本發(fā)明屬于顯微光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置及其方法。

背景技術(shù)：

顯微裝置是由一個(gè)透鏡或幾個(gè)透鏡的組合構(gòu)成的一種光學(xué)儀器，主要用于放大微小物體成為人的肉眼所能看到的儀器。為了提高顯微裝置的顯微放大倍率，可應(yīng)用透明介質(zhì)球來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)顯微放大倍率的提高。當(dāng)平面光波通過(guò)微米透明介質(zhì)球時(shí)，在介質(zhì)球的另外一側(cè)可以實(shí)現(xiàn)小于半個(gè)波長(zhǎng)的光斑，該光斑傳播幾個(gè)波長(zhǎng)的距離沒(méi)有明顯的發(fā)散，并且強(qiáng)度為入射激光強(qiáng)度的幾十倍。當(dāng)平面光波通過(guò)毫米透明介質(zhì)球時(shí)，近軸光線匯聚在另一側(cè)的焦點(diǎn)上。透明介質(zhì)球相當(dāng)于短焦距的透鏡，通過(guò)改變透明介質(zhì)球和周圍介質(zhì)的折射率，可以調(diào)整放大倍率。

但是，透明介質(zhì)球雖然能夠提高顯微放大倍率，但是對(duì)于水溶液的細(xì)胞和生物樣品的掃描成像和三維成像，圖像不清晰，仍然不能達(dá)到理想放大效果，無(wú)法形成清晰的放大圖像。因此，亟需提供一種顯微裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)水溶液的細(xì)胞和生物樣品的清晰掃描成像和三維成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置，其將油或其他液體和水溶液分離開(kāi)，通過(guò)調(diào)整油或其他液體的折射率，提高放大倍率。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供的一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置，包括：

內(nèi)層套筒，所述內(nèi)層套筒連接在顯微鏡物鏡的外側(cè)，且內(nèi)層套筒可沿顯微鏡物鏡上下調(diào)整；所述內(nèi)層套筒的外部還與外層套筒連接，外層套筒可沿內(nèi)層套筒前后和左右進(jìn)行位置調(diào)整；所述外層套筒的底部固定有圓形片，所述圓形片上嵌入有透明介質(zhì)球；所述內(nèi)層套筒、外層套筒和圓形片共同圍設(shè)成一液體容納空間，所述液體容納空間內(nèi)注射有預(yù)設(shè)液體，所述預(yù)設(shè)液體用于增加透明介質(zhì)球的焦距來(lái)提高顯微鏡物鏡的放大倍率。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第一種實(shí)施方式中，所述外層套筒上還設(shè)置有液體注入孔，所述液體注入孔與液體容納空間相連通。

在該實(shí)施方式中，將預(yù)設(shè)液體通過(guò)液體注入孔，注射至液體容納空間內(nèi)，避免預(yù)設(shè)液體污染顯微鏡物鏡。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第二種實(shí)施方式中，所述透明介質(zhì)球嵌入至圓形片的中心位置。

在該實(shí)施方式中，將透明介質(zhì)球嵌入至圓形片的中心位置，更加方便利調(diào)整內(nèi)層套筒和外層套筒的位置，提高了整個(gè)裝置的使用效率。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第二種實(shí)施方式中，所述透明介質(zhì)球的球心與圓形片的中心點(diǎn)位置重合。

在該實(shí)施方式中，能夠利用透明介質(zhì)球以及內(nèi)層套筒和外層套筒的位置，準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的放大倍率。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第三種實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒與顯微鏡物鏡通過(guò)螺紋連接。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒可通過(guò)螺紋沿顯微鏡物鏡上下運(yùn)動(dòng)之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第四種實(shí)施方式中，所述顯微鏡物鏡上設(shè)置有卡槽，所述內(nèi)層套筒通過(guò)卡槽與顯微鏡物鏡相連。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒可通過(guò)卡槽沿顯微鏡物鏡上下運(yùn)動(dòng)之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第五種實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒與外層套筒之間通過(guò)螺絲連接。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒與外層套筒之間除了通過(guò)螺絲連接之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第六種實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)液體為油或異丙醇。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)實(shí)際情況，預(yù)設(shè)液體也可以采用其他與水分離且能夠增加透明介質(zhì)球的焦距來(lái)提高顯微鏡物鏡的放大倍率的液體。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面的第七種實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒和外層套筒的調(diào)整精度均為0.001至0.01毫米。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)實(shí)際情況，內(nèi)層套筒和外層套筒的調(diào)整精度也可以設(shè)置為其他精度。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供了一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的使用方法，其通過(guò)調(diào)整外層套筒和內(nèi)層套筒的位置，增加顯微鏡和樣品間的工作距離，方便對(duì)樣品進(jìn)行顯微操作。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供的一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的使用方法，包括：

步驟1：在液體容納空間內(nèi)注射一定量的預(yù)設(shè)液體；

步驟2：調(diào)整外層套筒的位置，使透明介質(zhì)球位于顯微鏡物鏡的中心位置；

步驟3：上下調(diào)整內(nèi)層套筒，使透明介質(zhì)球固定顯微裝置伸入至含有待掃描成像樣品的水溶液中，轉(zhuǎn)動(dòng)待掃描成像樣品進(jìn)行觀察立體成像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明適用于水溶液的樣品成像，具體地通過(guò)在液體容納空間內(nèi)注射一定量的預(yù)設(shè)液體，再調(diào)整外層套筒和內(nèi)層套筒的位置，利用透明介質(zhì)球與預(yù)設(shè)液體的折射率關(guān)系，提高了整個(gè)裝置的放大倍率，提高了水溶液的細(xì)胞和生物樣品的掃描成像和三維成像的清晰度。

(2)本發(fā)明可以在水溶液中實(shí)現(xiàn)生物細(xì)胞和組織的成像，利用透明介質(zhì)球的位置固定，移動(dòng)樣品就可以實(shí)現(xiàn)掃描成像；而且轉(zhuǎn)動(dòng)樣品則可以實(shí)現(xiàn)水溶液中待掃描成像樣品的立體成像。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置剖面圖。

圖2為40倍目鏡下洋蔥細(xì)胞的顯微圖像。

圖3為40倍目鏡加球形鏡下洋蔥細(xì)胞的顯微圖像。

圖4是本發(fā)明的用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的使用方法流程圖。

其中：1為透明介質(zhì)球，2為圓形板，3為內(nèi)層套筒，4為外層套筒，5為螺絲，6為螺紋，7為液體注入孔，8為預(yù)設(shè)液體，9為顯微鏡物鏡。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置，如圖1所示，包括：

內(nèi)層套筒3，所述內(nèi)層套筒3連接在顯微鏡物鏡9的外側(cè)，內(nèi)層套筒3可沿顯微鏡物鏡9上下調(diào)整；所述內(nèi)層套筒3的外部還與外層套筒4連接，外層套筒4可沿內(nèi)層套筒3前后和左右進(jìn)行位置調(diào)整；所述外層套筒4的底部固定有圓形片2，所述圓形片2上嵌入有透明介質(zhì)球1；所述內(nèi)層套筒3、外層套筒4和圓形片共同圍設(shè)成一液體容納空間，所述液體容納空間內(nèi)注射有預(yù)設(shè)液體8，所述預(yù)設(shè)液體8用于增加透明介質(zhì)球的焦距來(lái)提高顯微鏡物鏡9的放大倍率。

在具體實(shí)施中，內(nèi)層套筒3和外層套筒4均可采用金屬套筒，根據(jù)實(shí)際情況需要，也可以采用其他材質(zhì)的套筒。

在具體實(shí)施方式中，外層套筒4上還設(shè)置有液體注入孔7，所述液體注入孔7與液體容納空間相連通。

在該實(shí)施方式中，將預(yù)設(shè)液體通過(guò)液體注入孔，注射至液體容納空間內(nèi)，避免預(yù)設(shè)液體污染顯微鏡物鏡。

在具體實(shí)施方式中，所述透明介質(zhì)球1嵌入至圓形片2的中心位置。

在該實(shí)施方式中，將透明介質(zhì)球嵌入至圓形片的中心位置，更加方便利調(diào)整內(nèi)層套筒和外層套筒的位置，提高了整個(gè)裝置的使用效率。

優(yōu)選地，所述透明介質(zhì)球1的球心與圓形片2的中心點(diǎn)位置重合。

在該實(shí)施方式中，能夠利用透明介質(zhì)球以及內(nèi)層套筒和外層套筒的位置，準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的放大倍率。

在具體實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒3與顯微鏡物鏡9通過(guò)螺紋6連接。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒可通過(guò)螺紋沿顯微鏡物鏡上下運(yùn)動(dòng)之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

在具體實(shí)施方式中，所述顯微鏡物鏡上設(shè)置有卡槽，所述內(nèi)層套筒通過(guò)卡槽與顯微鏡物鏡相連。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒可通過(guò)卡槽沿顯微鏡物鏡上下運(yùn)動(dòng)之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

在具體實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒3與外層套筒4之間通過(guò)螺絲5連接。

需要說(shuō)明的是，內(nèi)層套筒與外層套筒之間除了通過(guò)螺絲連接之外，還可以采用其他連接方式達(dá)到上述效果。

在具體實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)液體為油或異丙醇。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)實(shí)際情況，預(yù)設(shè)液體也可以采用其他與水分離且能夠增加透明介質(zhì)球的焦距來(lái)提高顯微鏡物鏡的放大倍率的液體。

在具體實(shí)施方式中，所述內(nèi)層套筒和外層套筒的調(diào)整精度均為0.001至0.01毫米。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)實(shí)際情況，內(nèi)層套筒和外層套筒的調(diào)整精度也可以設(shè)置為其他精度。

下面詳細(xì)給出本發(fā)明的用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的工作原理：

設(shè)透明介質(zhì)球的折射率為n，半徑為r：

根據(jù)厚透鏡的成像公式，當(dāng)物方和像方的透明介質(zhì)折射率分別為n1和n2時(shí)，像方的焦距f′為：

因此當(dāng)像方為油或其他液體時(shí)折射率比空氣高，像方焦距比空氣時(shí)增加。

根據(jù)透鏡成實(shí)像的放大率m公式：

顯然在相同的物距為u條件下，像方焦距增大使放大倍率提高。

根據(jù)透鏡成虛像的放大率m公式：

顯然在相同的焦距為f′條件下，物距增加使放大倍率提高。

更換高倍物鏡時(shí)，同時(shí)更換套筒。使用高倍物鏡時(shí)，透明介質(zhì)球的半徑為和折射率均進(jìn)行調(diào)整。

圖2是40倍目鏡下洋蔥細(xì)胞的顯微圖像，圖3是40倍目鏡加球形鏡下洋蔥細(xì)胞的顯微圖像。

本發(fā)明適用于水溶液的樣品成像，具體地通過(guò)在液體容納空間內(nèi)注射一定量的預(yù)設(shè)液體，再調(diào)整外層套筒和內(nèi)層套筒的位置，利用透明介質(zhì)球與預(yù)設(shè)液體的折射率關(guān)系，提高了整個(gè)裝置的放大倍率，提高了水溶液的細(xì)胞和生物樣品的掃描成像和三維成像的清晰度。

圖4是本發(fā)明的用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的使用方法流程圖。

具體地，如圖4所示，本發(fā)明的用于液體分離的透明介質(zhì)球固定顯微裝置的使用方法，包括：

步驟1：在液體容納空間內(nèi)注射一定量的預(yù)設(shè)液體；

步驟2：調(diào)整外層套筒的位置，使透明介質(zhì)球位于顯微鏡物鏡的中心位置；

步驟3：上下調(diào)整內(nèi)層套筒，使透明介質(zhì)球固定顯微裝置伸入至含有待掃描成像樣品的水溶液中，轉(zhuǎn)動(dòng)待掃描成像樣品進(jìn)行觀察立體成像。

本發(fā)明可以在水溶液中實(shí)現(xiàn)生物細(xì)胞和組織的成像，利用透明介質(zhì)球的位置固定，移動(dòng)樣品就可以實(shí)現(xiàn)掃描成像；而且轉(zhuǎn)動(dòng)樣品則可以實(shí)現(xiàn)水溶液中待掃描成像樣品的立體成像。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。