顯微鏡的照明方式都有哪些

顯微鏡的照明在顯微鏡觀察方式上是至關(guān)重要的，這直接是對(duì)于標(biāo)本的清晰還有還原色差有很大關(guān)系。因此根據(jù)顯微鏡的觀察方式和實(shí)驗(yàn)的要求，顯微鏡的照明方式也是多種多樣。下面我們就來(lái)介紹顯微鏡的照明方式都有哪些？特點(diǎn)和功用都有些啥？

顯微鏡照明

由于光源的不正確使用，通常會(huì)導(dǎo)致樣品照明不足，因此復(fù)雜且裝備精良的顯微鏡經(jīng)常無(wú)法產(chǎn)生出色的圖像。當(dāng)優(yōu)化時(shí)，樣品的照明應(yīng)該是明亮的，無(wú)眩光的，并且均勻地分散在視場(chǎng)中。

有許多光源可用于照明顯微鏡，無(wú)論是常規(guī)觀察和關(guān)鍵顯微攝影。一個(gè)見(jiàn)的光源，因?yàn)樗某杀镜?，壽命長(zhǎng)，是50或100瓦的鹵鎢燈，如圖1中的顯微鏡圖的底部所示，這也詳細(xì)說(shuō)明了在一個(gè)典型的現(xiàn)代透射光顯微鏡的光路。 在該圖中，鹵鎢燈發(fā)出中心為3200 K的連續(xù)光譜（當(dāng)燈電壓設(shè)置為+9伏時(shí)），然后通過(guò)收集器和場(chǎng)透鏡，然后反射到載物臺(tái)聚光器和樣品上。 成像光線被顯微鏡物鏡捕獲，并通過(guò)目鏡或分束器直接進(jìn)入幾個(gè)相機(jī)端口之一。 在顯微鏡的整個(gè)光路中，照明從光源行進(jìn)到樣品照明，然后進(jìn)入目鏡或相機(jī)附件時(shí)，通過(guò)一系列光闌和透鏡進(jìn)行引導(dǎo)和聚焦。 在現(xiàn)代顯微鏡中，顯微鏡光學(xué)元件的對(duì)準(zhǔn)以優(yōu)化照明是按照科勒照明規(guī)則進(jìn)行的。更多的細(xì)節(jié)如何透射和反射光顯微鏡是正確的科勒照明對(duì)齊我們的章節(jié)中討論設(shè)置一個(gè)透射光和反射光顯微鏡。圖1中所示的光學(xué)路徑是透射光顯微鏡的典型路徑，涉及許多透鏡、光闌、反射鏡和分束器，以引導(dǎo)光通過(guò)顯微鏡。

透射光路

探索如何在顯微鏡中控制透射光的光學(xué)路徑。

入門(mén)教程

鹵鎢燈相對(duì)明亮，其色譜中心在3200K（當(dāng)設(shè)置在約+9伏時(shí)），但需要顏色轉(zhuǎn)換濾光片將其色溫提高到日光等效。 另一種流行的光源是75到150瓦的氙燈，因?yàn)樗牧炼群芨?，壽命長(zhǎng)，在整個(gè)可見(jiàn)光譜中輸出相對(duì)均勻，色溫接近日光膠片乳劑所需的色溫。 在需要非常高的光強(qiáng)度的地方，經(jīng)常使用鹵化錫燈。在熒光顯微術(shù)中，特別是為了臨界顯微照相術(shù)的目的，通常使用100瓦或200瓦的汞燃燒器。在過(guò)去的幾年里，可能會(huì)使用碳弧燈或鋯燈泡，但這些來(lái)源今天很少看到。有關(guān)顯微鏡照明可用的寬光譜燈的更多信息和詳細(xì)討論，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)我們的顯微鏡和顯微攝影光源部分。

通過(guò)反射光顯微鏡中的光學(xué)路徑的源照明的對(duì)準(zhǔn)也是主要關(guān)注的問(wèn)題，特別是關(guān)于金相學(xué)、半導(dǎo)體晶片檢測(cè)以及在熒光顯微鏡中正在取得的顯著新進(jìn)展。反射光顯微鏡也用各種光源照明（如上所述），并可以使用科勒照明進(jìn)行調(diào)整以獲得性能。這在我們關(guān)于反射光顯微鏡的科勒照明配置的部分中進(jìn)行了更詳細(xì)的討論。反射光顯微鏡的照明路徑也是幾個(gè)交互式Java教程的主題，包括下面直接鏈接的一個(gè)。

反射光路

探索如何在顯微鏡中控制反射光的光學(xué)路徑。

入門(mén)教程

在他的優(yōu)秀著作《通過(guò)顯微鏡攝影》中，約翰·德利認(rèn)為，在所有提交給競(jìng)賽、展覽和科學(xué)出版物的顯微照片中，有80%到90%是光學(xué)對(duì)準(zhǔn)不當(dāng)導(dǎo)致樣品照明不良的受害者。 這是顯微鏡和顯微攝影見(jiàn)的問(wèn)題之一，對(duì)許多大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生顯微鏡進(jìn)行突擊檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)大量調(diào)整不良的子臺(tái)聚光器和照明源。 我們懷疑，不正確的對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整的substage聚光鏡和字段光圈，在整個(gè)范圍內(nèi)的目標(biāo)在一個(gè)給定的顯微鏡，是的來(lái)源，錯(cuò)誤的顯微攝影。

適當(dāng)照明的必要性怎么強(qiáng)調(diào)也不過(guò)分。通常，一個(gè)25，000美元的顯微鏡由于照明和對(duì)準(zhǔn)不當(dāng)而降低到手動(dòng)放大鏡的水平，導(dǎo)致顯微照片超過(guò)了在科勒照明的條件下使用2000美元顯微鏡拍攝的顯微照片。在本入門(mén)書(shū)的同伴部分中，我們討論了科勒照明理論及其實(shí)現(xiàn)（透射光和反射光），我們討論了顯微鏡配置的關(guān)鍵方面，并包含了各種交互式Java教程，以幫助學(xué)生掌握這些重要概念。

無(wú)焦或非聚焦照明-在光路中的某個(gè)點(diǎn)不形成光源圖像的照明系統(tǒng)稱為無(wú)焦或非聚焦照明。 在電燈泡發(fā)明之前，顯微鏡學(xué)家在選擇合適的顯微鏡照明光源方面受到限制。 在白天，他們可以將顯微鏡（或臺(tái)下反射鏡）指向天空，并將云層用作粗糙的漫射屏幕，將照明均勻地分布在整個(gè)視野中。 儀器制造商也研磨鏡子，以產(chǎn)生凹面反射表面，以增加物體平面上的光強(qiáng)。云和藍(lán)天不是光源，它們不容易在顯微鏡的光路內(nèi)成像，因此是無(wú)焦照明的來(lái)源。 室內(nèi)和夜間工作迫使早期的顯微鏡依賴于人工光源的照明，由于這些光源產(chǎn)生的固有色溫較低，使標(biāo)本的顏色在不同的強(qiáng)度，色調(diào)和色調(diào)下觀察到的自然日光。 為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，顯微鏡學(xué)家使用了各種類型的藍(lán)色濾光片來(lái)改變?nèi)嗽旃獾谋碛^色溫，使其與自然光的色溫緊密匹配。 然而，在沒(méi)有在光路內(nèi)的某處形成光源的圖像的情況下，這些各種早期的照明方法仍然屬于無(wú)焦或非聚焦照明的類別。

早期的研究表明，當(dāng)在日光和人造光源之間旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果物鏡的后透鏡充滿光，（實(shí)際上）圖像的光學(xué)特性或分辨率沒(méi)有明顯的變化。 后來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，最重要的要求是照明的數(shù)值孔徑至少等于物鏡的數(shù)值孔徑。 在世紀(jì)，新的照明源被開(kāi)發(fā)出來(lái)，一種新的“源聚焦"（后來(lái)稱為臨界或納爾遜照明）方法被開(kāi)發(fā)出來(lái)，以改善顯微鏡照明條件。

臨界（或納爾遜）照明-這種顯微鏡照明方法首先由英國(guó)顯微鏡學(xué)家愛(ài)德華納爾遜使用恩斯特阿貝的光學(xué)原理開(kāi)發(fā)。 從世紀(jì)后半葉到二十世紀(jì)世紀(jì)，顯微鏡學(xué)家非常成功地使用了納爾遜照明。 今天，仍然有一些的關(guān)鍵照明誰(shuí)繼續(xù)使用它與顯微鏡需要外部光源，或與更便宜的學(xué)生顯微鏡，其中顯微攝影是不是一個(gè)問(wèn)題。

納爾遜照明依賴于使用substage聚光器，以產(chǎn)生一個(gè)聚焦圖像的火焰從燃燒的油燈（或其他均勻的光源）在平面上的標(biāo)本，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)有點(diǎn)均勻的照明條件在整個(gè)視場(chǎng)。 光源的均勻性是考慮這種照明方法時(shí)的重要方面。 由燃燒的燈產(chǎn)生的火焰是相當(dāng)均勻和一致的，但其他來(lái)源，如磨砂放大燈泡，蛋白石燈泡，或帶狀燈絲也可以用于臨界照明。 圖2示出了使用提供均勻照明源的假設(shè)油燈的臨界照明的光學(xué)路徑。

從油燈火焰發(fā)出的光必須由載物臺(tái)聚光器聚焦（見(jiàn)圖2），以便在載玻片的標(biāo)本平面上產(chǎn)生火焰的圖像。實(shí)際上，通常很難（或不可能）在火焰的中心部分找到焦點(diǎn)，因此火焰的“邊緣"通常通過(guò)隨后重新調(diào)整子臺(tái)反射鏡來(lái)聚焦，使得火焰的中心部分的圖像填充視場(chǎng)。 進(jìn)入顯微鏡的光量可以通過(guò)視場(chǎng)光闌控制，視場(chǎng)光闌（如果存在）通常附在外部。 必須有足夠的光進(jìn)入顯微鏡，以充滿物鏡的后平面，這可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整聚光鏡孔徑光闌來(lái)控制。將光源聚焦在樣品平面上是不穩(wěn)定的，通常會(huì)產(chǎn)生顆粒狀、不均勻或斑點(diǎn)狀的背景。 這可以通過(guò)稍微散焦臺(tái)下聚光鏡來(lái)克服，以產(chǎn)生更均勻的背景。納爾遜照明法在很大程度上被更有效的科勒顯微鏡照明法所取代。

科勒照明-這個(gè)主題將在本書(shū)的另一節(jié)中詳細(xì)討論，但我們將在這里簡(jiǎn)要介紹主要方面。 在科勒照明中，光源的圖像聚焦在聚光器孔徑光闌上，以產(chǎn)生通過(guò)樣品或物體平面的平行（和非聚焦）光。 聚光器下方（孔徑光闌處）的光源的放大圖像產(chǎn)生寬的照明錐，這是樣品的分辨率所需的。 聚光器孔徑光闌的尺寸可用于控制照明樣品的光錐的數(shù)值孔徑，并減少不需要的雜散光和眩光。此外，聚光器的玻璃表面上的灰塵和其他缺陷的成像被最小化。

有效的樣品照明在很大程度上取決于顯微鏡中所有光學(xué)部件（包括照明源）的正確對(duì)準(zhǔn)。 認(rèn)真的顯微鏡應(yīng)該熟悉每個(gè)組件的調(diào)整范圍，并應(yīng)實(shí)踐調(diào)整這些不同的樣品和目標(biāo)。 不均勻的照明會(huì)對(duì)顯微照片的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致“熱點(diǎn)"，漸暈，彩色條紋，對(duì)比度差和各種其他不良影響。 一些的顯微鏡配備了“預(yù)先居中"的燈，不允許調(diào)整，有些甚至供應(yīng)沒(méi)有橫向調(diào)整機(jī)制的聚光鏡。 重要的是要確保這些顯微鏡在進(jìn)行顯微攝影之前在工廠進(jìn)行了適當(dāng)?shù)目评照彰鳌?仔細(xì)閱讀顯微鏡使用說(shuō)明書(shū)和/或詢問(wèn)您的工廠技術(shù)代表有關(guān)如何優(yōu)化這些顯微鏡照明的重要細(xì)節(jié)。

同學(xué)們通過(guò)以上介紹，照明對(duì)于顯微鏡的照明方式是不是有了一些了解了呢？歡迎來(lái)一起探討咨詢奧。