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發(fā)布時(shí)間：2025-7-31
奧林巴斯反射顯微鏡光路圖淺析
顯微鏡的照明方式很多種，為了適應(yīng)標(biāo)本的清晰觀察照明模式，在顯微鏡的照明方式上，分為反射和透視，透反兩用等，下面我們以反射顯微鏡的基本原理來解析其在觀察方式上的應(yīng)用。
反射光顯微鏡通常被稱為入射光、落射照明或冶金顯微鏡，并且是用于熒光和成像即使在研磨至30微米厚度時(shí)仍保持不透明的樣品的方法。
屬于這一類別的標(biāo)本范圍很大，包括大多數(shù)金屬，礦石，陶瓷，許多聚合物，半導(dǎo)體（未加工的硅，晶片和集成電路），爐渣，煤，塑料，油漆，紙張，木材，皮革，玻璃夾雜物和各種特殊材料。因?yàn)楣獠荒芡ㄟ^這些標(biāo)本，它必須被引導(dǎo)到表面上，并最終返回到顯微鏡物鏡的鏡面反射或漫反射。如上所述，這種照明被稱為episcopic照明、epi-illumination或垂直照明（基本上源自上方），與穿過樣本的透射（透射）照明相反。
今天，許多顯微鏡制造商提供的模型，允許用戶交替或同時(shí)進(jìn)行調(diào)查使用垂直和透射照明。一個(gè)典型的顯微鏡配置為兩種類型的照明如圖1所示。反射光的光路始于反射光的燈殼（圖1和圖3中的上殼體）中的照明光線。然后，光通過聚光透鏡進(jìn)入垂直照明器（圖2），在那里光由光圈和視場(chǎng)光闌控制。在通過垂直照明器后，光然后被分束器（半反射鏡或橢圓形表面鏡）反射通過物鏡以照亮樣品。
從樣品表面反射的光重新進(jìn)入物鏡，并進(jìn)入雙目鏡頭，在那里它被引導(dǎo)到目鏡或顯微攝影端口。 反射光顯微鏡經(jīng)常是工業(yè)顯微鏡的領(lǐng)域，特別是在快速發(fā)展的半導(dǎo)體競(jìng)技場(chǎng)中，因此代表了顯微鏡研究的最重要部分。
通過本Java教程了解機(jī)械載物臺(tái)的工作原理。
一個(gè)典型的直立復(fù)合反射光顯微鏡也配備了透射光有兩個(gè)目鏡觀察管（圖1），往往是一個(gè)三目管頭安裝一個(gè)傳統(tǒng)的或數(shù)字/視頻攝像系統(tǒng)（未示出）。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備目鏡通常是10倍放大，大多數(shù)顯微鏡都配備了一個(gè)能夠容納四到六個(gè)物鏡的。載物臺(tái)由可在X和Y方向平移的樣品保持器機(jī)械控制，整個(gè)載物臺(tái)單元能夠通過粗調(diào)和微調(diào)聚焦機(jī)構(gòu)精確地上下移動(dòng)。
內(nèi)置光源范圍從20瓦和100瓦的鹵鎢燈泡，以更高的能量汞蒸氣或氙氣燈，用于熒光顯微鏡。光從燈箱穿過一個(gè)垂直照明器，該照明器位于管口上方但位于觀察管頭下方。標(biāo)本的上表面是直立的（通常沒有蓋玻片），在面對(duì)物鏡的階段，這已被旋轉(zhuǎn)到顯微鏡的光軸。垂直照明器與顯微鏡的光軸成90度角水平定向，并平行于桌面，燈罩連接到照明器的背面。粗調(diào)和微調(diào)旋鈕以或大或小的增量升高或降低載物臺(tái)，以使樣品聚焦。
反射光顯微鏡的另一個(gè)變體是Le Chatelier設(shè)計(jì)的倒置顯微鏡（圖4）。在倒置的支架上，將樣品放置在載物臺(tái)上，使其感興趣的表面朝下。這種設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)樣品太大而無法放入立式顯微鏡時(shí)，可以很容易地進(jìn)行檢查。此外，只有面向物鏡的一側(cè)需要平坦。物鏡安裝在一個(gè)鼻梁架下的階段，其前鏡頭面向上對(duì)標(biāo)本和聚焦是通過移動(dòng)鼻梁架或整個(gè)階段上下完成。
倒置顯微鏡支架將垂直照明器并入顯微鏡主體內(nèi)。許多類型的物鏡可以與倒置反射光顯微鏡一起使用，并且反射光照明的所有模式都是可能的：明場(chǎng)，暗場(chǎng)，偏振光，微分干涉對(duì)比和熒光。許多倒置顯微鏡具有內(nèi)置的35毫米和/或大畫幅相機(jī)，或者是模塊化的，以允許連接此類附件。一些儀器包括放大圖像的放大率變換器、對(duì)比度過濾器和各種增強(qiáng)器。因?yàn)榈怪蔑@微鏡是金相學(xué)家最喜歡的儀器，所以它通常被稱為金相顯微鏡。制造商在很大程度上遷移到使用無限校正光學(xué)反射光顯微鏡，但仍有成千上萬的固定管長(zhǎng)度的顯微鏡在使用與物鏡校正為160和210毫米之間的管長(zhǎng)度。
在垂直照明器中，光從光源（通常為12伏50或100瓦鹵鎢燈）傳播，穿過收集器透鏡，穿過可變孔徑可變光闌開口，并穿過可變和可對(duì)中的預(yù)聚焦場(chǎng)可變光闌的開口。然后，光線照射到部分鍍銀的平面玻璃反射器上，或者照射到帶有橢圓形開口的鏡子的鍍銀的外圍，用于暗場(chǎng)照明（圖5）。在明場(chǎng)反射照明中，平面玻璃反射鏡在面向光源的玻璃一側(cè)部分鍍銀，在面向觀察管的玻璃一側(cè)涂覆抗反射涂層。因此，光向下偏轉(zhuǎn)到物鏡中。反射鏡相對(duì)于光沿沿著垂直照明器行進(jìn)的路徑以45度角傾斜。
光到達(dá)標(biāo)本，標(biāo)本可能會(huì)吸收一些光并反射一些光，無論是鏡面反射還是漫射方式。向上返回的光可以根據(jù)物鏡的數(shù)值孔徑被物鏡捕獲，然后通過部分鍍銀的鏡子（或在暗場(chǎng)中，通過橢圓形開口）。在無限遠(yuǎn)校正物鏡的情況下，光從平行（從每個(gè)方位角）的光線投射到無限遠(yuǎn)的樣品的圖像的物鏡出現(xiàn)。平行光線進(jìn)入鏡筒透鏡，鏡筒透鏡在目鏡中的固定光闌開口的平面（中間像平面）上形成樣本圖像。重要的是要注意，在這些反射光系統(tǒng)中，物鏡具有雙重功能：在下降的路上，作為一個(gè)匹配的良好校正的聚光鏡正確對(duì)齊;在上升的路上，作為一個(gè)成像物鏡，作為一個(gè)物鏡的習(xí)慣角色，將攜帶圖像的光線投射到目鏡。當(dāng)儀器被調(diào)整為產(chǎn)生科勒照明時(shí)，在反射光照明中實(shí)現(xiàn)了性能。科勒照明的一個(gè)功能（除了提供均勻分散的照明）是確保物鏡能夠提供出色的分辨率和良好的對(duì)比度，即使光源是線圈燈絲燈。
一些現(xiàn)代反射光照明器被描述為通用照明器，因?yàn)?，與幾個(gè)額外的配件和很少或沒有拆卸，顯微鏡可以很容易地從一種模式的反射光顯微鏡切換到另一個(gè)。通常，反射器可以從光路中移除，以便允許透射光觀察。這種通用照明器可以包括用于明場(chǎng)的部分反射平面玻璃表面（半反射鏡）和具有用于暗場(chǎng)觀察的橢圓形的、位于中心的透明開口的全鍍銀反射表面。設(shè)計(jì)垂直照明器包括收集和控制光線的聚光鏡、光圈光圈和預(yù)聚焦的可對(duì)中視場(chǎng)光闌，以實(shí)現(xiàn)理想的科勒照明。
垂直照明器（圖2）還應(yīng)提供插入對(duì)比度和顯微攝影用濾光片、偏振器、檢偏器和偏振光補(bǔ)償板以及差分干涉對(duì)比度照明。在設(shè)計(jì)用于無限遠(yuǎn)校正物鏡的垂直照明器中，照明器還可以包括管透鏡。固定在垂直照明器的后端是一個(gè)燈箱（圖3），通常包含一個(gè)鎢鹵燈。對(duì)于熒光工作，可以用一個(gè)裝有汞燃燒器的配件代替燈箱。燈可以由內(nèi)置在顯微鏡支架中的電子器件供電，或者通過外部Transformer或電源在熒光中供電。
在反射光顯微鏡中，樣品對(duì)入射光線的吸收和衍射通常會(huì)導(dǎo)致圖像中容易辨別的變化，從黑色到各種灰色陰影，或者如果樣品是彩色的，則是彩色的。這種標(biāo)本被稱為振幅標(biāo)本，可能不需要特殊的對(duì)比方法或處理，使其細(xì)節(jié)可見。其他標(biāo)本在強(qiáng)度和/或顏色上表現(xiàn)出如此小的差異，以至于它們的特征細(xì)節(jié)在明場(chǎng)反射光顯微鏡中極難辨別和區(qū)分。這種標(biāo)本的行為很像相位標(biāo)本，所以熟悉的透射光工作，并適合暗場(chǎng)和反射光微分干涉對(duì)比度的應(yīng)用。
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