奥林巴斯反射显微镜光路图浅析

奥林巴斯反射显微镜光路图浅析

显微镜的照明方式很多种，为了适应标本的清晰观察照明模式，在显微镜的照明方式上，分为反射和透视，透反两用等，下面我们以反射显微镜的基本原理来解析其在观察方式上的应用。

反射光显微镜通常被称为入射光、落射照明或冶金显微镜，并且是用于荧光和成像即使在研磨至30微米厚度时仍保持不透明的样品的首选方法。

属于这一类别的标本范围很大，包括大多数金属，矿石，陶瓷，许多聚合物，半导体（未加工的硅，晶片和集成电路），炉渣，煤，塑料，油漆，纸张，木材，皮革，玻璃夹杂物和各种特殊材料。 因为光不能通过这些标本，它必须被引导到表面上，并最终返回到显微镜物镜的镜面反射或漫反射。 如上所述，这种照明最常被称为episcopic照明、epi-illumination或垂直照明（基本上源自上方），与穿过样本的透射（透射）照明相反。

今天，许多显微镜制造商提供的模型，允许用户交替或同时进行调查使用垂直和透射照明。 一个典型的显微镜配置为两种类型的照明如图1所示。反射光的光路始于反射光的灯壳（图1和图3中的上壳体）中的照明光线。 然后，光通过聚光透镜进入垂直照明器（图2），在那里光由光圈和视场光阑控制。 在通过垂直照明器后，光然后被分束器（半反射镜或椭圆形第一表面镜）反射通过物镜以照亮样品。

从样品表面反射的光重新进入物镜，并进入双目镜头，在那里它被引导到目镜或显微摄影端口。 反射光显微镜经常是工业显微镜的领域，特别是在快速发展的半导体竞技场中，因此代表了显微镜研究的最重要部分。

一个典型的直立复合反射光显微镜也配备了透射光有两个目镜观察管（图1），往往是一个三目管头安装一个传统的或数字/视频摄像系统（未示出）。 标准设备目镜通常是10倍放大，大多数显微镜都配备了一个能够容纳四到六个物镜的鼻镜。 载物台由可在X和Y方向平移的样品保持器机械控制，整个载物台单元能够通过粗调和微调聚焦机构精确地上下移动。

内置光源范围从20瓦和100瓦的卤钨灯泡，以更高的能量汞蒸气或氙气灯，用于荧光显微镜。 光从灯箱穿过一个垂直照明器，该照明器位于管口上方但位于观察管头下方。 标本的上表面是直立的（通常没有盖玻片），在面对物镜的阶段，这已被旋转到显微镜的光轴。 垂直照明器与显微镜的光轴成90度角水平定向，并平行于桌面，灯罩连接到照明器的背面。 粗调和微调旋钮以或大或小的增量升高或降低载物台，以使样品聚焦。

反射光显微镜的另一个变体是Le Chatelier设计的倒置显微镜（图4）。在倒置的支架上，将样品放置在载物台上，使其感兴趣的表面朝下。 这种设计的主要优点是，当样品太大而无法放入立式显微镜时，可以很容易地进行检查。此外，只有面向物镜的一侧需要完全平坦。 物镜安装在一个鼻梁架下的阶段，其前镜头面向上对标本和聚焦是通过移动鼻梁架或整个阶段上下完成。

倒置显微镜支架将垂直照明器并入显微镜主体内。 许多类型的物镜可以与倒置反射光显微镜一起使用，并且反射光照明的所有模式都是可能的：明场，暗场，偏振光，微分干涉对比和荧光。 许多倒置显微镜具有内置的35毫米和/或大画幅相机，或者是模块化的，以允许连接此类附件。 一些仪器包括放大图像的放大率变换器、对比度过滤器和各种增强器。因为倒置显微镜是金相学家最喜欢的仪器，所以它通常被称为金相显微镜。 制造商在很大程度上迁移到使用无限校正光学反射光显微镜，但仍有成千上万的固定管长度的显微镜在使用与物镜校正为160和210毫米之间的管长度。

在垂直照明器中，光从光源（通常为12伏50或100瓦卤钨灯）传播，穿过收集器透镜，穿过可变孔径可变光阑开口，并穿过可变和可对中的预聚焦场可变光阑的开口。 然后，光线照射到部分镀银的平面玻璃反射器上，或者照射到带有椭圆形开口的镜子的完全镀银的外围，用于暗场照明（图5）。 在明场反射照明中，平面玻璃反射镜在面向光源的玻璃一侧部分镀银，在面向观察管的玻璃一侧涂覆抗反射涂层。因此，光向下偏转到物镜中。 反射镜相对于光沿沿着垂直照明器行进的路径以45度角倾斜。

光到达标本，标本可能会吸收一些光并反射一些光，无论是镜面反射还是漫射方式。 向上返回的光可以根据物镜的数值孔径被物镜捕获，然后通过部分镀银的镜子（或在暗场中，通过椭圆形开口）。 在无限远校正物镜的情况下，光从平行（从每个方位角）的光线投射到无限远的样品的图像的物镜出现。 平行光线进入镜筒透镜，镜筒透镜在目镜中的固定光阑开口的平面（中间像平面）上形成样本图像。 重要的是要注意，在这些反射光系统中，物镜具有双重功能：在下降的路上，作为一个匹配的良好校正的聚光镜正确对齐;在上升的路上，作为一个成像物镜，作为一个物镜的习惯角色，将携带图像的光线投射到目镜。 当仪器被调整为产生科勒照明时，在反射光照明中实现了最佳性能。 科勒照明的一个功能（除了提供均匀分散的照明）是确保物镜能够提供出色的分辨率和良好的对比度，即使光源是线圈灯丝灯。

一些现代反射光照明器被描述为通用照明器，因为，与几个额外的配件和很少或没有拆卸，显微镜可以很容易地从一种模式的反射光显微镜切换到另一个。 通常，反射器可以完全从光路中移除，以便允许透射光观察。 这种通用照明器可以包括用于明场的部分反射平面玻璃表面（半反射镜）和具有用于暗场观察的椭圆形的、位于中心的透明开口的全镀银反射表面。 设计最好的垂直照明器包括收集和控制光线的聚光镜、光圈光圈和预聚焦的可对中视场光阑，以实现理想的科勒照明。

垂直照明器（图2）还应提供插入对比度和显微摄影用滤光片、偏振器、检偏器和偏振光补偿板以及差分干涉对比度照明。 在设计用于无限远校正物镜的垂直照明器中，照明器还可以包括管透镜。固定在垂直照明器的后端是一个灯箱（图3），通常包含一个钨卤灯。 对于荧光工作，可以用一个装有汞燃烧器的配件代替灯箱。 灯可以由内置在显微镜支架中的电子器件供电，或者通过外部Transformer或电源在荧光中供电。

在反射光显微镜中，样品对入射光线的吸收和衍射通常会导致图像中容易辨别的变化，从黑色到各种灰色阴影，或者如果样品是彩色的，则是彩色的。 这种标本被称为振幅标本，可能不需要特殊的对比方法或处理，使其细节可见。 其他标本在强度和/或颜色上表现出如此小的差异，以至于它们的特征细节在明场反射光显微镜中极难辨别和区分。 这种标本的行为很像相位标本，所以熟悉的透射光工作，并适合暗场和反射光微分干涉对比度的应用。