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奧林巴斯顯微鏡:反射暗場照明

2013-10-16  發布者:admin 

最有效的方法來改善對比度的反射光顯微鏡是利用暗場照明。在反射暗視野顯微鏡,一個不透明的阻斷圓盤的路徑行進的光通過垂直照明器,以便隻提供周邊的光線到達偏轉反射鏡被放置在。這些光線由反射鏡反射,並通過一個中空的軸環周圍的物鏡,以高度傾斜的角度照射試樣。

反射光暗場結構

在圖1中示出一個典型的反射光顯微鏡垂直照明器的剖開圖。所述照射器是水平方向的,90度到桌麵的顯微鏡和並行於光軸的方向,與上述燈殼體連接到所述照射器的背麵。粗,細調節旋鈕階段或大或小的增量分別提高或降低帶來的標本成為大家關注的焦點。試樣的頂表麵直立在載物台上麵對的物鏡,這一直到顯微鏡的光軸旋轉。

許多現代的反射光照明被描述為“萬能”的照明,因為有一些額外的配件,很少或根本沒有拆除,顯微鏡可以很容易地反射光從一種模式切換到另一個。它甚至可以滑動的反射路徑,以便執行透射光觀察。這種普遍的照明裝置可包括部分反射平麵玻璃表麵(有時也簡稱為半透半反鏡)明場,和/或完全鍍銀的反射麵與位於中心的一個橢圓形的,清晰的開口,用於暗視野觀察。

在麵對光沿垂直照明,同時,在顯微鏡的光軸成45度角以45度角傾斜時,這些反射裝置(容納在反射鏡塊或立方體)。各自的反射鏡都直接向下的光以90度角朝向試樣,也允許向上行進的反射光通過觀察鏡筒和目鏡觀察。最佳設計的垂直照明包括收集和控製光孔徑光闌和預聚焦,定心領域虹膜式光圈允許理想的科勒照明的聚光透鏡。固定到後端的垂直照明燈是一個包含燈泡,通常是一個高性能的鎢鹵燈的燈管外殼。對於非常微弱的暗場樣本,燈箱可替換當中含有汞燃燒器。燃燒器的燈可能會進入顯微鏡的立場,或(在簡單的模型)的電子通過外部變壓器供電。

內的垂直照明燈,一個50或100瓦的低壓高強度的鎢鹵燈所發出的光通過聚光透鏡,然後通過孔徑和視場光闌,的暗場鏡塊的開口之前,表現不透光的光闌對所述照射器的上麵的前部上方的物鏡。隻允許光通過的中空圓筒入鏡塊,如下麵的圖2中示出的光束的中心部分的不透光的光闌塊。該字段和光圈隔膜被打開到其最大位置,以避免阻塞外圍光線的光從源。

被反射的光進入反射鏡塊的塊內的管內定位一個特殊的反射鏡。這麵鏡子的方向在45度角的入射光束,有一個橢圓形開口,一個完全鍍銀的前表麵反射鏡所包圍。外圍光線從該橢圓反射鏡反射的光向下偏轉,在垂直照明器的底部排出。在氣缸的光,然後通過物鏡轉換器傳遞到專門建造的BF / DF,或BD的物鏡(圖3)被稱為物鏡之前,根據製造商的指定。這些物鏡通常被設計缺乏蓋玻片的標本上使用所需的光學校正。

反射光暗場鏡盒

光從暗場鏡塊沿著360度的中空室周圍的位於中心位置的專門建造的BD透鏡元件的反射光的物鏡,如在圖3中示出。此光衝著將試樣從每一個在傾斜射線的方位角,以形成中空的圓錐體的照明裝置,位於物鏡的中空室的底部的圓形反射鏡或棱鏡。在這種方式下,物鏡作為兩個獨立的光學係統同軸耦合等作為暗場“聚光鏡”和內係統作為一個典型的物鏡外的係統功能。

今天,最暗場的反射光顯微鏡物鏡無限遠校正,並提供廣泛的放大倍數從5倍到200倍不等。這些物鏡還生產各種款式的色差和球麵校正,從簡單的消色差物鏡、平常消色差物鏡和平場複消色差物鏡。大多數,但不是全部,被設計用來空氣的物鏡和試樣之間的空間中的“幹”。一些反射光的物鏡設計的重點在於在從檢體比平常更長的工作距離。LWD(長工作距離),ULWD超長工作距離),ELWD超長工作距離的物鏡桶上標有這樣的物鏡

物鏡設計取決於製造商而有所不同,但聚光鏡部分可具有三個經典設計之一。 反射的反射物鏡有一個單一的玻璃透鏡元件上麵的鼻子位置的物鏡,並依靠對桶的內表麵的反射光線聚焦到樣品上。另一個重要物鏡設計一係列棱鏡放置在所述中空的外室和用於瞄準和聚焦光朝向試樣折射光學配置。

圖3中所示的物鏡是一種反射折射光學係統,該係統使用兩個反射和折射光學元件的表麵,以形成所需的照明,以查看在暗視野模式中的試樣傾斜的空心錐形。進入中空周的物鏡的光第一次遇到的滾筒彎曲的透鏡元件,引導鏡像物鏡鏡筒內表麵的光。光被反射來自桶形直接通過玻璃元件,然後從鏡像物鏡的外桶,內表麵被折射,由第二個透鏡元件的照明以形成空心錐形前反射。的光的衍射和折射的試樣,然後能夠進入物鏡的前透鏡。

反射光暗場物鏡

一個中空的軸環,在反射光中的物鏡周圍的透鏡元件的必要性要求的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)標準是用來在反射光中的物鏡。這就需要有一個物鏡轉換器具有較大的螺紋規格,這通常被稱為BDBF / DF線程大小作為反射光的暗視野物鏡大多數製造商提供了物鏡的轉換標準的RMS螺紋尺寸物鏡轉盤 BD螺紋尺寸,使反射光顯微鏡上使用這些物鏡的適配器。應小心,以確保物鏡上使用BD螺紋物鏡轉盤的將符合顯微鏡管長度。

表1列出了一係列典型規格的無限遠校正的新planachromat設計用於在反射光顯微鏡的明/暗場物鏡。數值孔徑值達到一個極限為約0.90,在這個係列中,這是這種設計的“幹”的物鏡的實際限製。

新的D型 平常消色差物鏡(無限遠校正)
放大 數值
孔徑
工作距離
(毫米)
5X 0.10 11.20
10X 0.25 6.00
20X 0.40 1.00
50X 0.75 0.34
80X(幹) 0.90 0.18
100X(幹) 0.90 0.30
150X(幹) 0.90 0.27
表1

在許多現代的顯微鏡台燈,可以使用的新類型的物鏡,與相應的模塊或者,在暗視野,明視野,偏振光,利用Nomarski微分幹涉相差(DIC),及反射光的熒光觀察。

試樣幾何約束往往需要專門的物鏡,正確的圖像各個領域的標本。表2包含反射光的暗場物鏡設計要使用的長的工作距離,也產生高級的試樣的顯微照片,在非常高的放大倍數的複消色差透鏡物鏡規格。

長工作距離
和暗場複消色差透鏡物鏡
(無限遠校正)
放大 數值
孔徑
工作距離
(毫米)
20X(ELWD) 0.40 11.0
50X(ELWD) 0.55 8.2
100X(ELWD) 0.80 2.0
100X(APO) 0.90 0.40
150X(APO) 0.90 0.29
200X(APO) 0.90 0.30
表2

沒有在舞台上的標本,反映在一個暗場光鏡下顯示為黑色,因為斜光線超出接​​受角和懷念重新進入物鏡領域。當試樣放置在舞台上,功能的標本,包括表麵的不規則性,如晶界,山脊,劃痕,凹陷或顆粒等,現在再鑄輝煌在黑色背景。的對比,其結果是大大增加了樣品的表麵特征,否則幾乎不可見,在明場,易於辨別。事實上,許多冶金及相關樣品不要求蝕刻或其他籌備程序,才能產生優秀的暗場圖像。使用此方法的照明的色彩再現也是壯觀。標本細節,這往往是掩蓋在明照明,光散射暗場照明下,能夠進入的物鏡,並通過鏡片中央的物鏡要素,最終到達眼睛或相機。

明場和暗場反射光顯微鏡

圖4中所示的顯微照片表示的明場和暗場的比較功能的MIPS R10000微處理器集成電路的表麵使用BD-型物鏡的反射光圖像。在芯片的邊緣的接合線是很明顯的,在顯微照片。的計算機芯片的表麵上塗有一個氮化矽鈍化層,以保護暴露在大氣中的電氣元件。光的反射和折射,這一層負責的部分的顯微照片的外觀顏色。

在圖4中的明視場圖像(a)所示,入射光不反映從接合線,在顯微照片中顯得很暗。縮寫的芯片設計,芯片的表麵被納入到光刻製造工藝過程中,出現在右中央部這兩個顯微照片。這些縮寫,以及與鍵合線,斜光到物鏡,在暗場顯微照片,圖4(b)所示。這兩種方法,可以成功地用於照明,相互配合,在集成電路表麵進行檢查。

铌 - 錫超導絲在銅的模型中

圖5中的顯微照片用來進一步說明如何暗場照明下的標本考試相結合時,不同的照明技術可以互為補充。樣品是束铌 - 錫超導絲嵌入在銅/青銅基體組成軟線中使用的低溫超導磁體的高場強。在光照下的顯微照片,圖5(a)中,示出包圍的一個非常黑暗的區域和一個藍色的阻擋層是由鉭束的長絲。在圖5(a)是暗區,遺留下來的建設的電線束的熱處理工序中的殘留錫的層。超導絲和鉭阻擋是不可見的圖5(b),這是一個暗場顯微照片,在圖5中相同的成像麵積(一)。然而,殘餘的錫層的光反射到物鏡,並出現細絲周圍的明亮的金屬樂隊。圖5(c)是相同的視場在反射微分幹涉對比的顯微照片。青銅基體周圍的各個絲束是非常明顯的,但殘留錫和鉭阻擋層是​​難以辨別。這一係列的顯微演示如何技術可用於明場,暗場,微分幹涉對比相得益彰,並提供更徹底的調查標本。

以下部分回顧反映(事件)暗場照明顯微鏡的配置和調整中的步驟。

反射(透射)暗場結構

  • 選擇一個樣本,具有良好的反光性能,並將其放置到顯微鏡載物台。使用10倍的物鏡,調整顯微鏡反射光科勒照明。驗證(NEO,BF / DF或BD),暗場物鏡轉換器插入物鏡,並準備使用。
  • 打開孔徑和視場光闌其最大的位置。使用顯微鏡暗視野模式後,這些隔膜應始終返回到其正常的明場位置標本的對比與其他照明技術,以避免重大損失。
  • 將暗場站入光路,實現暗場照明。在最現代的顯微鏡上,這是通過使用一個滑杆的暗場鏡塊組件的重視。通常有幾種銷槽,標誌著滑塊的位置(對應的明,暗場,花期鏡塊),而這些往往是指定顯微鏡體的外部。
  • 查看樣品,現在應該可以看到暗場照明下。如果樣本所發出的光很微弱,提高燈泡的電壓,以增加光照強度。另外,檢查,以確保的字段和光圈隔膜被打開到其最寬的設置。暗場實驗完成後,返回所有的顯微鏡設置的明場模式。

反映現代光學顯微鏡暗場照明配件配備,提供了一個廣泛的創新。其中,拍照時,產生非反轉的字母(尤其是重要的半導體技術)的直立圖像的能力。其他關鍵功能的標本也使用直立影像技術在顯微定位在正確的方向。大多數製造商所移動到無限遠校正光學係統,可以消除重影圖像,散光常常由半透半反鏡的使用產生的,特別是當組件被添加到的光路。

新無限遠校正明/暗場提供的奧林巴斯尼康蔡司徠卡物鏡提供了一個增加有效視野和廣泛的工作距離,增強的光學性能,尤其是當超廣角視場 ​​目鏡。先進的新的照明係統提供了快速方便的切換鹵鎢燈和高能量的汞或氙燈光源,以提供最佳的照明為昏暗場標本。此外,一些反射光顯微鏡有內部的光學元件,提供了內置的變焦倍率來協助對焦,使中間(雖然空)的放大倍率。

先進的反映,多格式顯微攝影,光鏡體設計也很方便。從最大的製造商的工業顯微鏡能夠同時安裝35毫米,大格式(4“×5”),和數碼相機的顯微鏡的更大的可變性,在顯微攝影。這些先進的係統也提供了印記微米級數碼配件,糧食規模化,曝光信息,和/或其他票據直接到拍框旁邊的顯微照片。

現代進步反射光顯微鏡已在很大程度上推動半導體工業,材料科學和醫療診斷的熒光顯微鏡和細胞科學的爆炸性增長。暗場照明的能力以顯示輪廓,邊緣,邊界,劃傷,針孔和折射率梯度提供了一種手段,以補充其他形式的顯微鏡,包括明場,微分幹涉對比,霍夫曼調製對比度,和偏振光技術。對比增強技術耦合在一起時,這些常常會導致新的見解標本正在研究具體細節。



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