育在一定程度上滿足了社會對于就業者的需求，是具有職業特征的一種定向教育。因此，職業指導工作也就成了職業教育的核心內容和基本特征。
職業指導的意義
高職院校通過開展行之有效的職業指導課程，來幫助學生培養積極科學的就業觀，使學生不斷調整自己的人生目標和學習計劃，來適應社會需求，全面提高自己的綜合素質，從而正確地選擇職業。這樣不但提高了高職院校本身的聲譽和地位，也提高了畢業生就業率，從而保證了高職院校的可持續發展。
高職院校中職業指導的現狀
隨著我國高校在校生數量和高職院校規模的迅速擴大，高職院校畢業生的就業工作和教學質量的提高受到國家的高度重視，并且將畢業生就業率與學校當年招生計劃掛鉤，所以每年畢業生就業率尤其受到關注。為了保持自身優勢，大部分高職院校都設置了學生職業指導部門，并有一大批專業的或者兼職的職業指導老師通過努力，保證了在生源市場和畢業生就業市場上的競爭力。但由于受傳統觀念模式影響較深，且老師們思想上對職業指導的認識不足，職業指導工作只側重于畢業生的就業推薦工作。這樣的結果導致畢業生的就業質量低，工作達不到效果。雖然在近期能夠幫助學生提高就業率，但畢業生獲得的工作崗位質量不高，且跳槽頻繁、穩定性差，這樣反而使學生就業之后的再次失業率大大提升，又給畢業生造成了嚴重的就業壓力，浪費了人力資源，長此以往，對于國家、社會和家庭的穩定發展都有著嚴重的影響。
職業指導工作方法的改進
高職院校職業指導工作大多人員配備不足，教師素質水平參差不齊，機構不完善，且以“就業安置”為理念，不能有效提升就業質量。職業指導工作效果不理想，這種現狀可以通過以下途徑來改變。
1.觀念需轉變
職業指導是思想政治教育關鍵的組成部分。高職院校的職業指導需要始終貫徹“以學生為本”的工作理念，教育內容主要包括職業能力、職業修養、職業意識等，使學生在學習過程中能夠養成科學的職業價值觀；這有利于提升學生在職業發展道路中的可持續性，并能夠幫助學生做好職業規劃、了解自我，提高自主決策能力。
2.采取多樣化職業指導方式
在職業指導課程教學以外還可以結合網上職業指導、學校宣傳欄、廣播、學校組織的招聘會，搭建職業指導平臺，讓學生深入其中接受教育。還可以采取座談、聊天等靈活的方式，讓他們在就業前就做好足夠的心理準備。同時，鼓勵學生參加各種職業培訓，形成終生學習的觀念，促進學生自身素質的提高。
3.全員參與職業指導
職業指導工作需要動員各方面的力量，在整個過程中需要各部門之間的通力配合與支持，因此為了提升職業指的質量必須貫徹全員參與的原則。高職院校應建立以學院職業指導中心為主，各院、系專業課、公共課教師以及思政教育老師全員參與職業指導的工作制度。每名教職員工都有著屬于自己的職業指導任務。此外，職業指導工作體系還應該得到全體學生的支持與配合。
除上述人員需要擔負自己的學生職業指導工作之外，還需要專業課老師在專業課程教學中不斷滲透職業指導，因為他們在專業課程教學和實踐環節中，對學生的影響是潛移默化的。因此，高職院校要突出在學生職業指導中專業課教師的作用，同時應該賦予他們相應的權力和責任，讓每個教職員工參與職業指導，這樣對于推進職業指導工作有著重大的作用。
4.職業指導隊伍專業化
相關數據表明，高職院校需要保證兼職人員和專業職業指導人員與畢業生人數的比例高于1：500。尤其強調了職業指導人員的知識結構以及學校對職業指導人員的聘用標準，在這些方面都做了嚴格的規范，高職院校在開展職業指導人員的繼續教育工作的時候應該遵循有條理、有重點、有計劃的原則，從教育部的要求出發，打造一支高素質、強技能、專業化的職業指導師資團隊。
廣東工程職業技術學院目前的職業指導隊伍素質高、能力強，具有高級職業指導資格職稱的教師就有113名，并且每年對全體教師進行職業指導資格培訓，每年審核持有職業指導資格證持的教師，及時淘汰不合格者。在擁有大量專業高素質指導師的同時，強化非專職職業指導師的職業水平非常重要，最終的目的是讓每個教職員工在專業課程上都能夠對學生進行潛移默化的職業指導。
5.實現職業指導多元化
職業指導是幫助畢業生快速實現社會角色轉換和順利就業的重要環節，能促進學生全面發展和個性的養成。學院采取多種手段，建立社會實踐基地，從而讓學生體會到畢業生真正求職時的心情。并且還聘請職業策劃的專家、校友及成功人士，開設就業指導講座，幫助學生設計簡歷，增強就業競爭力。
促進職業指導的信息化，就要建立及時有效的就業供需信息系統。第一，把畢業生的性別、姓名、特長、專業、就業意愿等個人資料通過計算機編輯匯總，便于就業單位查看。第二，學校應與公共職業介紹機構、人才市場以及各就業單位做好密切的接洽工作，了解到最新的招聘信息和就業政策，以便及時傳達給學生。第三，在就業供需信息系統上最新的就業信息，以便增強畢業生與就業單位之間的溝通交流，進一步推行網上簽約。第四，及時了解就業后的畢業生對于崗位工作的信息反饋，了解就業單位的質量以及相應待遇，有利于及時調整學校職業指導的方向、模式和目標，從而提高教育教學質量。
光學顯微技術范文3
1.1檢測系統簡介共聚焦顯微測量光學零件亞表層損傷的原理，是利用了亞表層損傷缺陷對入射光的散射特性，散射光的強度反映了缺陷信息[56]。
如圖1所示共聚焦顯微系統利用放置在光源后的照明針孔S和放置在檢測器前的探測針孔P實現點照明和點探測，只有來自焦平面O點的光才能全部通過共聚焦針孔P并被探測器捕獲和成像。其余位置的散射光被阻擋，由此獲得被檢測元件焦平面下樣品內部各個位置的亞表層損傷分布；然后通過改變共聚焦顯微鏡聚焦平面的位置，對不同點進行軸向掃描，得到各個位置的切面圖像。其最大的優點是層析技術，層析技術是通過針孔阻擋聚焦平面前后的離焦光，改變聚焦深度而獲得樣品的一個個光學切片層，從而得到亞表層的損傷信息。
1.2仿真理論基礎本文采用FDTD法分析光學零件亞表層損傷的光學散射問題，該方法是一種有效的電磁學數值計算方法[79]，近來也被應用于光學零件亞表面的光學散射分析。相對于Mie理論，它通過FDTD網格離散（見圖2），能夠對任意幾何結構、任意材料組成的零件表面進行計算。不同材料零件表面具有不同折射率，所以在FDTD網格剖分的時候，也就包含了零件微表面的結構信息。
3模擬仿真試驗本文利用式（2）}其中k0=2πf/c（5）式中E0為振幅，r為球面波半徑，j為虛部，ω為角頻率，f為頻率，t為周期。
3.1常見損傷缺陷散射模擬假設光波掃描匯聚點坐標（30，0），激勵源入射方向沿水平方向從左到右。圖5給出了常見的缺陷類型氣泡（橢圓形）和微裂紋（長條形）對入射光波的散射分布。通過計算探測器接收范圍內的散射光強。
3.2積分區域描述激光掃描共聚焦顯微系統測量端物鏡NA=0.65，探測器只能接收一定角度范圍內的信號，模型中定義積分范圍以聚焦點α為端點，沿光波入射方向的反方向，夾角62°相交正方形于β、γ點，Δαβγ可近似為探測器的信號光強接收范圍。圖6描述了散射由損傷缺陷氣泡引起時，且光波聚焦點在坐標（30，0）；按照積分區域定義，可設積分區域坐標（30，0），（0，35），（0，85），探測器接收范圍角度約為62°。激光掃描共聚焦顯微系統的探測器僅能接收到此角度范圍內的散射光強，因此模型對Δαβγ內部（圖中深色區域）進行積分求和即可模擬計算探測器接收到的散射光強強度。正方形邊長120表示零件亞表面區域，縱坐標表示零件表面寬度，橫坐標表示零件亞表面深度，單位μm。
3.3光波聚焦點對接收信號強度的影響假設當缺陷位置大小固定不變，光波聚焦點間隔1 μm偏離缺陷時，起始點位于缺陷的邊界上任意一點，要求掃描點從缺陷的某一邊界開始，沿著遠離缺陷的方向等間隔移動，模擬探測器收信號光強信號大小，其主要是為了驗證當聚焦點在缺陷附近移動時，引起的散射分布變化情況。模型分別對橢圓形、矩形、梅花形、三角形和無規則形的缺陷類型進行模擬，缺陷長度范圍30～60 μm之間，寬度范圍0～5 μm之間。以下分別對探測器接收信號強度進行積分擬合。圖7所示為橢圓形、三角形、梅花形、矩形和無規則形缺陷的光場強度分布趨勢。
通過模擬實驗，得到探測器接收信號強度分布（見圖7）。由此可見，當掃描點逐漸遠離缺陷時，探測器接收信號強度先增大，然后減小，并且，當偏離距離為8～10 μm達到最大。光電探測器是通過光敏電阻對光的響應靈敏度進行探測光強信號的，其縱向響應函數曲線圖需滿足方程y=（sinx/x）2（見圖8），由此可見，探測器接收信號強度分布曲線與縱向響應函數曲線變化趨勢相同。綜上所述，仿真試驗中掃描點沿遠離損傷缺陷邊界偏離時，探測器接收信號光強滿足其縱向響應函數趨勢，即探測器所接收的散射信號能夠反饋光學零件亞表面損傷信息，能夠為我們測量損傷缺陷的位置和大小信息提供依據，即激光掃描共聚焦顯微法能夠實現對光學零件亞表面的測量。4結論共聚焦顯微成像技術是利用了亞表層損傷缺陷結構對入射光的強度散射，以散射光信號的強度來反映缺陷信息。模擬仿真入射波聚焦點沿固定間隔逐漸偏離缺陷時的散射分布形態，對進一步改進針對光學零件亞表層損傷的激光共聚焦層析測量系統有重要的理論指導意義。本文結合光學零件亞表層損傷的激光共聚焦層析測量系統，并在一定模擬假設的基礎上，建立了仿真測量模型。采用FDTD算法結合仿真軟件模擬實現了聚焦光斑在具有不同亞表層損 傷類型的光學零件內部的散射光場分布，可以得到探測器接收的散射信號強度分布與縱向響應函數趨勢相同，且掃描聚焦點在相距缺陷表面一定范圍時實現接收光強能量最大，符合激光掃描共焦檢測理論原理。因此，仿真研究結果表明，采用激光共焦測量亞表面損傷的方法是有效的。
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光學顯微技術范文4
關鍵詞： 光學設計； 顯微物鏡； Zemax； 正向光路； 長工作距離
中圖分類號： TH 74文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.02.014
Optical system design of highresolution microscope objectives for
optical fiber fusion splicer
CHEN Lina， LIU Qiaoling， KE Huaheng， YU Huaen， PENG Jiazhong， LIANG Xiuling
（Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology， College of Photonic and
Electronic Engineering， Fujian Normal University， Fuzhou 350007， China）
Abstract： According to the requirement of highquality fiber fusion in the process of optical fiber fusion， a microscope objective for detecting the fiber core is designed to determine the position of the optical fiber core， which is optimized through the optical system design software Zemax. The designed system consists of six lenses. The magnification is eight. The object space NA is 0.25. The working distance is 13.4 mm. The conjugate distance is 85 mm and image receiver is a CCD. The optical lens is optimized through the method of forward optical path with the spectral range of 486～656 nm. Forward optical path design of the microscope objective is practical to detect the fiber core position more clearly and accurately. It has long working distance， short conjugate distance and high accuracy.
Keywords： optical design； microscope objective； Zemax； forward optical path； long working distance
引言隨著光纖通信技術的廣泛應用，越來越多的光纖線路需要維護和熔接接續。為了獲得低熔接損耗的光纖，需要對光纖纖芯進行高精度對準。因此，設計一款適用于光纖熔接機的高質量顯微物鏡具有重要的意義。顯微物鏡是用于觀察近距離物體，其像距大于物距，這樣才起到放大的作用。光學設計一般從長距離方向計算，因此為了便于后續的像差優化，根據光路可逆原理，傳統的設計方法均是采用逆向光路進行優化設計。采用逆向光路設計時，物鏡的放大率為正向光路設計時的倒數1/β（β為正向光路設計時物鏡的放大率），像差經過物鏡后縮小，像差校正容易，但是逆向光路設計的光學系統其幾何像差調制傳遞函數（MTF）、星點圖等體現的是物面處的成像質量。而顯微物鏡在實際使用中都是采用正向光路，且正向光路設計的光學系統其幾何像差、MTF、星點圖等能夠直觀體現CCD接收靶面處的成像質量，因此正向光路設計的顯微物鏡更能貼近實際使用狀態。本文中的顯微物鏡是按正向光路進行設計，它能夠更加清晰呈現光纖的纖芯位置，提高光纖熔接機的對準精度，從而達到降低光纖熔接損耗的目的。圖1纖芯對準系統的結構示意圖
Fig.1Structure diagram of fiber
core alignment system1設計思路光纖纖芯對準系統的基本結構示意圖如圖1示，圖中：l為物距；l′為像距；L為共軛距。像面接收器采用CCD，待熔光纖的直徑為125 μm（即物高y為0.125 mm），纖芯直徑為9 μm。當光纖在CCD的像面寬度上成像為1 mm（即像高y′為1 mm）左右時，能夠較理想地實現光纖纖芯的高清晰對準，且光纖所成的像為倒像。因此可得該系統的放大率為β=y′y=-8（1）光學儀器第37卷
第2期陳麗娜，等：光纖熔接機高清顯微物鏡光學系統設計
圖2包層和纖芯在CCD上的實際大小
Fig.2Real size of the cladding and fiber core in the CCD
圖3攝遠型初始結構
Fig.3Initial structure of telephoto
此外，為了便于光纖的裝夾、調節、對準、熔接等機構的安裝，顯微物鏡的工作距離不能太小。擬定顯微物鏡的工作距離（即物距）為13.4 mm，長工作距離便于熔接操作。當工作距離為13.4 mm時，根據放大率公式β=nl′n′l（2）式中n和n′為空氣的折射率，可得該系統的共軛距L=l′-l=120.6 mm。該系統在正常情況下其共軛距L將超過120 mm。為了縮短整個光路，將共軛距控制在85 mm以內，這為將來儀器的小型化設計提供了可靠的前提保證。本文中的顯微物鏡是按正向光路進行設計，纖芯和包層經過顯微物鏡放大后，其直徑分別為0.072 mm和1 mm。由于光纖熔接時主要是檢測斷裂處纖芯的準確位置，光纖成像的最大視場在0.8ω（ω為物鏡的視場角）處（如圖2示），因此，系統只需校正0.8ω以內的像差即可滿足設計要求。為了采集到高質量的光纖圖像，顯微物鏡的數值孔徑設置為0.25。系統擬采用高亮度的白光LED，設計光譜為486～656 nm。2優化設計
2.1優化過程為了縮短光學總長，鏡頭采用攝遠型初始結構，由正透鏡組和負透鏡組組成，如圖3所示。根據理論公式可以粗略計算出正負透鏡組的基本參數，顯微物鏡的物距即正透鏡組的物距l1為13.4 mm，由于該顯微物鏡的共軛距為85 mm，擬定其像距即負透鏡組的像距l′2為65 mm，正負透鏡組間隔d為6.6 mm。顯微物鏡數值孔徑及角度放大率表達式分別為NA=nsin（-u）（3）
γ=u′u=nn′1β（4）式中：n為物方折射率；n′為像方折射率；u為透鏡組的入射孔徑角；u′為透鏡組的出射孔徑角。已知顯微物鏡的數值孔徑NA為0.25，放大率β為-8，將值代入式（3）、式（4）可得：sin（-u）=0.25，sinu′=0.031 25。由攝遠型初始結構圖中的幾何關系可知tanu′1=h1-h2d=-l1×tan（-u）-l′2×tanu′d=0.216 3（5）式中：u′1為正透鏡組的出射孔徑角；l1為正透鏡組的物距；l′2為負透鏡組的像距；h1和h2分別為光線在正負透鏡組上的入射高度。計算出sinu′1=0.211 4，l′1=h1tanu′1=15.995 8 mm，l2=l′1-d=9.395 8 mm。再根據高斯公式及透鏡組的光焦度φ的表達式為1l′-1l=1f′（6）
φ=φ1+φ2-dφ1φ2（7）式中：φ1為正透鏡組的光焦度；φ2為負透鏡組的光焦度。可計算出正負透鏡組的焦距值及顯微物鏡的組合焦距值分別為：f′1=7.293 9 mm，f′2=-10.989 0 mm，f′=7.788 2 mm。由此可得，光纖經過顯微物鏡成像時可理解為經過了兩次角度變化，即u=-14.477 5°u′1=12.204 4°u′=1.790 8°。正負透鏡組所承擔的偏向角δ1、δ2分別為26.681 9°和10.413 6°（見圖3）。根據初始像差及其光學設計的經驗，一般情況下，每個光學鏡頭承擔的偏向角不要太大，單透鏡承擔的偏角為6°～9°，雙膠合承擔的偏角為11°～14°。這是因為光線的偏角越大，該表面的相對孔徑也越大，會產生較大的高級像差，優化時很難達到像差平衡。本文顯微物鏡的正透鏡組采用一片單透鏡和一組雙膠合透鏡的透鏡組合，而負透鏡組則采用三片分離的單透鏡組合，共有六片透鏡組成。正透鏡組剩余的偏折角可由負透鏡組來承擔。表1透鏡組的基本參數
Tab.1Basic parameters of the lens group
組名形式焦距/mm空氣間隔/mm正
透
鏡
組單透鏡16―空氣―1雙膠合12.57―空氣―3.6負
透
鏡
組單透鏡-15.60―空氣―1單透鏡34―空氣―1單透鏡-17.12―
根據前面得到的正負透鏡組結構參數，結合幾何光學公式可得出每個透鏡的焦距值及透鏡間的空氣間隔，如表1所示。顯微系統的照明光源為白光LED，圖像接收器件為CCD，為了能在CCD上得到0.8視場內的清晰像，要求顯微物鏡是平場消色差物鏡。由于所設計的顯微物鏡是一個長工作距離、小視場的系統，有較小的場曲，因此主要校正其軸上像差，即球差和軸向色差，還要考慮彗差。顯微物鏡是按正向光路進行優化設計，球差、軸向色差等像差經過系統后被放大，這將增加其校正難度。為了得到優良的成像質量，系統的球差可通過正負透鏡組合來進行校正。 彗差的校正。系統主要存在子午彗差，根據其定義，添加操作數TRAY，控制像平面上光線與像面交點到主光線的垂軸距離。對同一視場，不同孔徑設置操作數TRAY，令其兩者之和為零，可有效減小子午彗差。正向光路設計的顯微系統像差放大，因此在優化過程中需要加重相應優化操作數的權重。 軸向色差的校正。對于薄透鏡系統，其軸向色差系數為ΣC1=Σh2φν（其中h為光線的入射高度，φ為光焦度，ν為阿貝常數），系統在結構上采用雙膠合和有空氣隙的正負分離透鏡組合。在優化過程中，適當地選擇φ，ν及h值，使軸向色差系數盡可能小或為零。系統采用冕牌玻璃與火石玻璃的搭配亦可達到減小軸向色差的目的。
2.2設計結果鏡頭優化后的外形結構和系統參數分別如圖4、表2所示。該系統由6片透鏡組合而成，其中有一組雙膠合透鏡，兩片雙凸透鏡，兩片彎月形透鏡。所選玻璃第一片來自肖特玻璃庫，其余五片均來自成都玻璃庫，其中玻璃材料從第一片到最后一片依次為：NPK52、HZK6、ZF5、HZF4、BAF3、HLAK4L。冕牌玻璃與火石玻璃的搭配有利于校正像差。
圖4顯微物鏡的布局
Fig.4Layout of the microscope objective
表2顯微物鏡的系統參數
Tab.2System parameters of the microscope objective
名稱值物方數值孔徑NA0.25有效焦距/mm6.738 307總長/mm71.600 55像方數值孔徑NA0.032 286 71近軸像高/mm2近軸放大率-7.992 895入瞳直徑/mm23.482 99出瞳直徑/mm3.545 373
圖5為顯微物鏡的MTF曲線，從MTF曲線可以看出，在空間頻率為50 lp/mm處，全視場以內的調制傳遞函數MTF值均大于0.3，接近衍射極限，具有較高的分辨率。圖6為顯微物鏡的點列圖，由圖可以看出，該系統各視場的成像彌散斑均方根半徑均小于愛里斑半徑，能量較集中，符合設計要求。
圖5MTF曲線
Fig.5MTF curve圖6點列圖
Fig.6Spot diagram
顯微物鏡的像差公差用波像差來衡量，要求光學系統的波像差小于λ/4。顯微物鏡的幾何像差分析如下：（1）球差由于該顯微物鏡的孔徑較大，因此存在高級球差。該系統的邊光球差容限值和剩余球差容限值分別為δL′m≤λn′sin2U′m=0.587 6×10-31×0.032 72 mm=0.549 5 mm（8）
δL′≤6λn′sin2U′m=6×0.587 6×10-31×0.032 72 mm=3.297 1 mm（9）圖7為顯微物鏡的球差曲線，由圖可知，該系統主波長的實際球差最大值為0.109 9 mm，在邊光球差和剩余球差容限范圍內，滿足設計要求。（2）軸向色差該系統的軸向色差容限值為ΔL′FC≤λn′sin2U′m=0.587 6×10-31×0.032 72 mm=0.549 5 mm（10）由圖7可看出，該系統的實際軸向色差最大值為0.033 6 mm，在容限范圍內，符合要求。（3）其他像差圖8為顯微物鏡的畸變圖，由圖可看出，系統的場曲、像散和畸變都很小，該系統主波長的實際子午場曲最大值為0.027 7 mm，弧矢場曲最大值為0.022 4 mm，實際像散最大值為0.005 2 mm，畸變值為0.24%，都滿足設計要求。
圖7球差曲線
Fig.7Longitudinal aberration curve圖8畸變曲線
Fig.8Distortion curve
3公差分析
3.1公差分配原則系統在加工與裝調過程中都將產生誤差，使最終結果偏離設計結果。為了提高其成像質量，光學系統內所有參數都需要分配可變公差。如果系統對某一參數的變化很敏感，那么對該組公差要有較嚴的要求，反之則可以采用較為寬松的公差。顯微物鏡系統對成像質量有較高的要求，且該顯微物鏡各透鏡的半徑和厚度值均很小，因此對光學元件公差的要求相對較嚴。運用Zemax軟件中的公差計算與分析程序計算光學系統內各參數性能下降的敏感度，即分析所有元件的加工、裝調公差，確定敏感度。公差參數包括半徑、光學元件厚度、空氣間隔、偏心等。
3.2公差分配結果運用Zemax光學設計軟件，通過靈敏度分析、反轉靈敏度分析及蒙特卡羅分析得到顯微物鏡合理的公差分配。通過計算分析每一公差參數在Nyquist空間頻率50 lp/mm處的MTF下降情況，最終確定合適的公差。靈敏度公差、蒙特卡羅公差分析結果分別如表3、表4所示。蒙特卡羅公差分析結果顯示該顯微物鏡系統90%以上的蒙特卡羅樣本MTF≥0.166 385 252，每個樣本為一個模擬加工、裝調后的光學系統。對顯微物鏡公差靈敏度的分析表明，元件的半徑、厚度和偏心為敏感公差，其敏感公差主要位于元件3，4，5（表5所示）。因此，需要嚴格保證這些元件的加工與裝調公差，確保最終實現光學系統的高精度、高性能要求。
表3靈敏度的公差分析結果
Tab.3Analysis of sensitive tolerance sensitivity
類型表面序號公差MTF改變量半徑公差1+4光圈數
-4光圈數-0.050 733 329
-0.051 019 096表面偏心公差7±0.008 mm-0.051 884 756表面傾斜公差7±0.008 mm-0.052 259 487半徑公差9+3光圈數
-3光圈數-0.054 000 761
-0.056 068 687表面偏心公差12±0.005 mm-0.063 947 077
表4蒙特卡羅公差分析結果
Tab.4The result of the analysis using
Monte Carlo method
蒙特卡羅樣本百分比MTF值90%≥0.166 385 25250%≥0.203 524 68910%≥0.329 780 993
表5顯微物鏡的公差要求
Tab.5Tolerance demands of the microscope objective
元件
序號半徑公差/
光圈數厚度公差/
mm偏心公差/
mm折射率
公差阿貝常數
公差/%1±4
±5±0.03
±0.03±0.015
±0.015±0.001 012±5
±5
±5±0.03
±0.03
±0.03±0.015
±0.015
±0.015±0.000 8
±0.001 013±3
±4±0.03
±0.03±0.008
±0.015±0.001 014±3
±4±0.03
±0.03±0.008
±0.015±0.001 015±2
±2±0.03
±0.005±0.005
±0.005±0.001 01
4結論所設計的光纖熔接機的顯微物鏡具有高放大率、高分辨率、結構簡單、裝配方便、成本低、適合大批量投產等特點。能夠實現更高精度的光纖圖像纖芯對準，提高圖像識別精度，較為準確地定位纖芯位置，提高光纖熔接的質量。在本系統之后的研究中，將進行顯微系統的機械結構和裝調技術的研制，使生產過程中安裝調節顯微物鏡簡便且易操作，從而降低生產成本。參考文獻：
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光學顯微技術范文5
關鍵詞 CCD技術 光學實驗 教學演示 分光計
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.02.057
Abstract The need to use CCD technique in optics experiment teaching is discussed. Two examples of CCD technique in optics experiment teaching demonstration and explanation are introduced. Conclusion that CCD technique in optics experiment teaching demonstration and explanation plays an important role is drawn. The paper proposes to improve other traditional optics experiments by the use of CCD technique.
Keywords CCD technique； optics experiment； teaching demonstration； spectrometer
0 引言
大學物理實驗是大學物理教學的重要組成部分，物理實驗課是學生進行科學實驗訓練的一門基礎課程，是學生進入大學后接受實驗方法、技能訓練的開端，對培養學生實驗能力具有十分重要的作用。大學物理實驗包括力、熱、光、電等方面的實驗內容，光學實驗是大學物理實驗重要組成部分。光學實驗的特點是：必須掌握光學原理才能進行實驗，而且光學儀器結構復雜，難于調節，因此做光學實驗需要在理論指導下，耐心地反復操作，難度較大。對于基礎實驗，在學生做實驗之前，教師一般會介紹實驗所用到的儀器，簡單講解實驗步驟。有些實驗，眼睛可以直接觀察到，比如力學實驗，教師就比較容易講解，學生也容易理解。而對于一部分光學實驗，需要用眼睛貼近顯微鏡的目鏡去觀察實驗現象，學生不能直接觀察，教師講解時要把實驗想象用語言描述，所以這類實驗教師難講，學生也難懂，學生做實驗很困難，容易造成對光學實驗的畏懼心理。近幾年，CCD技術在教學中的應用越來越廣泛，將CCD技術引入到光學實驗中來，通過顯示器可以讓每個學生直接觀看實驗現象，使其更具直觀性。這種方式讓每個人都感受到現場操作，學生更容易理解，有助于提高實驗的效率。
1 在光學實驗中引入CCD技術的必要性
隨著現代教育技術的迅猛發展，計算機輔助教學的應用越來越廣泛，教師根據自己的教學內容自制教學課件，通過屏幕展示出來，學生通過屏幕進行觀看。一些枯燥、難懂的知識變得生動、直觀，不僅節省了時間，也提高了教學效果。在大學物理課程教學中，計算機輔助教學的應用獲得了良好的教學效果，不僅知識更容易理解，教師在課堂上有更多的時間增加更豐富的知識，開闊了學生的視野。在大學物理實驗教學中，計算機輔助教學也得到了一定的應用。應用計算機輔助物理實驗教學，教師編制實驗教學課件，在學生操作實驗之前，教師先用課件對實驗進行講解，如：實驗的儀器調節及需要注意的實驗步驟等，教學內容都通過大屏幕顯示，每位學生都能通過大屏幕進行觀看，之后學生進行現場操作，對于操作簡單的實驗，計算機輔助教學可以取得良好的效果。但對于一些光學實驗，儀器結構復雜而且難于調節，學生沒有看到真實的現場操作，僅憑教學課件很難理解實驗，課堂效率不高，因此，傳統的現場操作演示與講解是非常必要的。但是，現場操作有其不可避免的缺點，即直觀性差。采用F場操作演示與講解，有一些光學實驗，需要用眼睛靠近顯微鏡的目鏡去觀察現象，如果教師每講一步學生都依次去直接觀察，需要的時間較多，后面做實驗的時間就少了，因此很難做到讓每個學生觀看。這就要求教師講解時要把實驗現象用語言描述出來，所以這類實驗教師講起來比較難，學生在頭腦中也不容易建立起清晰的圖像，學生做實驗遇到問題，雖然已經講過，但仍然要用很長時間解決，或無法解決而向他人求助，錯誤操作也比較多，這樣就使學生對做光學實驗逐漸失去了信心。而CCD技術可以彌補這一缺點。CCD是電荷耦合器件的簡稱，具有光電轉換、信號存儲與傳輸功能，在實驗教學中的應用越來越廣泛。將CCD技術引入到光學實驗中來，光學儀器的目鏡與CCD連接，通過彩色監視器可以讓每個學生直接觀看。教師操作實驗的每個步驟，所有學生都能通過顯示器觀看。這種方式不僅讓學生感受到現場操作，而且每個人都能觀察到，學生更容易理解，大大提高了課堂效率。
2 CCD技術在光學實驗教學中的應用
2.1 CCD技術在分光計中的應用
分光計是一種基本光學儀器，掌握分光計的基本結構和基本調節方法，對學習其它光學儀器具有指導作用，對培養學生對光學實驗的操作能力有重要作用。分光計是一種測定光線偏轉角度的儀器，可以測量三棱鏡的頂角，還可以通過測量最小偏向角求三棱鏡的折射率等。它主要由四部分組成：望遠鏡、 平行光管、載物臺和讀數圓盤。分光計在測量之前要進行調節，分光計的結構很復雜，調節過程步驟也比較多，而且對調節的要求很高。調整要求：望遠鏡能接收平行光、平行光管能發出平行光、望遠鏡光軸與載物臺轉軸垂直及平行光管光軸與載物臺轉軸垂直，其中望遠鏡光軸與載物臺轉軸垂直是最難調節的。在傳統的教學中，教師現場演示并講解時，僅依靠語言描述實驗現象，學生在頭腦中很難想象出來，而如果讓每個學生輪流觀察，實驗步驟較多，每一步都這樣做，耗時太長，影響后面的實驗操作時間。因此，學生做實驗時經常會遇到問題，特別是調節望遠鏡光軸與載物臺轉軸垂直這一步，有的用很長時間不能調整好，還要求助他人。學生普遍感覺此實驗難度大。如何讓這個實驗更容易學習是一個需要解決的問題，將CCD系統引入此實驗，讓這個問題得到了解決。將CCD系統與分光計連接，教師邊操作儀器邊講解，學生在彩色監視器上可以同時觀察實驗現象，學生更容易理解，做實驗比較順利，最難調節的望遠鏡光軸與載物臺轉軸垂直，經過耐心地調節也能做好。采用CCD系統，提高了課堂效率，也增強了學生進一步學習光學實驗的信心。
2.2 CCD技術在牛頓環實驗中的應用
牛頓環實驗是光學實驗中的基礎實驗，牛頓環儀由一個平凸透鏡和一個平面玻璃組成。此實驗用讀數顯微鏡對干涉圓環進行觀察與測量，經計算得到光源的波長或待測透鏡的曲率半徑。教師在實驗講解過程中， 要介紹讀數顯微鏡的調節方法和牛頓環的測量步驟，因為有些學生對顯微鏡接觸很少，因此對顯微鏡的調節要介紹得詳細些。用傳統的方法，要邊操作邊描述實驗現象，即便如此，學生在頭腦中也很難建立清晰的圖像，由于時間限制也不能每個人都去現場觀察，在自己操作時就會遇到各種問題。在調節讀數顯微鏡尋找干涉圓環時，有些學生經過長時間調節，仍然觀察不到干涉環。在牛頓環的測量過程中，要避免回程誤差，用傳統的方法，教師雖然已提示學生注意，但學生不能完全理解，測量時有的學生仍然會出現錯誤，不得不重新y量。將CCD系統應用到牛頓環實驗中，這些問題得到了有效解決。CCD系統與讀數顯微鏡的目鏡相連，學生在顯示器上觀察實驗現象。在講解顯微鏡的調節方法時，教師操作的每一步，學生都能在監視器上觀察到，學生更容易理解，學生自己操作就更順利。在講解牛頓環的測量時，對于如何避免回程誤差，教師通過實際操作并在監視器上顯示出來，學生很容易理解，而且教師還可以把學生容易出現的錯誤操作演示出來，提醒學生，這樣測量時的錯誤也明顯減少了。通過將CCD系統應用到牛頓環實驗，不僅減少了錯誤操作，節省了時間，也提高了學習效率。
3 CCD技術的應用展望
CCD技術的優勢使其應用越來越廣泛，我們將嘗試把其應用在其它光學實驗，例如：旋光儀。當偏振光通過一些透明物質時，光矢量的振動面繞著光傳播的方向旋轉，此現象為物質的旋光性，具有旋光性的物質為旋光物質。旋光儀用來研究物質的旋光性，研究物質旋光性的實驗包括旋光儀的調整與測量。與分光計、牛頓環相比，旋光儀的調整比較簡單，主要是調節目鏡，使視場清晰，容易出現問題之處是數據測量。當旋光儀調整好時，目鏡中能清晰看到“三分視場”，再轉動偏振片，觀察到“弱的零位視場”，就可以測量讀數了。雖然教師已經詳細講解什么是“弱的零位視場”，但是實驗操作時，有的學生由于動作太快仍然觀察不到“弱的零位視場”，有的學生則找的位置不夠準確，實驗的誤差比較大。如果我們把CCD系統連接到旋光儀的目鏡，每位學生在大屏幕上觀看實驗現象。教師邊操作邊講解如何調節“弱的零位視場”，學生既知道如何操作，也觀察到標準的圖像，必將提高實驗的效果。
4 結束語
以上是CCD技術在光學實驗中應用的幾個實例，通過應用CCD技術，教師的講解更生動、直觀，學生更容易理解、掌握，不僅提高了課堂效率，也增強了學生做光學實驗的信心，對提高學生的實驗能力有明顯促進作用。在其它光學實驗中也可以引入CCD技術，讓先進的教育技術在傳統實驗中發揮其獨特的優勢，進一步完善傳統實驗。
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光學顯微技術范文6
【Abstract】 Objective Exploring the value of multimedia micro-imaging technology in the diagnosis of acute leukemia， improves the clinical diagnosis of acute leukemia.Methods Using multimedia micro-imaging technology and conventional microscopy ，comparative observed acute leukemia bone marrow smears and peripheral blood smear. Results By comparing the results of conventional direct observation under microscope， microscopic imaging technique observed the multi-media images are much more intuitively and clearly than conventional eyepiece directly observed. Conclusions Multimedia micro-imaging technology is much greater practicality and superiority than the traditional examination， and provides a more effective detection method for the diagnosis of acute leukemia.
白血病是造血干細胞克隆性疾病，是一組高度異質性的惡性白血病，嚴重威脅著人們的身體健康。急性白血病因分型不同，采用的治療方案也不同，療效和預后也不同[1]。急性白血病的診斷除依據臨床癥狀體征與血象外，骨髓細胞形態學檢驗是診斷急性白血病的主要依據和必要檢查。但是由于多種原因，導致白血病漏診、誤診的現象時有發生。因此本文通過多媒體顯微成像技術在骨髓細胞學檢驗中的應用，提高急性白血病的正確分型，從而更好的為白血病的診斷、確定治療方案、判斷預后、觀察療效服務。
1 對象與方法
1.1對象：選取56例臨床患者的骨髓片及外周血涂片進行觀察。器材：大眾世紀DZ-510多媒體顯微成像儀；XSP-2CA雙目普通顯微鏡;瑞氏-姬姆薩復合染液；玻片等。
1.2 方法：（1）骨髓涂片：取有骨髓小粒部分，制備厚薄適宜、染色良好的骨髓涂片，同時做外周血涂片。（2）染色：采用瑞氏-姬姆薩復合染液進行骨髓涂片染色。（3）顯微鏡檢查：嚴格按照先低倍鏡視野后油鏡觀察的步驟，分別用雙目普通顯微鏡及大眾世紀DZ-510多媒體顯微成像儀進行骨髓細胞形態學分析。
2 結果
2.1屏幕圖像與鏡下視野基本形態無異
通過與普通光學顯微鏡下的視野進行對比觀察，多媒體顯微成像分析系統可以清晰無損實時的顯示圖像，與鏡下觀察的視野基本形態無異，只是放大倍數增大。
2.2屏幕圖像比普通顯微鏡下的更加生動化化、清晰化
通過采集裝置（數碼CCD攝像頭）獲取的圖像更加生動、形象、直觀、動態的反映在顯示器上，使檢測者更方便、清晰地觀察、診斷采集圖像，甚至在高放大倍率的條件下，能看到在普通光學顯微鏡下難以觀察或觀察不到的圖像。
2.3能更快速、更準確的觀察骨髓片及外周血涂片
普通光學顯微鏡因受其放大倍率的限制，致使對骨髓涂片難于作出快速、準確的判斷分析。多媒體顯微成像技術中的屏幕圖像更易于觀察，比鏡下目視更方便、更快捷，而且更有利于多人對血液病進行共同分析判斷。
轉貼于
2.4對疑似患有血液病患者的骨髓涂片進行存儲、管理、傳輸
多媒體顯微成像分析系統不但能進行屏幕圖像觀察，更彌補了普通光學顯微鏡所不具有的存儲、管理、傳輸功能。它既可以建立大容量靜態圖片庫，可以無限保存采集下來的骨髓涂片和外周血涂片診斷結果，也可以通過圖像存檔與傳輸系統與醫院信息系統、個人健康檔案等聯網，實現復雜的查詢和全方位的統計，實現網絡遠距離傳輸，進行及時的會診和診斷疾病
2.5多媒體顯微成像技術的應用緩解了檢驗工作者的眼疲勞
作為檢驗工作者，首先，持續的鏡下目視工作，易使睫狀肌和眼外肌處于高度緊張狀態，導致睫狀肌痙攣，調節不能放松，引起眼干、眼澀、眼酸脹，視物模糊甚至視力下降，還會引發和加重各種眼?。辉僬?，神經高度緊張會使眼睛發脹，視神經功能慢性減退，直接影響著檢驗工作者的工作與生活。屏幕圖像的直觀化、清晰化解決了普通顯微鏡難以觀察或觀察不到的現象，不但提高急性白血病的正確分型，更緩解了檢驗工作者在繁雜工作中的眼疲勞。
3 討論
合理使用多媒體顯微成像技術，首先要充分認識多媒體顯微成像技術在急性白血病診斷過程中只是一種輔助工具。改進骨髓及外周血涂片和染色技術，增加檢驗設備是提高白血病臨床診斷率的重要因素，但最關鍵的因素還是提高醫務人員的業務水平和自身專業素質。各類白血病的診斷主要依據實驗室血液和骨髓象的分析，為得出準確的結果，要求臨床檢驗人員應當熟悉各種急性白血病的臨床表現特點，熟練掌握儀器性能、操作規程，檢查血液分析結果時才能做到全面、細心，才能及時發現白血病細胞，才能更好的判斷結果、分析結果、診斷結果，從而提高急性白血病的臨床診斷。
