Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 65
Текст из файла (страница 65)
ым Зврввйыпе в вй)вввьве-ввзаввме эйавй!ввы йвй)асззвев Хотя идея зеркальных мнкроскопов принадлежит Ньютону, который не прязнавал линзовых сястем по пркчнне менсправнмой, по его мнению, хроматической аберрацнн, она была прочно я яа. долга эабьгга, пока не появились первые зеркально-лянзавыефото. графнческне сбъектнвы. Однако зеркально-ниязов)ге системы обладают ценнымн пренмушеспгамн по сравнеяню с уеннзовымн, что не могло не обратить внимания конструкторов-оптиков.
Во-первых, в этих снспжах хроматические аберрации могут быть полностью исправлены благодаря тому, что актнвяымн, т. е. наиболее склюю действующими на ход лучей к кграющнмн главную роль в соэданнп изображений, поверхяостячк являются отражающие, не вызывающие хроматических эффектов, а линзы служат исправляющими элементаын, обладают слабыми оптическими силами и тоже не вызывают заметных хроматических аберраций; во-вторых, благодаря тому что лучи часть пути совергпюот в об. ратном м праелснн», зеркально-линзовые ебъсктвзы короче линзовых; в-третьяк, прн малых увеличениях оня могут обладать апертурой намного большей, чем у линзовых; наконец, як конструкция позволяет получпть большие рабочае расстояния (чга невозможно в обычнмх линзовых схемах).
Существенные недостаткн зтнх систем — большее количество рассеянного света яз-за бликов н наличие нерабочей части в центре апертуры, что также умеаьшаег контрастность пзсбражеакя. Объективов зеркально-линзовых было рассчитала большое нолнчесгвог особенно много орягяяальных схем этнк сбъекгявов предложено в Советском союзе(Д. Д.Максутов, С. А. Гершгорнн, Д. С. Волосов, А. П. Грамматнн,М.М.
Русинов, Л. Н. Андреев, В. А. Панов н дй.). Отметим прежде всего, что за редкнмя нсключенкямн(обьектяв Олсона, наготовленный нв одной отражающей эллапсоядальиой поверкности для паблюденяя эа образцами металла, нагретыми до 2000 — 3000'), во всех зеркальных я зеркквьно-линзовых ебъек. тинах свет отражаетсн дважды, что обеспечивает кокгруэнтяосгь изображений к удобство расцоложення обьекта я ссветктельпой системы. Есля ясхлючнть нз рассматривання лннзозые элементы, можне все навестные кйнструколп зеркально-лннзовых объективов микроскопа разделить на трн группы. К первой группе можно отнестн сншсмы, основанные на апланаткческой номбннацин двук сферическнх зеркал, прелложенные Шварцшнльдом в 1004 г.
(Рнс. Ч.12). Эта снстема, яаебражаюшая бесконечно удаленный сбьект в своем фокусе (', характернзуется следуппцнмн величинами: Д = 1, й, = 1, й, †. 4,а, =- = О, мэ = 1 64, аэ = 1, б = -1 83, г, = ! 222, гг = 3 0361 с Д = 20 мм, 1: 0,7, йю = 1О'ярнведена нв ряс. Ч.!3, аберрация в табл. Чтд Для этого объектива виньеткрованке соевого пупга 4ЗВ составляет 22)4, а на краю поля зрения 25%, Для юг = — 5' имам к„' =. -0,082, к.' =- — 0,076 и днсторсия равна — 0,34%.
Система Шварпюильде праитическн концентричиа. Одновре. менное исправление сферичесиай аберрации, комы п астигматнзма является крупным преимуществом атой системы; яедосгатком— болычев центральаю вииьетированне, дохсдяпме до 45% по диа- гчь ч.а Р . ч.гв метру. Поэтому, применяя зту схему как основу дл» объектнва микроскопа, конструктора-вычислители ес видоизменили с целью устранить присущие ей педостатки добавлением линз, менясков н более сложных узлов, меняющих ход лучей таким образом, чтобы уменьшить виньетврованне и пвдаощнй лучок саелать сходящимся (в обратном ходе лучей).
К втой группе прииадлежатг один нз объективов Максутова (рнс. ч.14), сбьектив нсмарского и ряд'других советских и аарубежных объективов, например обьектнв фирмы сК. Цейсс». Теленка чт дагззиаи юбьетаа у' = то ии им «мзи иа им рас. чпт Следует отметить; что предложенная Зндентопфом з 1808 г. для своего темиопольнаго кондевсора схема в орянципе очень похожа ва схему Шварцюнльдй. Для псвыюения анертурм Зидеатоиф использовал со сторони параллельного пучке асфернческую поверхность, сечение которой имеет ват кардноида.
Вторая группа отличаегси тем, что лучи нз объекта питают сиафала на малое (почта плоское) зеркало, образуя изображение 430 близко от фокуса большого зеркала, который сводит этот пучок в плоскость изображения. На пути стоят коррекциоикые лииэовые сясгемм, например меииски, вфокальиые компезсаторы и др. По такой схеме зыполяев одим из вариантов сбъекгивов Максу. това (рис. Ч.!5) и несколько сбьективов зарубежных фирм. Пж~мэ заю з Рис. Ч.Ш Ра Ч.1З К третьей группе следует отнести спстмзы, в кспорых лучи из объекта, падающие сначала яа большое зеркало (как в гюрзой группе), каправлзютса Ве вниз, а вверх яли зачти параллельно Всм м восле отражения ат второго зеркала ядут вема и образуют промежуточясе изображение, которое играет роль предмета для Рис, Чзт Рзс Ч.1а последующей линзовой спсшмы, эмалогпчиой по своему действюо сбмчиому объективу микроскопа, Так выглашп объектив М.
М. Ру. сикоев (рис. Ч.16). Иногда вблизи от плоскости предметов стоят фронтальные линзы, увеличивающие апертуру объектива. Рзь Ч.Ы В некоторых объективах прссгрзисгво между отражающими поверхкостямк заполяево стеклсж, что улучшает устойчивость объектива по отиошеямю к толчкам и другим расстрапзающим явлевпвм: На ' -рис.. Ч.17 — Ч.йб приведены схемы предложенных в размое время зеркально-ляззовых объективов микросиопа. йевзеемв е(аветаем.центрьцетм дм увьтрефеедетмей ведаете Разрешакицая сила микроскопа (б,тл.
Х 1 обратно пропорциоиальва длиие волны лучей, сбразующик изсбражевпе. Длв увеличения ратрешвивцей силы можпо польэоватьса ультрэфио- 411 летоаой областью спектра, получая микрсфотограммы исследуемого объекта. Так как стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, то материалом для иэготовлеиия оптини микроскопов в этом случае могут служить только кристаллы я минералы, прозра гиые для лучей с корогними волнами; прантически применимы флнюрит н кварц аморфяый (плавленый); кварц кристаллический уяотребляется для менее огвегствеянык частей, как призмы и ноиденсор, предметные стекла и окуляры, так «ак двойное преломление делает невозможным применение кварца в виде горного хрушяля в объективах и для изготовления покровиых стекол.
Ограниченность выбора материалов для оптики микроскопа в даяном случае ляшает возможности устранить хроматическую аберрацию, я поюому для фотографированяя в ультрафиолетовых лучах пользуются ионокроматическим светом, выделяя ив спектра испускании некоторых металлов лучи определенной длины волны при помощи мояохроматора. Вследствие отсутствия хроматических аберраций, наиболее трудно исправляемых в объективах микроскопа, расчет сбъентивамонохрачата ве представляет янкаких затруднений.
Ов исправляеюя только в огношевии сферической аберрации, н, кроме того, удовлетворяется условие синусов с помощью последовательности аплвнатичесхнх линз с добавлением одной иеаплаватической, превращающей мнимое иэображение, даваемое системой эпланатнческях лина, в действительное. Наследия» линза определяется из условия, чтобы ее сферическая аберрашш была минимальной.
Примером может служить расчет яммерсяоиного монокромата из флюорита лл» длины волны Х =- 185,4 ни с апертурой 1,2 и увеличением !!Ох. На рисДД21 представлена часть зтога объектива — первые две линамг одна с иммерсней и вторая с аплаиатнческим ходом. Для длины волны Д = 185,4 нм показатель флюорита равен 1,50989.
Берем г, = -0,8; рзлиус первой поверхности с оптической точки зрения безразличен, так ках ляпав погружена в иммерсию. Тогда, согласно известным формулам 15, гл. П 1 длн апланатических точек поверхнштя, объект находится ва расстоя. нии зь определяюгом выражением ожюда зг — 0,8 ( 1 + Тдййз ) = — 1,330. -Положеняе изображения определявгсв иелячииой э; по формуле зг =- шзг = — 2,!ДИ, Растчоянде между линзами принимаем равным 0,1, а толщину линз 0,5. Для выполнения условия апланатязмв иэображение, Егз даваемОЕ первой линзой, должно находиться в центре кривизны первой поверхности второй линзы, следовательно, имеем ,г, = —; -01 = -2,108.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
