【基础知识】光学显微镜成像中柯勒照明的调节与重要性

柯勒(August Kohler),这位十九世纪末蔡司厂的杰出工程师,因其在光学领域的卓越贡献而被后人铭记。为了纪念他,将他所发明的二次成像技术命名为柯勒照明。1893年,柯勒率先研发出一种卓越的照明方法,此方法能为样品提供最佳的照明效果。由于其能使样品获得均匀且明亮的光照,同时避免了刺眼的眩光,因此,近代的实验室显微镜制造厂均纷纷采用此技术,从而使得显微镜的使用者能够充分发掘其潜在能力。

柯勒照明的优势在于:

它成功克服了临界照明的不足,成为研究用显微镜的理想照明方式。这种照明法不仅观察效果卓越,而且是显微摄影不可或缺的关键技术。

1. 灯丝不直接落在被检物平面上,确保了照明的均匀性;

2. 热焦点不在被检物上,有效避免了被检物因过热而受损;

3. 聚光镜巧妙地将视场光阑成像在被检物平面处,通过调整其大小可精确控制照明范围。

柯勒照明的原理如下:

光源的灯丝经过聚光镜前组(科勒镜)后,灯丝的像首次落在聚光镜后组(成像物镜)的物方焦点处。随后,成像物镜再次将灯丝的像成像在像方无穷远处。这样,在被检物体的平面处就不会形成灯丝的像,从而确保了观察的清晰度。同时,照明效果也变得更为均匀。在观察时,可以通过调整聚光镜孔径光阑的大小,使光源完全覆盖不同物镜的入射光瞳,实现聚光镜与物镜数值孔径的匹配。此外,聚光镜还能将视场光阑成像在被检物体的平面处,通过改变视场光阑的大小,可以灵活控制照明范围。


柯勒照明的调节方式如下:

1. 取切片样品,在10倍物镜下进行清晰聚焦;

2. 将视场光阑调至最小,通过上下调节聚光镜,直至在视场中可以看到光阑边缘的清晰成像;

3. 调整聚光镜的对中螺丝,使光阑大致位于视场中央,然后逐步放大视场光阑,通过精细调节确保光阑像与视场外切;

4. 当更换其他物镜时,需根据物镜的NA值调节聚光镜孔径光阑的数值(通常为物镜NA值的0.7倍)。在实际使用中,为获得更大的景深,可适当缩小孔径光阑的数值。

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