工藝技術對顯微鏡制造的影響

摘 要：顯微鏡制造至今已有三百多年歷史，它的每一次進步和突破都離不開工藝技術的支持。如今，顯微鏡已經作為一種重要的精密儀器，廣泛地應用于解剖學、生物學、醫學、地質學、土壤研究、射線學、藥物學、法醫學、考古學、材質鑒定等眾多領域，而這些領域所突破的技術又繼續提升顯微鏡的水平。本篇論文主要淺析了工藝技術對顯微鏡制造的重要影響。

關鍵詞：工藝技術;影響;顯微鏡制造

一、 工藝技術的定義

現在工藝技術已不是傳統意義上的原材料、半成品加工成產品的過程和方法，而是擴展到從市場調研開始、設計思路、材料和元器件的選購、加工零部件、組裝、調試、檢測、包裝、銷售、售后服務等一系列的全過程。遠遠超出了原本工藝技術所界定的范圍。它的研究對象和范圍都發生了質的變化，以前只是對物和局部的人，現今是對整個產品的生產鏈上所涉及的所有人和物，進行優化配置和研究，是一個復雜的、完整的技術體系。

二、 工藝技術的影響

（一）工藝對顯微結構的改變

由顯微鏡制造歷史看，無非是由興趣愛好轉變為初步技術，然后不斷改變工藝內容，從而鞏固、優化顯微技術的過程。如隨著冶鐵技術的開發，讓顯微鏡由單片玻璃變成了有機架的可固定結構，并隨著后續的壓鑄、壓塑等快速成型技術，開拓了簡易、輕便的顯微鏡結構。隨著玻璃剖光和鍍膜的工藝技術，顯微鏡有消色差變為復消色差再到平場消色差。隨著表面覆層技術，如表面噴粉、做漆加入納米材料，使得顯微鏡更加好看、亮麗，且防霉防腐、無毒無害。隨著熒光標記技術和放射性物質標記技術的應用，讓顯微鏡可以觀察更具有目標性和立體性。隨著自動化技術的應用，大大減少人對顯微鏡的操作及干預，甚至可以語音控制。隨著網絡的迅猛發展，顯微鏡聯網教學也成為商家的賣點，不僅是顯微鏡直接鏈接，還可以連接手機、電腦、平板等通信設備，方便了人們的生活。數碼成像、切片掃描、大數據庫聯網等技術的全新結合，使得顯微鏡具備了觀察、解析、定論的能力，如在醫學、病理學的應用上來說，它可以對樣本進行全面掃描，直接代替人來讀取、分析切片，減輕了人眼負擔，大大節約了時間和人力，通過比對成像結果和大數據庫內信息，進而得出樣本是否含有某種物質或是否感染等。這樣的工藝技術革新也使得顯微鏡不在再是一臺死機器，而是具有自動化、自主分析能力的智能產品。

（二）工藝對零件加工的改變

即便到了現代顯微鏡階段，我國的生產工藝水平仍停滯在機械加工階段。主要的加工設備不外乎是車床、銑床、鉆床、磨床，而且這些設備都需要人手一對一親自操作，且對于稍微復雜的零件都需要人費用費時的精密計算，甚至要有多年的操作經驗才可完成。這樣的工藝水平，使得加工對人的依賴性特別大，而且操作這樣笨拙的機床對人的安全也難以保證，經常出現工傷事件。隨著改革開放，對國外工藝技術的引進，出現了數控機床，通過數控編程，保存數據代碼，節約了再次加工的時間，對于同一個復雜零件，不需要每做一次都要小心翼翼地進行微調，只要做好定位，調出已設置好的程序便可加工。而且是由于事先設置好程序，有機器代替人，解放了人手，打破了原本一人對一臺機器的模式，可以進行一人操作多個機床，人工只要完成對零件的裝夾和拆卸工作即可，只要有人，機器就可以正常運行。同時數控機床也在逐步升級，由原先的三軸變為后來四軸、五軸等，讓原本可能要在普通機床上需要三、四道才能加工好的工序，可以一次性在數控機床內完成，大大提高了生產效率。而且數控機床有防護結構，隔離了人和零件加工，也大大保證了生產安全。這樣的工藝水平提升，也讓顯微鏡制造行業由機械制造邁入了電子化制造階段。

與此同時，超精密加工、高速切屑等工藝技術也逐步引出至顯微鏡零件的制造中來，大大提高了零件的質量，降低了制作成本。微細和超微細加工，如光刻、腐蝕、沉積、外延生長、離子注入等解決了度細小物件進行高精度加工的難題，如相襯顯微鏡內用到的相襯環，原為玻璃，通過磨邊、修邊、鍍膜、涂覆等一系列復雜的工藝手段制成，才可保證其精準度和清晰度，后有激光標刻這樣的工藝手段，僅用薄薄的一片銅片就可制成，且精度、效果極佳，大大節約了成本，提高了顯微鏡的相襯、暗場等效果。

再來，隨著社會的發展和市場的不斷擴張，類似數控機床這樣的工藝手段也無法滿足生產的需求。要求更徹底的解放人手，延長工作時間，從而出現了FMS這樣的新興工藝，對之前的數控機床加入了人工智能手臂，從而只要制定好程序就完全不需要人，機器全權負責零件的加工，只要有電，就可以沒日沒夜的生產，達到了解放人手，延長工作時間的目的，暫時滿足了現今的生產需求。這樣的工藝水平提升，就讓顯微鏡制造行業由電子化制造邁入了智能化制造階段。

（三）工藝對生產模式的改變

CAD、PRO、CAPP、CAM、CAT等辦公軟件使設計、工藝、制作、檢測連為一體。從而使生產制造達到優質高效低耗工藝、低成本自動化、綜合自動化的效果。凈成形技術將更多的減少零件加工量，降低成本。并行工程技術、虛擬制造技術、敏捷制造技術、精益生產技術，都將提高管理效率，減少生產周期，搶占新新市場，減少投資成本，獲取最大收益。也同樣是智能化生產的標志。

雖然已有如此眾多的工藝技術和如此先進的顯微技術，但仍然不能滿足人類對微觀世界的探索需求。工藝技術還會不斷更新，這些新興的工藝技術必然將顯微鏡由單一功能的儀器推廣至多功能組合的，具有自動化、自主分析的大型智能產品。

參考文獻：

[1]陳琳.顯微鏡的歷史[J].教學儀器與試驗，2000，16（7）：36.

作者簡介：

徐彬，南京江南永新光學有限公司。