尼康顯微鏡的反射(落射)照明

2020-09-04 09:50:26

 也許觀察的*重要的方面,它適用于各種形式的光學(xué)顯微鏡,是標(biāo)本照明,其揭示感興趣的特征的有效性的方法。 立體顯微鏡通常用來檢查下兩個(gè)反射( 落射 )和發(fā)送(diascopic)照明計(jì)劃,采用多種光源和配置,這是戰(zhàn)略定位在合適的位置的標(biāo)本。

奧林巴斯顯微鏡

在許多情況下,反射和透射光源相結(jié)合,采取在能夠*有效地顯示所感興趣的特征的方式優(yōu)點(diǎn)的特定試樣的特性。 本文綜述了各種各樣的技術(shù)和設(shè)備目前使用照亮眾多的反射光技術(shù)觀察標(biāo)本。 許多研究用體視顯微鏡標(biāo)本都是三維的,并且需要一個(gè)顯著程度的創(chuàng)造性在顯微鏡的一部分,以*有效地照亮所關(guān)心的具體細(xì)節(jié)。 示于圖1是現(xiàn)代立體顯微鏡(尼康SMZ1500)配備有幾個(gè)共同的反射光照明器可用于這些工具。 包括在配置中有一個(gè)環(huán)形燈,同軸照明和分叉光纖導(dǎo)光管,其代表三個(gè)*有用和*多才多藝的反射光照明光源的立體顯微鏡。

對(duì)于立體顯微鏡和那些使用傳統(tǒng)相機(jī)和鏡頭組合在特寫或微距攝影中遇到面對(duì)照明的挑戰(zhàn)之間存在著許多相似之處。 用立體顯微鏡采用較低的放大倍率使用連接到擴(kuò)展設(shè)備或?qū)iT的微距鏡頭的傳統(tǒng)相機(jī)鏡頭可能重疊的重現(xiàn)率,許多對(duì)象可以與任何類型的設(shè)備可以有效地成像。許多已被證明在大體攝影有用的照明技術(shù)可以用立體顯微鏡應(yīng)用,反之亦然。

立體顯微鏡技術(shù)通常變化從那些在傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡使用的“標(biāo)準(zhǔn)”復(fù)合顯微鏡開發(fā)了很多。 這是對(duì)于許多照明策略的情況尤其如此。 對(duì)于多數(shù)與化合物顯微鏡,初級(jí)光學(xué)配置和照明的策略,基于克勒原理利用了圖像的對(duì)比度增強(qiáng)的方法中,保持相同。 這個(gè)基本的照明方案被修改為通過添加輔助過濾器和其它光學(xué)元件,如諾馬斯基或渥拉斯頓棱鏡微分干涉對(duì)比DIC的各種對(duì)比度增強(qiáng)方法中,偏振器和分析器(經(jīng)常有四分之一波長(zhǎng)或全波相位差板)的偏振光技術(shù),相對(duì)于板相襯,以及熒光激發(fā)和發(fā)射干擾濾波器。 在立體顯微鏡,其更長(zhǎng)的工作距離,更小的數(shù)值孔徑,并且放大倍率下,許多這些技術(shù)是不適用的。

不存在單一的*佳照明策略是針對(duì)各種各樣的,該顯微鏡設(shè)計(jì)為容納試樣的正確選擇。 下檢查每個(gè)樣品可通過各種不同的機(jī)制進(jìn)行照明,并采用的技術(shù)的變化或組合的幾乎無(wú)限多的。對(duì)于給定的樣本或?qū)ο?,雖然有可能產(chǎn)生可接受的結(jié)果,單一的方法可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過認(rèn)真細(xì)化,產(chǎn)生***的成果幾種可能的照明方案。

照明戰(zhàn)略選擇

標(biāo)本特征應(yīng)該仔細(xì)考慮在選擇照明策略,以適應(yīng)視覺觀察,顯微攝影或數(shù)碼影像的需求。 該試樣的不透明度是在一般情況下,*重要的特性,并且將確定照明器的基本類型,應(yīng)采用反射(落射),發(fā)送(diascopic),或在某些情況下,這兩者的組合。 不透明試樣通常照明系統(tǒng)從上面(反射光),利用方向從上軸(平行于光學(xué)顯微鏡),以高度傾斜(向上從光軸90度的入射角),根據(jù)需要以顯示功能或感興趣的特性。

一旦已經(jīng)確定該試樣的不透明度表明使用照明器的一個(gè)特定的一般類別,然后一些其它應(yīng)考慮的因素,以進(jìn)一步細(xì)化的基本照明場(chǎng)景,將有可能產(chǎn)生期望的結(jié)果特別的變化。 圖2示出了各種用于使用反射光的標(biāo)本照明潛在途徑。 一個(gè)簡(jiǎn)單的鎢(或鎢 - 鹵)照明,顯示在不同角度方位在試樣表面上,并安裝在物鏡體上的環(huán)形燈,提供照明,它是獨(dú)立的顯微鏡光路。 的照明路徑的同軸照明器,其光學(xué)顯微鏡列車內(nèi)的功能,示出了該工具的剖視截面。

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不透明標(biāo)本*常用受益于反射光,而半透明和透明的物體,通常產(chǎn)生具有透射照明的一些變化(明場(chǎng),偏光,傾斜,或暗視野)*好的結(jié)果。 這并不總是正確的,但是,和半透明物體可能有他們的照度至少?gòu)纳厦鏀[放它們的來源指向的部分受益。 除了透明度,其他一些因素,應(yīng)在規(guī)劃照明戰(zhàn)略考慮。 這些試樣的基本物理特性,即從檢查所需的信息類型,數(shù)字或感光成像要求,并且信息將如何被使用。

幾何輪廓,地形和試樣的形態(tài)是在將顯示所需信息的方式選擇和配置照明的重要因素。 標(biāo)本是高度立體(有高浮雕)應(yīng)亮起不同于那些平整,光滑,甚至是高度拋光。 例如,高度角的照明可以產(chǎn)生粗糙的表面陰影,模糊的表面細(xì)節(jié),可能是重要的。 高度漫射光直接從上面表面粗糙的樣品始發(fā)可能均勻地照明的“峰”和“谷”,但是,如果紋理信息是必需的對(duì)象的特征,以平滑度,平坦度,或其他地形變量,此類型的照明可能不*佳。 的其他因素的大范圍影響的照明與試樣之間的交互,以及其中的一些更詳細(xì)地在下面的章節(jié)中討論。

其中,影響適當(dāng)?shù)恼彰鞣桨傅倪x擇等標(biāo)本的特性,所述組合物是至關(guān)重要的,并直接影響兩者的表面和內(nèi)部的反射率。 金屬,塑料,陶瓷,玻璃,和天然材料,如礦物或?qū)毷?,所有?duì)于不同的照明條件下其外觀表現(xiàn)不同。 有些標(biāo)本可能有限制,影響他們是否適合與各種源類型的照明環(huán)境規(guī)定。 例如,活體水生生物可能需要在水中浸泡過程中觀察。 金屬物體往往是*好的研究而覆蓋有油或其它保護(hù)性涂層,或可高度拋光。 這樣的樣品可以通過反射所述光源(或來源)的圖像轉(zhuǎn)換成顯微鏡物鏡產(chǎn)生偽影。 這些反射通常會(huì)產(chǎn)生眩光和模糊的重要細(xì)節(jié),或注意力從正在觀察和成像的重要元素。 *困難的標(biāo)本,甚至可能需要一個(gè)特殊的照明技術(shù)只是被渲染可見。

必須考慮的另一重要因素,在許多情況下,被檢體材料是熱或紫外光,這兩者都是一些照明源顯著發(fā)射元件敏感。 光靈敏度可能需要限制的時(shí)間,該樣品被照射量。 當(dāng)可觀察的時(shí)間是有限的,可能的照明技術(shù)的選擇變得更加受限。 如果試樣是正在研究觀察瞬時(shí)的或記錄,或短暫的,現(xiàn)象或?qū)傩裕谶@種情況下,照明的強(qiáng)度可能變得在選擇照明策略的主要因素時(shí),會(huì)發(fā)生類似的問題。(本文來源:尼康顯微鏡的反射(落射)照明

顯微鏡檢查,或特定種類的信息是從所研究的標(biāo)本所需的物鏡,往往會(huì)極大地影響被選擇用于照明的策略。 它可能有必要爭(zhēng)取各類計(jì)劃,以揭示微小的細(xì)節(jié),較大的特點(diǎn),或嚴(yán)重的特點(diǎn)。 這取決于必須從一個(gè)給定的樣本獲得的信息,所采用的照明技術(shù),可以非常簡(jiǎn)單,或更復(fù)雜的,并且可能需要的技術(shù)的組合。 例如,如果一個(gè)樣本的*重要的性質(zhì)是它的顏色,那么所采用的照明可以是非常簡(jiǎn)單的身體上,并且只需要提供準(zhǔn)確的色彩還原。 如果這兩個(gè)顏色的決心和斷裂模式的分析是很重要的,那么更要注意照明的幾何形狀,使所有感興趣的特征顯露。

照相或數(shù)字成像的要求是必須考慮到在選擇試樣照明的另一個(gè)重要因素。 如果一個(gè)傳統(tǒng)的膠片相機(jī)是用來記錄圖像,光源的顏色溫度(以及可能的其他光譜特性)必須適合于所使用的薄膜,為了使被精確表示的試樣。 燈光的強(qiáng)度也必須足以確保風(fēng)險(xiǎn)是合理的持續(xù)時(shí)間使用的相機(jī)/膠片組合。 這是在制造業(yè),工業(yè),或臨床實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置尤為重要。 數(shù)字圖像捕獲系統(tǒng)需要許多相同的考慮,膜系統(tǒng),雖然攝像裝置(數(shù)碼相機(jī))上的白平衡調(diào)整允許相當(dāng)大的自由度,匹配相機(jī)響應(yīng)于各種光源的顏色特性。 如果視頻記錄要被進(jìn)行的,照明強(qiáng)度可以是一個(gè)更大的問題。

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顯微鏡和標(biāo)本的照明系統(tǒng)的有效匹配,往往取決于很大程度后,將使用系統(tǒng)的操作人員的技能和培訓(xùn),以及環(huán)境中,它會(huì)被雇用的設(shè)置或類型。 具有靈活性,以適應(yīng)廣泛的應(yīng)用,許多照明系統(tǒng)需要熟練的操作人員具有相當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和專業(yè)知識(shí)。 在制造業(yè)或工業(yè)環(huán)境中,這里比較不熟練的操作人員可以利用顯微鏡對(duì)在長(zhǎng)期輪班工作組裝或生產(chǎn)檢查,被預(yù)置為固定配置簡(jiǎn)單的照明系統(tǒng)是可取的。 這種簡(jiǎn)單性將在運(yùn)行呈現(xiàn)較少的變量,并從運(yùn)營(yíng)商更多的一致性,以運(yùn)營(yíng)商,并從轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變。 這種策略是*可能的,但是,在情況下有相當(dāng)大的均勻性,正在審查中的對(duì)象或標(biāo)本。 任何**或不尋常的照明情況可能會(huì)需要更靈活的照明系統(tǒng),和更熟練的技術(shù)人員。

在設(shè)計(jì)中,其中重復(fù)的操作,必須高效率地進(jìn)行的任何設(shè)置可被用于照明系統(tǒng)的另一種需求,就是結(jié)合顯微鏡和照明系統(tǒng)的人體工程學(xué)特性。 舒適性和易用性是在顯微鏡的任何嚴(yán)重的應(yīng)用無(wú)疑是重要的,雖然這也許是*好的驗(yàn)證了這種擔(dān)心的工作環(huán)境是臨床實(shí)驗(yàn)室。 在臨床實(shí)驗(yàn)室的情況下,一個(gè)疲勞或難使用的照明結(jié)構(gòu)可以降低臨界試樣的精度進(jìn)行分析,甚至當(dāng)由熟練的顯微鏡進(jìn)行。

影響照明特性的一般因素

照明角度(或角度),從該落射照明被定向顯著地影響所研究的樣品的外觀。 沒有任何單一的角度是“正確的”為被照亮所有對(duì)象,*好的光源的位置通常是通過實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定。 改變?cè)谠摴庹丈湓嚇?,相?duì)于觀察(或光軸)方向上的角度,會(huì)產(chǎn)生在所強(qiáng)調(diào)的特征或特性的顯著差異。

所研究的樣品的性質(zhì)將決定*佳顯示所需性質(zhì)的照明角度。 在點(diǎn)燃試樣,其表面紋理大致從軸上的小調(diào)整照明角度(垂直),以稍能產(chǎn)生表面紋理的高度重視。 與此相反,一個(gè)表面幾乎是平的,具有精細(xì)的細(xì)節(jié),如小劃痕,可能不會(huì)顯示從照明角度變化一個(gè)顯著作用,直到所述光源是高度傾斜。 移動(dòng)的光幾乎90度離軸,使得波前正好一眼試樣表面,有時(shí)是在揭示細(xì)的表面細(xì)節(jié)或功能是不可見的,當(dāng)光從一種更直接的角度照射到標(biāo)本有益的。 如果一個(gè)以上的光源,但是它們可以被定位在不同的角度,以結(jié)合傾斜和直接照明的效果。 沒有規(guī)則,可以預(yù)測(cè)所有標(biāo)本的照明角度的影響,并控制實(shí)驗(yàn)是可能發(fā)展為一個(gè)給定需求的照明方案是*好的辦法。

光源的尺寸,相對(duì)于該字段區(qū)域被照亮,強(qiáng)烈地影響整體的照明效果。 在一般意義上,光源是小可以考慮更多的方向,具有較大的一致性,并能與明亮的高光,陰影,而尖,邊緣精確定義產(chǎn)生更高對(duì)比度的圖像。 一個(gè)更大的光源一般會(huì)提供照明是不太方向性,造成明暗區(qū)域之間的對(duì)比度較低的圖像。 此外,這些圖像將有陰影是不是很暗的區(qū)域,與較軟的邊緣劃定不相等的亮度的區(qū)域。(本文來源:尼康顯微鏡的反射(落射)照明

光源可以通過其設(shè)計(jì),是鏡面漫射性的,盡管這種特性被互連到照明器的尺寸和從檢體的距離。 舷窗,包括鏡頭可以集中到更連貫,更嚴(yán)格的橫梁,其產(chǎn)生鏡面反射(或 )照明。其他來源(例如,環(huán)形熒光燈燈)產(chǎn)生一個(gè)偶數(shù),更彌漫性, 柔和的照明,部分是因?yàn)闊艄鼙旧淼男再|(zhì),以及部分地由于在顯微鏡物鏡的環(huán)形光的位置。 圖3表示在試樣外觀由一個(gè)小鏡面源(光纖導(dǎo)光管)和一個(gè)相對(duì)較大的環(huán)形熒光燈的光照射所造成的對(duì)比度的例子。 擴(kuò)散附件可修改的鏡面光源的輸出,但他們不太可能對(duì)小源的理想效果,除非擴(kuò)散大,相對(duì)于被照射樣品。 存在相當(dāng)量的混亂有關(guān)在光源的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)這些變量,但要考慮的*重要的因素是照明的相對(duì)于所述試樣中的方向性。 方向性不僅取決于光源的設(shè)計(jì),還取決于它的大小和從試樣的距離。

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如前面所討論的,多個(gè)光源的利用提供了在實(shí)現(xiàn)用于各種標(biāo)本的期望的照明效果額外的靈活性。 該例示的多源策略之一照明裝置是在低角度的試樣表面(高度傾斜照明)來定位一個(gè)光源來強(qiáng)調(diào)地形和表面紋理,而另一個(gè)光更接近光軸部分地照亮陰影和透露一些細(xì)節(jié)在這些領(lǐng)域。 在一般攝影的術(shù)語(yǔ),這些照明光源將被稱為 (斜)和填充 (同軸)燈。 平衡的兩個(gè)燈(或照明比)的相對(duì)強(qiáng)度通常會(huì)需要一些試驗(yàn)以達(dá)到*佳效果。

另一個(gè)重要的考慮因素,開發(fā)一種反射照明策略立體顯微鏡時(shí),是顯微鏡物鏡的工作距離 ,這會(huì)嚴(yán)重限制在定位反射的照明器的靈活性。 這個(gè)距離的物鏡和試樣之間的測(cè)量,并涉及一系列幾個(gè)厘米(用于較低的光圈和倍物鏡)到只有幾毫米的*高數(shù)值孔徑物鏡。 在熟悉的工作室在一般拍攝設(shè)置,攝影師在將燈在于必須實(shí)現(xiàn)所需的照明效果幾乎任何結(jié)構(gòu)的顯著量的緯度。 相比之下,“工作室”在立體顯微鏡下物鏡的大小可以測(cè)量只有數(shù)厘米或毫米,并處在照明方案的選擇嚴(yán)格的限制。

一個(gè)小的操作空間,不僅限制了可使用的照明器的類型,但也角的范圍從該光可以通過“到達(dá)”試樣字段。 在物鏡前透鏡與樣品之間的面積有限,可能會(huì)迫使照明的位置更遠(yuǎn)離軸比期望的,而且往往可以防止陰影消除的粗糙面標(biāo)本。 圖4示出一種情況,即短期物鏡的工作距離限制光照到一個(gè)高度傾斜的角度,并防止甚至照明沒有實(shí)現(xiàn)。 提供更有效的照明的一種有效的方法,在這種情況下,是將微小反射鏡或其他反射表面上相對(duì)所述光源的標(biāo)本的一側(cè)。

圖4給出了簡(jiǎn)單的照明類型能夠在圖中所示較長(zhǎng)的工作距離不是提供足夠的照明。 然而,在更短的工作距離,顯微鏡物鏡物理上阻礙試樣的當(dāng)光源被定位在一個(gè)較小的角度,更貼近顯微鏡光軸的充分照明。 根據(jù)可用的儀器配置的工作距離,多個(gè)燈和反射器可被使用,并且它們的相對(duì)距離和角度位置變化,以實(shí)現(xiàn)直接和間接的(反射)照明所要求的比例。

倘若在軸的照明是必要的,環(huán)形燈或同軸照明器可能是一個(gè)可行的解決方案,但這些能源也有*佳的工作距離和角度。 在極長(zhǎng)的顯微鏡的工作距離,環(huán)式照明可能會(huì)變得過于分散,并提供足夠的強(qiáng)度。 與此相反,在非常短的工作距離,試樣將位于光錐的較暗中央?yún)^(qū)域,以及將被不均勻地照亮。 *佳的工作范圍內(nèi),環(huán)形燈照明是在圖5。 注意,照明的錐體被很好地定義這種類型的照明源。

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在立體顯微鏡,視為兩只眼睛的角度略有不同,各取向以5?7度相對(duì)于所述顯微鏡光軸的角度。 在觀察角度為兩只眼睛的區(qū)別在于,使大腦來創(chuàng)建三維圖像的感知的首要因素。 因?yàn)閺脑嚇颖砻娴墓獾姆瓷浣堑扔谌肷浣堑恼彰鞴猓靡恢谎劬τ^察到的反射可能會(huì)不同,以另一只眼睛。 此外,重要的是要記住,當(dāng)圖像被記錄時(shí),光通過該相機(jī)系統(tǒng)行進(jìn)僅通過在顯微鏡的單個(gè)信道,從而產(chǎn)生略微偏軸視圖試樣。 這個(gè)因素可能會(huì)影響照明效果,必須進(jìn)行評(píng)估,并相對(duì)于所述試樣通過目鏡的外觀進(jìn)行比較。

另一個(gè)因素可能管轄照明器的位置,并且因此影響了選擇,以滿足照明要求的戰(zhàn)略,是在許多顯微鏡照明器提供的鎢或鎢-鹵燈產(chǎn)生相當(dāng)量的紅外輻射。 這種無(wú)形的輻射可能會(huì)導(dǎo)致在試樣面上大量的熱增益,可能不是由生物可耐受,可有可能變形,甚至融化,一些材料。 當(dāng)我們正在研究對(duì)熱敏感的標(biāo)本,定位燈遠(yuǎn)一點(diǎn)是一種策略,以減少熱量輸入。 如果重新定位燈是不是一個(gè)適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案,或者是不是一種選擇,利用,旨在*大限度地減少紅外輻射燈具零部件應(yīng)予以考慮。

試樣加熱是通過一些照明設(shè)計(jì),如光纖器件的性質(zhì)降低,借助于燈本身在從該點(diǎn)的光輸出有一定距離的物理位置的。 大量的熱仍可能交付然而在發(fā)光光纖端面。 作為進(jìn)一步的措施,以減少問題,很多照明有紅外截止濾光片(也叫熱的過濾器或反射鏡),以減輕紅外傳輸。 可替換地,光源可以有投影型燈摻入二色性反射鏡(稱為鏡),該反射可見光進(jìn)行照明,同時(shí)允許紅外線穿過反射器和遠(yuǎn)離光路。

照明元件的立體顯微鏡

環(huán)境光線條件下,在實(shí)驗(yàn)室可能足以進(jìn)行觀察時(shí)非常低的放大倍數(shù)是采用(1 - 3×)在體視顯微鏡,并且可以被認(rèn)為是*基礎(chǔ)的照明系統(tǒng)。 在使用室內(nèi)照明顯微鏡照明的主要缺點(diǎn)是缺乏對(duì)強(qiáng)度,位置和光線的色溫控制的,它可能是不現(xiàn)實(shí)的,依靠這種光源用于重要的應(yīng)用程序。

大部分的立體顯微鏡制造商提供的至少一個(gè)基本的白熾(鎢或鎢 - 鹵)照明器,可以直接對(duì)聚焦支架被安裝,或者通過柔性臂能夠方便附著到支架固定。 幾個(gè)品種的這些簡(jiǎn)單照明器示于圖6。 通常情況下,小的白熾燈照明采用10或20瓦的鎢絲燈或石英 - 鹵素?zé)簦瑢?duì)于觀看各種標(biāo)本提供光的足夠量。 更*的立體臺(tái)燈均配備有一個(gè)內(nèi)置的反射的光源,它提供了類似的照明,提高了便利性的殼體。

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白熾燈照明通常是便宜的,只需要很少的空間,并且很容易配置。 其主要缺點(diǎn)是光的有限數(shù)量,可從低功率的燈,這往往不足以正確地照亮試樣的所有必要的區(qū)域,尤其是當(dāng)顯微攝影,數(shù)字或視頻成像是必需的。一種二次問題是高度定向的,并且有些鏡面,通過這些發(fā)光體產(chǎn)生的光,這可能導(dǎo)致不希望的陰影的性質(zhì)。白熾燈的發(fā)光體可以與反射鏡或漫射器來修改光束擴(kuò)展特性在一定程度結(jié)合使用,雖然強(qiáng)度的限制和覆蓋面積小,不能完全克服。當(dāng)這種類型的光源被放置在靠近試樣時(shí),傳遞到照明區(qū)的熱能可以是太大,某些對(duì)熱敏感的材料。在一般情況下,然而,簡(jiǎn)單的白熾燈光源是耐用性,實(shí)用性,和是理想的學(xué)生顯微鏡,運(yùn)輸和使用中的字段,或者用于簡(jiǎn)單工業(yè)檢查或組裝。

所有可用于立體顯微鏡的照明源,光纖照明可能是*通用和流行。許多不同的光源設(shè)計(jì),光纖類型和配置,以及配套附件可供選擇。一種光纖光系統(tǒng)可配置,以滿足幾乎所有應(yīng)用的嚴(yán)格要求。由高強(qiáng)度鎢鹵素?zé)粢话愎╇?,光纖照明是比較明亮的來源,并通過使用適當(dāng)?shù)倪^濾器,可以是色彩平衡的視頻或靜止圖像記錄。配置為冷光源(通過增加紅外濾光片),光纖系統(tǒng)是更適合于熱敏性標(biāo)本調(diào)查*多的是基本的白熾燈照明。

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光纖環(huán)形燈是基于光纖的照明裝置中使用*廣泛的配置之一。附件的固定裝置,圍繞顯微鏡物鏡,消除了在調(diào)整任何變量,并確保該照明是一致的品質(zhì)和高重現(xiàn)性的,從試樣到試樣。因?yàn)檎彰髀窂綆缀跏且恢碌娘@微鏡的光軸上,所述觀察區(qū)被均勻地照射和近無(wú)影。這些特性可以是有益的,但不太適合質(zhì)地的調(diào)查,那里有定向照明是有利的。然而,環(huán)形燈都非常普遍用于電子裝配和質(zhì)量控制應(yīng)用,包括具有連接組件,它可以投射陰影在其他類型的照明印刷電路板焊點(diǎn)檢查。由環(huán)型燈,指示近軸上提供的漫射照明,消除了陰影,同時(shí)仍然提供足夠的對(duì)比度,以目視檢查。

對(duì)于環(huán)形光源等常見的應(yīng)用包括動(dòng)物手術(shù)和解剖標(biāo)本的研究。由環(huán)形燈提供的照明是足以滿足大多數(shù)不透明的對(duì)象,但不是優(yōu)選的技術(shù)用于觀察標(biāo)本的許多,特別是對(duì)于圖像記錄的物鏡。纖維束環(huán)單元有不同的尺寸,并配有多種配套附件,如擴(kuò)散器,偏振器和復(fù)曲面鏡片,從而起到修改的光分布。一種光纖環(huán)形燈(帶的局部剖揭示了裝配結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的部分),如圖7所示,裝在一個(gè)共同的主要物鏡(物鏡CMO)立體顯微鏡。

如果一個(gè)特定的樣品,需要在不同的照明角度和方向更大的靈活性,或多個(gè)控制圖像對(duì)比度比固定環(huán)的光提供了一個(gè)可能的解決方案是采用加上一個(gè)鹵鎢燈光源柔性光導(dǎo)。 這些指南可作為一個(gè)單一的光管或在雙重或三重的單位,如分叉的光管(1光輸入到兩個(gè)輸出端;圖8)。各種光導(dǎo)和附件如圖8所示,包括一個(gè)光纖環(huán)的光。 幾個(gè)光管設(shè)計(jì)提供了顯著的靈活性,提高他們的實(shí)用程序,用于照明難以到達(dá)的地區(qū),如在一些機(jī)器設(shè)備發(fā)生。 這些光導(dǎo)管必須夾緊或松散連接然而,留在原地,他們并不像流行的顯微鏡使用的是半剛性設(shè)計(jì)。

一種半剛性光導(dǎo)保持其形狀和位置不夾緊,并能在與光源堿作為獨(dú)立單元一起使用。 在一般情況下,導(dǎo)光管提供照明的簡(jiǎn)單控制,因?yàn)樗鼈內(nèi)菀椎囟ㄎ缓瓦^濾器可以被添加到該光源對(duì)色平衡,加熱還原,偏振,和其它用途。 是光管的聚焦透鏡可用,集中照明到一個(gè)較小的光束,圖像記錄過程中增加強(qiáng)度并導(dǎo)致更短的曝光時(shí)間,或在錄像噪點(diǎn)少。

奧林巴斯顯微鏡

光纖光導(dǎo)管的來源是鏡面反射(尤其是具有聚焦透鏡)和有方向性的,并且可能會(huì)產(chǎn)生不均勻的照明,這需要它們被小心地定位,以避免在照射區(qū)域不希望的陰影效果。 通過添加一個(gè)或多個(gè)附加的光導(dǎo)管,例如具有雙(分叉)管道系統(tǒng)中,兩個(gè)光纖的來源可以用作主要的和填燈,以消除陰影,并通常提供更均勻的照明。 可替換地,光管可以獨(dú)立定向以選擇性地照亮不同區(qū)域用于強(qiáng)調(diào)期望特征的物鏡。 使用多個(gè)導(dǎo)光管提供了一種技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)更均勻的照明,同時(shí)保留了鏡面反射,高對(duì)比度的外觀,有時(shí)是需要的,并且不能與源中更加分散獲得的。 光管是非常受歡迎的照明光源對(duì)許多立體顯微鏡的應(yīng)用,包括集成電路和其它電子部件檢查行動(dòng),在生物學(xué)解剖任務(wù),珠寶組裝及維修,以及材料失效分析。

為了提供彌漫陰影較少照明, 熒光環(huán)形燈可能是不相等的。 類似的許多特點(diǎn),光纖環(huán)燈,這些來源包括一個(gè)環(huán)形熒光管作為一個(gè)大的,分散的,近乎于軸產(chǎn)生相對(duì)低對(duì)比度的圖像的光源。 對(duì)環(huán)形熒光燈燈的主要應(yīng)用為電子裝配和工業(yè)檢測(cè)的任務(wù),那里的易用性,低發(fā)熱量,亮度均勻,一致的色彩溫度的理想選擇。 熒光燈管的壽命很長(zhǎng),而且可以延長(zhǎng)幾年前,需要更換。 但有幾個(gè)缺點(diǎn)這些燈,使熒光發(fā)光體比用于圖像記錄更適于目視檢查。 有些型號(hào)具有高頻率閃爍,雖然不易察覺的眼睛,可以通過快速的強(qiáng)度波動(dòng)產(chǎn)生的視頻圖像偽影。 此外,由熒光燈所產(chǎn)生的光的發(fā)射光譜顯示出一個(gè)尖銳的峰在綠色波長(zhǎng)區(qū)域,和在某些情況下,它們顯示出光譜的不連續(xù)性,即復(fù)雜匹配這些光源色膜的響應(yīng)因子。

旨在將入射光路盡可能靠近光軸,而不是在軸的光源,被分類為接近垂直的發(fā)光體。 格里諾設(shè)計(jì)的立體顯微鏡,反射鏡是在顯微鏡主體的基部在兩個(gè)眼睛之間的路徑直接位于,并引導(dǎo)光從源向下,幾乎垂直于試樣表面。

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在共同的主要物鏡(CMO)的設(shè)計(jì),一個(gè)反射鏡被放置在物鏡和變焦體(如兩個(gè)眼睛的路徑相同的距離偏離中心)之間,所以,這三個(gè)光路在試樣的平面重合。 在本設(shè)計(jì)中,在集中的光線,除了其成像功能的物鏡助攻。 圖9示出了用于在兩個(gè)(格里諾和CMO)立體設(shè)計(jì)照明和成像光路徑。

垂直照明器通過加入半反射面,其被放置在顯微鏡的物鏡下以45度角的光軸的提供真實(shí)的軸上照明。 所述反射器將光從照明器放置在垂直于光軸,向下朝著標(biāo)本,同時(shí)允許從樣品反射的光通過顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)傳遞回來。 在立體顯微鏡,半反射鏡通常被用來執(zhí)行光束分離功能。 為格里諾顯微鏡制成發(fā)光體的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)每個(gè)眼睛路徑(在特定角度彼此),并且可以包含成角度的光學(xué)元件來滿足這一要求。 為一個(gè)單一的光路中,例如在利用大體攝影,反射器可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的薄玻璃片。

垂直發(fā)光體可結(jié)合光源和半反射鏡之間的任一聚光透鏡或漫射器。 聚光鏡系統(tǒng)中,來自光源的光線被聚焦在相似的反射光科勒照明一種時(shí)尚。 照明光線收斂,之后,從分束鏡被反射,在物鏡的出射光瞳(后孔徑)。 這種類型的系統(tǒng)*大化的照明路徑的有效數(shù)值孔徑,產(chǎn)生具有相對(duì)高的對(duì)比度,更好的分辨率,和分鐘的表面細(xì)節(jié)的再現(xiàn)良好的圖像。

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設(shè)計(jì)用于放置在鏡子前的光路中的漫射元件(而不是一個(gè)聚光鏡)垂直照明系統(tǒng)中,一般設(shè)有一個(gè)低照明數(shù)值孔徑。 這些設(shè)計(jì)都是比較容易但對(duì)齊,并產(chǎn)生較低的對(duì)比度的圖像,用較少的陰影。 小的表面細(xì)節(jié)沒有得到很好的解決,與聚光鏡系統(tǒng),雖然這種類型的彌漫性軸的照明是非常適合需要鏡面進(jìn)行評(píng)估的許多任務(wù)。 在這些應(yīng)用是檢查光盤的表面和硅片,字符讀取的小部分,并且焊盤成像和印刷電路板上的元件檢查中,除了生物和醫(yī)學(xué)標(biāo)本的研究。 垂直照明器可以被配置成使得簡(jiǎn)單照明器或光纖系統(tǒng)可以被用作光源。 定制的照明器通常連接到特定尺寸的光纖導(dǎo)板,或以多分支纖維導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的作為附件用于特定照明器。

同軸照明是相似的(概念)上軸垂直照明器,并產(chǎn)生類似的結(jié)果在標(biāo)本的照明特性。一個(gè)主要的不同,但是,是在照明路徑同軸照明在于代替顯微鏡和標(biāo)本之間的顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi),。該技術(shù)可以被描述為通過透鏡照明,作為主圖像形成立體顯微鏡的光學(xué)系列充當(dāng)它自己的聚光鏡,以類似的經(jīng)典金相顯微鏡的功能的方式。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是,在照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑是改變了音樂會(huì)的物鏡。作為倍率的顯微鏡的放大體增加,數(shù)值孔徑也增大,同時(shí)為成像和照明通路。這表現(xiàn)抵消了圖像強(qiáng)度的損失增加的放大率是其他照明技術(shù),如簡(jiǎn)單的垂直照明的特點(diǎn)。因此,視通過目鏡領(lǐng)域同樣明亮的整個(gè)變焦光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率范圍。

同軸照明定位(如圖1),在顯微鏡變焦機(jī)身上方與下方用于攝影器材適配器雙目鏡筒和輔助分束器。圖10給出一個(gè)典型的同軸照明器的剖面示意圖和在顯微鏡變焦機(jī)構(gòu),為清楚起見移除了其它元件。光通過兩個(gè)獨(dú)立的途徑和透鏡系統(tǒng)的變焦機(jī)構(gòu),由放置的半反射鏡定向(用于右眼和左眼)。偏振分量被用于消除內(nèi)反射的光學(xué)元件,和眩光的其他來源,這會(huì)降低圖像的對(duì)比度。主偏振器被放置在光源和反射鏡之間,以極化光線進(jìn)入的變焦機(jī)構(gòu)。定位在所述半反射鏡分析儀(或次級(jí)偏光板)消除不希望的反射的到達(dá)目鏡前。為了允許從標(biāo)本的成象的反射光通過上偏振片傳遞到目鏡或相機(jī)附件,四分之一波延遲板,其功能是作為一個(gè)去偏振器,被安裝在共同的前透鏡元件主要物鏡。在使用中,該相位差板可以旋轉(zhuǎn)的角度位置,以確保亮度和圖象的對(duì)比度為所研究的樣品進(jìn)行了優(yōu)化。

物鏡應(yīng)用配備有同軸照明顯微鏡是相同的垂直照明燈的對(duì)應(yīng),并包括集成電路檢驗(yàn)和半導(dǎo)體晶片,金屬和材料的分析,以及任何需要拋光的表面的均勻照明的任務(wù)。產(chǎn)生的軸的光不是理想的為沒有定位在成直角的光軸粗糙的表面或表面。定向成直角的照明軸表面出現(xiàn)明亮的圖像中,而其它方位出現(xiàn)黑暗,因?yàn)楣獗环瓷潆x開成像路徑。同軸照明技術(shù)的這種特性使有益的應(yīng)用程序來拋光或亞光表面缺陷分析。

其中固態(tài)照明光源的諸多優(yōu)勢(shì)是相對(duì)較低的功耗需求,使這些設(shè)備能夠在電池供電操作一段合理時(shí)間。這樣做的好處極大地提高了LED的供電顯微鏡在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)用程序。通常情況下,LED照明與1操作以3伏的電源在10至100毫安。利用LED的環(huán)形燈照明應(yīng)具有相同的一般行為,光纖和其他環(huán)型燈,和他們的許多優(yōu)點(diǎn),似乎給他們?cè)陲@微鏡應(yīng)用潛力巨大,尤其是因?yàn)樗鼈冸S著時(shí)間的推移提高。利用發(fā)光二極管,因?yàn)樗麄冊(cè)诎l(fā)展演變的替代照明配置,應(yīng)該有自己的靈活性與體視顯微鏡使用幾乎無(wú)限的潛力。