生物显微镜校准规范执行中应注意的问题
已于2013年7月施行的JJF1402-2013《生物显微镜校准规范》, 为生物显微镜校准提供了一个规范的技术依据, 但在具体使用中受认识局限性的影响, 不同使用者在对校准规范具体内容的理解上存在一定的偏差, 影响了校准规范的正确使用。为此, 笔者从规范起草人的角度, 对校准规范中的一些具体问题进行必要说明, 以保证生物显微镜校准规范的有效使用。
一、校准规范的适用性
本规范所涉及的是生物显微镜的校准, 主要是指生物显微镜在使用中对测量有影响的参数进行校准, 以保证经校准的生物显微镜可以提供准确的测量结果, 同时也为校准实验室在生物显微镜的校准能力认可中提供一个有法律效力的技术依据。
从校准规范所确定的计量特性看, 一方面参考了GB/T2985-2008《生物显微镜》标准中要求的检验项目, 另一方面也对生物显微镜自身的光学技术参数 (包括数值孔径、分辨力、放大率、焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离等) 进行必要的分析和确认, 考虑到有些技术参数是与正常使用有关, 并未对测量带来量值上的影响, 基于此, 校准规范的计量特性在确定时作了适当的取舍, 所确认的计量特性基本可以满足生物显微镜在使用中对量值的要求。随着标准器具制造生产工艺的逐步完善, 还会有一些相应的计量特性补充到校准规范里。
二、对物镜放大倍数误差校准方法的理解
校准规范之6.2.1.1中的描述为“……, 使用10×十字分划目镜和标准玻璃线纹尺进行测量。首先将显微镜目镜视度调节至0位置, 标准玻璃线纹尺置于被测显微镜的载物台上, 调节物镜的像面距离, 使标准玻璃线纹尺在目镜分划尺上成清晰像, ……”, 这里说到了将显微镜目镜视度调节至0位置。其目的是避免不在0视度位置, 通过目镜对观测物进行瞄准时, 为了适应视度变化, 在观察到观测物的清晰像时, 不同视度下像的位置会发生变化, 即实际物距、像距改变了。这将影响到物镜放大倍数的测量结果, 因为物镜的放大倍数实际上与物镜的焦距及物距、像距有关。
从上述推导公式可以看出, 一个物镜的焦距是不变的, 如果物距或者像距发生变化, 则计算出的物镜放大倍数就会改变, 这也就说明了为什么校准规范之6.2.1.1中必须要有“首先将显微镜目镜视度调节至0位置”的要求了, 否则测量得到的物镜放大倍数是不准确的。
在此需要说明, 上述的操作是针对生物显微镜不带有目镜刻线分划板的情况, 如果所校准的生物显微镜本身配有观察测量用的目镜刻线分划板 (该分划板的刻线准确度按照6.2.4的方法校准) , 则在校准物镜放大倍数误差时, 可以不对目镜视度调节作必须调整至0位置的要求。此时需要通过目镜的视度调节, 使测量观察者能够清晰地看清楚目镜分划板的刻线, 然后再进行物镜放大倍数误差的测量。
三、物镜放大倍数误差的计算
校准规范6.2.1中给出的放大倍数误差计算公式为
, 这是按照误差定义给出的计算公式, 与GB/T2985-2008中表述的物镜名义放大率的相对误差表述有差异, 但这是校准规范在描述中必须遵守的规则, 其中的β物、β标准分别代表物镜放大倍数的实际值和标准值。
由于实际工作中β标准不易确定, 能够知道的也就是物镜放大倍数的名义值 (标称值) 和校准中实际测量得到的实际值。鉴于此种情况, 在6.2.1中进行放大倍数误差的计算时, 应对上述公式中的具体项目作必要的说明, 以满足实际校准中给出生物显微镜物镜放大倍数误差的校准结果。具体做法为实际校准中得到的物镜放大倍数测量值以β标准代入, 物镜放大倍数的名义值以β物代入, 进行公式计算后即得到物镜放大倍数误差的校准结果。
四、有关校准用标准器的使用说明
校准规范的表2中, 给出了生物显微镜校准时使用的标准器具, 从校准的溯源性考虑, 所用标准器的量值都应该溯源。为此, 用到的标准器具中除了标准玻璃线纹尺溯源性问题大家都很清楚外, 本文针对涉及的其他3项标准器具10×十字分划目镜、倍率计、十字线分划板作了必要的溯源性说明。
10×十字分划目镜的主要作用是刻线的间隔准确性测量, 作为无目镜分划板刻线的生物显微镜放大倍数误差校准, 它提供了准确的刻线间隔测量结果, 因此其分度值为0.1mm的100条刻线间隔 (10mm长刻线或160条16mm长刻线) 准确度是需要溯源的, 其刻线间隔的最大允许误差为±5μm, 一般情况下使用万能工具显微镜就可对其量值溯源。
倍率计的主要原理就是一个望远光学系统, 其主要作用是观测生物显微镜目镜出瞳处观测物的虚像大小, 当该虚像引入望远光学系统后, 就可以在望远光学系统的目镜分划板上形成与虚像同样大小的实像, 然后通过倍率计分划板上间距为0.1mm的标准刻线对像的大小进行测量, 测得值与对应的物方量值 (标准玻璃线纹尺的对应刻线) 进行计算, 就可得到生物显微镜光学系统的总放大倍数, 从而可得到双目显微镜两系统各自的放大倍数及计算其差值。
这里倍率计中目镜分划板刻线间隔的准确度是需要溯源的, 其刻线间隔的最大允许误差为±10μm, 同样使用万能工具显微镜就可对其量值溯源。
十字线分划板是一个定位用工具, 因此其没有相应的计量特性, 故在溯源上不需要有相应的检定/校准证书, 但十字刻线应清晰、边缘无毛刺。
