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奥林巴斯显微镜聚焦深度和球面像差

2014-05-15  发布者:admin 

 看出,在显微镜的每个点光源的像通过光波留下一个客观的后孔中的有限管显微镜(而不是目标后孔)或管透镜在无限远的建设性和破坏性干涉形成校正显微镜。 无像差光学系统产生一个点源的对称衍射图像在不同焦距的水平,在我们讨论的轴向分辨率和景深交互的Java教程。

教程初始化,以显示从光坐落在具有1.33的折射率的样品层的深度(d)的点源的计算点扩散函数(PSF)衍生的无像差子午截面(通常存在于水溶液),以及成像与虚拟显微镜物镜。 试剂层深度滑块是利用通过一系列样品深度的变换点扩散函数。

对于由一个点光源所产生的艾里衍射图案的横向分辨率被聚焦的一个单个平面内在光学显微镜的中间图像的位置来定义。 当物镜的孔径函数是不均匀的,或在球面像差的情况下,波前离开透镜不再是球形,放置在聚焦在像平面上的点的中心。 取而代之的是,波前畸变和从理想的行为背离的方式,依赖于像差和/或图像的过滤器和所存在的光学系统中的条件的性质。 在中间像平面,该点扩散函数产生一个非对称的分布,其中,中心峰和周围环之间的强度比被移位与后者变得更为突出。 这个概念是探讨在上一节互动式教学球面像差在显微镜的物镜。

事实上,对于镜片患有球面像差,点光源的衍射图象延伸周期性上面和中间图像平面下方成一个可扩展和向外扩散不对称地从中心沿光轴的三维图案。 沿附近使用高数值孔径的物镜球面像差的焦平面的显微镜的光学轴线截取的横截面示于图1中很明显,衍射图像不对称的上方和下方精确焦点(近轴聚焦点;图1)。 的剖衍射环的不对称性可以看出,特别是明显地,当一个点源的图像迅速上方和下方的近轴焦点聚焦。 这个概念是由镜头检查员和实践显微镜诊断,甚至轻微的球形和其他像差量存在利用。

它不是简单的事情,以确定哪些是产生“最佳聚焦”的水平,这是很容易使人误解的焦点的水平。 其结果往往导致错误的结论对实际样品结构的图像而产生,包括虚假高分辨率感。 在球面象差和/或散光的存在下,最大对比度可能并不指示的期望的焦点,可以与周期性的标本进行复合的误差。 此外,由于球面像差而引入的失真不仅可能影响图像质量和保真度,从而影响翻译的试样和测量,而且在其中的光学显微镜被用来减少图像以获得衍射共焦和其它成像模式的效率有限的照明点。

对于试样安装在加拿大香脂或类似的安装介质,接近盖玻片的折射率,使用油浸物镜时盖玻片的厚度为人们首要关心的不是。 但是,对于沐浴或安装在生理盐水溶液或其它含水介质标本,介质的折射率为显著不同于盖玻片和球面像差可以成为显著。 图2示出的变化的大小和强度分布通过图像点(在中间像方焦平面)的增加渗透到安装在水性介质中具有的浸油物镜试样。

在图2中,在强度分布的变化,在中间像平面示为计算点扩散函数,示出了随渗透到含水介质中以复消色差透镜油浸物镜的平面图。 图2(a)示出了在一个穿透深度的零微米的点扩散函数,而图2(b)示出了分布在4微米的深度。 但应注意的是,在这些函数中的峰值强度被归一化。 在实践中,其强度将显着减小,强度曲线的基变宽。 在水 - 盖玻片界面,球面象差产生,该移位外围光线的焦点上述近轴光线的最佳聚焦。 这引起球面像差上的图像点的影响应予以考虑,因为光的假设来计算物镜的像差校正通过显微镜制造商不再持有。

为了弥补在水介质油浸目标的行为,厂家纷纷推出精心校正水浸物镜。 虽然这些目标并不提供可与他们的油浸同行的高数值孔径,他们克服像差引起的折射率的不匹配与标本沐浴在水介质中。 用最好的目标,现在有可能集中到大约200微米的水介质中,但仍保留优异的光学校正。

还可以通过产生的改性孔径函数的球面像差,采用了放置其他光学元件到显微镜光路的对比度增强技术时尤其如此。 一个很好的例子是,微分干涉对比(DIC)的棱镜,其中预定的剪切和棱镜的数值孔径不匹配,该目标的意外失配。 可能会出现另外的问题从应力双折射在台下冷凝器,所述显微镜载玻片(和/或其他样本容器),或物镜之一的存在。 在显微镜光路对准问题也可以修改光圈表现可需要重点通过折光组织或没有整改的偏振镜层。 检查该光学完整性通过锥光观察(在目标后侧焦点面),结合常规聚焦上面和感兴趣的平面之下,往往能揭示了影响或者降低图像质量的不均匀孔的来源。

 

现代显微镜的光学元件通常用于校正像差,以满足一组规范的特定类光学器件的刚性。 然而,这并不绕过损坏或使用的方式,是不恰当的这些组件的应用程序中的目标或其他显微镜的镜头。 对于关键的显微摄影,显微镜必须特别注意​​所有的显微镜组件包括目标/冷凝器组合,光源,盖玻片厚度,浸泡介质,管长,而且玻璃表面整体清洁的对齐和完整性。 微小的水或油滴,涂膜,或气泡在浸油,以及作为冷凝器或物镜孔径的不均匀照明,可以扭曲光从样品和腐败即使是最好的,以及校正后的光学显微镜所产生的波阵面。