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尼康显微镜Sénarmont DIC构造

2014-12-16  发布者:admin 

无论是透射或反射的光学显微镜用于使用德Sénarmont补偿器在微分干涉对比(DIC)的操作的配置提供了更为纬度和精度为采用偏压相位差的比是可能的,依赖于物镜诺马斯基的翻译系统(或沃拉斯顿)横跨光路的棱镜。实际上,它包含偏光元件和必要的聚光镜和物镜分束棱镜化合物任何显微镜可以容易地转换为在去Sénarmont模式操作,而不管是否显微镜最初被设计用于此物镜。

几个主要的显微镜制造商正在生产DIC附件套件为他们包含了使用,而不是一个翻译的物镜棱镜去Sénarmont补偿器引入偏置迟缓到波前场的必要组成部分研究级显微镜。 基本德Sénarmont DIC显微镜光学系列示于图1的透射光显微镜。 非偏振白光的灯灯丝的局部邻域发射出的半相干束(源通常为100瓦钨卤素灯泡)首先通过线偏振器和四分之一波长相位差板组合在一起以脱Sénarmont补偿器壳体,其附连到所述照明端口在显微镜的底部。 线性,椭圆形或圆偏振光射出下一脱Sénarmont补偿器通过聚光镜诺马斯基(或渥拉斯顿)分光镜棱镜,它是第一个剪切成正交分量,然后由聚光透镜系统呈现平行通过。 穿过样品和其周围介质后,光由物镜收集并聚焦在第二诺马斯基棱镜位于上述课题螺纹座中的显微镜物镜转换器的干涉平面。 正交波阵面是由物镜诺马斯基棱镜重组,并前往了光学火车到分析仪,它只能通过平行传输方位角这些组件。 通过分析器接纳的平行波前能够进行干扰,以产生可观察到的或记录由一个检测器的图像。

在图1所示的结构中,去Sénarmont补偿器设计,以适应并紧紧固定到位于该大圆滚花轮围绕所述场透镜,并控制视场光阑光圈大小内的安装支架。 在脱Sénarmont补偿器壳体偏振片上面安装是四分之一波长相位差板被定位为与快光轴取向东 - 西相对于显微镜帧。 此外,相位差板,从垂直于光路倾斜离轴几度,以减少反射,并具有多个涂层施加到上表面的防反射薄膜。

偏振片包含在所述光端口外壳裙和固定相位差板之间夹着一个旋转圆柱体(见图2)。 当偏振器透射轴平行排列的相位差板的快轴,没有光程差被添加到剪切波前聚光镜和物镜棱镜之间行进(实际上,不存在偏差,因为相位差的直线偏振光射出的补偿器)。 然而,在气缸内附偏振片被设计为围绕显微镜光轴以引入椭圆或圆偏振光旋转大约180度(加上或减去从偏振片和相位差板的快轴的平行取向为90度)成的光学系统。 旋转的精确度被指示在一些德Sénarmont补偿器外壳由一个刻度尺,包含在中央的位置(平行于相位差板偏振片排列),并在左和右方向延伸的大约45度的线性刻度(在图2中所示)。 因此,正和负偏置相位差可以简单地通过旋转偏振器在其范围内来回被引入具有这种补偿器的一个去Sénarmont DIC显微镜。

在初始安装时,在图2所示的去Sénarmont补偿器是第一对准与偏振片透射方位和相位差快轴定向在适当的位置(东 - 西),并越过相对于分析器的透射轴(其被定向北-South)。 对准之后,补偿器被固定到光端口旋钮有锁定固定螺钉。 偏振片轴方向标上解Sénarmont补偿单元的前部,如上述那样,与该带刻度的判决使操作者定性确定时,偏振器被转动偏置相位差引入到系统中的近似量。 的锁定旋钮(见图2)可被用于相对于1/4波长板保持在偏振片动的。对于明场或无微分干涉对比增强的对比度的技术,其全部偏振片与相位差板组件可从光路通过摆动出铰接上部除去。

偏振光具有线性,椭圆形或圆形的特性,这取决于偏振器的方向相对于相位差板,退出德Sénarmont补偿器和下一个遇到诺马斯基或渥拉斯顿棱镜设置在聚光器转盘内(图1和3)。DIC聚光镜棱镜,其充当分光器产生的角切向进入的偏振波前,有一个类似的设计特点而不管它们是否用于与德Sénarmont补偿器或平移物镜棱镜的使用。 这些棱镜,通常安装在设计成容纳至少三个或四个单独的棱镜单元,类似于图3中刀架规格所示的模型的旋转转台和配置,根据制造商而变化,但它们通常含有时隙为四到八个辅助组件,包括沃拉斯顿或诺马斯基棱镜,相差圆环,霍夫曼调制对比度缝,或暗场光停止。 在图3中示出的聚光器转盘包含七个开口,其中三个填充有相衬的环和3,用DIC诺马斯基棱镜。 狭长开口被用于明场观察。奥林巴斯显微镜

各聚光镜的DIC棱镜(它也被称为补偿器辅助棱镜)必须专门匹配的窄范围的物镜的数值孔径,所以一个特定棱镜可能只对一个或两个物镜工作(例如,在20倍和40倍)。 其结果是,聚光镜棱镜3 5之间,必须利用匹配的10倍和100倍之间的整个物镜放大倍率范围中的典型金相显微镜。 一些制造商设计每个聚光棱镜专门为特定物镜,因此需要多达七个聚光镜棱镜跨越具有不同的数值孔径干燥和浸油物镜的整个频谱。 尼康聚光镜(诺马斯基)棱镜规格为德Sénarmont DIC显微镜进行编目表1,包括棱镜和物镜识别的字母,颜色代码,剪切距离和数值孔径范围。

聚光镜的DIC棱镜刀片与具有组合棱镜(通常在形状椭圆形)通过光学水泥与定位在一个固定的,精确定位剪切轴固定阳极的圆形铝或黄铜片制成。 DIC的棱柱楔很薄,切断与紧密的公差,以确保角剪切值匹配那些由物镜的数值孔径必须的。 抛光板,必须小心处理,以避免指纹,油污,灰尘,杂物污染。 每个棱镜帧包含一个定位槽或销相配合,以在聚光镜炮塔一个对应的对方,以便定义和聚光镜棱镜的安全对准相对于所述物镜棱镜和偏振器,分析器的轴线,和去Sénarmont补偿器延迟板。 后在棱镜插入聚光镜转台,它们被固定到位用弹簧或一个螺钉锁紧。 有粘合剂背衬磁性或聚合物的标签设置有最普遍的聚光镜,以允许识别组件的转台开口部已经组装之后。

万向炮塔聚光镜通常设置有顶透镜摆动式机构,它使所述聚光镜与兼具高(10×通过100倍)和低(2×经过5倍)放大率物镜被采用。 顶端透镜被放置到光路中通过拉或推在摆动杠杆为较高倍率,并除去从路径用于与较低倍物镜使用。 大多数炮塔顶部聚光透镜摆动手臂被拧接受镜头组件专为干燥和浸油的物镜。 通常情况下,一个干聚光镜顶部透镜元件将具有数值孔径值0.75和0.90之间的范围内,而设计用于石油使用相应的组件具有高得多的数值孔径(1.3至1.4)。 通常情况下,不存在在聚光镜和显微镜载物台以允许摆动机构,以被插入所述油顶部透镜元件时正确操作之间有足够的间隙。

尼康聚光棱镜诺马斯基规格

顶级镜头 
 
元素

聚光器 
 
棱镜码

数值孔径范围

剪切距离 
 
(微米)

色标

DIC L

小于0.5

0.6

绿

DIC M

0.51.0

0.3

绿

DICħ

1.0或更高

0.15

绿

DIC L

小于0.5

0.6

DIC M

0.51.0

0.3

DICħ

1.0或更高

0.15

表1

剪切波前退出聚光镜棱镜呈现平行的聚光光学系统和被拦截的物镜前透镜元件之前通过标本。正交波前穿过系统(偏压相位差)之间的光程差是预先确定的被偏振片透射轴相对于相位差板的快轴在脱Sénarmont补偿器的位置的光进入聚光镜之前。 在经历波前场失真由检体,光由物镜光学系统收集并聚焦到干涉平面(共轭到物镜后焦平面)定位在所述物镜的第二诺马斯基或渥拉斯顿棱镜的。

在正确对准的DIC显微镜(不论用于引入偏倚相位差机制),聚光镜棱镜由聚光镜和物镜系统的联合作用成像到物镜棱镜。 其结果是,由聚光棱镜所产生的波阵面的剪切被精确匹配在沿两个棱镜,其被反转相对于彼此的表面上的每个点。 旋转脱Sénarmont补偿偏振器产生的波阵面的不匹配(偏移相位差),这反过来,引入的光程差是在整个显微镜孔径均匀的。

在设计使用一个去Sénarmont补偿器,物镜诺马斯基引入偏置相位差DIC显微镜(或在某些情况下,渥拉斯顿)棱镜被固定在固定支座该滑入上述物镜,喷嘴精确定位,如示于图1和4中。在图4中呈现的诺马斯基棱镜交叉的偏振器之间进行成像来说明的干涉图案作为剪切距离的函数的相对尺寸(见表1)。 使用去Sénarmont补偿显微镜需要一个单独的物镜棱镜的每个物镜,但通常可以使用相同的聚光镜诺马斯基棱镜,用于两个或两个以上的物镜,如上述那样。固定物镜棱镜帧(图4)容易从光路中通过滑动框架从插槽中并远离显微镜鼻甲其它对比增强模式除去观察。

离开物镜诺马斯基棱镜后,重组的波前下一个遇到的分析器(第二偏振片),它通常放置在显微镜物镜转换器和所述观测管之间一个方便的位置。 分析器的作用是通过波前矢量分量是平行于传输方位,并且能够建设性和破坏性干涉以形成DIC图像在固定目镜隔膜或照相机的投影透镜。 几个显微镜物镜转换器设计结合的槽,用于插入导向南北相对于所述显微镜帧和偏振器的简单的固定位置的线性分析仪(示于图5的(b))。 在此配置中,分析器被定位为与透射轴垂直于偏振器(以产生交叉偏振 )的。 其他显微镜利用固定被插入到光列车在整个多个位置,包括中间管和垂直照明(用于反射光的配置)分析仪。 固定分析仪被安装在可容易地安装或从显微镜光路中删除,以允许摄像模式快速转换的矩形帧。

几个分析器设计包括同一帧样式(参见图5(a)和5(b)),但由一个拇指轮的装置,往往是毕业5,10,45,或90度的增量使分析器元件的转动(图5(a)表示一个例子)。 偏光显微镜配备为DIC的观察经常容纳在中间管(图5(c)和图6),其位于所述物镜鼻甲和观察管之间的分析仪。 这些单元通常被设计为在偏振光精确测量,并设有360度刻度围绕管(图5(c)),或相邻的圆周缠绕到带刻度的指轮(图6)游标尺。 另外,锁定机构包括以紧紧固定分析器在发送期望方位。 此外,该分析器通常安装在一个滑块,以便它可以方便地从光路为直线偏振光或明场观察除去。 中间管偏振光和DIC显微镜也通常包含一个20×6毫米DIN标准插槽为四分之一波长,全波,或德Sénarmont补偿器(图5(c)和6)中,虽然有几个厂家使用专有位尺寸。

偏压相位差引入到波前场的量的精确测定是很困难的,以确定在微分干涉反差显微镜,其使用转换诺马斯基棱镜中的物镜后侧焦点面(传统诺马斯基DIC)。 为定量估计,已经开发了具有高精度的千分尺控制翻译装置诺马斯基棱镜帧,并且这些组件可被用于精确测量偏压的移动小,记录增量棱镜导入量。 一个更精确的测定(接近百分之一的波长的)可以通过利用有刻度的分析仪(或偏振器),耦合到一个副尺刻度(图5(c)和图6)和一个四分之一波长相位差板中的去Sénarmont制成DIC配置。

定量测定的偏压延迟值,类似于图6所示的1的结构是理想的。 中间管在图6中呈现的设计是物镜诺马斯基棱镜中,喷嘴和显微镜观察管之间安装。 插入管的下部插槽是一个标准的550纳米德Sénarmont补偿器(最初设计用于偏振光测量)容纳在一个固定的框架具有平行于偏振器(东 - 西),并平行于分析器的慢轴快轴(南北)。 上述脱Sénarmont补偿是含有一个360度的可调节的线性偏振元件(作为分析仪)的矩形框,并且毕业单度的旋转。 圆形旋钮驻扎邻近于副尺刻度,使准确测定偏振片透射方位取向的,并提供了与控制偏压相位差的水平的光学系统中,以一个波长的几部分的能力的显微镜。

含有带刻度分析器和一个去Sénarmont补偿中间管可以改装到最初设计通过物镜诺马斯基棱镜的翻译引入偏置相位差(在滑动框架)显微镜。 后通过匹配的物镜和聚光镜棱镜的干涉条纹(最大消光)的最大重叠初始配置的光学系统,分析仪可旋转地介绍偏压相位差。 事实上,显微镜已经装有德Sénarmont补偿原始设备(类似或相同于图1中的模型),也可以与图6(或图5(c))示出的中间管配置用于定量测定偏倚迟缓。 以除去所述固定分析器如果包含另一个分析器的中间管被加入到光学系统是非常重要的。

总之,偏压相位差在德SénarmontDIC显微镜可以定性通过简单的旋转偏振体单位的控制,如在图1和2呈现,或者与图5(c)和6中示出的更多的定量中间管这是没有必要以改变在微分干涉对比,然后进入聚光镜棱镜波前场的关系(线性,椭圆形或圆偏振光)。 相同的效果可通过改变光程差用四分之一波长相位差板和转动分析器的波前已经从物镜棱镜出现后才能实现。事实上,偏压相位差可以在DIC光学系统中的任何位置引入,提供某处偏振片和分析器之间所做的变化,并且适当的组件采用以正确的方向。 传统的DIC显微镜设计依赖于物镜的翻译,或在极少数情况下,聚光棱镜。 较新的德Sénarmont补偿显微镜采用旋转偏振片和相位差板的场透镜(主要为符合人体工程学的措施)附近以达到相同的效果。

现代偏振和DIC显微镜位置的偏振器和分析器在战略位置相对于该场透镜,聚光镜,物镜,观测管。 在年龄较大的显微镜,这些偏振元件可以发现安装在各种各样的位置。 应当指出,但是,放置在或非常接近的共轭像平面偏振元件(视场光阑,标本架,或目镜固定光圈)不是一个好主意,因为划痕,瑕疵,污垢和碎屑在玻璃或聚合物表面可与试样一起成像。

德Sénarmont DIC的倒置显微镜

反转的透射光(组织培养)的显微镜通常配备有DIC光学部件中的可视化,摄影和各种透明的标本,包括活细胞,胚胎,和组织切片的数字成像来辅助。 传统和德Sénarmont DIC的光学系统已被改编为倒置显微镜的使用。 在直立和倒置显微镜DIC配置之间的主要区别在于在聚光镜系统,其通常需要用于倒置仪器专门长工作距离的光学部件。 在许多情况下,倒置显微镜物镜还必须设计成与长或超长工作距离运营匹配聚光镜孔径照明锥体。

最流行的倒置显微镜的配置放置物镜旋转物镜转换器的机械载物台,在那里它通过一中间管或直接端口到主内部光学火车附连到所述主体的下方。 在一些模型中,上滑块帧固定诺马斯基棱镜的DIC(见图4),这是相同的,以在直立显微镜中使用的棱镜,可以插入到物镜转换器件。 其他显微镜采用单个滑动诺马斯基棱镜,安装在一个长的矩形框架,其用于所有的物镜(10×通过100倍;传统诺马斯基DIC)。 所述诺马斯基棱镜框架被安装在中间管,使得所述分束器可以很容易地从光学路径为明,相衬,霍夫曼调制,或其他成像方式除去,喷嘴的下方。 偏压相位差由控制旋钮位于棱镜帧的末端的装置引入。 在后者的配置中,单个诺马斯基棱镜用于重组波前对所有的管口的物镜,虽然许多显微镜的设计所需要的棱镜的轴向安置在较高的放大倍率,以适应变化的物镜后侧焦平面的位置。

一个典型的倒置显微镜设计用于使用德Sénarmont补偿微分干涉对比示于图通过在上述照明柱的钨 - 卤灯发射的第一穿过滤波器级联7.半相干光波(中性密度,颜色平衡,和干扰)通过场透镜并进入聚光镜系统偏转由直角棱镜之前。 附着在聚光镜的顶部是一个去Sénarmont补偿器(参见图8)包括一个线性偏振器和四分之一波长相位差板构成。 光穿过德Sénarmont补偿器后,它被聚焦在聚光镜孔径光阑(现场聚光镜焦平面的),这是共轭利用Nomarski棱镜位于聚光镜转台(图8)的干涉平面。 剪切波前被聚焦彼此平行由聚光透镜系统和收集由物镜前透镜,其位于下方的检体阶段之前照亮样品。

第二诺马斯基棱镜(在图7中示出)被容纳在显微镜物镜转换器的物镜的下方,并用于重组剪切波前它们被检体变形和聚焦物镜后。 重组波然后穿过第二偏振器(分析器;见图7),位于一个滑动矩形框架,并插入到物镜转换器件和显微镜基座之间的中间管或槽。 离开分析器后,将波阵面(这是现在能够进行破坏性和建设性干涉的)横动通过显微镜内部光学系列,以形成在所述目镜的固定光阑或传统的或数字相机系统的投影透镜的图像。

如上所述,装备有DIC德Sénarmont补偿显微镜具有固定地安装到类似于图4偏置相位差所示被引入到光学系统的那些,通过旋转上的德Sénarmont补偿偏振器传输方位(图8的帧物镜诺马斯基棱镜)连接到所述聚光镜。 的诺马斯基棱镜聚光镜安装在一转台,类似于设计为直立显微镜(见图3),但使用不同的车架设计。 作为为直立显微镜的情况下,聚光镜诺马斯基棱镜专门匹配的窄范围的物镜的数值孔径,所以几个棱镜必须采用覆盖整个放大率范围(表1)。

聚光镜棱晶(通常形状为圆形)被安装在剪切轴的精确定位,使用光学水泥,成饼形铝楔形螺栓进入聚光镜炮塔。 类似于正置显微镜聚光棱镜的倒置显微镜诺马斯基棱镜很薄,切断与紧密的公差,以确保角剪切值匹配那些由物镜的数值孔径必须的。 聚光器转盘可以接受三至五楔子,这足以覆盖整个显微镜的放大倍率范围。 除了诺马斯基棱镜,聚光器转盘可容纳相衬环形板和霍夫曼调制反差狭缝板(奥林巴斯显微镜)。 相差环,狭缝板和诺马斯基棱镜的任意组合可以用在聚光镜中。

一阶补偿板

使用去Sénarmont补偿微分干涉相衬显微镜使正负半波长之间引入偏置相位差值。 为了提高剪切波前之间的路径差,一个全波相位差板可以被添加到光学系统(产生延迟值高达1.5倍的绿色光的波长)。 补偿板赋予更大的控制,用于调节样本细节的对比度相对于背景亮度和颜色值,并且还使波阵面之间的偏置相位差的更精确的调整。 此外,全波长补偿器经常用于较厚透明的标本,其通常成像过灰度强度的有限范围光学染色 。

上搭载了德Sénarmont补偿器DIC观测正置或倒置显微镜,一个全波相位差板可插入任一物镜棱镜和分析仪或脱Sénarmont补偿器和聚光镜棱镜之间的光路径。 直立显微镜通常具有聚光镜的下方或在中间管上面的物镜,其被设计成接收一个全波相位差板的槽中。 倒置显微镜更多的限制(由于设计上的限制),在安置补偿的辅助了。 在图8所示的倒置显微镜聚光器可以接受一个全波长相位差板中的去Sénarmont补偿器壳体下方的狭槽,但不具有用于引入物镜和分析仪之间的辅助补偿的规定。 大多数由其他厂商提供的倒置显微镜聚光镜的设计是类似的。

总之,去Sénarmont补偿使更多的控制偏差迟缓的DIC显微镜比依赖于整个显微镜光轴棱镜翻译传统诺马斯基物镜棱镜设计。 通过偶联有刻度的偏振器(或分析器)到固定四分之一波长相位差板,相位差偏压引入到光学系统的量可以用高精度的测定。 最后,结合了一个去Sénarmont补偿场透镜附近在仪器的基座显微镜设计具有比传统的配置的人体工程学的优点。