@ 2014.04.26 , 22:25
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超廉价显微镜头工艺,成本仅需一美分

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显微镜镜头通常由研磨抛光玻璃盘或是将高分子聚合物倒进模具制成——两种工艺都很复杂,精加工产品的价格也都很高。

不过澳大利亚国立大学的一位科学家设计了一种新型镜头工艺——将硅滴放置在烘箱里烘烤。用这种工艺制成的镜头可以用于各种用途,最关键的是一枚镜头的成本还不到一美分。

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Steve Lee博士开发了这种技术,先用一滴如胶状硅树脂聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS))置于显微镜载玻片上。滴状PDMS放入烘箱在70°C.下烘烤,PDMS在此温度下硬化为一扁平盘,作为镜头底座。

在底座上再滴一滴硅胶,玻片重新回烘箱烘烤。这次烘烤玻片倒置,PDMS向下。第二滴硅胶在烘箱温度下下垂呈现抛物线状液滴。一旦该枚液滴硬化,再次添加硅胶滴,重复步骤直到光学透镜成型。

Lee和团队用3D打印技术制作了一个连接座,镜头可以在智能手机上使用。镜头有160倍放大倍数,分辨率约为4微米。2美元成本的显微镜足够应付皮肤检查用的皮表透光显微镜——传统设备的价格最高可达500美元。

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几个月之内这种皮肤镜就可以商业化生产,用于发展中国家,这种技术还可以为农民们制造鉴定害虫的智能手机工具。

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鉴于镜头的低制造成本,Lee希望他们可以研发出例如教学玩具一样的产品。目前Lee正在研究如何增大镜头尺寸增强光学性能,因为当前的镜头性能还不如许多传统显微镜镜头。

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左为胶滴镜头,右为传统显微镜镜头

本文译自 Gizmag,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 66+1

[2] 1 »
  1. 阿布
    @4 years ago
    2395069

    @ID不允许数字:
    嗯 天顶望远镜是有小角度调节功能的 折射和反射都用的 但 主镜基本固定的情况下,可观测角度还是不够自由。只能观测中央天区附近。

  2. ID不允许数字
    @4 years ago
    2394529

    @阿布: 可以配合反射,旋转反射的角度就可以了

  3. 大坏蛋
    @4 years ago
    2393718

    阿布是不是那个方舟子啊?

  4. 阿布
    @4 years ago
    2393649

    另外,液态凹反式长焦主镜,还可以通过改变反射液容器的旋转速度,来轻松实现变焦。
    如果是固态镜片的话,想变焦 得有一系列镜片配合调节才行。

    液态凹反式主镜最大的缺点,就是容器本身需要非常高的稳定性,这就极大的影响了可观测角度的机动性。
    所以,水银凹反天文望远镜,又被称为“天顶镜”。

    液态凹反毕竟是一个很早的技术了,缺陷也还是比较明显的。
    而更好的多的液态成像技术,就是 柔性液态凸透主镜。也就是 类似于动物眼球里的 晶状体那样。单片即可实现变焦。只不过,在地球环境下使用柔性液态凸透主镜的话,只适合使用小直径的。而不能使用大尺寸的。由于重力影响,如果镜片不是平行放置的话,会出现柔性材料的下垂 和变形。

    所以,大尺寸的柔性液态凸透主镜,只适合用在空间天文望远镜上。
    这样,镜片液体分多次运输注入,整体运输重量和尺寸,将大为缩减。
    大尺寸空间望远镜的成本将大幅降低。

  5. 阿布
    @4 years ago
    2393648

    同样是液体成像技术,我前面提到过的液态水银反射式长焦镜的 在未来天文的作用更高大上一些。

    很多人都知道 中美俄欧日都有在月球上建立无人天文观测站的中远期计划。
    但,最有可能首先在月球上部署的大型天文望远镜,却并非是哈勃那类。
    主要原因是,动辄数吨数十吨的固态镜片,强度可靠性很是个问题。太容易破裂了,很难实现登月。

    而液态水银反射式天顶望远镜,在这方面则有着先天的优势。
    作为“镜片”的液态水银完全不怕摔不怕震,可以装在任何形状的容器里,分批运往月球。
    然后简单的注入一个精密度要求相对很低的十几米直径的金属盘里,靠电机一旋转,一个很完美的超大口径凹反主物镜 就出来了~

    首先在月球上部署的大型天文望远镜 目前看来,基本是液体成像技术无疑的~
    只不过,水银凝固点太高,如果不做镜体保温的话,无法在最低零下180度的月面上直接使用,另外密度也比较高,
    所以,现在各主要航天国家 都在试验其他凝固点高分子高反光液体材料,来代替水银。

  6. 阿布
    @4 years ago
    2393642

    如果精度标准一致的情况下,控制一个玻璃球的弧面精度,要比控制一个近似平面玻璃的弧面精度容易的多
    比如,有人在手机摄像头前面滴上一滴水,倒过来向下拍照,就能粗略实现显微效果。
    但,如果指望一块平面的窗户玻璃 中间比四周稍微厚那么一点,变成一个有可能成像的超长焦镜 则几乎不可能做到。

    长焦镜头之所以贵,就是因为焦距越长,镜面弧度越细不可察,却仍然要非常精确,否则 光线很难在非常远的焦点上,精确聚焦。

    文中的这种液滴固化镜片,只能适合生产低品质的短焦镜片,如果做主物镜的话,只适合显微镜用。
    如果一定要用在望远镜里的话,只能勉强用来充当非常小直径的小号目镜镜片而已

  7. 阿布
    @4 years ago
    2393641

    @nasilikebook:
    望远镜类 主镜都属于长焦镜片
    固定直径的凸透或凹反镜片焦距越长,镜面弧度越不明显。
    用来当放大镜用的话,倍数越低。但,用在望远镜里,则是倍数越高。

    做短焦镜片相对来讲比较容易,焦距最短的双凸透镜 可以被看做为一个玻璃球。
    而做长焦镜片,则麻烦很多,焦距最长的镜片,则近似平面玻璃。

  8. nasilikebook
    @4 years ago
    2393543

    除了显微,技术可以用于天文吗?

  9. 阿布
    @4 years ago
    2393517

    @well: @scar:
    谢谢二位支持,那个假ID 请无视即可。

  10. 阿布
    @4 years ago
    2393514

    @阿布:
    额…… 这货有够么 还来
    玩冒充玩了半年了啊 还没够

  11. 2393470

    @哈佛教授:
    同样第一次注意到这功能,不如头像好

  12. 2393460

    阿布如果稍减少点政治内容,着重科普内容的话,还是挺有看点的,我是说真阿布。
    至于无聊小学生,我觉得无视就好了

  13. 2393445

    谁是真阿布谁是假阿布,我们很容易看的粗来,智商差距太明显了。

  14. 2393439

    @阿布:
    又来了?
    嗯 我同意你的看法~
    你的确是个不知羞耻 的冒名顶替大傻叉
    反正各位都看的很清楚,你代表的是你电脑前面的那个自己~ 二货~

  15. 阿布
    @4 years ago
    2393401

    @silva: 我才没有精分,冒名顶替者真是不知羞耻啊,不过他要是觉得这样挺好玩的,那我也不会说什么,因为我就是个大***傻****逼

  16. ID不允许数字
    @4 years ago
    2393397

    @ID不允许数字: 果然就是邮箱的SHA1,建议加盐

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