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奥林巴斯显微镜:特殊应用的物镜

2013-10-16  发布者:admin 

也许多达90%的光学显微镜的调查进行,利用标准消色差或平场消色差的物镜,这是最便宜,最容易买到的,并已经安装在世界各地的大型基座显微镜。大部分的显微镜制造商还提供了各种各样的物镜,具有独特的配置,以执行特定的功能,通常不会发现的常见的实验室显微镜。

相差物镜

标准的明场物镜,用于不同程度的光学像差校正,是最常见的,并与传统的照明技术,如明场,暗场,和莱因伯格检查标本是有用的。这些方法涉及几个台下聚光的修改,但仍然可以带或不带平场校正利用标准的消色差透镜,荧光,和/或复消色差透镜物镜。其他更复杂的,技术要求具体物镜的配置,这往往包括放置的检测器的后侧焦平面上或附近。复杂的问题,客观上后焦平面通常居住在中心的内部玻璃镜片,一个领域是不容易的奥林巴斯显微镜

物镜设计的相位相反,霍夫曼调制对比度和微分干涉对比,需要光学检测器的协助下修改客观的后侧焦平面处发生的事件。这些物镜必须被特别地构造,物理地放置在适当的焦平面内的物镜物体的检测元件。相衬的物镜(如下面讨论的)需要含有中性密度材料和/或光的波缓凝剂的后侧焦平面的相位板的插入。此外,该相位板必须被放置到一个匹配的环形圈定位在台下聚光共轭。霍夫曼目标还需要在客观的后侧焦点面,在聚光镜中的狭缝板的共轭的调制板。微分干涉对比物镜一般不要求修改(其他比无应变光学元件的利用),但依靠的行动渥拉斯顿或利用Nomarski棱镜策略性地放置影响剪切的光束之间的光程差的后侧焦平面的。其他专门目标依赖于修改的光学元件,或斜反射镜,可调节的孔,和/或可移动元件的插入执行独特的功能。详细讨论了关于这些物镜的具体要求,在本节其余部分。

相位对比 - 这是一个经典的半透明,未染色的标本,如微生物和细胞活组织培养,已采用由生物学家在过去的50年中引入对比度的方法。相衬操纵个别光线的相位之间的关系,因为它们发出的标本,并将其转换成幅度或亮度变化的显微镜可见的。一个特殊的物镜是必需的,其装配与黑暗的圆环或凹槽(相位差板),在图1中所示的物镜的后侧焦点面附近,装入玻璃。此外,还必须进行修改聚光镜适合于一个特定的倍率和客观的具有特殊的环形开口。相位对比物镜被分隔成若干内部相位环的建造和中性密度取决于类别:

 ·DL (Dark-Light) - DL目标产生暗的图像轮廓,浅灰色的背景上。这些物镜旨在提供最强的明暗反差标本中有重大差异的折射率。 DL相衬物镜检查细胞和其他半透明的生活材料,是最流行的款式,尤其适合于显微摄影和数字成像。

 ·DLL((Dark Lower Contrast) - 类似DL物镜,DLL一系列允许更好的明场图像,经常被用来作为一个“通用”的物镜,利用多种照明模式,如荧光,DIC,明场和暗场显微镜系统。

 ·ADL(Apodized Dark-Light) - 尼康最近推出的变迹相位对比ADL物镜包含次要的中性密度环的两边相环。有助于减少不必要的“光环”效应往往在相差显微镜成像上增加的二次环。

 ·BM(Bright-Medium)  - 通常被称为负相衬,BM物镜中型的灰色背景上产生明亮的图像轮廓。 BM的物镜是理想的细菌鞭毛蛋白,纤维蛋白束,分球,血细胞计数的目视检查。

为了使显微镜相衬的物镜快速识别,很多厂家铭刻重要的指标,如放大倍数,数值孔径,管长度校正等,在绿色字母的外桶。这是为了区分普通明场,偏光,DIC,荧光的物镜,使用另一种颜色的代码或标准的黑色字体相衬的物镜。


微分干涉对比(DIC) - 利用Nomarski差分干涉对比度也是有用的未染色标本,但与双折射样品是不太有效的,并且可以用于与反射光的金相和晶片检查。 DIC物镜内部修改,但使用特殊的放大倍率取决于改性沃拉斯顿或诺马斯基的棱镜设计,产生高对比度的图像。也是有用的,这些物镜是明场,暗场和其他技术的棱镜时,从光路中除去。由于DIC的显微镜利用偏振光,应变在这种类型的应用设计的物镜,必须尽量减少。在过去,只有无应力消色差透镜,平常消色差物镜,和一些高性能的荧光物镜的人非常适合这项工作。然而,最近在镜头设计的改进和防反射涂层允许利用DIC观察,显微摄影和数字成像的复消色差物镜。DIC棱镜与使用用于与目标通常是刻有拟耦合与物镜的特定棱镜(低,中,高,或1,2,3,等)。

Hoffman Modulation Contrast Objectives

霍夫曼调制对比度(Hoffman Modulation Contrast) - 霍夫曼调制对比系统的物镜是通过检测光梯度(或斜坡),并把它们转换成光强度的变化,旨在提高染色的和有生命的物质的可见度和对比度。调制对比度的物镜有一个独特的光振幅空间滤波器,被称为一个调制器,插入到一个消色差或平常消色差物镜(尽管也可以使用更高的校正因子)的后侧焦点面(参见图2)。该调制器具有三个不同的中性密度区传输的任一个,15,或百分之百通过的光通过物镜。与相衬物镜的相位板不同,霍夫曼调制器设计不改变相位的任何区域的光线穿过。下观看时,调制对比度光学,本质上是不可见的透明物体,在普通的明视野显微镜采取由相位梯度决定试样中表观三维外观。霍夫曼物镜设计中已经取得了最近的创新模式,允许使用一个调制器内的物镜相反方向变化。一旦调整,对比度方向保持超过整个倍率范围内,在一组匹配的物镜。

红外显微镜 - 光学显微镜在电磁辐射光谱的红外区域往往是在可见光谱中是均匀透明的或不透明的材料,研究进行,但有显着的吸收或传输频带在700毫微米以上的波长区域。反射光为红外显微镜技术的选择,和几个专门反射的物镜已捕捉到的图像反射的红外光从不透明的标本。

显微镜虽然所有的物镜发射一定程度的红外线波长较短,极少数是在这一地区的畸变校正和超越,从可见光到红外光时,表现出显着的重点转移。大多数制造商提供专业化的物镜,降低的数值孔径,旨在增加深度的焦点标本中红外光成像。标准油,只适用于浸渍液中,目前红外显微镜是石蜡油,油浸物镜将无法正常运作。使用传统的成像技术,这种类型的显微镜主要关注的是能够捕捉到满意的显微图像。目前,几个膜乳剂是可用的响应的红外光谱,但迅速成为电子探测器给出的摄像装置,在该波长范围内的研究。

polarized objectives

干扰显微镜 - 干涉显微镜标本的研究通过利用干扰时产生的光通过一个对象一直遵循一个有些不同的通路的参考光束的光造成的干扰。在这些情况下,不透明的表面上的反射光的检体或透明的标本时,成像的两束光之间的路径差被转换成强度波动。各种各样的显微镜和物镜设计已实施了干涉显微镜,许多马赫 - 曾德诚,雅悯干涉遵循的基本原则。工业显微镜(反射和透射)的制造商往往会产生专门的物镜/显微镜的组合,利用光的干涉现象,实现高精度测量。

偏振光 - 与大多数其他形式的显微镜,偏光显微镜产生最佳图像时,最低的光学元件中使用的建设物镜。这是重要的,以确保应变和双折射材料,可能会干扰与定量评估的试样的双折射透镜元件,光学水泥,和防反射涂层是免费的。复消色差的物镜,选择大多数形式的显微镜,一般不用于偏振光调查由于内部透镜元件的高数量,往往有助于内部反射和应变。大多数制造商生产的物镜,专门针对偏振光,微分干涉对比,最经常被用于这些目的与的荧光类物镜。物镜优化偏振光经常有外观部分涂成黑色的桶,同规格铭刻在鲜红的字母(图3)。

olympus Ultraviolet Fluor Objectives

紫外线荧光物镜 - 落射荧光的应用需要高数值孔径物镜,隐隐发出荧光标本,以捕捉最大的光量。具体试样的荧光的特性的背景荧光的比率成为主要关注当成像单分子和其他低光荧光事件。在这些情况下,可以干扰自发荧光和/或物镜内的内部反射成像的小的结构和低荧光物镜。

荧光的物镜的设计与石英和特殊的眼镜,其具有通过从紫外(下降到340纳米)的电磁辐射光谱的红外区域的高传输。这些物镜是非常低的自体荧光,以优化作为次要荧光的荧光基团连接至样品发出的光通量。在除了特殊的透镜元件,紫外(UV)氟物镜利用专门的光学水泥和防反射涂层,通过整个频谱的扩展范围的荧光激发的设计操作。在紫外氟物镜的光学像差和数值孔径值的校正通常接近的复消色差,这有助于这些先进的透镜(图4)所产生的图像的图像的亮度和增强的分辨率。此外,这些物镜与非荧光玻璃的设计,以尽量减少由内部透镜元件所产生的自发荧光的工件。高性能的荧光目标的主要缺点是,许多不校正场曲,导致图像中的整个视场中不具有均匀的聚焦。虽然这个问题是只有二次关注成像时,弱荧光的标本(尤其是使用激光扫描共聚焦显微镜)的物镜时,用于执行根据现有的照明技术,如明场,暗场,和微分干涉对比,它成为一个重大问题。

bd objective

反射光的物镜 - 设计要一起使用的盖玻璃的透射光的物镜是不适合用于研究反射光的标本,其表面被揭露。相反,专门用于反射光显微镜标本的观察和成像校正的物镜,这些物镜不需要盖玻片。今天,大多数反射光显微镜的无限远校正物镜,可提供广泛的放大倍数从5倍到200倍不等。这些物镜是制造各种款式的色差和校正球差,范围从简单的消色差透镜,平常消色差,平场复消色差。多数情况下,但不是所有的,被设计要使用的“干”的物镜和标本之间的空间中的空气。许多反射光的物镜的设计集中在一个较长的工作距离从检体,通常是比(见下文)。这些物镜被标记的物镜桶LWD(长工作距离),ULWD(超长工作距离),ELWD(超长工作距离)。

设计用来与反射暗场照明的物镜有一个特殊的结构,由围绕位于中心的透镜元件(图5)的一个360度的中空室。从照明的光通过的物镜的外周和冲着每方位角倾斜射线将试样从照明以形成一个中空的锥形。这通常是由位于物镜的中空室的底部的圆形的反射镜或棱镜的装置来完成的。以这种方式,物镜作为两个独立光学系统耦合的同轴等,作为“聚光镜”和内作为一个典型的物镜系统的系统功能的外。

Adjustable Numerical Aperture Objective

周围的透镜元件在反射光中的物镜的中空轴环的必要性需要物镜的直径显着大于普通明场物镜。在大多数情况下,物镜转换器安装螺纹直径大于皇家显微学会(RMS)的标准采用的是反射光的物镜。这需要,反射的光的暗视野物镜有一个物镜转换器具有较大的螺纹尺寸,这通常被称为作为BD或BF / DF螺纹尺寸。大多数制造商提供客观的适配器转换成标准的RMS的螺纹尺寸物镜转换器 BD螺纹尺寸,允许使用这些物镜的反射光显微镜。应小心,以确保,将符合,用于在BD螺纹物镜转换器显微镜的管长度。

变量数值孔径物镜 - 不寻常的高荧光量子产率和/或非常明亮的暗场标本的标本,往往诱发图像眩光焦平面以外的地区发出的光。为了弥补这件神器,制造商提供高数值孔径物镜都配有一个内部的虹膜式光圈,以增加图像的对比度,在显微摄影或数字成像。打开或关闭的光圈光阑0.5和物镜的上限(1.35-1.4与复消色差物镜;图6)之间产生一个可变的数值孔径范围内的物镜后孔的大小决定的。虽然虹膜隔膜曾经被使用在各种各样的客观的设计,现代的可变数值孔径的物镜通常是在高端(60倍至150倍)的倍率范围。

olympus Ultra-Low 05x Magnification Objectives

超低放大倍率物镜 - 物镜有以下4倍的放大系数被认为是非常低的放大倍率(见图7),并可能与所有显微镜的光学系统不兼容。一般来说,科勒照明是难以实现的,与低倍率物镜,这往往需要专门匹配的聚光镜,以填补后孔有足够的照明。最近已经取得的放大倍率下,以0.5倍的,但这些物镜需要特殊的管透镜和聚光镜,使他们仅在,它们被设计的显微镜有用。

长工作距离(LWD) - 这些目标是设计来增加较常规的物镜通过使用特殊的光学元件的工作距离。最有用的应用为LWD物镜是活细胞组织培养通过支持细胞厚厚的船只的墙壁。这些物镜的其他用途是通过厚的玻璃板(例如,两个显微镜载玻片之间),或当图像样本试样的显微操作,必须同时进行观看。反射光的物镜也具有长的工作距离大的标本的检验,将通常太笨重正常的显微镜的光学系统的范围内,以适应生产。

特约作者
Kenneth R. Spring - 科学顾问,Lusby,马里兰州,20657。
H. Ernst Keller - 一个蔡司博士,卡尔蔡司公司,索恩伍德,NY,10594。
Michael W. Davidson - 国家强磁场实验室,佛罗里达州塔拉哈西佛罗里达州立大学博士,1800东狄拉克(Paul Dirac)博士,32310。



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