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尼康顯微鏡Sénarmont DIC構造

2014-12-16  發布者:admin 

無論是透射或反射的光學顯微鏡用於使用德Sénarmont補償器在微分幹涉對比(DIC)的操作的配置提供了更為緯度和精度為采用偏壓相位差的比是可能的,依賴於物鏡諾馬斯基的翻譯係統(或沃拉斯頓)橫跨光路的棱鏡。實際上,它包含偏光元件和必要的聚光鏡和物鏡分束棱鏡化合物任何顯微鏡可以容易地轉換為在去Sénarmont模式操作,而不管是否顯微鏡最初被設計用於此物鏡。

幾個主要的顯微鏡製造商正在生產DIC附件套件為他們包含了使用,而不是一個翻譯的物鏡棱鏡去Sénarmont補償器引入偏置遲緩到波前場的必要組成部分研究級顯微鏡。 基本德Sénarmont DIC顯微鏡光學係列示於圖1的透射光顯微鏡。 非偏振白光的燈燈絲的局部鄰域發射出的半相幹束(源通常為100瓦鎢鹵素燈泡)首先通過線偏振器和四分之一波長相位差板組合在一起以脫Sénarmont補償器殼體,其附連到所述照明端口在顯微鏡的底部。 線性,橢圓形或圓偏振光射出下一脫Sénarmont補償器通過聚光鏡諾馬斯基(或渥拉斯頓)分光鏡棱鏡,它是第一個剪切成正交分量,然後由聚光透鏡係統呈現平行通過。 穿過樣品和其周圍介質後,光由物鏡收集並聚焦在第二諾馬斯基棱鏡位於上述課題螺紋座中的顯微鏡物鏡轉換器的幹涉平麵。 正交波陣麵是由物鏡諾馬斯基棱鏡重組,並前往了光學火車到分析儀,它隻能通過平行傳輸方位角這些組件。 通過分析器接納的平行波前能夠進行幹擾,以產生可觀察到的或記錄由一個檢測器的圖像。

在圖1所示的結構中,去Sénarmont補償器設計,以適應並緊緊固定到位於該大圓滾花輪圍繞所述場透鏡,並控製視場光闌光圈大小內的安裝支架。 在脫Sénarmont補償器殼體偏振片上麵安裝是四分之一波長相位差板被定位為與快光軸取向東 - 西相對於顯微鏡幀。 此外,相位差板,從垂直於光路傾斜離軸幾度,以減少反射,並具有多個塗層施加到上表麵的防反射薄膜。

偏振片包含在所述光端口外殼裙和固定相位差板之間夾著一個旋轉圓柱體(見圖2)。 當偏振器透射軸平行排列的相位差板的快軸,沒有光程差被添加到剪切波前聚光鏡和物鏡棱鏡之間行進(實際上,不存在偏差,因為相位差的直線偏振光射出的補償器)。 然而,在氣缸內附偏振片被設計為圍繞顯微鏡光軸以引入橢圓或圓偏振光旋轉大約180度(加上或減去從偏振片和相位差板的快軸的平行取向為90度)成的光學係統。 旋轉的精確度被指示在一些德Sénarmont補償器外殼由一個刻度尺,包含在中央的位置(平行於相位差板偏振片排列),並在左和右方向延伸的大約45度的線性刻度(在圖2中所示)。 因此,正和負偏置相位差可以簡單地通過旋轉偏振器在其範圍內來回被引入具有這種補償器的一個去Sénarmont DIC顯微鏡。

在初始安裝時,在圖2所示的去Sénarmont補償器是第一對準與偏振片透射方位和相位差快軸定向在適當的位置(東 - 西),並越過相對於分析器的透射軸(其被定向北-South)。 對準之後,補償器被固定到光端口旋鈕有鎖定固定螺釘。 偏振片軸方向標上解Sénarmont補償單元的前部,如上述那樣,與該帶刻度的判決使操作者定性確定時,偏振器被轉動偏置相位差引入到係統中的近似量。 的鎖定旋鈕(見圖2)可被用於相對於1/4波長板保持在偏振片動的。對於明場或無微分幹涉對比增強的對比度的技術,其全部偏振片與相位差板組件可從光路通過擺動出鉸接上部除去。

偏振光具有線性,橢圓形或圓形的特性,這取決於偏振器的方向相對於相位差板,退出德Sénarmont補償器和下一個遇到諾馬斯基或渥拉斯頓棱鏡設置在聚光器轉盤內(圖1和3)。DIC聚光鏡棱鏡,其充當分光器產生的角切向進入的偏振波前,有一個類似的設計特點而不管它們是否用於與德Sénarmont補償器或平移物鏡棱鏡的使用。 這些棱鏡,通常安裝在設計成容納至少三個或四個單獨的棱鏡單元,類似於圖3中刀架規格所示的模型的旋轉轉台和配置,根據製造商而變化,但它們通常含有時隙為四到八個輔助組件,包括沃拉斯頓或諾馬斯基棱鏡,相差圓環,霍夫曼調製對比度縫,或暗場光停止。 在圖3中示出的聚光器轉盤包含七個開口,其中三個填充有相襯的環和3,用DIC諾馬斯基棱鏡。 狹長開口被用於明場觀察。奧林巴斯顯微鏡

各聚光鏡的DIC棱鏡(它也被稱為補償器輔助棱鏡)必須專門匹配的窄範圍的物鏡的數值孔徑,所以一個特定棱鏡可能隻對一個或兩個物鏡工作(例如,在20倍和40倍)。 其結果是,聚光鏡棱鏡3 5之間,必須利用匹配的10倍和100倍之間的整個物鏡放大倍率範圍中的典型金相顯微鏡。 一些製造商設計每個聚光棱鏡專門為特定物鏡,因此需要多達七個聚光鏡棱鏡跨越具有不同的數值孔徑幹燥和浸油物鏡的整個頻譜。 尼康聚光鏡(諾馬斯基)棱鏡規格為德Sénarmont DIC顯微鏡進行編目表1,包括棱鏡和物鏡識別的字母,顏色代碼,剪切距離和數值孔徑範圍。

聚光鏡的DIC棱鏡刀片與具有組合棱鏡(通常在形狀橢圓形)通過光學水泥與定位在一個固定的,精確定位剪切軸固定陽極的圓形鋁或黃銅片製成。 DIC的棱柱楔很薄,切斷與緊密的公差,以確保角剪切值匹配那些由物鏡的數值孔徑必須的。 拋光板,必須小心處理,以避免指紋,油汙,灰塵,雜物汙染。 每個棱鏡幀包含一個定位槽或銷相配合,以在聚光鏡炮塔一個對應的對方,以便定義和聚光鏡棱鏡的安全對準相對於所述物鏡棱鏡和偏振器,分析器的軸線,和去Sénarmont補償器延遲板。 後在棱鏡插入聚光鏡轉台,它們被固定到位用彈簧或一個螺釘鎖緊。 有粘合劑背襯磁性或聚合物的標簽設置有最普遍的聚光鏡,以允許識別組件的轉台開口部已經組裝之後。

萬向炮塔聚光鏡通常設置有頂透鏡擺動式機構,它使所述聚光鏡與兼具高(10×通過100倍)和低(2×經過5倍)放大率物鏡被采用。 頂端透鏡被放置到光路中通過拉或推在擺動杠杆為較高倍率,並除去從路徑用於與較低倍物鏡使用。 大多數炮塔頂部聚光透鏡擺動手臂被擰接受鏡頭組件專為幹燥和浸油的物鏡。 通常情況下,一個幹聚光鏡頂部透鏡元件將具有數值孔徑值0.75和0.90之間的範圍內,而設計用於石油使用相應的組件具有高得多的數值孔徑(1.3至1.4)。 通常情況下,不存在在聚光鏡和顯微鏡載物台以允許擺動機構,以被插入所述油頂部透鏡元件時正確操作之間有足夠的間隙。

尼康聚光棱鏡諾馬斯基規格

頂級鏡頭 
 
元素

聚光器 
 
棱鏡碼

數值孔徑範圍

剪切距離 
 
(微米)

色標

DIC L

小於0.5

0.6

DIC M

0.51.0

0.3

DICħ

1.0或更高

0.15

DIC L

小於0.5

0.6

DIC M

0.51.0

0.3

DICħ

1.0或更高

0.15

表1

剪切波前退出聚光鏡棱鏡呈現平行的聚光光學係統和被攔截的物鏡前透鏡元件之前通過標本。正交波前穿過係統(偏壓相位差)之間的光程差是預先確定的被偏振片透射軸相對於相位差板的快軸在脫Sénarmont補償器的位置的光進入聚光鏡之前。 在經曆波前場失真由檢體,光由物鏡光學係統收集並聚焦到幹涉平麵(共軛到物鏡後焦平麵)定位在所述物鏡的第二諾馬斯基或渥拉斯頓棱鏡的。

在正確對準的DIC顯微鏡(不論用於引入偏倚相位差機製),聚光鏡棱鏡由聚光鏡和物鏡係統的聯合作用成像到物鏡棱鏡。 其結果是,由聚光棱鏡所產生的波陣麵的剪切被精確匹配在沿兩個棱鏡,其被反轉相對於彼此的表麵上的每個點。 旋轉脫Sénarmont補償偏振器產生的波陣麵的不匹配(偏移相位差),這反過來,引入的光程差是在整個顯微鏡孔徑均勻的。

在設計使用一個去Sénarmont補償器,物鏡諾馬斯基引入偏置相位差DIC顯微鏡(或在某些情況下,渥拉斯頓)棱鏡被固定在固定支座該滑入上述物鏡,噴嘴精確定位,如示於圖1和4中。在圖4中呈現的諾馬斯基棱鏡交叉的偏振器之間進行成像來說明的幹涉圖案作為剪切距離的函數的相對尺寸(見表1)。 使用去Sénarmont補償顯微鏡需要一個單獨的物鏡棱鏡的每個物鏡,但通常可以使用相同的聚光鏡諾馬斯基棱鏡,用於兩個或兩個以上的物鏡,如上述那樣。固定物鏡棱鏡幀(圖4)容易從光路中通過滑動框架從插槽中並遠離顯微鏡鼻甲其它對比增強模式除去觀察。

離開物鏡諾馬斯基棱鏡後,重組的波前下一個遇到的分析器(第二偏振片),它通常放置在顯微鏡物鏡轉換器和所述觀測管之間一個方便的位置。 分析器的作用是通過波前矢量分量是平行於傳輸方位,並且能夠建設性和破壞性幹涉以形成DIC圖像在固定目鏡隔膜或照相機的投影透鏡。 幾個顯微鏡物鏡轉換器設計結合的槽,用於插入導向南北相對於所述顯微鏡幀和偏振器的簡單的固定位置的線性分析儀(示於圖5的(b))。 在此配置中,分析器被定位為與透射軸垂直於偏振器(以產生交叉偏振 )的。 其他顯微鏡利用固定被插入到光列車在整個多個位置,包括中間管和垂直照明(用於反射光的配置)分析儀。 固定分析儀被安裝在可容易地安裝或從顯微鏡光路中刪除,以允許攝像模式快速轉換的矩形幀。

幾個分析器設計包括同一幀樣式(參見圖5(a)和5(b)),但由一個拇指輪的裝置,往往是畢業5,10,45,或90度的增量使分析器元件的轉動(圖5(a)表示一個例子)。 偏光顯微鏡配備為DIC的觀察經常容納在中間管(圖5(c)和圖6),其位於所述物鏡鼻甲和觀察管之間的分析儀。 這些單元通常被設計為在偏振光精確測量,並設有360度刻度圍繞管(圖5(c)),或相鄰的圓周纏繞到帶刻度的指輪(圖6)遊標尺。 另外,鎖定機構包括以緊緊固定分析器在發送期望方位。 此外,該分析器通常安裝在一個滑塊,以便它可以方便地從光路為直線偏振光或明場觀察除去。 中間管偏振光和DIC顯微鏡也通常包含一個20×6毫米DIN標準插槽為四分之一波長,全波,或德Sénarmont補償器(圖5(c)和6)中,雖然有幾個廠家使用專有位尺寸。

偏壓相位差引入到波前場的量的精確測定是很困難的,以確定在微分幹涉反差顯微鏡,其使用轉換諾馬斯基棱鏡中的物鏡後側焦點麵(傳統諾馬斯基DIC)。 為定量估計,已經開發了具有高精度的千分尺控製翻譯裝置諾馬斯基棱鏡幀,並且這些組件可被用於精確測量偏壓的移動小,記錄增量棱鏡導入量。 一個更精確的測定(接近百分之一的波長的)可以通過利用有刻度的分析儀(或偏振器),耦合到一個副尺刻度(圖5(c)和圖6)和一個四分之一波長相位差板中的去Sénarmont製成DIC配置。

定量測定的偏壓延遲值,類似於圖6所示的1的結構是理想的。 中間管在圖6中呈現的設計是物鏡諾馬斯基棱鏡中,噴嘴和顯微鏡觀察管之間安裝。 插入管的下部插槽是一個標準的550納米德Sénarmont補償器(最初設計用於偏振光測量)容納在一個固定的框架具有平行於偏振器(東 - 西),並平行於分析器的慢軸快軸(南北)。 上述脫Sénarmont補償是含有一個360度的可調節的線性偏振元件(作為分析儀)的矩形框,並且畢業單度的旋轉。 圓形旋鈕駐紮鄰近於副尺刻度,使準確測定偏振片透射方位取向的,並提供了與控製偏壓相位差的水平的光學係統中,以一個波長的幾部分的能力的顯微鏡。

含有帶刻度分析器和一個去Sénarmont補償中間管可以改裝到最初設計通過物鏡諾馬斯基棱鏡的翻譯引入偏置相位差(在滑動框架)顯微鏡。 後通過匹配的物鏡和聚光鏡棱鏡的幹涉條紋(最大消光)的最大重疊初始配置的光學係統,分析儀可旋轉地介紹偏壓相位差。 事實上,顯微鏡已經裝有德Sénarmont補償原始設備(類似或相同於圖1中的模型),也可以與圖6(或圖5(c))示出的中間管配置用於定量測定偏倚遲緩。 以除去所述固定分析器如果包含另一個分析器的中間管被加入到光學係統是非常重要的。

總之,偏壓相位差在德SénarmontDIC顯微鏡可以定性通過簡單的旋轉偏振體單位的控製,如在圖1和2呈現,或者與圖5(c)和6中示出的更多的定量中間管這是沒有必要以改變在微分幹涉對比,然後進入聚光鏡棱鏡波前場的關係(線性,橢圓形或圓偏振光)。 相同的效果可通過改變光程差用四分之一波長相位差板和轉動分析器的波前已經從物鏡棱鏡出現後才能實現。事實上,偏壓相位差可以在DIC光學係統中的任何位置引入,提供某處偏振片和分析器之間所做的變化,並且適當的組件采用以正確的方向。 傳統的DIC顯微鏡設計依賴於物鏡的翻譯,或在極少數情況下,聚光棱鏡。 較新的德Sénarmont補償顯微鏡采用旋轉偏振片和相位差板的場透鏡(主要為符合人體工程學的措施)附近以達到相同的效果。

現代偏振和DIC顯微鏡位置的偏振器和分析器在戰略位置相對於該場透鏡,聚光鏡,物鏡,觀測管。 在年齡較大的顯微鏡,這些偏振元件可以發現安裝在各種各樣的位置。 應當指出,但是,放置在或非常接近的共軛像平麵偏振元件(視場光闌,標本架,或目鏡固定光圈)不是一個好主意,因為劃痕,瑕疵,汙垢和碎屑在玻璃或聚合物表麵可與試樣一起成像。

德Sénarmont DIC的倒置顯微鏡

反轉的透射光(組織培養)的顯微鏡通常配備有DIC光學部件中的可視化,攝影和各種透明的標本,包括活細胞,胚胎,和組織切片的數字成像來輔助。 傳統和德Sénarmont DIC的光學係統已被改編為倒置顯微鏡的使用。 在直立和倒置顯微鏡DIC配置之間的主要區別在於在聚光鏡係統,其通常需要用於倒置儀器專門長工作距離的光學部件。 在許多情況下,倒置顯微鏡物鏡還必須設計成與長或超長工作距離運營匹配聚光鏡孔徑照明錐體。

最流行的倒置顯微鏡的配置放置物鏡旋轉物鏡轉換器的機械載物台,在那裏它通過一中間管或直接端口到主內部光學火車附連到所述主體的下方。 在一些模型中,上滑塊幀固定諾馬斯基棱鏡的DIC(見圖4),這是相同的,以在直立顯微鏡中使用的棱鏡,可以插入到物鏡轉換器件。 其他顯微鏡采用單個滑動諾馬斯基棱鏡,安裝在一個長的矩形框架,其用於所有的物鏡(10×通過100倍;傳統諾馬斯基DIC)。 所述諾馬斯基棱鏡框架被安裝在中間管,使得所述分束器可以很容易地從光學路徑為明,相襯,霍夫曼調製,或其他成像方式除去,噴嘴的下方。 偏壓相位差由控製旋鈕位於棱鏡幀的末端的裝置引入。 在後者的配置中,單個諾馬斯基棱鏡用於重組波前對所有的管口的物鏡,雖然許多顯微鏡的設計所需要的棱鏡的軸向安置在較高的放大倍率,以適應變化的物鏡後側焦平麵的位置。

一個典型的倒置顯微鏡設計用於使用德Sénarmont補償微分幹涉對比示於圖通過在上述照明柱的鎢 - 鹵燈發射的第一穿過濾波器級聯7.半相幹光波(中性密度,顏色平衡,和幹擾)通過場透鏡並進入聚光鏡係統偏轉由直角棱鏡之前。 附著在聚光鏡的頂部是一個去Sénarmont補償器(參見圖8)包括一個線性偏振器和四分之一波長相位差板構成。 光穿過德Sénarmont補償器後,它被聚焦在聚光鏡孔徑光闌(現場聚光鏡焦平麵的),這是共軛利用Nomarski棱鏡位於聚光鏡轉台(圖8)的幹涉平麵。 剪切波前被聚焦彼此平行由聚光透鏡係統和收集由物鏡前透鏡,其位於下方的檢體階段之前照亮樣品。

第二諾馬斯基棱鏡(在圖7中示出)被容納在顯微鏡物鏡轉換器的物鏡的下方,並用於重組剪切波前它們被檢體變形和聚焦物鏡後。 重組波然後穿過第二偏振器(分析器;見圖7),位於一個滑動矩形框架,並插入到物鏡轉換器件和顯微鏡基座之間的中間管或槽。 離開分析器後,將波陣麵(這是現在能夠進行破壞性和建設性幹涉的)橫動通過顯微鏡內部光學係列,以形成在所述目鏡的固定光闌或傳統的或數字相機係統的投影透鏡的圖像。

如上所述,裝備有DIC德Sénarmont補償顯微鏡具有固定地安裝到類似於圖4偏置相位差所示被引入到光學係統的那些,通過旋轉上的德Sénarmont補償偏振器傳輸方位(圖8的幀物鏡諾馬斯基棱鏡)連接到所述聚光鏡。 的諾馬斯基棱鏡聚光鏡安裝在一轉台,類似於設計為直立顯微鏡(見圖3),但使用不同的車架設計。 作為為直立顯微鏡的情況下,聚光鏡諾馬斯基棱鏡專門匹配的窄範圍的物鏡的數值孔徑,所以幾個棱鏡必須采用覆蓋整個放大率範圍(表1)。

聚光鏡棱晶(通常形狀為圓形)被安裝在剪切軸的精確定位,使用光學水泥,成餅形鋁楔形螺栓進入聚光鏡炮塔。 類似於正置顯微鏡聚光棱鏡的倒置顯微鏡諾馬斯基棱鏡很薄,切斷與緊密的公差,以確保角剪切值匹配那些由物鏡的數值孔徑必須的。 聚光器轉盤可以接受三至五楔子,這足以覆蓋整個顯微鏡的放大倍率範圍。 除了諾馬斯基棱鏡,聚光器轉盤可容納相襯環形板和霍夫曼調製反差狹縫板(奧林巴斯顯微鏡)。 相差環,狹縫板和諾馬斯基棱鏡的任意組合可以用在聚光鏡中。

一階補償板

使用去Sénarmont補償微分幹涉相襯顯微鏡使正負半波長之間引入偏置相位差值。 為了提高剪切波前之間的路徑差,一個全波相位差板可以被添加到光學係統(產生延遲值高達1.5倍的綠色光的波長)。 補償板賦予更大的控製,用於調節樣本細節的對比度相對於背景亮度和顏色值,並且還使波陣麵之間的偏置相位差的更精確的調整。 此外,全波長補償器經常用於較厚透明的標本,其通常成像過灰度強度的有限範圍光學染色 。

上搭載了德Sénarmont補償器DIC觀測正置或倒置顯微鏡,一個全波相位差板可插入任一物鏡棱鏡和分析儀或脫Sénarmont補償器和聚光鏡棱鏡之間的光路徑。 直立顯微鏡通常具有聚光鏡的下方或在中間管上麵的物鏡,其被設計成接收一個全波相位差板的槽中。 倒置顯微鏡更多的限製(由於設計上的限製),在安置補償的輔助了。 在圖8所示的倒置顯微鏡聚光器可以接受一個全波長相位差板中的去Sénarmont補償器殼體下方的狹槽,但不具有用於引入物鏡和分析儀之間的輔助補償的規定。 大多數由其他廠商提供的倒置顯微鏡聚光鏡的設計是類似的。

總之,去Sénarmont補償使更多的控製偏差遲緩的DIC顯微鏡比依賴於整個顯微鏡光軸棱鏡翻譯傳統諾馬斯基物鏡棱鏡設計。 通過偶聯有刻度的偏振器(或分析器)到固定四分之一波長相位差板,相位差偏壓引入到光學係統的量可以用高精度的測定。 最後,結合了一個去Sénarmont補償場透鏡附近在儀器的基座顯微鏡設計具有比傳統的配置的人體工程學的優點。




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