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奥林巴斯显微镜:反射暗场照明

2013-10-16  发布者:admin 

最有效的方法来改善对比度的反射光显微镜是利用暗场照明。在反射暗视野显微镜,一个不透明的阻断圆盘的路径行进的光通过垂直照明器,以便只提供周边的光线到达偏转反射镜被放置在。这些光线由反射镜反射,并通过一个中空的轴环周围的物镜,以高度倾斜的角度照射试样。

反射光暗场结构

在图1中示出一个典型的反射光显微镜垂直照明器的剖开图。所述照射器是水平方向的,90度到桌面的显微镜和并行于光轴的方向,与上述灯壳体连接到所述照射器的背面。粗,细调节旋钮阶段或大或小的增量分别提高或降低带来的标本成为大家关注的焦点。试样的顶表面直立在载物台上面对的物镜,这一直到显微镜的光轴旋转。

许多现代的反射光照明被描述为“万能”的照明,因为有一些额外的配件,很少或根本没有拆除,显微镜可以很容易地反射光从一种模式切换到另一个。它甚至可以滑动的反射路径,以便执行透射光观察。这种普遍的照明装置可包括部分反射平面玻璃表面(有时也简称为半透半反镜)明场,和/或完全镀银的反射面与位于中心的一个椭圆形的,清晰的开口,用于暗视野观察。

在面对光沿垂直照明,同时,在显微镜的光轴成45度角以45度角倾斜时,这些反射装置(容纳在反射镜块或立方体)。各自的反射镜都直接向下的光以90度角朝向试样,也允许向上行进的反射光通过观察镜筒和目镜观察。最佳设计的垂直照明包括收集和控制光孔径光阑和预聚焦,定心领域虹膜式光圈允许理想的科勒照明的聚光透镜。固定到后端的垂直照明灯是一个包含灯泡,通常是一个高性能的钨卤灯的灯管外壳。对于非常微弱的暗场样本,灯箱可替换当中含有汞燃烧器。燃烧器的灯可能会进入显微镜的立场,或(在简单的模型)的电子通过外部变压器供电。

内的垂直照明灯,一个50或100瓦的低压高强度的钨卤灯所发出的光通过聚光透镜,然后通过孔径和视场光阑,的暗场镜块的开口之前,表现不透光的光阑对所述照射器的上面的前部上方的物镜。只允许光通过的中空圆筒入镜块,如下面的图2中示出的光束的中心部分的不透光的光阑块。该字段和光圈隔膜被打开到其最大位置,以避免阻塞外围光线的光从源。

被反射的光进入反射镜块的块内的管内定位一个特殊的反射镜。这面镜子的方向在45度角的入射光束,有一个椭圆形开口,一个完全镀银的前表面反射镜所包围。外围光线从该椭圆反射镜反射的光向下偏转,在垂直照明器的底部排出。在气缸的光,然后通过物镜转换器传递到专门建造的BF / DF,或BD的物镜(图3)被称为物镜之前,根据制造商的指定。这些物镜通常被设计缺乏盖玻片的标本上使用所需的光学校正。

反射光暗场镜盒

光从暗场镜块沿着360度的中空室周围的位于中心位置的专门建造的BD透镜元件的反射光的物镜,如在图3中示出。此光冲着将试样从每一个在倾斜射线的方位角,以形成中空的圆锥体的照明装置,位于物镜的中空室的底部的圆形反射镜或棱镜。在这种方式下,物镜作为两个独立的光学系统同轴耦合等作为暗场“聚光镜”和内系统作为一个典型的物镜外的系统功能。

今天,最暗场的反射光显微镜物镜无限远校正,并提供广泛的放大倍数从5倍到200倍不等。这些物镜还生产各种款式的色差和球面校正,从简单的消色差物镜、平常消色差物镜和平场复消色差物镜。大多数,但不是全部,被设计用来空气的物镜和试样之间的空间中的“干”。一些反射光的物镜设计的重点在于在从检体比平常更长的工作距离。LWD(长工作距离),ULWD超长工作距离),ELWD超长工作距离的物镜桶上标有这样的物镜

物镜设计取决于制造商而有所不同,但聚光镜部分可具有三个经典设计之一。 反射的反射物镜有一个单一的玻璃透镜元件上面的鼻子位置的物镜,并依靠对桶的内表面的反射光线聚焦到样品上。另一个重要物镜设计一系列棱镜放置在所述中空的外室和用于瞄准和聚焦光朝向试样折射光学配置。

图3中所示的物镜是一种反射折射光学系统,该系统使用两个反射和折射光学元件的表面,以形成所需的照明,以查看在暗视野模式中的试样倾斜的空心锥形。进入中空周的物镜的光第一次遇到的滚筒弯曲的透镜元件,引导镜像物镜镜筒内表面的光。光被反射来自桶形直接通过玻璃元件,然后从镜像物镜的外桶,内表面被折射,由第二个透镜元件的照明以形成空心锥形前反射。的光的衍射和折射的试样,然后能够进入物镜的前透镜。

反射光暗场物镜

一个中空的轴环,在反射光中的物镜周围的透镜元件的必要性要求的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)标准是用来在反射光中的物镜。这就需要有一个物镜转换器具有较大的螺纹规格,这通常被称为BDBF / DF线程大小作为反射光的暗视野物镜大多数制造商提供了物镜的转换标准的RMS螺纹尺寸物镜转盘 BD螺纹尺寸,使反射光显微镜上使用这些物镜的适配器。应小心,以确保物镜上使用BD螺纹物镜转盘的将符合显微镜管长度。

表1列出了一系列典型规格的无限远校正的新planachromat设计用于在反射光显微镜的明/暗场物镜。数值孔径值达到一个极限为约0.90,在这个系列中,这是这种设计的“干”的物镜的实际限制。

新的D型 平常消色差物镜(无限远校正)
放大 数值
孔径
工作距离
(毫米)
5X 0.10 11.20
10X 0.25 6.00
20X 0.40 1.00
50X 0.75 0.34
80X(干) 0.90 0.18
100X(干) 0.90 0.30
150X(干) 0.90 0.27
表1

在许多现代的显微镜台灯,可以使用的新类型的物镜,与相应的模块或者,在暗视野,明视野,偏振光,利用Nomarski微分干涉相差(DIC),及反射光的荧光观察。

试样几何约束往往需要专门的物镜,正确的图像各个领域的标本。表2包含反射光的暗场物镜设计要使用的长的工作距离,也产生高级的试样的显微照片,在非常高的放大倍数的复消色差透镜物镜规格。

长工作距离
和暗场复消色差透镜物镜
(无限远校正)
放大 数值
孔径
工作距离
(毫米)
20X(ELWD) 0.40 11.0
50X(ELWD) 0.55 8.2
100X(ELWD) 0.80 2.0
100X(APO) 0.90 0.40
150X(APO) 0.90 0.29
200X(APO) 0.90 0.30
表2

没有在舞台上的标本,反映在一个暗场光镜下显示为黑色,因为斜光线超出接​​受角和怀念重新进入物镜领域。当试样放置在舞台上,功能的标本,包括表面的不规则性,如晶界,山脊,划痕,凹陷或颗粒等,现在再铸辉煌在黑色背景。的对比,其结果是大大增加了样品的表面特征,否则几乎不可见,在明场,易于辨别。事实上,许多冶金及相关样品不要求蚀刻或其他筹备程序,才能产生优秀的暗场图像。使用此方法的照明的色彩再现也是壮观。标本细节,这往往是掩盖在明照明,光散射暗场照明下,能够进入的物镜,并通过镜片中央的物镜要素,最终到达眼睛或相机。

明场和暗场反射光显微镜

图4中所示的显微照片表示的明场和暗场的比较功能的MIPS R10000微处理器集成电路的表面使用BD-型物镜的反射光图像。在芯片的边缘的接合线是很明显的,在显微照片。的计算机芯片的表面上涂有一个氮化硅钝化层,以保护暴露在大气中的电气元件。光的反射和折射,这一层负责的部分的显微照片的外观颜色。

在图4中的明视场图像(a)所示,入射光不反映从接合线,在显微照片中显得很暗。缩写的芯片设计,芯片的表面被纳入到光刻制造工艺过程中,出现在右中央部这两个显微照片。这些缩写,以及与键合线,斜光到物镜,在暗场显微照片,图4(b)所示。这两种方法,可以成功地用于照明,相互配合,在集成电路表面进行检查。

铌 - 锡超导丝在铜的模型中

图5中的显微照片用来进一步说明如何暗场照明下的标本考试相结合时,不同的照明技术可以互为补充。样品是束铌 - 锡超导丝嵌入在铜/青铜基体组成软线中使用的低温超导磁体的高场强。在光照下的显微照片,图5(a)中,示出包围的一个非常黑暗的区域和一个蓝色的阻挡层是由钽束的长丝。在图5(a)是暗区,遗留下来的建设的电线束的热处理工序中的残留锡的层。超导丝和钽阻挡是不可见的图5(b),这是一个暗场显微照片,在图5中相同的成像面积(一)。然而,残余的锡层的光反射到物镜,并出现细丝周围的明亮的金属乐队。图5(c)是相同的视场在反射微分干涉对比的显微照片。青铜基体周围的各个丝束是非常明显的,但残留锡和钽阻挡层是​​难以辨别。这一系列的显微演示如何技术可用于明场,暗场,微分干涉对比相得益彰,并提供更彻底的调查标本。

以下部分回顾反映(事件)暗场照明显微镜的配置和调整中的步骤。

反射(透射)暗场结构

  • 选择一个样本,具有良好的反光性能,并将其放置到显微镜载物台。使用10倍的物镜,调整显微镜反射光科勒照明。验证(NEO,BF / DF或BD),暗场物镜转换器插入物镜,并准备使用。
  • 打开孔径和视场光阑其最大的位置。使用显微镜暗视野模式后,这些隔膜应始终返回到其正常的明场位置标本的对比与其他照明技术,以避免重大损失。
  • 将暗场站入光路,实现暗场照明。在最现代的显微镜上,这是通过使用一个滑杆的暗场镜块组件的重视。通常有几种销槽,标志着滑块的位置(对应的明,暗场,花期镜块),而这些往往是指定显微镜体的外部。
  • 查看样品,现在应该可以看到暗场照明下。如果样本所发出的光很微弱,提高灯泡的电压,以增加光照强度。另外,检查,以确保的字段和光圈隔膜被打开到其最宽的设置。暗场实验完成后,返回所有的显微镜设置的明场模式。

反映现代光学显微镜暗场照明配件配备,提供了一个广泛的创新。其中,拍照时,产生非反转的字母(尤其是重要的半导体技术)的直立图像的能力。其他关键功能的标本也使用直立影像技术在显微定位在正确的方向。大多数制造商所移动到无限远校正光学系统,可以消除重影图像,散光常常由半透半反镜的使用产生的,特别是当组件被添加到的光路。

新无限远校正明/暗场提供的奥林巴斯尼康蔡司徕卡物镜提供了一个增加有效视野和广泛的工作距离,增强的光学性能,尤其是当超广角视场 ​​目镜。先进的新的照明系统提供了快速方便的切换卤钨灯和高能量的汞或氙灯光源,以提供最佳的照明为昏暗场标本。此外,一些反射光显微镜有内部的光学元件,提供了内置的变焦倍率来协助对焦,使中间(虽然空)的放大倍率。

先进的反映,多格式显微摄影,光镜体设计也很方便。从最大的制造商的工业显微镜能够同时安装35毫米,大格式(4“×5”),和数码相机的显微镜的更大的可变性,在显微摄影。这些先进的系统也提供了印记微米级数码配件,粮食规模化,曝光信息,和/或其他票据直接到拍框旁边的显微照片。

现代进步反射光显微镜已在很大程度上推动半导体工业,材料科学和医疗诊断的荧光显微镜和细胞科学的爆炸性增长。暗场照明的能力以显示轮廓,边缘,边界,划伤,针孔和折射率梯度提供了一种手段,以补充其他形式的显微镜,包括明场,微分干涉对比,霍夫曼调制对比度,和偏振光技术。对比增强技术耦合在一起时,这些常常会导致新的见解标本正在研究具体细节。



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