工艺技术对显微镜制造的影响

摘 要：显微镜制造至今已有三百多年历史，它的每一次进步和突破都离不开工艺技术的支持。如今，显微镜已经作为一种重要的精密仪器，广泛地应用于解剖学、生物学、医学、地质学、土壤研究、射线学、药物学、法医学、考古学、材质鉴定等众多领域，而这些领域所突破的技术又继续提升显微镜的水平。本篇论文主要浅析了工艺技术对显微镜制造的重要影响。

关键词：工艺技术;影响;显微镜制造

一、 工艺技术的定义

现在工艺技术已不是传统意义上的原材料、半成品加工成产品的过程和方法，而是扩展到从市场调研开始、设计思路、材料和元器件的选购、加工零部件、组装、调试、检测、包装、销售、售后服务等一系列的全过程。远远超出了原本工艺技术所界定的范围。它的研究对象和范围都发生了质的变化，以前只是对物和局部的人，现今是对整个产品的生产链上所涉及的所有人和物，进行优化配置和研究，是一個复杂的、完整的技术体系。

二、 工艺技术的影响

（一）工艺对显微结构的改变

由显微镜制造历史看，无非是由兴趣爱好转变为初步技术，然后不断改变工艺内容，从而巩固、优化显微技术的过程。如随着冶铁技术的开发，让显微镜由单片玻璃变成了有机架的可固定结构，并随着后续的压铸、压塑等快速成型技术，开拓了简易、轻便的显微镜结构。随着玻璃剖光和镀膜的工艺技术，显微镜有消色差变为复消色差再到平场消色差。随着表面覆层技术，如表面喷粉、做漆加入纳米材料，使得显微镜更加好看、亮丽，且防霉防腐、无毒无害。随着荧光标记技术和放射性物质标记技术的应用，让显微镜可以观察更具有目标性和立体性。随着自动化技术的应用，大大减少人对显微镜的操作及干预，甚至可以语音控制。随着网络的迅猛发展，显微镜联网教学也成为商家的卖点，不仅是显微镜直接链接，还可以连接手机、电脑、平板等通信设备，方便了人们的生活。数码成像、切片扫描、大数据库联网等技术的全新结合，使得显微镜具备了观察、解析、定论的能力，如在医学、病理学的应用上来说，它可以对样本进行全面扫描，直接代替人来读取、分析切片，减轻了人眼负担，大大节约了时间和人力，通过比对成像结果和大数据库内信息，进而得出样本是否含有某种物质或是否感染等。这样的工艺技术革新也使得显微镜不在再是一台死机器，而是具有自动化、自主分析能力的智能产品。

（二）工艺对零件加工的改变

即便到了现代显微镜阶段，我国的生产工艺水平仍停滞在机械加工阶段。主要的加工设备不外乎是车床、铣床、钻床、磨床，而且这些设备都需要人手一对一亲自操作，且对于稍微复杂的零件都需要人费用费时的精密计算，甚至要有多年的操作经验才可完成。这样的工艺水平，使得加工对人的依赖性特别大，而且操作这样笨拙的机床对人的安全也难以保证，经常出现工伤事件。随着改革开放，对国外工艺技术的引进，出现了数控机床，通过数控编程，保存数据代码，节约了再次加工的时间，对于同一个复杂零件，不需要每做一次都要小心翼翼地进行微调，只要做好定位，调出已设置好的程序便可加工。而且是由于事先设置好程序，有机器代替人，解放了人手，打破了原本一人对一台机器的模式，可以进行一人操作多个机床，人工只要完成对零件的装夹和拆卸工作即可，只要有人，机器就可以正常运行。同时数控机床也在逐步升级，由原先的三轴变为后来四轴、五轴等，让原本可能要在普通机床上需要三、四道才能加工好的工序，可以一次性在数控机床内完成，大大提高了生产效率。而且数控机床有防护结构，隔离了人和零件加工，也大大保证了生产安全。这样的工艺水平提升，也让显微镜制造行业由机械制造迈入了电子化制造阶段。

与此同时，超精密加工、高速切屑等工艺技术也逐步引出至显微镜零件的制造中来，大大提高了零件的质量，降低了制作成本。微细和超微细加工，如光刻、腐蚀、沉积、外延生长、离子注入等解决了度细小物件进行高精度加工的难题，如相衬显微镜内用到的相衬环，原为玻璃，通过磨边、修边、镀膜、涂覆等一系列复杂的工艺手段制成，才可保证其精准度和清晰度，后有激光标刻这样的工艺手段，仅用薄薄的一片铜片就可制成，且精度、效果极佳，大大节约了成本，提高了显微镜的相衬、暗场等效果。

再来，随着社会的发展和市场的不断扩张，类似数控机床这样的工艺手段也无法满足生产的需求。要求更彻底的解放人手，延长工作时间，从而出现了FMS这样的新兴工艺，对之前的数控机床加入了人工智能手臂，从而只要制定好程序就完全不需要人，机器全权负责零件的加工，只要有电，就可以没日没夜的生产，达到了解放人手，延长工作时间的目的，暂时满足了现今的生产需求。这样的工艺水平提升，就让显微镜制造行业由电子化制造迈入了智能化制造阶段。

（三）工艺对生产模式的改变

CAD、PRO、CAPP、CAM、CAT等办公软件使设计、工艺、制作、检测连为一体。从而使生产制造达到优质高效低耗工艺、低成本自动化、综合自动化的效果。净成形技术将更多的减少零件加工量，降低成本。并行工程技术、虚拟制造技术、敏捷制造技术、精益生产技术，都将提高管理效率，减少生产周期，抢占新新市场，减少投资成本，获取最大收益。也同样是智能化生产的标志。

虽然已有如此众多的工艺技术和如此先进的显微技术，但仍然不能满足人类对微观世界的探索需求。工艺技术还会不断更新，这些新兴的工艺技术必然将显微镜由单一功能的仪器推广至多功能组合的，具有自动化、自主分析的大型智能产品。

参考文献：

[1]陈琳.显微镜的历史[J].教学仪器与试验，2000，16（7）：36.

作者简介：

徐彬，南京江南永新光学有限公司。