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光学显微镜各种不同种类的照明光源详解

2016-03-25技术资料

早期的显微镜依靠油灯和自然的阳光,他们的原始(但往往非常准确)显微镜提供外部照明光源。他们往往雇用相当巧妙的方法,如收集光从一个大的白板上或在阴天的散射阳光的反射。不幸的是,这些方法没有提供可靠的照明和经常视场照明的面积大大超过物镜的数值孔径,引起眩光和水浸。

光学显微镜各种不同种类的照明光源详解

现代显微镜通常有一个不可分割的光源,可以控制到相对高的程度。今天的显微镜最常见的来源是白炽钨卤素灯泡的反射壳体中定位,投射光通过聚光透镜到台下聚光。通过可变的可变电阻器,通常集成到显微镜支架灯电压控制。如图1所示是一个典型的照明灯和住房。灯泡是一个操作上的12伏的直流(DC)电压,并产生高达100瓦的功率进行照明的卤钨灯。灯电压控制的直流电源,通常内置在显微镜壳体,用电压控制旋钮,通常是一个电位器上的某个地方安装显微镜支架。这些灯泡在操作过程中产生大量的热量,在壳体上设置有散热片的一些层,以帮助消散多余的热量。灯泡的位置是由一系列的旋钮控制照明器壳体的侧面上,或预先为本专为壳体。灯箱的光通过聚光透镜(图1)引导到显微镜的基础上,然后通过烧结玻璃扩散器的冷凝器上的孔径光阑被聚焦前经常。

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白炽灯 -白炽灯基于钨灯用于现代显微镜的主要照明光源,除用于荧光显微镜调查。这些灯是热辐射发出连续光谱的光,从约300纳米至1200-1400纳米向上延伸,在600-1200纳米的区域为中心的波长的强度,如在图2中示出的大多数。他们的设计,建造和操作是简单的,由填充有惰性气体的一个封闭的玻璃泡,并含有由一DC电流通电的钨丝长丝。灯泡会产生大量的热和光,但只有5%到10%的能源输出的光账目。钨灯(但不卤钨灯)在操作类似普通家用灯泡,同样地,随着年龄的增长和缓慢地沉积钨蒸发的内包络线的黑化这样的强度下降往往会受到一些缺点。这些灯的色温和亮度随外加电压的变化,但平均的值的范围从大约2200 K至3400 K,在这些灯中使用的显微摄影彩色胶片,必须使用的显微镜,产生的颜色温度匹配的灯电压膜乳液,通常在3150 K和3250 K。之间的范围内的某个地方,通常情况下,色温必须是显微摄影微调插入到光路中的过滤器,这种平衡。膜乳液的色温的照明。
天下釆票免费资料大全 钨灯有很大的不同,他们的设计和制造商提供多种多样的车型配备了各种信封形状,安装固定装置和长丝安排。光学显微镜中使用的钨灯典型的选择是如图3中所示。图3(a)中的灯泡是用青铜卡口的基础上,被设计成一起使用的端部的圆筒形灯泡面对聚光透镜6-12伏方的钨丝灯。(二)在图3所示的圆角信封灯泡也有青铜刺刀基地,但这个不太强大的6伏灯泡可以定位项目光线或将横盘整理或最终的。图3(c)中的灯泡也有一个圆形的包络线,但配备螺线程基地。6和30伏之间的工作电压,这个灯泡被设计为使用的一端上。

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图3(d)中示出的灯泡是非常相似,在图3(a)中,除具有一个扩展的玻璃外壳。它配备了一个黄铜刺刀座和一个共同的设计用于在一些建在东欧的显微镜。一个现代的卤钨灯(有时也被称为石英碘灯泡)是图3(e)中示出。这些灯现在在日本,美国和西欧的大多数显微镜制造的标准设备。卤钨灯紧凑型灯泡,引进了一批普通白炽灯,最显着绚丽的光芒,更小的尺寸,照度均匀性,更长的灯泡寿命和更大的经济优势。与钨灯丝的白炽灯,卤钨灯添加到填充玻璃的卤素。卤素(通常是碘),确保所有的返回的蒸发的钨灯丝,而不是沉积在玻璃外壳。
注意!
卤钨灯工作在非常高的温度下,可能会导致严重烧伤,如果趁热处理。更换这些灯时,总是让他们冷却至少20分钟,然后将它们从灯箱。避免信封直接交给灯泡,因为在信封上留下的指纹将成为烧入玻璃,经常发起灯泡过早损坏。厂家包卤钨灯的塑料保护袋,以避免处理问题。使用一把剪刀切袋附近的钨针,并插入到其持有人的灯,而它仍然在袋子。除去包装袋,当灯在灯室中适当的位置。
钨卤素灯的灯丝往往是非常紧凑的安装在一种硼硅酸盐的卤化物玻璃(通常被称为“熔凝石英”)的包络线的阵列。这些灯的工作电压范围从4-24伏,额定功率从20-100瓦。他们有非常高的灯丝的工作温度,限制其使用通风良好lamphouses的扇形散热片,消除了大量的热量,这些灯泡产生的。与钨导线融合的硼硅酸盐玻璃外壳的底部是一个两针的风格。钨卤灯泡照明整个灯泡寿命是非常均匀的,其范围可以从1000-2500小时。钨卤灯泡发出连续光谱光源颜色温度范围从2700-3350 K(取决于电压),虽然有一定的下降,灯泡的色温值开始老化。

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图3(f)中所示的灯是一种含钨的卤的二向色反射器,通常用在光纤光源,像上面有图显示在图4中的一个。指导通过使这些灯泡所产生的红外辐射穿过二向色镜反射罩,而反射的较短的可见光和近紫外波长的光的反射器辅助。这些灯在6至21伏直流,通常都放在控制以及去除多余的热量通过散热风扇的工作电压,提供一个灯箱。使用这些灯的发光体,通常被称为“石英卤素”的光纤lamphouses提供高强度的照明,但有产生显着量的红外光以热的形式的缺点。对试样的直接照明一般会导致高度的热吸收试样,应小心,以确保这并不导致退化。图4中所示的灯箱包含的光纤管,使光聚焦到样品上的端部的透镜元件。

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此外,还包括其他外围元件,如彩色玻璃过滤器来产生特殊的灯光效果和偏光板附加镜头元素允许偏振光照明。这些光源通常被用作辅助斜照明化合物和立体显微镜反射光显微镜。特别设计的环形照明,如图5所示,可以用来创建一个明亮,360°凉爽的白色,无阴影,甚至强度照明。他们的目的是直接安装到立体显微镜目标是有用的,甚至用高倍率,工作距离长(1.5英寸到10英寸)目标不调光重新定位时,或当使用缩放功能。偏光单位生产的,环导光,使光反射回的目标可以是偏振光。也有玻璃及明胶滤光镜的试剂盒,可用于与这些照明装件。
显微镜没有配备一个内部的光源,必须借助于外部光源提供照明样品。在图6中示出一个典型的外部照明源。这些可能含有多种照明白炽灯钨丝灯包括6-12伏直流灯以及120伏的线圈灯丝灯泡体育额定功率从25-100瓦。

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在图6中所示的外部照明源的直流供电版本往往有120伏电源功率转换成必要的6-12伏的直流灯泡所需的外部电源供电。这些人士还通常配有扩散器,甚至出光的强度,以及过滤器,以帮助与色彩平衡。有些机型还提供了空间,为偏光片,,使偏光显微镜,可以进行与外部灯。灯通常设有一个“场”的隔膜,使显微镜调整进入显微镜的光束的直径。外部光源的光线聚焦到一个的台下镜像,必须仔细调整以反映光进入冷凝器保持适当的角度,以允许光线进入“中心”内,在显微镜的光轴的目标。
弧灯 -汞灯,氙气和锆弧光灯也专门形式的显微镜照明有用的资料来源。控制这些灯由外部电源供应器,旨在满足电气要求首先点燃的灯,然后提供正确的电流保持恒定的照度。图7中所示的几种典型的弧灯设计。图7(a)中的灯是配备在图7(b)中的点火器电极和灯的汞蒸气灯,一个现代的HBO 200瓦特水银短弧灯与交变电流通过一个外部电源供电。这与其它相似的弧光灯电源将提供足够的起动动力点燃燃烧器(由电离的气体蒸气),并保持燃烧用最少的闪烁。

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弧光灯的平均寿命约200小时,,最外部电源都配备了一个计时器,使显微镜监视多少时间已经过去了。汞弧灯(通常称为“燃烧器”)的瓦数从50瓦至200瓦的范围内,通常包括两个电极密封在高压下在石英玻璃外壳,其中还含有汞。这些弧灯不提供均匀的强度,在整个频谱从近紫外到红外(见汞弧灯的发射光谱的图8)。

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汞弧灯的强度大部分消耗在近紫外峰的强度,在313,334,365,406,435,546,和578纳米。这些灯一般可用于大多数形式的显微镜(除荧光显微镜),但作为优秀的单色光源,黑色和白色的显微摄影。使用适当的过滤器,在546纳米,435纳米的蓝线,并在365或406纳米的近紫外线绿线可以在选定的波长区域产生良好的单色光。汞蒸气弧光灯不应该被用于明,暗场,DIC,偏光彩色显微摄影,因为在有限的发射光谱的灯具不会产生真实的色彩再现的标本。

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显微镜用汞灯在整个可见光谱的氙弧灯有更均匀强度,它们不具有非常高的光谱强度的汞灯的特征峰。氙气灯中的紫外线有缺陷的,它们消耗的相当大的比例,它们的强度在红外,因此,使用这种灯需要小心控制热。短间隙氙气燃烧器通常是更可取的,因为圆弧的大小是这样的,它的光可能会更容易的目标包括在回光圈,从而避免了浪费的光强度。
注意!汞和氙弧灯有爆炸的危险,由于非常高的内部的气体压力和极端在使用过程中产生的热量,因为在操作过程中需要谨慎。决不其住房外点燃一盏灯,或直接观察灯,当它燃烧(这可能会导致严重的眼损伤)。用裸露的手指既不水银及氙灯进行处理,以避免无意的蚀刻石英包络。更换灯泡灯泡后有足够的时间冷却。存储在他们的海运集装箱的灯,以免发生意外。
始终坚持以汞或氙弧灯的安装或更换时,上面列出的安全程序。汞弧灯中,如上所述,有寿命约200小时,氙气燃烧器几百小时。频繁的开关切换,降低灯泡的使用寿命。当燃烧器达到额定寿命,光谱的排放量可能会改变和石英信封削弱。
锆弧灯显微镜照明的另一个极好来源。他们提供了一个非常小(几乎是一个点光源)束光的色温约3200 K,尽管这些灯不发光,光亮如汞或氙弧灯,他们提供一个连续的光谱光适合使用彩色胶片的显微摄影。
激光光源 -近年来,已越来越多地使用的激光器,尤其是氩离子激光具有强大的发射能力在488和514纳米。尽管成本高,已成为激光源,激光扫描共聚焦显微镜中尤其有用。
有很多不同类型的激光器,每一个都提供一个独特的发射光谱。图10示出的两个最常用的激光显微镜(荧光,共焦和单色明场)的发光光谱。

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电子闪光灯 -一个专门拍摄移动标本的方法(尤其是在暗场照明)已制定使用电子照相闪光系统。这些闪光管提供照明5500 K表,可以捕捉的瞬间突发大标本细节时使用高速(ISO 400及以上)日光投影胶片。这些单位必须伴随着一个连续的源钨照明以确保试样取景,科勒照明,重点,并对准显微镜前闪光灯显微摄影。应同步闪光管的显微镜相机的快门,一些厂家提供这种设备作为附件显微摄影。

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