NIKON(尼康)古董荧光显微镜拆解
虎哥 2020-3-21原创 物理拆机鉴赏

尼康公司是世界光学巨头,它制造的显微镜以使用舒适著称,占有很大市场份额。拆解的这台是某国有单位报废物资,已经霉变失去利用价值(可以当摆设)。但这台镜子几乎是全新状态下放在仓库里放烂的,几年前仓库清理时,我觉得它长得好看,就用麻袋拖了回来。当时简单的看了下没使用价值,就放在柜子上吃灰。最近因为一直用的一台金相镜调焦机构崩坏了,才想起它,看看能不能换点零件改成金相镜。结论是不行。

这台显微镜大约生产于1985年,距今已经35年了,而这个系列的显微镜大约在1976年开始量产。时至今日,国产显微镜产品的完美程度,依然赶不上那时候的日本(仅就完美程度,设计理念技术换代无可比性),不过已有很大进步。

本文总共74图,约需100M流量

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外观

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这是高压汞灯的电源,既然是荧光显微镜,就需要紫光和紫外线来激发荧光。

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电源铭牌

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镜子的细节

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这是钨丝灯灯盒。里面有一个100W的灯泡。

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这台显微镜,似乎没有型号,除了电源铭牌上有电源的型号之外,整个镜子上面找不到型号。

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放倒,从下面开始拆

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去掉底板之后

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调压器在变压器之前。看这个体积以及那个年代的科技水平,应该是一个简单的斩波电路,不过应该做了一些处理,不然变压器受不了。

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这是透射光路的滤光片组

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这是透射光路的光圈调节器

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调节起来是这个样子

这是紫外灯的连接处,反射光路的光源入口

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紫外也可以经过多次反射,形成透射光路

拆掉目镜组件之后,可见成像透镜(之一)

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继续拆

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这是透射光路和物镜组

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反射光源的滤波器和半反镜

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反射光路上的透镜和光圈

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目镜棱镜

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成像透镜(之二),中间像在成像透镜和目镜之间。

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选通器,可以选择光纤全部进目镜,还是通过半反镜分路至照相镜头

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可以滑动,让半反镜或全反镜接入光路

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这里是透射光路的滤镜组安装位置,紫外光从上方经反射镜垂直向下进入底座。

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滤光片组

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是这样用的

由于缺少电源插头,为了把钨丝灯点起来,改一下线

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拆掉电源插座,让替换后的电源线从原电源插座的孔穿过

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通电

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钨丝灯亮起来了

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反光碗的背面

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灯光很明亮

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灯光的焦点可调

调整灯泡位置,使光源居中

透射光好了

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用中性笔在玻璃上画了一根很细的线,这是线的末端。除了线之外,其余为霉斑。用眼睛直接看基本看不见霉斑了(霉斑正好严重失焦),但用手机拍摄,霉斑合焦。

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这是从另一只目镜看

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这是从照相镜看

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本以为把钨丝灯装反射光路上能够当金相镜用,但是装上后发现,这台显微镜的反射光路没有直通镜,必须过滤光片,滤光片和反射镜是合在一起的,无法去除。

作为荧光镜,它的反射光路照明要求完全过滤长波,让纯紫光和紫外线照射样品,样品产生的长波荧光经过严格滤波,滤掉全部紫光和紫外以后进入目镜。

换句话说,照明和观察的波段无重叠,是完全互斥的,可见光照不到样品。因此,使用钨丝灯一片漆黑,无法进行反射观察。

[剧终]

[修改于 3 个月前 - 2020-03-21 14:57:28]

来自:聊天生活广场 / 拆机鉴赏数学物理 / 物理
1
2020-3-21 8:56:13
1楼

这个显微镜的机身型号就是fluphot,上镜臂等其他配件有各自的型号

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2020-3-21 10:47:46
2楼

fluophot,biophot,labophot,optiphot都是常见的镜子,的确没什么卵用,只能当做透射镜用。

Epiphot是他家常见金相镜,或许可以借鉴一下,diy一台。

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3楼

现代物镜,99%是“infinity corrected”的,镜身写着∞。这为diy金相光路带来了的巨大的便利,照明只需在外部确保准直即可保证性能,不需要在系统内联合调试。

这类物镜好处是在镜内做好色差等补偿,并把出口补偿到无穷远,显微镜身子里有一个150mm左右的长焦tube lens,配合目镜形成一个望远镜结构。在物镜和桶镜之间是平行/准直的,插入一个分光镜进行同轴照射,就做出了金相显微镜的基本功能。


典型的配置是mitutoyo工业大全套,40x或者20x的apo nir长工作距离物镜,配以MT-L桶镜,也就是mitutoyo自家的工业反射照明显微镜的零件。这个物镜特别多洋垃圾,LCD生产线之类大量使用。桶镜旧的不好买,可以用任何100-200mm焦距的相机镜头代替,工作状态和目的都是一样的。在物镜和桶镜之间加入45度分光片,再把照明光源调到准直然后射入。


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[修改于 3 个月前 - 2020-03-21 11:23:16]

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虎哥(作者)
4楼
引用RodTech发表于3楼的内容
现代物镜,99%是“infinity corrected”的,镜身写着∞。这为diy金相光路带来了的...

顶楼拆的镜子,他的物镜上方紧接着就有一片准直镜(由于很多零件注了胶没法拆下,只能从缝隙中看到这片镜子,没有拍照),实际上构成了一个接近于无限远系统的光路。但是镜头不是无限远的,出射焦距与准直镜搭配不好的话,就不是无限远系统了。

做金相镜说起来容易,操作起来很麻烦,至少得买个金相镜架子,最多把镜头换了。毕竟要方便易用,就需要加工一大堆辅助的东西,做完比买一个还贵。而且金相镜对镜筒反光、镜片反光非常敏感,要花很多功夫克服反光带来的对比度下降、光晕、起雾等问题,弄不好会做失败。尼康这个镜子在400倍下能达到这个对比度,即使是落射方式,也算很不容易了。

咸鱼上看了一下,金相镜头真是贵,不知为啥。一般落射式生物显微镜镜头,装上可能要出问题,可能需要在一片花白中找物体,当然这是我的古代经验,现在可能改进了,然而现代的镜头(即便二手)也贵得吓人。金相镜头中的所有镜片,两面的曲面都要讲究,不能导致光路可逆的反光,不然反光就会进目镜。

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5楼
引用虎哥发表于4楼的内容
顶楼拆的镜子,他的物镜上方紧接着就有一片准直镜(由于很多零件注了胶没法拆下,只能从缝隙中看到这片镜子...

满足金相要求的物镜其实跟mitutoyo那些工业物镜差不多,孔径大满足照射需求(长工作距离的mitutoyo比金相物镜数值孔径还要大,因为他们需要高分辨率),还有就是高倍需要∞/0,补偿0厚度的盖玻片,这个也只有工业物镜满足了。

学校刚刚关门几天,已经进不去了,不然有一套自己做的拿来看芯片的显微镜可以参考一下。对焦系统,镜头桶固定环,xy载物台之类全套都是thorlabs和edmund标准件,有把螺丝刀就能装好。

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虎哥(作者)
6楼
引用RodTech发表于5楼的内容
满足金相要求的物镜其实跟mitutoyo那些工业物镜差不多,孔径大满足照射需求(长工作距离的mitu...

我看了的确啥都能买到,而且还提供DIY指南,标件拼凑一番就行了,就是价格感人😂

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国产金相镜全新一套才四五千元(同类尼康产品加1~2个0),吹得很牛逼,不知道性能咋样。

[修改于 3 个月前 - 2020-03-21 23:20:25]

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2020-03-22 05:16:13
7楼
引用虎哥发表于6楼的内容
我看了的确啥都能买到,而且还提供DIY指南,标件拼凑一番就行了,就是价格感人😂国产金相镜全新一套才...

这个thorlabs的价格也是虚高,只适合机构买,自己拼大约/10吧,用他家的零件拼,长得像一堆水管。

最贵的零件就是那个消色差物镜,大光圈长工作距离的尤其贵,但是感谢闲鱼流通着各大lcd厂的洋垃圾。。。。

看看什么时候学校重新开张,搭配一下轻松达到衍射极限供参考。


另外业余爱好微距摄影的人也总结过各种物镜/桶镜的利弊,拍的就是芯片。。

https://www.closeuphotography.com/tube-lens-test


https://www.closeuphotography.com/mitutoyo-10x-m-plan-apo


https://www.closeuphotography.com/mitutoyo-5x-m-plan-apo-objective


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2020-03-24 01:26:28
2020-3-24 1:26:28
虎哥(作者)
8楼
引用RodTech发表于7楼的内容
这个thorlabs的价格也是虚高,只适合机构买,自己拼大约/10吧,用他家的零件拼,长得像一堆水管...

我又搞了一台同系列的专门的金相镜,不过这次是网上买的,花了钱。

和顶楼那台嫁接了一下,改成落射反射两用的。

里面很脏,全部拆卸打扫,并重新调校,效果很好。

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注意这个物镜,似乎拆不下来(或者锈死了,用钳子轻轻拧不动,不敢用力怕捏碎了,主要是一拧外层就松了,就没地方夹持了),他是两层同轴结构,外层(边缘)用来传输照明光。

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边缘是环形磨玻璃透镜。

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中心才起镜头的作用

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用手电照明可以更清楚的显示外层的照明通道,外壳最外端是环形的反射面。

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照明光路上有一个可旁路的遮光板,可以遮住中心的光。换句话说,可以工作在“仅边缘照明”和“中心边缘同时照明”两种模式。

下面是手机拍摄的效果,眼睛看要清晰得多。拍摄内容为烧坏的安普龙功放管,上面的杂物是功放管上的,显微镜本身无可见噪底。

200倍边缘照明

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200倍中心照明

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400倍边缘照明

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400倍中心照明

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600倍边缘照明

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600倍中心照明

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600倍时如果开启中心照明,依然亮得刺眼,不过由于镜头拆不下来,估计也买不到100×的物镜,没办法再增加倍率了。

这个镜子的目镜也很粗,视野很大,估计也是找不到更大倍数的。

图像畸变似乎是手机造成的,肉眼看不明显。但是也可能是肉眼感觉迟钝。清理的时候,目镜上有一个镜片忘了方向,可能装反了。

[修改于 3 个月前 - 2020-03-24 01:30:11]

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9楼
引用虎哥发表于8楼的内容
我又搞了一台同系列的专门的金相镜,不过这次是网上买的,花了钱。和顶楼那台嫁接了一下,改成落射反射两用...

环形照明应该就是暗场了。。。这diy的做不到,看来的确跟成品有差距。

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