前言
我曾經於去年2月在罈子裡發表“觀芯利器，極低費用DIY生物顯微鏡觀看金相功能附件”的帖子觀芯利器，極低費用DIY生物顯微鏡觀看到金相功能專業詳解，是對雙目生物顯微鏡的改造。
中小學實驗室、活動室及廣大青少年生物愛好者和電子愛好者，擁有單目生物顯微鏡的數量很多。不少壇友希望我寫寫介紹單目生物顯微鏡的改造帖子。
經過多次實驗，在不破壞原結構和保留原功能的情況下，只花很少的費用，成功地對單目生物顯微鏡進行改造，具有觀看不透明樣品及金相功能。下面，介紹改造原理及附件的製作過程。圖1是改造後的顯微鏡全貌：
一、顯微鏡的光路結構
光學生物顯微鏡與金相顯微鏡的光路是不同的。圖2-1是生物顯微鏡的光路結構，照明光線從下部給光，在顯微鏡投射光部件凹面鏡或阿貝集光器的作用下，使得透明、半透明樣品表面得到均勻光線的照射；圖2-2（物鏡正置）和圖2-3（物鏡倒置）是金相顯微鏡的光路結構，它們通過安置在光路中的半反半透鏡，將光線通過物鏡照射到不透明樣品表面。
二、單目生物顯微鏡的結構
這是一臺常見的單目生物顯微鏡（圖3），結構比較簡單，其光路示意圖見圖2-1。
三、改造原理
將生物顯微鏡的照明方式改為金相顯微鏡那樣的落射照明。根據單目生物顯微鏡的光路結構，需要在光路中安放一個半反半透鏡，加裝照射光源，通過物鏡將光線投射到被觀察物體表面，起到與用金相顯微鏡觀察相同的效果。改造原理見下面圖4，它屬於正置照射光。
四、光路改造
在顯微鏡的光路中增加半反半透鏡結構的附件，採用半反半透鏡、黑色塑料三通稍加改造而成。三通的上孔用於插入目鏡，下孔用於插入顯微鏡鏡筒，中孔用於安裝照明燈光。其結構圖如下（圖5）：
1、製作半反半透鏡
根據三通的口徑，在紙上畫出橢圓圖形。將網購的亞克力半透鏡片（厚度1.0mm、長70mm、寬70mm，反射面有藍色保護膜，使用前撕掉），對照圖形切割打磨成橢圓鏡片，見圖6：
橢圓圖形簡便畫法：按照圖7的尺寸，用兩顆釘子（間距2C=21mm）固定在繩子（繩長L=29.7mm）兩端，用筆尖畫出橢圓：
2、對三通接口進行加工（圖8）
採用黑色水管PE等徑三通，規格D25。用銼刀（有條件的，採用木工車床）對三通下孔外表部分打磨一圈，打磨程度，以能插入顯微鏡鏡筒為準，大約為Φ30mm。
在三通下孔底部開一個5mm×5mm槽口，因為顯微鏡鏡筒內有一顆凸出的固定螺絲，便於三通插入鏡筒時避開它。若有的顯微鏡鏡筒內沒有凸出的螺絲，可以不開槽。
按照圖標紅點位置，精確地在三通上鑽三個1.5mm小孔，旋入三隻Φ2mm×6mm螺絲，用於安放橢圓鏡片的限位。
3、安裝半反半透鏡
見圖9，撕掉半反半透鏡兩面貼的保護膜，貼藍色保護膜那一面（鍍反射膜面）向下，將橢圓半反半透鏡片放入三通內，緊貼三顆限位螺絲，鏡片應擺放成45度角，給鏡片頂部邊緣打一點熱熔膠固定好；然後在三通上孔內壁粘一張吸光毛面黑卡紙，消除三通內壁半反半透鏡的透射光對目鏡觀察的干擾。注意不要磕碰、汙染到半反半透鏡表面：
五、照明光源
由於是插在鏡筒上，負荷不能太重，採用圖10這款乾電池可變焦LED頭燈改制，容易與三通接口連接：
這款LED頭燈，有強、弱、爆閃三檔控制，凸透鏡伸縮變焦，使用3節7號電池（圖11）。
旋下頭燈前蓋，該頭燈使用0.5W白光LED燈珠。為了使燈光均勻，製作一張Φ20mm的光擴散PC樹脂薄圓片（家用LED燈罩那種材質），粘貼在塑料燈杯前面，見圖12：
取下頭燈前蓋中的聚光凸透鏡（圖13），其直徑23mm，焦距約20mm：
製作平行光聚光筒。找一個合適的小藥瓶（裝維生素片那種），按照圖14尺寸，割去底部，進行加工。將凸透鏡粘在前端，起到準直鏡的作用：
在頭燈前蓋外，繞1～2圈塑料粘膠帶，使得頭燈插入新制作的聚光筒內不會太鬆動（圖15）：
六、光闌及濾色片製作
為了獲得較好的觀看效果，用黑色塑料製作不同孔徑的光闌圓片（Φ24mm）5張，使用時，將其安放到LED頭燈的前蓋中（原安放凸透鏡的位置），對光照視場進行調節。若對顏色有要求，可用彩色透明亞克力薄片製作濾色片（Φ24mm，中心不能打孔），緊挨光闌圓片放置，若要求不高，也可以省去。製作尺寸見下圖（圖16）：
七、附件組裝及費用
加工製作完成的全部元件（圖17）：
將光闌圓片裝入LED頭燈前蓋，旋緊前蓋（圖18）：
將顯微鏡目鏡插入三通上孔，將聚光筒插入三通中孔（圖19）：
取下顯微鏡原目鏡筒，將三通下端插入顯微鏡鏡筒，將LED頭燈插入三通中孔位置的聚光筒內。（圖20）。
改造開支的元件材料費用：LED頭燈8元，亞克力半反半透鏡片8.5元，PE塑料三通2元，共計18.5元。
八、使用效果
打開LED頭燈開關，適當調節燈光亮度檔位，通過選擇安裝不同孔徑的光闌，進行一定範圍內的照明效果調節，以期得到最佳觀察影像。還可以根據不同樣品的觀察要求，伸縮頭燈變焦以及在燈頭中裝入濾色鏡片來優化影像效果。
觀看美工刀片表面（圖21）。平常看起來光亮的刀片，在顯微鏡下，表面全是細微軋痕：
觀看手機攝像頭CMOS傳感器一角（圖22、圖23）：
觀看SONY CCD影像傳感器（圖24、圖25）
金線邦定處、logo及型號，CCD邊緣的濾鏡與中心區域的濾鏡有明顯區別：
CCD中心區域表面的紅、綠、藍三色濾鏡：
九、附件升級
如果對圖像質量有較高要求，可採用比較貴的專業光學玻璃（50/50）半反半透鏡及聚光凸透鏡。製作安裝時，注意提高各元件精準度，效果更好。
為了增加照明電源續航時間，採用7號鎳氫充電電池。還可以直接將3節7號電池供電改為1節18650鋰電池供電。
對於需要無級調光的功能，按照圖26的電路圖對頭燈線路進行加裝，三極管13001可從報廢節能燈中拆用。
若需加大照明功率，可將頭燈LED燈珠換為1W～3W的燈珠（白光或暖白），採用圖26的調光電路，將三極管型號13001換為13003。
照明升級需要具有一定電子技術動手能力，對壇友們而言，是小菜一碟。或不想麻煩，也可以直接用LED強光電筒製作光源。
十、結束語
在保留顯微鏡原結構及功能情況下，自己動手對單目生物顯微鏡進行改造，製作附件，增加觀看不透明樣品和金相的功能，取材容易，製作簡單，費用很低，觀看效果滿足普通學習觀察的要求。對沒有配置金相顯微鏡的廣大中小學、青少年、電子愛好者，是一個非常經濟實用的方法。本改造製作的原理，適用於其它品牌的單目生物顯微鏡。
謝謝觀看！
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作者：goodanytime
本文來源：數碼之家
