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尼康显微镜:反射(落射)光照明

2013-10-16  发布者:admin 

也许最关键的环节,这适用于所有形式的光学显微镜观察标本的照明和感兴趣的特点,揭示其有效性的方法。往往利用体视显微镜下检查标本反映(落射)和透射(透射)照明计划,采用多种光源和配置在适当的位置,这是战略定位。

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在很多情况下,反射和透射的光源相结合,以利用特定试样的特性,更有效地揭示了感兴趣的特征的方式。这次审查的重点各种各样的技术和设备,目前在使用中,照亮了众多的标本观察反射光技术。许多用体视显微镜标本是三维的,并需要显着的程度的创造性的显微镜技术的一部分,以便最有效地照亮的具体细节还。图1给出的是一个现代化的立体显微镜(尼康SMZ1500)配备了一些常见的反射光照明,可用这些工具。在配置包括环形灯,同轴照明和分叉的光纤导光管,它代表的三个最有用和最多才多艺的反射光照明源的立体显微镜。

照明所面临的挑战,体视显微镜和特写或微距摄影中遇到的那些使用传统的摄像机和镜头组合之间存在许多相似之处。两种类型的设备可以有效成像放大倍率较低,利用立体显微镜重叠再现率可能使用传统相机镜头,加上扩展设备或专门的微距镜头,许多对象。粗型照相术已被证明可用于许多的照明技术,可应用与在体视显微镜,反之亦然。

立体显微镜常用技术有很大差异,从这些“标准”开发的复合显微镜在传统的光学显微镜。许多照明策略方面,这是特别真实。如果在图像的对比度增强的方法与化合物显微镜利用的大多数,主要光学结构和照明策略,根据克勒原则的,保持不变。这一基本的照明方案修改后用于各种对比度增强的方法,通过加入辅助过滤器和其他的光学元件,如利用Nomarski或渥拉斯顿棱镜的微分干涉相差(DIC),偏振器和分析器(通常用一个四分之一波长或全波的相位差板)偏振光技术,相位板相衬,荧光激发和发射干扰滤波器。在立体显微镜,具有更长的工作距离,更小的数值孔径,和较低的放大倍率,许多这些技术是不适用的。

不存在单一的最佳照明策略,这是正确的选择,体视显微镜设计,以适应各种各样的标本。可以通过多种不同的机制,被照射下检查每个试样,采用几乎无限数量的变化或技术的组合。对于一个给定的样本或对象,虽然可能有以下几种可能的照明计划产生可接受的结果,单一的方法可以发现,经过精心细化,产生特殊的效果。

照明战略选择

标本的特点,应慎重考虑选择的照明策略,以适应需求目视观察,显微摄影或数字成像。试样不透明度,在一般情况下,最重要的特征是,将决定的基本不同的照明器,应采用反射(落射),传送(透射),或在某些情况下,这两者的组合。不透明的标本通常来自上述照明(反射光),使用范围从轴(平行光学显微镜),以高度斜一个90度的入射角从光轴的方向,需要以显示感兴趣的功能或特性。

一旦它被确定试样的不透明度表明一个特定的照明器的总类的使用,然后是一个数字的其他因素应考虑进一步细化特定的基本照明场景的变化,可能会产生预期的效果。图2示出了各种不同的潜在途径,使用反射光的检体的照明。所示的一个简单的钨(或钨 - 卤)照明器,在试样表面以不同的角度取向,环形灯安装在物镜体,提供照明的显微镜的光学路径,它是独立的。显微镜光学列车内,一个同轴照明器,它的功能的照明路径中所示仪器的切口部。

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不透明标本最常用受益于透明或半透明的物体反射照明,而有一些变化透射照明(明,极化,斜,或暗场)通常会产生最好的结果。但是,这并不总是正确的,半透明物体,可能会受益于具有至少部分直接从源放在上面照明。除了混浊,照明战略规划中应考虑一些其他因素。这些目的地的检体,检查,数字或照相成像要求,以及如何利用这些信息将被从不同的所需要的信息的基本物理特性。

在选择和配置照明的方式,就会发现所需信息的几何轮廓,地形和形态的标本都是重要的因素。不同于那些平整,光滑,甚至是高度抛光,极具立体(拥有高浮雕)的标本,应点亮。例如,高度角的照明可以在粗糙的表面产生阴影,模糊的表面细节,可能是重要的。均匀地照明高漫射光直接从上面表面粗糙的试样的“峰”和“谷”,但如果纹理信息是必需的,平滑度,平坦度,或其他地形变量,这种类型的照明对象的特征最优。甲大范围的其他因素影响的照明与试样相互作用,和许多这样的在下面的章节中更详细地讨论。

在其他试样特性的影响选择一个适当的照明方案中,该组合物是至关重要的,并直接影响的表面和内部的反射率。金属,塑料,陶瓷,玻璃和天然材料,如矿物或宝石,所有不同的表现,在不同的光照条件下,其外观方面。有些标本可能有特定的环保要求,影响他们是否适合与各种源类型的照明。例如,生活水生生物可能在观察期间,需要浸泡在水中。金属物体经常是最好的研究而与油或其他保护涂层覆盖,或者可高度抛光。这些标本可能会产生伪影,通过反射到显微镜物镜的光源的图像(或来源)。这些反射通常会产生眩光和晦涩的重要细节,或注意力从正在观察和成像的重要元素。最困难的标本,甚至可能需要一个特殊的照明技术,只是为了渲染可见。

是必须考虑的另一个重要的因素,在许多情况下,是与试样的材质是否是敏感的热或紫外线,这两者都是显着一些照明光源的发光成分。光灵敏度可能需要限制试样被照亮的时间量。当观察可利用的时间是有限的,可能的照明技术的选择变得更为严格。如果出现类似的问题正在研究标本进行观察或记录短暂的,短命的,现象或财产,在这种情况下,光照强度,有可能成为选择的照明策略的首要因素。

显微镜检查的目的或特定种类的信息是需要从被研究的试件,往往会强烈影响的策略,选择用于照明。这可能是必要的登记一个计划,以显示各种细节,较大的特点,或总特性。根据信息,必须获得一个给定的样本,所采用的照明技术可以极为简单,更为精细,可能需要相结合的技术。例如,如果一个标本唯一重要的属性是它的颜色,则所采用的照明可以是非常简单的身体上,并且只需要提供精确的色彩重现。如果两种颜色的决心和断裂格局分析是重要的,那么,必须更加重视照明几何透露,以便感兴趣的所有功能。

摄影或数字成像要求的是在选择试样照明的另一个重要因素,必须予以考虑。如果采用传统的胶片相机记录影像时,光源的颜色温度(可能还有其他的光谱特性)必须是适合使用的薄膜,为了要精确地表示为试样。相机/膜组合是合理的持续时间,以确保曝光,还必须有足够的强度的照明。生产,工业,或临床实验室设置中,这一点尤其重要。数字图像捕获系统需要许多膜系统相同的考虑,虽然上的摄像装置(数码相机)中的白平衡调整允许相当大的自由度,相机响应于各种光源的颜色特​​性的匹配。如果要进行视频录制,光照强度可能是一个更大的问题。

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有效配对的显微镜和标本的照明系统往往取决于在很大程度上将使用该系统的经营者的技能和训练后,将在其中可以采用的设置或类型的环境。许多照明系统,可以灵活地适应广泛的应用具有相当的培训和专业知识,需要熟练的操作。在制造或工业环境,相对不熟练的操作人员可以利用显微镜组装或生产检验过程长期轮班工作,简单的照明系统,是预设固定配置的优选。简单介绍操作变量较少,因运营商和更多的一致性,换班。然而,这种策略是唯一可能的,在所检查的对象或样本的均匀性有相当大的情况下。任何独特或不寻常的照明的情况下,可能需要一个更灵活的照明系统和更熟练的技术人员。

设计成在任何环境下,必须有效地进行重复的操作使用,对照明系统的另一种需求是符合人体工程学的特点的组合显微镜和照明系统。舒适性和易用性无疑是重要的,在任何应用显微镜严重,虽然工作环境,也许是最好的验证这种担忧是临床实验室。在临床实验室的情况下,疲劳或难以照明配置可以减少关键的试样分析的准确性,即使当由熟练的显微镜进行。

一般照明特性的影响因素

落射照明的显着被引导的照明角度(或角度)的影响正在研究的试件的外观。没有一个单一的角度是“正确”的所有对象被照亮,并通过实验,最好的光源位置通常是凭经验确定。不同的角度,在该角度的光照射试样,相对于观察(或光轴)的方向,会产生显着的差异,特性或特征,强调。

正在研究的试样的性质将决定最揭示了所需的性能的照明角度。在照明试样,其表面大约是质感,(垂直)从一个小的调整照明角度可以产生表面纹理的高度重视。与此相反,几乎是平坦的表面,具有精细的细节,如细 ​​小的划痕,可能不显示显着的效果,从照明角度的变化,直到光源是高度倾斜。移动光离轴近90度,从而使波前只是看了一眼试样表面,有时是有利于揭示精细表面细节或特点是不可见的,当光线射到样品从更直接的角度。如果有一个以上的光源,它们可以被定位在不同的角度,以结合斜和直接照明的效果。没有规则,可以预测所有标本的照明角度的影响,并控制实验可能是最好的方法来开发一个给定需求的照明方案。

光源的大小,在被照明的场区相比,强烈地影响整体的照明效果。在一般意义上,小的光源可以被视为更定向,有更大的一致性,并能产生高对比度的图像明亮的亮点,暗阴影,锐利,边缘精确定义。通常会提供一个更大的光源是不定向照明,导致图像中亮区和暗区之间具有较低的对比度。此外,这些图像将都不是很黑暗的阴影区域,边缘较柔和的划定不平等的亮度。

光源可以通过设计,是一个镜面反射漫反射的性质,虽然这个特性是相互关联的,从检体的照明器的大小和它的距离。照明装置,包括镜头,可以集中到更连贯,更严格的光束,产生镜面反射(或难以)照明。其他来源(例如,环形荧光灯灯)产生的,甚至更弥漫,柔和的照明,部分原因是因为灯泡本身的性质,部分原因是由于环形灯显微镜物镜的位置上。图3给出了由一个小的镜面源(光纤光管)和一个比较大的环形荧光灯光照明产生的对比标本外观的例子。扩散配件可用来修改镜面光源的输出,但他们不可能有一个小源所需的效果,除非扩散大,相对于被照亮标本。存在相当程度的混乱,这些变量在光源设计和实施方面,但最重要的因素要考虑的是方向性照明标本。方向性不仅取决于光源的设计上,也从样本的大小和距离。

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正如前面所讨论的,利用多个光源各种各样的标本在实现所期望的照明效果提供了额外的灵活性。一照明布置,充分体现多源的策略是一个光源定位在试样表面以低角度(高度偏斜照明),以强调地形和表面纹理,和其他光更接近光轴部分地照亮阴影揭示一些在这些领域的细节。在一般摄影的术语,这些照明光源,被称为(斜)和填充(轴)灯。平衡两灯的相对强度(或照明比),因此通常需要进行一些试验,以达到最佳的效果。

另一个重要的考虑因素,当开发立体显微镜的反射照明的策略,是显微镜物镜,它可以严重制约了定位的灵活性,反射照明器工作距离在物镜和试样之间的测量距离,并包括几个厘米的范围内(较低的光圈和倍率物镜)最高的数值孔径物镜只有几毫米。在熟悉的工作室设置在一般摄影,摄影师有一个显着量的纬度,在将灯放置在几乎任何安排,是必要的,以实现所需的照明效果。相比之下,“工作室”在立体显微镜下目标的大小可能测量只有几个厘米或毫米,并在照明方案的选择上施加严格的限制。

一个小的工作空间限制,可用于不同的照明器,而且从光的角度范围内可以达到“检体字段。物镜前透镜和标本之间强制安置照明更远离轴比预期的面积有限,并且经常妨碍消除阴影表面粗糙的标本。图4示出的情况下,短物镜的工作距离限制照明的一个高度倾斜角,并防止被实现均匀的照明。提供更有效的照明,在此情况下,一个有效的方法是将试样的光源相对的一侧上的小反射镜或其他反射面。

型,如图4所示的简单的照明器能够提供足够的照明的比图中所示的较长的工作距离。然而,在更短的工作距离,显微镜物镜物理妨碍当光源的位置在一个较小的角度,接近显微镜光轴检体的全照度。根据不同的工作距离与仪器配置,可以采用多个灯和反射器,它们的相对距离和角度位置的变化,以达到所需的直接和间接照明(反射)的比例。

在轴的照明是必要的情况下,环型灯或同轴照明可能是一个可能的解决方案,但这些来源,也有最佳的工作距离和角度。在显微镜的工作距离极长,有可能成为环式照明过于分散,无法提供足够的强度。与此相反,在很短的工作距离,试样在于在黑暗的中央区域的光锥,并将被照明不均。的环光照明器的最佳工作范围内,如图5所示。需要注意的是,这种类型的照明源光锥被很好地定义。

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在立体显微镜,用于两个眼睛的角度略有不同,每一个在5至7度的角度相对于显微镜光轴取向。两个眼睛的视角的差异的主要因素,使大脑创建一个三维图像感知。从试样表面由于光的反射角等于入射角照明光,反射用一只眼睛观察到的可能会出现不同的另一只眼睛。此外,重要的是要记住,在图像记录时,传递给摄像系统的光行进在显微镜只能通过一个单一的通道,产生稍微离轴视图试样。这个因素,可能会影响照明效果,并相对于通过目镜观察试件的外观,必须进行评估和比较。

另一个因素是可调控照明灯的位置,从而影响的战略选择,以满足照明要求,是在许多显微镜照明器提供的钨或钨-卤灯产生了相当数量的红外辐射。这种无形的辐射可能会导致在相当大的热量在样品飞机,可能无法容忍的生物体,可能变形,甚至融化,有些材料的增益。当热敏感标本正在研究中,定位灯远一点是一种策略,以减少热量输入。如果重新定位灯是不是适当的解决方案,或者是不是一种选择,设计可最小化,应考虑的红外辐射的照明组件的利用率。

试样加热减少一些照明器的设计,例如光纤设备的性质,由于灯本身的物理位置的光输出在该点有一定距离的。然而大量的热量可能仍然可以交付夜光纤维端。作为进一步的措施,以减少问题,许多照明有红外截止滤光片(也称为热过滤器或镜)红外线传输衰减。另外,光源可有二色性反射镜(称为镜)反射可见光照明的投射型灯具,同时允许红外线通过反射镜和相差的光路。

立体显微镜的照明组件

当采用非常低的放大倍数(1 - 3倍),在体视显微镜观察,在实验室的环境光条件下可能是足够的,并且可以被认为是最基本的照明系统。使用显微镜照明室内照明的主要缺点是缺乏掌控的光的强度,位置和色温,它可能是不现实的,任何严重的应用程序依赖于这种光源。

大部分体视显微镜制造商提供至少一个基本照明白炽灯(钨或卤钨灯),可直接安装在聚焦立场,或者说是一个灵活的臂方便附件的立场的抵押。这些简单的照明装置的几个品种的图6中所示。通常情况下,小的白炽灯照明装置采用10或20瓦的钨丝灯或石英卤素灯灯观看各种各样的标本,提供了一个足够的光量。更先进的体视显微镜台灯都配备了一个内置的反射光的源,它提供了类似的照明,提高了便利性的壳体。

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通常是便宜的白炽灯照明,只需要很少的空间,并且很容易配置。它们的主要缺点是有限的光量,可以从低功率的灯,这往往是不足以适当地照亮该标本的所有必要的区域,尤其是当需要显微摄影,数字或视频成像。一个次要的问题是高度定向的,有些镜面的性质,这些发光体产生的光,这可能导致不希望的阴影。白炽灯的发光体结合反射镜或扩散器可用于修改的光束扩展特性在一定程度上,虽然强度的限制和覆盖面积小,不能完全克服。当这种类型的光源被放置在靠近试样的热能量传递的照明面积太大,某些热敏感的材料。然而,在一般情况下,简单的白炽灯光源耐用,实用性强,是理想的学生显微镜,运输和在野外使用,或简单的工业检验或组装。

所有的照明光源可用于立体显微镜,光纤照明可能是最通用和流行。许多不同的光源设计,光纤类型和配置,并提供配套附件。可配置的光纤照明系统,满足几乎任何应用的严格要求。一般采用高强度钨卤灯,光纤照明是相对明亮的来源,并利用适当的过滤器,可以是色彩平衡的视频或静止图像记录。配置为冷光源(通过添加红外滤光片),光纤的系统更适用于对热敏感的试样的调查比基本白炽灯照明。

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光纤环形灯是最广泛使用的产生的基于光纤的照明装置的配置之一。附件的固定装置,周围的显微镜物镜,消除了调整中的任何变量,并确保的照明的质量稳定,重现性好,从试样试样。由于照明路径几乎是在显微镜的光轴重合,视区是均匀的照明系统和近无影。这些特性可以是有益的,但不适合质地的调查,有利于更多的定向照明。然而,环型灯是非常普遍的电子装配和质量控制应用,包括焊点检测在印刷电路板的附加 ​​组件,它可以投射阴影其他类型的照明。漫射照明提供的环型灯,近轴,消除阴影,同时仍然提供足够的对比度视力检查。

环形光源的其他常见的应用包括动物手术和解剖标本的研究。环形灯提供的照明是最不透明的物体足够,但观察许多标本,尤其是图像记录的目的是没有的首选技术。的纤维束环单元有不同的尺寸,并与各种附件附加装置,例如扩散器,偏振器,透镜和复曲面透镜,其中用于修改的光分布。在图7中示出一种光纤环形光(露出部分的装配构造细节的局部剖),安装在一个共同的主要目标(CMO)立体显微镜的物镜

如果一个特定的试样在不同的角度和方向的照明,或更多的图像对比,不是一个固定的环形灯提供的控制需要更大的灵活性,一个可能的解决方案是使用加上钨卤素灯光源的柔性光导。这些指南可作为一个单一的光管或两倍或三倍的单位,如分叉光管(光输入到两个输出图8)。各种各样的导光体和选装如图8所示,包括一个光纤环形灯。几种光管设计提供了显着的灵活性,提高他们的实用程序,用于照明难以到达的地方,如那些发生在一些机器安装。这些光导管必须夹紧或松散地连接到留在原地,但是,他们不再那么受欢迎了显微镜使用半刚性设计。

一种半刚性的光导保持其形状和定位夹紧,并作为一个独立的单元,可以采用配合光源基地。在一般情况下,导光管的照明提供简单的控制,因为它们很容易定位,并且可以被添加到过滤器的光源,用于色彩平衡,发热量减小,极化,及其他用途。光管的聚焦透镜集中到一个较小的光束,增加照明强度,从而在较短的曝光时间内记录图像,录像或更少的噪音。

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光纤导光管的来源是镜面(尤其是聚焦透镜)和方向,并可能产生不均匀的照明,这就要求他们小心放置在照明领域,以避免不良的阴影效果。通过添加一个或多个附加的导光管,例如具有双(分叉)管道系统,两个光纤源可以作为主灯和填充消除阴影,并且通常提供更均匀的照明。另外,光管可以独立定向,强调所需的功能为目的,不同的区域有选择地照亮。使用多个导光管提供了一种技术,为实现更均匀的照明,同时保留了镜面的,对比度更高的外观,有时是可取的,并不能得到与源多漫。光管的许多立体显微镜应用是非常受欢迎的照明光源,包括集成电路和其他电子部件的检查行动,在生物学的清扫任务,珠宝组装和维修,材料失效分析。

为了提供照明弥漫阴影,荧光环形灯可能是不相等的。类似的光纤环灯在许多特性,这些来源包括一个环形荧光管作为一个大的,漫反射,近轴光源产生相对较低的对比度的图像。环形荧光灯灯的主要应用是电子装配和工业检验任务,易于使用,低热量输出,甚至照明,色温一致的理想。荧光灯管的寿命很长,并可能延长年才需要更换。这些灯具有几个缺点,但是,使荧光照明装置更适合于比用于图像记录的目视检查。有些机型表现出高频率闪烁,而不易察觉的眼睛,可以通过视频图像中产生伪影,强度迅速波动。此外,荧光灯所产生的光的发射光谱在绿色波长区域具有尖锐的峰,而在某些情况下,它们显示出光谱的不连续性,复杂化的因素,这些光源的彩片的响应相匹配。

设计为放置在尽可能靠近于光轴入射的光路,但不是对轴的,被分类为接近垂直的发光体的光源,反射镜格里诺设计立体显微镜位于两眼之间的直接路径在显微镜主体的基础上,并且向下引导从光源,在试样表面,几乎垂直。

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在共同的主要目标(CMO)的设计中,一个反射镜之间放置的目标和变焦机构(同样的距离偏离中心作为两眼路径),使三个光路的试样上面的平面重合。在本设计中,目标辅助聚光的光中,除了它的图像形成功能。图9显示了两个(格里诺和CMO)体视显微镜设计的照明和成像光学途径。

垂直照明器提供真正的离轴照明,通过加入一个半反射面,它被放置在一个45度角的光轴下方的显微镜物镜。的反射光,从照明器的光轴成直角放置,向下朝向试样,同时允许从检体反射的光通过显微镜的光学系统传回。在体视显微镜,半反射镜通常采用执行的分束功能。格里诺显微镜照明器必须被设计,以适应每个眼睛路径(在特定的相互垂直的),并且可结合成角度的光学元件,以满足这一要求。为一个单一的光路中,如粗型照相术中使用的,所述反射器可以是简单的一块薄玻璃。

垂直照明装置包括光源和半反射镜之间的任一聚光透镜或扩散板。在冷凝器系统中,来自所述光源的光线被聚焦在一个类似的方式反射光科勒照明。的照明光线收敛,从分束镜被反射后,在出射光瞳(后孔径)的物镜。这种类型的系统最大化的有效数值孔径的照明路径中,产生的图像具有相对较高的对比度,杰出的分辨率和良好的再现分钟表面细节。

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系统设计的垂直照度扩散元素(而不是一个冷凝器)在光路中的镜子前,一般具有较低的照明数值孔径。这些设计更容易对齐,但是,并产生较低的对比度的图像,用更少的阴影。小的表面细节没有得到很好的解决与冷凝器系统,虽然这种类型的弥漫性轴向照明的许多任务,需要进行评估镜面是理想的。在这些应用程序中的检查CD-ROM的表面和硅片,字符阅读小零件,和在印刷电路板上的焊料焊垫成像元件检查,除了生物和医学研究的标本。垂直照明灯可以进行配置,使简单的照明或光纤系统可以作为光源。自定义照明往往是耦合到光纤导游的具体尺寸,多分支光纤作为附件提供一个特定的照明设计指南。

同轴照明是相似的(概念)上轴垂直照明,标本照明特性和可比较的结果。然而,一个主要的不同是同轴照明的照明路径显微镜的光学系统中,而不是显微镜和标本之间的范围内。这项技术可以被描述为通过透镜照明,作为主图像的体视显微镜成像光学列车作为它自己的冷凝器,经典金相显微镜的功能类似的方式。这种技术的主要优点是,在照明系统的数值孔径的人士的目标改变。作为体的体视显微镜在放大倍率增大,数值孔径也增大,对于图像形成和照明通路。这体现偏移中的损耗增加放大倍率的图像强度,是其他的照明技术,如简单的垂直照明的特点。因此,通过目镜的视场是整个变焦光学系统的放大倍率范围同样明亮。

变焦体视显微镜,同轴照明器的位置(如在图1中示出),和下面的双目镜筒及辅助摄影器材适配器采用分束器。图10给出的剖面图中的一个典型的同轴照明显微镜放大体与其它成分为清楚起见移走。光被引导通过两个独立的途径和透镜系统(右眼和左眼)变焦体中,由半反射镜的位置。偏光元件是用来消除内部反射光学元件,以及其他来源的眩光,这将降低图像的对比度。被放置在光源和反射镜之间的主偏振器,偏振入射的光放大体。分析仪(或二次偏光)上方的半反射镜消除不良反射,才到达目镜。为了允许从检体的图像形成的反射光通过上偏振片的目镜或相机附件,四分之一波长的相位差板,它的功能作为一个去偏振器,被安装的前端透镜元件​​的共同主要目标。在使用中,相位差板可以是旋转的角度位置,以确保正在研究的试样进行了优化的图像的亮度和对比度。

垂直照明同行显微镜配备同轴照明器的目标应用程序是相同的,并包括集成电路和半导体晶片,金属和材料分析,检查和任何的任务,需要抛光的表面的均匀的照明。的光轴上的光的光轴成直角的位置不粗糙的表面或表面是不理想的。照明轴线成直角定向的表面会出现在图像中的明亮的,而其它方位出现暗的,因为光被反射相差的成像路径。同轴照明技术的这种特性使有益的应用投奔抛光或磨练表面的分析。

同轴照明器是一个最低的显微镜的放大倍率,可以采用限制阿显着的限制。对于放大倍率视野的大小接近的有效直径的物镜孔径,反射的光从该字段的边缘可能无法进入变焦身体。作为一个结果,将显着地降低照明强度(“脱落”)时,图像的边缘。此外,有关此限制的其他图像的问题可能会导致,根据显微镜的特性,身体的放大倍率低于约2倍至3倍,可能无法。利用同轴照明器的另一个考虑因素是,所述照射器模块本身可能会增加倍率(也许1.5倍),乘以总的基本显微镜的放大倍率,从而进一步限制了最大可用视场直径。

发光二极管照明灯

在显微镜照明,特别是应用立体显微镜,最新的技术之一是基于白光发光二极管(LED)。一个相对较新的技术的发展,发出白光二极管光源在机器视觉应用所接受,并且正在越来越多地应用在显微镜。现在市场有几家公司将白光LED环形灯不同的变化,包括现货重点,弥漫性,短于或长于正常工作距离进行了优化版本。其他的基于LED的照明器的配置是可用的,包括射灯,背光板,线性阵列,弥漫性轴向发光体。图11说明了将一个发光二极管阵列的环形照明器的结构细节。

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发光二极管是一种冷光源,具备的优势和大多数设计有一个恒定的输出光谱对他们极长的寿命。照明率的LED 40,000小时或以上,有可能超过10万小时的寿命(比卤素灯的典型寿命约1000小时)的供应商。由于这些来源所表现出长寿命,他们基本上没有需要更换,而制造商可以选择密封在光源和相关联的光学元件。这可以是一个显着的优势,在许多应用中,由于在拆卸更换灯泡照明节省时间,并在经常繁琐的调整显微镜组件维护。

与目前的白色发光二极管甲显着的问题是其强度比较低,这可能会限制它们的应用在体视显微镜的放大倍数降低,如果直接的视觉检查是必要的。照相胶片或数字捕获的文档中,低强度可以被补偿,在一定程度上,通过曝光时间的增加。的另一个缺点是目前可用的白色二极管光源的输出颜色温度不能很容易地过滤修改的光谱特性。这种情况的原因很多LED不产生真正的红,绿,蓝输出,可以在一个简单的过滤方式塑造。

发光二极管设备固有的单色,与被确定的所述半导体材料的带隙在其构造使用的颜色。继早期的红色发射器件,材料开发,使橙色,黄色,和绿色LED的生产。然而,直到最近开发的半导体材料,生产高亮度蓝光和紫外线的波长,它成为技术上是可行的,以生产固态白光。大多数白光LED的制备氮化镓蓝色发光半导体死亡所包围,它会发出蓝色光激发一系列的可见光波长较长时磷光材料。磷的排放主要是由黄色的光,通过添加剂混合产生白色的外观与互补的蓝色结合。其他技术产生明显的白色输出包括两个大幅单色补充来源(双色LED)的,或三个单色光源(三基色发光二极管)在适当的比例来实现白色感的颜色混合。的波长的组合,可以产生“白”光具有相对较高的色温,这是在合适的范围内光学显微镜应用。

实现白色发光,这是荧光灯管的机制相似,采用另一种方法,在宽范围内的可见光的波长的宽的光谱输出的白色光发射的荧光体。通常依赖于这种类型的LED的半导体材料,其发射的紫外线来激发荧光体,和从器件的输出在整个可见光的磷光体发射的二次的结果。LED照明装置可报告表现出日光的色温(大约5500 K),但它们的光谱特性的几个可能不容易的响应相匹配的照相胶片。其结果是,这些LED用于数码相机系统可能更合适。双色,三基色的器件,即产生似乎是白色的光,这是特别真实的,但现在是不适合的所有应用程序的光谱特性。

在固态照明光源的诸多优势是相对较低的功耗需求,使这些设备进行操作的合理期间电池电量。这样做的好处,大大提高LED供电显微镜在现场应用的效用。通常情况下,LED照明器的操作,为1〜3伏的电源,在10〜100毫安。环形灯照明,利用LED的一般行为表现出相同的光纤和其他环形灯,他们的许多优点,似乎给他们在显微镜应用的巨大潜力,尤其是当他们随着时间的推移得到改善。利用LED灯的替代照明配置,随着它们的发展在发展中,都应该有其灵活性与体视显微镜使用的几乎无限的潜力。



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