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  • 光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    2016-03-25技術資料

    早期的顯微鏡依靠油燈和自然的陽光,他們的原始(但往往非常準確)顯微鏡提供外部照明光源。他們往往雇用相當巧妙的方法,如收集光從一個大的白板上或在陰天的散射陽光的反射。不幸的是,這些方法沒有提供可靠的照明和經常視場照明的面積大大超過物鏡的數值孔徑,引起眩光和水浸。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    現代顯微鏡通常有一個不可分割的光源,可以控制到相對高的程度。今天的顯微鏡最常見的來源是白熾鎢鹵素燈泡的反射殼體中定位,投射光通過聚光透鏡到臺下聚光。通過可變的可變電阻器,通常集成到顯微鏡支架燈電壓控制。如圖1所示是一個典型的照明燈和住房。燈泡是一個操作上的12伏的直流(DC)電壓,并產生高達100瓦的功率進行照明的鹵鎢燈。燈電壓控制的直流電源,通常內置在顯微鏡殼體,用電壓控制旋鈕,通常是一個電位器上的某個地方安裝顯微鏡支架。這些燈泡在操作過程中產生大量的熱量,在殼體上設置有散熱片的一些層,以幫助消散多余的熱量。燈泡的位置是由一系列的旋鈕控制照明器殼體的側面上,或預先為本專為殼體。燈箱的光通過聚光透鏡(圖1)引導到顯微鏡的基礎上,然后通過燒結玻璃擴散器的冷凝器上的孔徑光闌被聚焦前經常。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    白熾燈 -白熾燈基于鎢燈用于現代顯微鏡的主要照明光源,除用于熒光顯微鏡調查。這些燈是熱輻射發出連續光譜的光,從約300納米至1200-1400納米向上延伸,在600-1200納米的區域為中心的波長的強度,如在圖2中示出的大多數。他們的設計,建造和操作是簡單的,由填充有惰性氣體的一個封閉的玻璃泡,并含有由一DC電流通電的鎢絲長絲。燈泡會產生大量的熱和光,但只有5%到10%的能源輸出的光賬目。鎢燈(但不鹵鎢燈)在操作類似普通家用燈泡,同樣地,隨著年齡的增長和緩慢地沉積鎢蒸發的內包絡線的黑化這樣的強度下降往往會受到一些缺點。這些燈的色溫和亮度隨外加電壓的變化,但平均的值的范圍從大約2200 K至3400 K,在這些燈中使用的顯微攝影彩色膠片,必須使用的顯微鏡,產生的顏色溫度匹配的燈電壓膜乳液,通常在3150 K和3250 K。之間的范圍內的某個地方,通常情況下,色溫必須是顯微攝影微調插入到光路中的過濾器,這種平衡。膜乳液的色溫的照明。
    鎢燈有很大的不同,他們的設計和制造商提供多種多樣的車型配備了各種信封形狀,安裝固定裝置和長絲安排。光學顯微鏡中使用的鎢燈典型的選擇是如圖3中所示。圖3(a)中的燈泡是用青銅卡口的基礎上,被設計成一起使用的端部的圓筒形燈泡面對聚光透鏡6-12伏方的鎢絲燈。(二)在圖3所示的圓角信封燈泡也有青銅刺刀基地,但這個不太強大的6伏燈泡可以定位項目光線或將橫盤整理或最終的。圖3(c)中的燈泡也有一個圓形的包絡線,但配備螺線程基地。6和30伏之間的工作電壓,這個燈泡被設計為使用的一端上。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    圖3(d)中示出的燈泡是非常相似,在圖3(a)中,除具有一個擴展的玻璃外殼。它配備了一個黃銅刺刀座和一個共同的設計用于在一些建在東歐的顯微鏡。一個現代的鹵鎢燈(有時也被稱為石英碘燈泡)是圖3(e)中示出。這些燈現在在日本,美國和西歐的大多數顯微鏡制造的標準設備。鹵鎢燈緊湊型燈泡,引進了一批普通白熾燈,最顯著絢麗的光芒,更小的尺寸,照度均勻性,更長的燈泡壽命和更大的經濟優勢。與鎢燈絲的白熾燈,鹵鎢燈添加到填充玻璃的鹵素。鹵素(通常是碘),確保所有的返回的蒸發的鎢燈絲,而不是沉積在玻璃外殼。
    注意!
    鹵鎢燈工作在非常高的溫度下,可能會導致嚴重燒傷,如果趁熱處理。更換這些燈時,總是讓他們冷卻至少20分鐘,然后將它們從燈箱。避免信封直接交給燈泡,因為在信封上留下的指紋將成為燒入玻璃,經常發起燈泡過早損壞。廠家包鹵鎢燈的塑料保護袋,以避免處理問題。使用一把剪刀切袋附近的鎢針,并插入到其持有人的燈,而它仍然在袋子。除去包裝袋,當燈在燈室中適當的位置。
    鎢鹵素燈的燈絲往往是非常緊湊的安裝在一種硼硅酸鹽的鹵化物玻璃(通常被稱為“熔凝石英”)的包絡線的陣列。這些燈的工作電壓范圍從4-24伏,額定功率從20-100瓦。他們有非常高的燈絲的工作溫度,限制其使用通風良好lamphouses的扇形散熱片,消除了大量的熱量,這些燈泡產生的。與鎢導線融合的硼硅酸鹽玻璃外殼的底部是一個兩針的風格。鎢鹵燈泡照明整個燈泡壽命是非常均勻的,其范圍可以從1000-2500小時。鎢鹵燈泡發出連續光譜光源顏色溫度范圍從2700-3350 K(取決于電壓),雖然有一定的下降,燈泡的色溫值開始老化。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    圖3(f)中所示的燈是一種含鎢的鹵的二向色反射器,通常用在光纖光源,像上面有圖顯示在圖4中的一個。指導通過使這些燈泡所產生的紅外輻射穿過二向色鏡反射罩,而反射的較短的可見光和近紫外波長的光的反射器輔助。這些燈在6至21伏直流,通常都放在控制以及去除多余的熱量通過散熱風扇的工作電壓,提供一個燈箱。使用這些燈的發光體,通常被稱為“石英鹵素”的光纖lamphouses提供高強度的照明,但有產生顯著量的紅外光以熱的形式的缺點。對試樣的直接照明一般會導致高度的熱吸收試樣,應小心,以確保這并不導致退化。圖4中所示的燈箱包含的光纖管,使光聚焦到樣品上的端部的透鏡元件。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    此外,還包括其他外圍元件,如彩色玻璃過濾器來產生特殊的燈光效果和偏光板附加鏡頭元素允許偏振光照明。這些光源通常被用作輔助斜照明化合物和立體顯微鏡反射光顯微鏡。特別設計的環形照明,如圖5所示,可以用來創建一個明亮,360°涼爽的白色,無陰影,甚至強度照明。他們的目的是直接安裝到立體顯微鏡目標是有用的,甚至用高倍率,工作距離長(1.5英寸到10英寸)目標不調光重新定位時,或當使用縮放功能。偏光單位生產的,環導光,使光反射回的目標可以是偏振光。也有玻璃及明膠濾光鏡的試劑盒,可用于與這些照明裝件。
    顯微鏡沒有配備一個內部的光源,必須借助于外部光源提供照明樣品。在圖6中示出一個典型的外部照明源。這些可能含有多種照明白熾燈鎢絲燈包括6-12伏直流燈以及120伏的線圈燈絲燈泡體育額定功率從25-100瓦。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    在圖6中所示的外部照明源的直流供電版本往往有120伏電源功率轉換成必要的6-12伏的直流燈泡所需的外部電源供電。這些人士還通常配有擴散器,甚至出光的強度,以及過濾器,以幫助與色彩平衡。有些機型還提供了空間,為偏光片,,使偏光顯微鏡,可以進行與外部燈。燈通常設有一個“場”的隔膜,使顯微鏡調整進入顯微鏡的光束的直徑。外部光源的光線聚焦到一個的臺下鏡像,必須仔細調整以反映光進入冷凝器保持適當的角度,以允許光線進入“中心”內,在顯微鏡的光軸的目標。
    弧燈 -汞燈,氙氣和鋯弧光燈也專門形式的顯微鏡照明有用的資料來源。控制這些燈由外部電源供應器,旨在滿足電氣要求首先點燃的燈,然后提供正確的電流保持恒定的照度。圖7中所示的幾種典型的弧燈設計。圖7(a)中的燈是配備在圖7(b)中的點火器電極和燈的汞蒸氣燈,一個現代的HBO 200瓦特水銀短弧燈與交變電流通過一個外部電源供電。這與其它相似的弧光燈電源將提供足夠的起動動力點燃燃燒器(由電離的氣體蒸氣),并保持燃燒用最少的閃爍。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    弧光燈的平均壽命約200小時,,最外部電源都配備了一個計時器,使顯微鏡監視多少時間已經過去了。汞弧燈(通常稱為“燃燒器”)的瓦數從50瓦至200瓦的范圍內,通常包括兩個電極密封在高壓下在石英玻璃外殼,其中還含有汞。這些弧燈不提供均勻的強度,在整個頻譜從近紫外到紅外(見汞弧燈的發射光譜的圖8)。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    汞弧燈的強度大部分消耗在近紫外峰的強度,在313,334,365,406,435,546,和578納米。這些燈一般可用于大多數形式的顯微鏡(除熒光顯微鏡),但作為優秀的單色光源,黑色和白色的顯微攝影。使用適當的過濾器,在546納米,435納米的藍線,并在365或406納米的近紫外線綠線可以在選定的波長區域產生良好的單色光。汞蒸氣弧光燈不應該被用于明,暗場,DIC,偏光彩色顯微攝影,因為在有限的發射光譜的燈具不會產生真實的色彩再現的標本。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    顯微鏡用汞燈在整個可見光譜的氙弧燈有更均勻強度,它們不具有非常高的光譜強度的汞燈的特征峰。氙氣燈中的紫外線有缺陷的,它們消耗的相當大的比例,它們的強度在紅外,因此,使用這種燈需要小心控制熱。短間隙氙氣燃燒器通常是更可取的,因為圓弧的大小是這樣的,它的光可能會更容易的目標包括在回光圈,從而避免了浪費的光強度。
    注意!汞和氙弧燈有爆炸的危險,由于非常高的內部的氣體壓力和極端在使用過程中產生的熱量,因為在操作過程中需要謹慎。決不其住房外點燃一盞燈,或直接觀察燈,當它燃燒(這可能會導致嚴重的眼損傷)。用裸露的手指既不水銀及氙燈進行處理,以避免無意的蝕刻石英包絡。更換燈泡燈泡后有足夠的時間冷卻。存儲在他們的海運集裝箱的燈,以免發生意外。
    始終堅持以汞或氙弧燈的安裝或更換時,上面列出的安全程序。汞弧燈中,如上所述,有壽命約200小時,氙氣燃燒器幾百小時。頻繁的開關切換,降低燈泡的使用壽命。當燃燒器達到額定壽命,光譜的排放量可能會改變和石英信封削弱。
    鋯弧燈顯微鏡照明的另一個極好來源。他們提供了一個非常小(幾乎是一個點光源)束光的色溫約3200 K,盡管這些燈不發光,光亮如汞或氙弧燈,他們提供一個連續的光譜光適合使用彩色膠片的顯微攝影。
    激光光源 -近年來,已越來越多地使用的激光器,尤其是氬離子激光具有強大的發射能力在488和514納米。盡管成本高,已成為激光源,激光掃描共聚焦顯微鏡中尤其有用。
    有很多不同類型的激光器,每一個都提供一個獨特的發射光譜。圖10示出的兩個最常用的激光顯微鏡(熒光,共焦和單色明場)的發光光譜。

    光學顯微鏡各種不同種類的照明光源詳解

    電子閃光燈 -一個專門拍攝移動標本的方法(尤其是在暗場照明)已制定使用電子照相閃光系統。這些閃光管提供照明5500 K表,可以捕捉的瞬間突發大標本細節時使用高速(ISO 400及以上)日光投影膠片。這些單位必須伴隨著一個連續的源鎢照明以確保試樣取景,科勒照明,重點,并對準顯微鏡前閃光燈顯微攝影。應同步閃光管的顯微鏡相機的快門,一些廠家提供這種設備作為附件顯微攝影。

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