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奧林巴斯顯微鏡:特殊應用的物鏡

2013-10-16  發布者:admin 

也許多達90%的光學顯微鏡的調查進行,利用標準消色差或平場消色差的物鏡,這是最便宜,最容易買到的,並已經安裝在世界各地的大型基座顯微鏡。大部分的顯微鏡製造商還提供了各種各樣的物鏡,具有獨特的配置,以執行特定的功能,通常不會發現的常見的實驗室顯微鏡。

相差物鏡

標準的明場物鏡,用於不同程度的光學像差校正,是最常見的,並與傳統的照明技術,如明場,暗場,和萊因伯格檢查標本是有用的。這些方法涉及幾個台下聚光的修改,但仍然可以帶或不帶平場校正利用標準的消色差透鏡,熒光,和/或複消色差透鏡物鏡。其他更複雜的,技術要求具體物鏡的配置,這往往包括放置的檢測器的後側焦平麵上或附近。複雜的問題,客觀上後焦平麵通常居住在中心的內部玻璃鏡片,一個領域是不容易的奧林巴斯顯微鏡

物鏡設計的相位相反,霍夫曼調製對比度和微分幹涉對比,需要光學檢測器的協助下修改客觀的後側焦平麵處發生的事件。這些物鏡必須被特別地構造,物理地放置在適當的焦平麵內的物鏡物體的檢測元件。相襯的物鏡(如下麵討論的)需要含有中性密度材料和/或光的波緩凝劑的後側焦平麵的相位板的插入。此外,該相位板必須被放置到一個匹配的環形圈定位在台下聚光共軛。霍夫曼目標還需要在客觀的後側焦點麵,在聚光鏡中的狹縫板的共軛的調製板。微分幹涉對比物鏡一般不要求修改(其他比無應變光學元件的利用),但依靠的行動渥拉斯頓或利用Nomarski棱鏡策略性地放置影響剪切的光束之間的光程差的後側焦平麵的。其他專門目標依賴於修改的光學元件,或斜反射鏡,可調節的孔,和/或可移動元件的插入執行獨特的功能。詳細討論了關於這些物鏡的具體要求,在本節其餘部分。

相位對比 - 這是一個經典的半透明,未染色的標本,如微生物和細胞活組織培養,已采用由生物學家在過去的50年中引入對比度的方法。相襯操縱個別光線的相位之間的關係,因為它們發出的標本,並將其轉換成幅度或亮度變化的顯微鏡可見的。一個特殊的物鏡是必需的,其裝配與黑暗的圓環或凹槽(相位差板),在圖1中所示的物鏡的後側焦點麵附近,裝入玻璃。此外,還必須進行修改聚光鏡適合於一個特定的倍率和客觀的具有特殊的環形開口。相位對比物鏡被分隔成若幹內部相位環的建造和中性密度取決於類別:

 ·DL (Dark-Light) - DL目標產生暗的圖像輪廓,淺灰色的背景上。這些物鏡旨在提供最強的明暗反差標本中有重大差異的折射率。 DL相襯物鏡檢查細胞和其他半透明的生活材料,是最流行的款式,尤其適合於顯微攝影和數字成像。

 ·DLL((Dark Lower Contrast) - 類似DL物鏡,DLL一係列允許更好的明場圖像,經常被用來作為一個“通用”的物鏡,利用多種照明模式,如熒光,DIC,明場和暗場顯微鏡係統。

 ·ADL(Apodized Dark-Light) - 尼康最近推出的變跡相位對比ADL物鏡包含次要的中性密度環的兩邊相環。有助於減少不必要的“光環”效應往往在相差顯微鏡成像上增加的二次環。

 ·BM(Bright-Medium)  - 通常被稱為負相襯,BM物鏡中型的灰色背景上產生明亮的圖像輪廓。 BM的物鏡是理想的細菌鞭毛蛋白,纖維蛋白束,分球,血細胞計數的目視檢查。

為了使顯微鏡相襯的物鏡快速識別,很多廠家銘刻重要的指標,如放大倍數,數值孔徑,管長度校正等,在綠色字母的外桶。這是為了區分普通明場,偏光,DIC,熒光的物鏡,使用另一種顏色的代碼或標準的黑色字體相襯的物鏡。


微分幹涉對比(DIC) - 利用Nomarski差分幹涉對比度也是有用的未染色標本,但與雙折射樣品是不太有效的,並且可以用於與反射光的金相和晶片檢查。 DIC物鏡內部修改,但使用特殊的放大倍率取決於改性沃拉斯頓或諾馬斯基的棱鏡設計,產生高對比度的圖像。也是有用的,這些物鏡是明場,暗場和其他技術的棱鏡時,從光路中除去。由於DIC的顯微鏡利用偏振光,應變在這種類型的應用設計的物鏡,必須盡量減少。在過去,隻有無應力消色差透鏡,平常消色差物鏡,和一些高性能的熒光物鏡的人非常適合這項工作。然而,最近在鏡頭設計的改進和防反射塗層允許利用DIC觀察,顯微攝影和數字成像的複消色差物鏡。DIC棱鏡與使用用於與目標通常是刻有擬耦合與物鏡的特定棱鏡(低,中,高,或1,2,3,等)。

Hoffman Modulation Contrast Objectives

霍夫曼調製對比度(Hoffman Modulation Contrast) - 霍夫曼調製對比係統的物鏡是通過檢測光梯度(或斜坡),並把它們轉換成光強度的變化,旨在提高染色的和有生命的物質的可見度和對比度。調製對比度的物鏡有一個獨特的光振幅空間濾波器,被稱為一個調製器,插入到一個消色差或平常消色差物鏡(盡管也可以使用更高的校正因子)的後側焦點麵(參見圖2)。該調製器具有三個不同的中性密度區傳輸的任一個,15,或百分之百通過的光通過物鏡。與相襯物鏡的相位板不同,霍夫曼調製器設計不改變相位的任何區域的光線穿過。下觀看時,調製對比度光學,本質上是不可見的透明物體,在普通的明視野顯微鏡采取由相位梯度決定試樣中表觀三維外觀。霍夫曼物鏡設計中已經取得了最近的創新模式,允許使用一個調製器內的物鏡相反方向變化。一旦調整,對比度方向保持超過整個倍率範圍內,在一組匹配的物鏡。

紅外顯微鏡 - 光學顯微鏡在電磁輻射光譜的紅外區域往往是在可見光譜中是均勻透明的或不透明的材料,研究進行,但有顯著的吸收或傳輸頻帶在700毫微米以上的波長區域。反射光為紅外顯微鏡技術的選擇,和幾個專門反射的物鏡已捕捉到的圖像反射的紅外光從不透明的標本。

顯微鏡雖然所有的物鏡發射一定程度的紅外線波長較短,極少數是在這一地區的畸變校正和超越,從可見光到紅外光時,表現出顯著的重點轉移。大多數製造商提供專業化的物鏡,降低的數值孔徑,旨在增加深度的焦點標本中紅外光成像。標準油,隻適用於浸漬液中,目前紅外顯微鏡是石蠟油,油浸物鏡將無法正常運作。使用傳統的成像技術,這種類型的顯微鏡主要關注的是能夠捕捉到滿意的顯微圖像。目前,幾個膜乳劑是可用的響應的紅外光譜,但迅速成為電子探測器給出的攝像裝置,在該波長範圍內的研究。

polarized objectives

幹擾顯微鏡 - 幹涉顯微鏡標本的研究通過利用幹擾時產生的光通過一個對象一直遵循一個有些不同的通路的參考光束的光造成的幹擾。在這些情況下,不透明的表麵上的反射光的檢體或透明的標本時,成像的兩束光之間的路徑差被轉換成強度波動。各種各樣的顯微鏡和物鏡設計已實施了幹涉顯微鏡,許多馬赫 - 曾德誠,雅憫幹涉遵循的基本原則。工業顯微鏡(反射和透射)的製造商往往會產生專門的物鏡/顯微鏡的組合,利用光的幹涉現象,實現高精度測量。

偏振光 - 與大多數其他形式的顯微鏡,偏光顯微鏡產生最佳圖像時,最低的光學元件中使用的建設物鏡。這是重要的,以確保應變和雙折射材料,可能會幹擾與定量評估的試樣的雙折射透鏡元件,光學水泥,和防反射塗層是免費的。複消色差的物鏡,選擇大多數形式的顯微鏡,一般不用於偏振光調查由於內部透鏡元件的高數量,往往有助於內部反射和應變。大多數製造商生產的物鏡,專門針對偏振光,微分幹涉對比,最經常被用於這些目的與的熒光類物鏡。物鏡優化偏振光經常有外觀部分塗成黑色的桶,同規格銘刻在鮮紅的字母(圖3)。

olympus Ultraviolet Fluor Objectives

紫外線熒光物鏡 - 落射熒光的應用需要高數值孔徑物鏡,隱隱發出熒光標本,以捕捉最大的光量。具體試樣的熒光的特性的背景熒光的比率成為主要關注當成像單分子和其他低光熒光事件。在這些情況下,可以幹擾自發熒光和/或物鏡內的內部反射成像的小的結構和低熒光物鏡。

熒光的物鏡的設計與石英和特殊的眼鏡,其具有通過從紫外(下降到340納米)的電磁輻射光譜的紅外區域的高傳輸。這些物鏡是非常低的自體熒光,以優化作為次要熒光的熒光基團連接至樣品發出的光通量。在除了特殊的透鏡元件,紫外(UV)氟物鏡利用專門的光學水泥和防反射塗層,通過整個頻譜的擴展範圍的熒光激發的設計操作。在紫外氟物鏡的光學像差和數值孔徑值的校正通常接近的複消色差,這有助於這些先進的透鏡(圖4)所產生的圖像的圖像的亮度和增強的分辨率。此外,這些物鏡與非熒光玻璃的設計,以盡量減少由內部透鏡元件所產生的自發熒光的工件。高性能的熒光目標的主要缺點是,許多不校正場曲,導致圖像中的整個視場中不具有均勻的聚焦。雖然這個問題是隻有二次關注成像時,弱熒光的標本(尤其是使用激光掃描共聚焦顯微鏡)的物鏡時,用於執行根據現有的照明技術,如明場,暗場,和微分幹涉對比,它成為一個重大問題。

bd objective

反射光的物鏡 - 設計要一起使用的蓋玻璃的透射光的物鏡是不適合用於研究反射光的標本,其表麵被揭露。相反,專門用於反射光顯微鏡標本的觀察和成像校正的物鏡,這些物鏡不需要蓋玻片。今天,大多數反射光顯微鏡的無限遠校正物鏡,可提供廣泛的放大倍數從5倍到200倍不等。這些物鏡是製造各種款式的色差和校正球差,範圍從簡單的消色差透鏡,平常消色差,平場複消色差。多數情況下,但不是所有的,被設計要使用的“幹”的物鏡和標本之間的空間中的空氣。許多反射光的物鏡的設計集中在一個較長的工作距離從檢體,通常是比(見下文)。這些物鏡被標記的物鏡桶LWD(長工作距離),ULWD(超長工作距離),ELWD(超長工作距離)。

設計用來與反射暗場照明的物鏡有一個特殊的結構,由圍繞位於中心的透鏡元件(圖5)的一個360度的中空室。從照明的光通過的物鏡的外周和衝著每方位角傾斜射線將試樣從照明以形成一個中空的錐形。這通常是由位於物鏡的中空室的底部的圓形的反射鏡或棱鏡的裝置來完成的。以這種方式,物鏡作為兩個獨立光學係統耦合的同軸等,作為“聚光鏡”和內作為一個典型的物鏡係統的係統功能的外。

Adjustable Numerical Aperture Objective

周圍的透鏡元件在反射光中的物鏡的中空軸環的必要性需要物鏡的直徑顯著大於普通明場物鏡。在大多數情況下,物鏡轉換器安裝螺紋直徑大於皇家顯微學會(RMS)的標準采用的是反射光的物鏡。這需要,反射的光的暗視野物鏡有一個物鏡轉換器具有較大的螺紋尺寸,這通常被稱為作為BD或BF / DF螺紋尺寸。大多數製造商提供客觀的適配器轉換成標準的RMS的螺紋尺寸物鏡轉換器 BD螺紋尺寸,允許使用這些物鏡的反射光顯微鏡。應小心,以確保,將符合,用於在BD螺紋物鏡轉換器顯微鏡的管長度。

變量數值孔徑物鏡 - 不尋常的高熒光量子產率和/或非常明亮的暗場標本的標本,往往誘發圖像眩光焦平麵以外的地區發出的光。為了彌補這件神器,製造商提供高數值孔徑物鏡都配有一個內部的虹膜式光圈,以增加圖像的對比度,在顯微攝影或數字成像。打開或關閉的光圈光闌0.5和物鏡的上限(1.35-1.4與複消色差物鏡;圖6)之間產生一個可變的數值孔徑範圍內的物鏡後孔的大小決定的。雖然虹膜隔膜曾經被使用在各種各樣的客觀的設計,現代的可變數值孔徑的物鏡通常是在高端(60倍至150倍)的倍率範圍。

olympus Ultra-Low 05x Magnification Objectives

超低放大倍率物鏡 - 物鏡有以下4倍的放大係數被認為是非常低的放大倍率(見圖7),並可能與所有顯微鏡的光學係統不兼容。一般來說,科勒照明是難以實現的,與低倍率物鏡,這往往需要專門匹配的聚光鏡,以填補後孔有足夠的照明。最近已經取得的放大倍率下,以0.5倍的,但這些物鏡需要特殊的管透鏡和聚光鏡,使他們僅在,它們被設計的顯微鏡有用。

長工作距離(LWD) - 這些目標是設計來增加較常規的物鏡通過使用特殊的光學元件的工作距離。最有用的應用為LWD物鏡是活細胞組織培養通過支持細胞厚厚的船隻的牆壁。這些物鏡的其他用途是通過厚的玻璃板(例如,兩個顯微鏡載玻片之間),或當圖像樣本試樣的顯微操作,必須同時進行觀看。反射光的物鏡也具有長的工作距離大的標本的檢驗,將通常太笨重正常的顯微鏡的光學係統的範圍內,以適應生產。

特約作者
Kenneth R. Spring - 科學顧問,Lusby,馬裏蘭州,20657。
H. Ernst Keller - 一個蔡司博士,卡爾蔡司公司,索恩伍德,NY,10594。
Michael W. Davidson - 國家強磁場實驗室,佛羅裏達州塔拉哈西佛羅裏達州立大學博士,1800東狄拉克(Paul Dirac)博士,32310。



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