工藝技術(shù)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(shù)的支持。如今，顯微鏡已經(jīng)作為一種重要的精密儀器，廣泛地應(yīng)用于解剖學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土壤研究、射線學(xué)、藥物學(xué)、法醫(yī)學(xué)、考古學(xué)、材質(zhì)鑒定等眾多領(lǐng)域，而這些領(lǐng)域所突破的技術(shù)又繼續(xù)提升顯微鏡的水平。本篇論文主要淺析了工藝技術(shù)對顯微鏡制造的重要影響。

關(guān)鍵詞：工藝技術(shù);影響;顯微鏡制造

一、 工藝技術(shù)的定義

現(xiàn)在工藝技術(shù)已不是傳統(tǒng)意義上的原材料、半成品加工成產(chǎn)品的過程和方法，而是擴展到從市場調(diào)研開始、設(shè)計思路、材料和元器件的選購、加工零部件、組裝、調(diào)試、檢測、包裝、銷售、售后服務(wù)等一系列的全過程。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原本工藝技術(shù)所界定的范圍。它的研究對象和范圍都發(fā)生了質(zhì)的變化，以前只是對物和局部的人，現(xiàn)今是對整個產(chǎn)品的生產(chǎn)鏈上所涉及的所有人和物，進行優(yōu)化配置和研究，是一個復(fù)雜的、完整的技術(shù)體系。

二、 工藝技術(shù)的影響

（一）工藝對顯微結(jié)構(gòu)的改變

由顯微鏡制造歷史看，無非是由興趣愛好轉(zhuǎn)變?yōu)槌醪郊夹g(shù)，然后不斷改變工藝內(nèi)容，從而鞏固、優(yōu)化顯微技術(shù)的過程。如隨著冶鐵技術(shù)的開發(fā)，讓顯微鏡由單片玻璃變成了有機架的可固定結(jié)構(gòu)，并隨著后續(xù)的壓鑄、壓塑等快速成型技術(shù)，開拓了簡易、輕便的顯微鏡結(jié)構(gòu)。隨著玻璃剖光和鍍膜的工藝技術(shù)，顯微鏡有消色差變?yōu)閺?fù)消色差再到平場消色差。隨著表面覆層技術(shù)，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(biāo)記技術(shù)和放射性物質(zhì)標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用，讓顯微鏡可以觀察更具有目標(biāo)性和立體性。隨著自動化技術(shù)的應(yīng)用，大大減少人對顯微鏡的操作及干預(yù)，甚至可以語音控制。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，顯微鏡聯(lián)網(wǎng)教學(xué)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(shè)備，方便了人們的生活。數(shù)碼成像、切片掃描、大數(shù)據(jù)庫聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的全新結(jié)合，使得顯微鏡具備了觀察、解析、定論的能力，如在醫(yī)學(xué)、病理學(xué)的應(yīng)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(fù)擔(dān)，大大節(jié)約了時間和人力，通過比對成像結(jié)果和大數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息，進而得出樣本是否含有某種物質(zhì)或是否感染等。這樣的工藝技術(shù)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(chǎn)品。

（二）工藝對零件加工的改變

即便到了現(xiàn)代顯微鏡階段，我國的生產(chǎn)工藝水平仍停滯在機械加工階段。主要的加工設(shè)備不外乎是車床、銑床、鉆床、磨床，而且這些設(shè)備都需要人手一對一親自操作，且對于稍微復(fù)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(jīng)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(jīng)常出現(xiàn)工傷事件。隨著改革開放，對國外工藝技術(shù)的引進，出現(xiàn)了數(shù)控機床，通過數(shù)控編程，保存數(shù)據(jù)代碼，節(jié)約了再次加工的時間，對于同一個復(fù)雜零件，不需要每做一次都要小心翼翼地進行微調(diào)，只要做好定位，調(diào)出已設(shè)置好的程序便可加工。而且是由于事先設(shè)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(shù)控機床也在逐步升級，由原先的三軸變?yōu)楹髞硭妮S、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(shù)控機床內(nèi)完成，大大提高了生產(chǎn)效率。而且數(shù)控機床有防護結(jié)構(gòu)，隔離了人和零件加工，也大大保證了生產(chǎn)安全。這樣的工藝水平提升，也讓顯微鏡制造行業(yè)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(shù)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(zhì)量，降低了制作成本。微細(xì)和超微細(xì)加工，如光刻、腐蝕、沉積、外延生長、離子注入等解決了度細(xì)小物件進行高精度加工的難題，如相襯顯微鏡內(nèi)用到的相襯環(huán)，原為玻璃，通過磨邊、修邊、鍍膜、涂覆等一系列復(fù)雜的工藝手段制成，才可保證其精準(zhǔn)度和清晰度，后有激光標(biāo)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(jié)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(fā)展和市場的不斷擴張，類似數(shù)控機床這樣的工藝手段也無法滿足生產(chǎn)的需求。要求更徹底的解放人手，延長工作時間，從而出現(xiàn)了FMS這樣的新興工藝，對之前的數(shù)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(quán)負(fù)責(zé)零件的加工，只要有電，就可以沒日沒夜的生產(chǎn)，達到了解放人手，延長工作時間的目的，暫時滿足了現(xiàn)今的生產(chǎn)需求。這樣的工藝水平提升，就讓顯微鏡制造行業(yè)由電子化制造邁入了智能化制造階段。

（三）工藝對生產(chǎn)模式的改變

CAD、PRO、CAPP、CAM、CAT等辦公軟件使設(shè)計、工藝、制作、檢測連為一體。從而使生產(chǎn)制造達到優(yōu)質(zhì)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(shù)將更多的減少零件加工量，降低成本。并行工程技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、敏捷制造技術(shù)、精益生產(chǎn)技術(shù)，都將提高管理效率，減少生產(chǎn)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(chǎn)的標(biāo)志。

雖然已有如此眾多的工藝技術(shù)和如此先進的顯微技術(shù)，但仍然不能滿足人類對微觀世界的探索需求。工藝技術(shù)還會不斷更新，這些新興的工藝技術(shù)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(chǎn)品。

參考文獻：

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

作者簡介：

徐彬，南京江南永新光學(xué)有限公司。