ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการจำแนกวัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์
การจำแนกประเภทตามวัตถุประสงค์
การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างคร่าว ๆ คือ "การใช้งานทางชีวภาพ" และ "การใช้งานในอุตสาหกรรม" เลนส์ใกล้วัตถุยังสามารถแบ่งออกเป็น "ชีวภาพ
เลนส์ใกล้วัตถุ "ใช้" และเลนส์ใกล้วัตถุ "อุตสาหกรรม" ในการใช้งานทางชีวภาพ โดยทั่วไปแล้วตัวอย่างชีวภาพจะถูกวางบนสไลด์แก้ว และปิดด้วยกระจกครอบด้านบนเพื่อซ่อม เนื่องจากเลนส์ใกล้วัตถุทางชีวภาพจำเป็นต้องสังเกตตัวอย่างผ่านกระจกครอบ ดังนั้น ระบบออปติกจึงได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความหนาของกระจกครอบ (โดยทั่วไปคือ 0.17 มม.) ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม โดยทั่วไป การสังเกตจะดำเนินการโดยไม่ครอบคลุมชิ้นงาน เช่น ชิ้นแร่โลหะ แผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้น เลนส์ใกล้วัตถุทางอุตสาหกรรมจึงใช้การออกแบบระบบออพติคอลที่เหมาะสมที่สุดในสภาวะที่ไม่มีกระจกครอบระหว่างส่วนหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุกับชิ้นงาน
การจำแนกตามวิธีการสังเกต
วิธีการสังเกตต่างๆ ได้รับการพัฒนาขึ้นตามการประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และวัตถุประสงค์เฉพาะที่สอดคล้องกับวิธีการสังเกตเหล่านี้ได้รับการพัฒนาขึ้นด้วย เลนส์ใกล้วัตถุแบ่งตามวิธีการสังเกตได้ ตัวอย่างเช่น "เลนส์ใกล้วัตถุสำหรับสนามมืดแบบสะท้อนแสง (ที่มีเส้นทางแสงส่องสว่างเป็นรูปวงแหวนรอบเลนส์ด้านใน)", "เลนส์ใกล้วัตถุสำหรับสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน (ลดการบิดเบือนภายในของเลนส์ และเพิ่มประสิทธิภาพการผสมผสานของลักษณะทางแสงกับเลนส์ที่แตกต่างกัน ปริซึมรบกวน)", "เลนส์ใกล้วัตถุสำหรับการเรืองแสง (การส่งผ่านที่ดีขึ้นในบริเวณใกล้รังสีอัลตราไวโอเลต)", "เลนส์ใกล้วัตถุโพลาไรซ์ (การบิดเบือนของเลนส์ภายในลดลงอย่างมาก)" และ "เลนส์ใกล้วัตถุที่มีความต่างเฟส (แผ่นเฟสในตัว)" ฯลฯ
จำแนกตามกำลังขยาย
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีเลนส์ใกล้วัตถุหลายตัวติดตั้งอยู่บนอุปกรณ์ที่เรียกว่าส่วนจมูก ด้วยวิธีนี้ สามารถเปลี่ยนกำลังขยายต่ำเป็นกำลังขยายสูงได้เพียงแค่หมุนเลนส์ที่หมุนวัตถุ และการเปลี่ยนกำลังขยายก็สามารถทำได้โดยง่าย ดังนั้น โดยทั่วไปแล้วกลุ่มของเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายต่างกันจะถูกติดตั้งบนตัวแปลงเลนส์ใกล้วัตถุ ด้วยเหตุนี้ กลุ่มผลิตภัณฑ์เลนส์ใกล้วัตถุจึงประกอบด้วยกำลังขยายต่ำ (5x, 10x) กำลังขยายปานกลาง (20x, 50x) และเลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายสูง (100x) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์ที่มีกำลังขยายสูง เพื่อให้ได้ภาพที่มีความละเอียดสูง เราได้แนะนำวัตถุประสงค์ในการแช่ของเหลวที่บรรจุของเหลวพิเศษ เช่น น้ำมันสังเคราะห์และน้ำที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงระหว่างส่วนหน้าของเลนส์ใกล้วัตถุและ ตัวอย่าง นอกจากนี้ยังมีเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำพิเศษ (1.25x, 2.5x) และเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายสูงพิเศษ (150x) สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษอีกด้วย
การแก้ไขความคลาดเคลื่อนและการจำแนกประเภทของเลนส์ใกล้วัตถุ
ตามการจัดประเภท (ระดับ) ของการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสี ตามระดับของการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีตามแนวแกน (ความคลาดเคลื่อนของสีตามยาว) สามารถแบ่งออกเป็นสามระดับ: ไม่มีสี กึ่งมีสีกึ่งสี (ฟลูออไรต์) และแบบไม่มีสี ไลน์อัพสินค้ายังเรียงจากระดับปกติไปจนถึงระดับสูงด้วยราคาที่แตกต่างกัน
ในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนสีตามแนวแกน เลนส์ใกล้วัตถุที่แก้ไขเส้น C (สีแดง: 656.3 นาโนเมตร) สองสีและเส้น F (สีน้ำเงิน: 486.1 นาโนเมตร) เรียกว่าเลนส์อะโครแมต (Achromat) รังสีของแสงที่ไม่ใช่สีแดงและสีน้ำเงิน (โดยทั่วไปคือเส้น g-line สีม่วง: 435.8 นาโนเมตร) จะโฟกัสไปที่ระนาบห่างจากระนาบโฟกัส และเส้น g นี้เรียกว่าสเปกตรัมอันดับสอง เลนส์ใกล้วัตถุที่มีช่วงการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีถึงสเปกตรัมลำดับที่สองนี้เรียกว่าเลนส์อะโพโครมาต (Apochromat) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เลนส์ apochromat เป็นเลนส์ใกล้วัตถุที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีตามแนวแกนสำหรับสามสี (C-line, F-line และ g-line) ภาพด้านล่างแสดงความแตกต่างในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีระหว่างอะโครมาตและอะโพโครมาตในแง่ของความคลาดเคลื่อนของคลื่น ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ apochromat สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสีในช่วงความยาวคลื่นที่กว้างกว่า achromat
การเปรียบเทียบการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของสี (Achromats และ Apochromats)
ในทางกลับกัน ระดับของการแก้ไขความคลาดเคลื่อนสีของสเปกตรัมอันดับสอง (g-line) จะอยู่ตรงกลางของเลนส์อะโครมาตและเลนส์อะโพโครมาต ซึ่งเรียกว่าเลนส์กึ่งอะโครมาต (หรือฟลูออไรต์)
ในการออกแบบระบบออปติกของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ โดยทั่วไป ยิ่ง NA มีขนาดใหญ่หรือมีกำลังขยายมากเท่าใด การแก้ไขความคลาดเคลื่อนสีตามแนวแกนของสเปกตรัมอันดับสองจะทำได้ยากขึ้น ไม่เพียงแค่นั้น แต่ยังยากขึ้นเนื่องจากความคลาดเคลื่อนต่างๆ นอกเหนือจากความคลาดเคลื่อนของสีในแนวแกนและสภาวะไซน์จะต้องได้รับการแก้ไข ด้วยเหตุผลนี้ ยิ่งกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุแบบ apochromatic สูงเท่าใดก็ยิ่งต้องใช้เลนส์แก้ไขความคลาดเคลื่อนมากขึ้นเท่านั้น และเลนส์ใกล้วัตถุบางรุ่นยังใช้เลนส์มากกว่า 15 ชิ้นด้วยซ้ำ เพื่อแก้ไขสเปกตรัมอันดับสองอย่างแม่นยำ การใช้ "กระจกกระจายแสงผิดปกติ" ที่มีการกระจายสเปกตรัมอันดับสองน้อยกว่าจะมีประสิทธิภาพในการใช้เลนส์นูนที่แข็งแรงกว่าในกลุ่มเลนส์ ตัวแทนของแก้วกระจายตัวที่ผิดปกตินี้คือฟลูออไรต์ (CaF2) แม้ว่าฟลูออไรต์จะแปรรูปได้ยาก แต่ก็มีการใช้เลนส์ apochromat มาเป็นเวลานาน แก้วออพติคัลที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งมีการกระจายตัวที่ผิดปกติใกล้เคียงกับฟลูออไรต์มากทำให้สามารถใช้งานได้ดีขึ้น และค่อยๆ แทนที่ฟลูออไรต์เป็นแก้วหลัก
การจำแนกประเภทตามการแก้ไขความโค้งของสนาม ในการใช้กล้องจุลทรรศน์ การถ่ายภาพและการถ่ายภาพด้วยกล้องโทรทัศน์กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นเรื่อย ๆ และมีข้อกำหนดมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับภาพเต็มสนามที่คมชัด ดังนั้นเลนส์ใกล้วัตถุแบบวางแผนที่สามารถแก้ไขความโค้งของสนามได้อย่างแม่นยำจึงค่อยๆ กลายมาเป็นกระแสหลัก เมื่อแก้ไขความโค้งของฟิลด์ จำเป็นต้องออกแบบความโค้งของ Pittsburgh (Petzval) ของระบบออพติคอลให้เป็น 0 และยิ่งกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุสูง การแก้ไขก็ยิ่งยากขึ้น (ยากที่จะอยู่ร่วมกับ การแก้ไขความคลาดต่าง ๆ อื่น ๆ ) ในเลนส์ใกล้วัตถุที่แก้ไขแล้ว กลุ่มเลนส์ด้านหน้าจะมีรูปร่างเว้ามาก และส่วนประกอบของกลุ่มเลนส์ด้านหลังก็เว้ามากเช่นกัน ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเลนส์ชนิดนี้
