尼康相差顯微鏡的光路

尼康相差顯微鏡的光路

在相差顯微鏡的基本設(shè)計(jì)中*重要的參數(shù)是使得它們占據(jù)在物鏡的后孔中的衍射平面的不同位置，以隔離新興從試樣的環(huán)繞和衍射的光波。 這種互動(dòng)式的教程，通過相差顯微鏡探討光通路和剖析入射電磁波進(jìn)入環(huán)繞（S），衍射（D），和由此產(chǎn)生的（粒子; P）組成。

教程初始化用相差顯微鏡顯示的光波從照明光源（ 燈泡 ）的中間像平面（ 圖像平面 ）通過的光學(xué)元件的示意圖。 為了操作的教程，使用相位板滑塊明照明及正或負(fù)的相襯之間切換。作為相位板由滑塊改變，環(huán)繞，衍射，以及所得顆粒的波之間的關(guān)系被示出。 所述光學(xué)元件不透明度滑塊可以用于降低組分的不透明度，以幫助穿過虛擬顯微鏡海浪的可視化。

環(huán)繞（undeviated）光的振幅必須減小和相位提前或?yàn)榱?大限度地在像平面上的檢體和背景之間的差異在強(qiáng)度延遲（四分之一波長(zhǎng)）。 該機(jī)制用于產(chǎn)生相對(duì)相位延遲是一個(gè)兩步驟的過程中，與衍射波被延遲的相位由四分之一波長(zhǎng)在試樣，而環(huán)繞波前進(jìn)（或滯后）的相位由位于或非常相位板鄰近物鏡后焦平面。 只有兩個(gè)專門的配件都需要轉(zhuǎn)換一個(gè)明場(chǎng)顯微鏡相襯觀察。 一個(gè)特別設(shè)計(jì)的環(huán)形隔板，其匹配的直徑和變光學(xué)共軛駐留在物鏡后側(cè)焦點(diǎn)面的內(nèi)相板，被放置在聚光鏡前焦平面。

聚光鏡環(huán)形 （圖1中示出）通常被構(gòu)造為不透明平-黑色（光吸收）板用透明環(huán)狀的環(huán)，其被定位在所述聚光鏡的前焦面（孔），以使樣品可通過照射散焦，平行光的波陣面從環(huán)形射出。在尼康顯微鏡聚光器圖像中的環(huán)形隔板在無窮遠(yuǎn)，而物鏡產(chǎn)生圖像的后側(cè)焦點(diǎn)面（其中一個(gè)共軛的相位板被定位，如下面討論的）。 但是應(yīng)當(dāng)注意的是，許多文本描述的照明緊急從相差顯微鏡作為光的中空錐體用深色中心的聚光鏡。 這個(gè)概念是用于描述的配置是有用的，但不是嚴(yán)格精確。 聚光鏡環(huán)形或者取代或駐留靠近調(diào)節(jié)可變光闌在聚光鏡的前孔。 當(dāng)進(jìn)行利用聚光鏡與兩個(gè)相位環(huán)形和孔徑光圈相位對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，檢查以確保該可變光闌開口比相位環(huán)形的周邊寬。 不像微分干涉對(duì)比和霍夫曼調(diào)制對(duì)比，相襯照明和探測(cè)的圓形幾何形狀使得試樣的觀察，沒有取向依賴性工件。 相襯也不受偏振和雙折射效應(yīng)，這是一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)觀察組織培養(yǎng)細(xì)胞在塑料器皿生長(zhǎng)時(shí)。

下科勒照明的條件下，圍繞不與所述樣品被聚焦為亮環(huán)的物鏡（衍射面）的后側(cè)焦點(diǎn)面相互作用的光波。 在這些條件下，物鏡后側(cè)焦點(diǎn)面是共軛到聚光鏡前面的開口面，因此，非衍射（零級(jí)）的光波形成聚光環(huán)形帶在物鏡的后孔的亮圖像（疊加的圖像相位板）。 的球面波陣面由檢體（對(duì)D波）衍射穿過在整個(gè)物鏡后孔的不同位置的衍射面，用分配（數(shù)量和位置），根據(jù)數(shù)量，尺寸，和光的折射率差-scattering試樣中的對(duì)象。 與此相反，環(huán)繞平面波前穿過物鏡，其對(duì)應(yīng)于所述聚光鏡環(huán)的共軛物的一個(gè)更小的區(qū)域。 這兩個(gè)波前不重疊到一個(gè)顯著程度，并占據(jù)物鏡后側(cè)焦點(diǎn)面的不同部分。 因?yàn)樵谥苯拥?，零?jí)光和衍射光成為衍射面在空間上分開的，或者波成分（環(huán)繞，S或衍射，D）的相位可被選擇性地操作，而不與其它干擾。

要注意，形成在所述物鏡后焦平面的衍射圖案是偏離和散射在相襯檢體和所有其他形式的光學(xué)顯微鏡的所有空間頻率的傅立葉變換是很重要的。 因此，在中間像平面和通過目鏡（通過一個(gè)檢測(cè)器或記錄）中觀察到的*終圖像所產(chǎn)生的圖像代表形成在物鏡后焦平面與視點(diǎn)的衍射圖案的逆傅立葉變換（浮在目鏡前透鏡以上）表示。 相差顯微鏡將這些光學(xué)共軛性的優(yōu)點(diǎn)通過修改顯微鏡孔徑函數(shù)引入的特定圖像信息的空間過濾 ，以提高圖像的對(duì)比度。 相位板（過濾器）中的物鏡后方衍射面的引入使試樣相變轉(zhuǎn)化成可在*終圖像中可以觀察到的強(qiáng)度變化。

為了有選擇地改變環(huán)繞（或undeviated）光穿過樣品的相位和振幅， 相位板被安裝在或靠近物鏡后側(cè)焦點(diǎn)面（參見圖1）。 在一些相襯物鏡，該薄相位片包含蝕刻到玻璃具有減小的厚度，以由1/4波長(zhǎng)進(jìn)行差分推進(jìn)環(huán)繞（S）波的相位的環(huán)。 通常，該環(huán)也涂有部分吸收的金屬膜由70-90％的，以減少環(huán)繞光振幅。 因?yàn)槲镧R后焦平面通常駐留在一個(gè)透鏡元件的內(nèi)部，其他相襯物鏡是通過蝕刻的透鏡是*接近于所述衍射面的表面制備。 不管物鏡是如何制造的，要記住*重要的一點(diǎn)是，所有相襯物鏡被修改，以包括相位環(huán)，該功能是從所有其他顯微鏡物鏡缺席。