【基础知识】光学显微镜反射光科勒照明的应用

在明场反射光学显微镜下,通过正确使用图1所示的两个可变光阑——孔径光阑(靠近光源)和场光阑(靠近样品),可以实现理想的科勒照明。  

这两个光阑的位置与透射光系统中的相应光阑位置相反,此时孔径光阑更靠近光源。这种照明方式能够提供均匀分布在聚焦标本视场平面上的明亮光线。科勒照明不仅消除了眩光,还充分利用了物镜数值孔径,从而确保了良好的对比度和分辨率。

 

在反射光系统中,物镜扮演着双重角色。它不仅要作为成像物镜,将图像携带的光线投射到目镜,还要在途中发挥聚光镜的作用。与透射光系统不同,反射光系统中更换物镜时,物镜和聚光镜的数值孔径相当于会同时发生变化,无需单独调整聚光镜的数值孔径以匹配新物镜。此外,共轭平面与透射光系统类似,光源的图像形成在物镜的后焦平面内以及孔径光阑的虹膜开口内,这简化了建立反射光显微镜科勒照明条件的过程。

 

科勒照明的功能不仅在于提供均匀分散的照明,更在于确保物镜能够展现出出色的分辨率和良好的对比度,即使光源是线圈灯丝灯。可变光圈能够控制从明场反射光中的全锥体中的每个方位角照射样本的光的角度。物镜的数值孔径决定了从样品反射时可以“捕获”的光线的角度。在数值孔径越高的情况下,物镜的分辨率就越好,即物镜能够更清晰地分离出彼此靠近的小细节。该系统的垂直照明器内置可变光圈光阑,因此无需遮挡物镜本身的背面。 

在科勒照明系统中,通过特定的系统布置(如图2所示),使灯的线圈灯丝的图像聚焦在可变光圈光阑的平面上,同时也聚焦在物镜的后焦面上。如果照明器的光路中没有磨砂滤光片,当目镜被移除时,可以在物镜的背面观察到灯丝的图像。在大多数系统中,灯罩外部配有对中螺钉(如图3所示),用于调整灯丝在南北或东西方向上的位置,以实现灯丝的居中。此外,通过调整孔径可变光阑的开合程度,可以在物镜的后焦面处观察到相应的变化。          

虹膜光阑与聚焦标本共轭,并与目镜固定光阑平面上的中间像平面以及眼睛视网膜形成对应关系。

 

反射光显微镜的应用正在逐渐扩大,尤其在工业领域中展现出越来越大的价值。随着半导体工业的快速发展,反射光显微镜的使用频率也在不断增加。这种显微镜在经典应用中仍然发挥着不可或缺的作用,如金相学、矿石岩石学和材料研究等领域。

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