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      奧林巴斯共聚焦顯微鏡的非相干光源介紹

      傳統(tǒng)照明系統(tǒng)在現(xiàn)代視場顯微鏡利用透射光的鹵鎢源和熒光激發(fā)的短弧燈。各種激光器已在采用作為光源的視場觀察幾個(gè)調(diào)查員,在顯微鏡,共聚焦顯微鏡的出現(xiàn)大大增加使用激光。這種討論評論的優(yōu)點(diǎn)和局限性的非相干 (或非激光) 光源在共聚焦顯微鏡,作為共焦照明的光源和視場顯微鏡共聚焦顯微鏡在次要來源。Zui初的兩個(gè)問題常常出現(xiàn)時(shí)的共聚焦顯微鏡的照明系統(tǒng)被認(rèn)為是,和這些特定儀器光源的選擇有直接的影響。

      奧林巴斯顯微鏡共聚焦顯微鏡的非相干光源

      時(shí)選擇系統(tǒng)組件,它是共同的問題是否可以在點(diǎn)掃描共聚焦顯微鏡使用弧燈。雖然第一次共聚焦顯微鏡,建于 20 世紀(jì) 50 年代 (和 Marvin Minsky 1988 回憶錄中討論),采用鋯弧在原型階段掃描工具,短弧燈的光芒是太低,不能在現(xiàn)代點(diǎn)掃描共聚焦顯微鏡中有用。光輝考慮到源,其角發(fā)射的配置文件和光輸出的大小。低發(fā)散、 甚至謙虛的激光從高輻射通量和小光斑大小,不能通過光束整形光學(xué)應(yīng)用于電弧放電燈源。在圖 1 中介紹的亮度圖的等離子體球從汞 (HBO) 和 (XBO) 氙弧光放電燈。請注意兩個(gè)來源的磁通密度的變化。

      通常提出的第二個(gè)問題是適合用于紡紗磁盤共聚焦顯微鏡下,弧光放電燈,此應(yīng)用程序是可能的雖然與局限性。再次,限制問題是此源類型的光輝。由于旋轉(zhuǎn)磁盤共聚焦顯微鏡需要直徑大的、 非常準(zhǔn)直的、 統(tǒng)一的梁,同時(shí)照亮許多小孔,弧光放電燈有潛力成為適當(dāng)?shù)膩碓?。受雇于?dāng)今紡紗磁盤文書 (通常 1-2%) 的尼普科夫磁盤的低傳輸需要相當(dāng)大的輸入的功率。一些旋轉(zhuǎn)磁盤系統(tǒng)利用弧燈照亮 Nipkow 磁盤有相對較大的光圈,并出現(xiàn)了新的設(shè)計(jì),增加光照強(qiáng)度。

      從橫河廣泛使用的旋轉(zhuǎn)磁盤掃描程序是利用激光光線由單模光纖耦合到掃描頭。此外,安裝在第二個(gè)磁盤上微透鏡陣列與對齊在掃描儀中,增加勵(lì)磁光收集關(guān)于針孔五倍相比,利用單個(gè)磁盤的設(shè)備。在掃描過程中的損失頭光學(xué)、 波長選擇過濾器和磁盤結(jié)果在激發(fā)光輸出到后方孔徑的只是大約 5%的在結(jié)束了光纖測量的目的。后方孔徑所需的足夠的信噪比在大多數(shù)生物應(yīng)用程序Zui小輻照度是物鏡的大約 40 微瓦每平方厘米,雖然可能利用達(dá) 120 微瓦每平方厘米。因此,約 5 毫瓦強(qiáng)度是需在光纖光纖輸出。這種光的輸出時(shí)在一些短弧燈的能力范圍內(nèi),他們都通過多模光纖或液體光導(dǎo)耦合,如下所述。

      非相干光源的特點(diǎn)

      弧燈發(fā)射波長

      在過去,Zui經(jīng)常用于波長熒光激發(fā)了譜線產(chǎn)生的汞弧 (365、 405、 436、 546 和 579 納米),如圖 2 中給出。很多熒光團(tuán)因此選擇,使用,因?yàn)樗麄冞@些激烈的線條,興奮和顯微鏡物鏡被設(shè)計(jì)給同一波長Zui優(yōu)修正。如可用激光波長往往不匹配汞發(fā)射譜線,利用激光共聚焦顯微鏡顯微鏡技術(shù)人員有時(shí)被被迫放棄使用熟悉熒光染料或激發(fā)他們在低于Zui佳波長。圖 2 中所示是一個(gè)典型的 100 瓦特汞 (HBO 100) 和 75 瓦特 (XBO 75) 氙弧光放電燈的光譜輻照度概況作為波長的函數(shù)。汞燈展品在紫外和可見光區(qū)域,幾個(gè)峰值,而氙弧燈提出了幾乎連續(xù)的光譜非常小高峰 467 納米和近紅外區(qū)域的幾個(gè)山峰。

      奧林巴斯顯微鏡共聚焦顯微鏡的非相干光源

      汞和氙弧燈譜

      超級壓力氙弧光放電燈是經(jīng)常需要時(shí)使用寬的激發(fā)波長范圍。它的輸出模擬太陽光,因?yàn)樗峁┝思ち覍拵д彰鳑]有突出的譜線,在紫外光或可見光波長區(qū)域 (圖 2)。壓力擴(kuò)大譜線匹配吸收譜的幾種熒光染料,從而導(dǎo)致更有效的激勵(lì)比從窄激光發(fā)射線能量相等。加寬的光譜線的可用性也允許同時(shí)激活的不同發(fā)射波長,包括那些在紫外線的幾種熒光染料。

      一致性

      非激光光被區(qū)別于激光燈由其程度低得多的一致性。非相干光和相干光正在限制理論構(gòu)造。在視場顯微鏡,很少關(guān)注的除了當(dāng)考慮衍射和干涉效應(yīng)的照明光的相干度。在實(shí)際意義上,光被認(rèn)為是非相干時(shí)沒有散斑效應(yīng)是目前和相干的時(shí)候都。光源,事實(shí)上,展覽空間相干源的角大小的關(guān)系和時(shí)間相干性,其波長的帶寬有關(guān)。鎢燈絲燈具有相對較低的空間相干性由于射極大?;魮碛懈叩囊恢滦裕谴竺娣e的等離子體 (見圖 1) 用來作為源。

      一般情況下,具有低相干照明期望明視場和反射光學(xué)顯微鏡模式下,雖然是必需的階段和干擾模式的光具有較高的一致性。熒光的過程涉及到足夠數(shù)量的激發(fā)和發(fā)射照明光的相干性是通常并不重要,和從標(biāo)本發(fā)出的光是基本上非相干之間的步驟。

      如果照明光的相干性得太高,圖像開發(fā)造成的從任何的光學(xué)表面,包括透鏡、 反射鏡、 灰塵 windows 和,尤其是蓋板玻璃反射相干波波前的干涉條紋。這種復(fù)雜干擾模式可以顯示為已定義的戒指,但更常見的是,它顯示為高對比度的顆粒散斑,疊加后的圖像,遮蔽的詳細(xì)信息。此外,當(dāng)試樣是透明的有多層的顯微組織,散斑點(diǎn)成為更復(fù)雜的人物。廣譜燈照明具有低的時(shí)間相干性,和散斑平均。在大多數(shù)情況下,與低相干照明是常規(guī)和共聚焦顯微鏡更可取。另一方面,通過調(diào)整科勒照明系統(tǒng),以減少源的有效大小,非激光光源還可以提供較高的一致性級別所需的干涉顯微鏡

      散斑效應(yīng)是光明的如果在某一特定點(diǎn)周圍的散射中心內(nèi)從光的干擾是建設(shè)性與那從背景,和黑暗的如果破壞性干擾發(fā)生。明顯的大小的散射中心和個(gè)別散斑與相關(guān)光學(xué)分辨率的限制 (或數(shù)值孔徑)。在非相干光照明,散斑具有不同波長部分取消以產(chǎn)生一個(gè)較低的對比度模式之間重疊。由于散斑結(jié)果從干擾現(xiàn)象,任何的光學(xué)系統(tǒng)或標(biāo)本的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致在復(fù)雜變化的散斑圖的時(shí)間。

      光輝

      光輝是光通量密度每單位固體可視角度衡量。它表示在瓦每平方厘米每球面度 (W/cm ^2/sr),并考慮到從來源、 其大小和角度分布的光通量輻射通量。光輝的來源的距離無關(guān),因?yàn)椴蓸拥拿娣e增加的比例。光度法等效措施是卑鄙的或經(jīng)常表示在單位坎德拉每平方米的平均亮度 (cd/m ^2)?;糁饕腔〉囊?yàn)樾∠啾葻魺艚z的大小是弧的更加容光煥發(fā)比鎢燈絲燈泡瓦數(shù)的幾個(gè)數(shù)量級。鎢燈絲燈泡可以有的細(xì)絲狀,允許更有效的利用的光收集系統(tǒng),和細(xì)絲經(jīng)常彎曲成磁盤或?qū)挾降臉逢?duì)來匹配輸入的光收集光學(xué)孔徑。弧燈從一個(gè)小的環(huán)面周圍 (見圖 1) 的兩個(gè)電極之間的軸產(chǎn)生光。光收集系統(tǒng)需要的光源投射到試樣不僅實(shí)現(xiàn)均勻照明的試樣平面。

      非相干光源的光學(xué)顯微鏡

      輻射通量
      (毫瓦)
      光通量
      (流明)
      光譜輻照度
      (毫瓦每平方公尺/納米)
      源大小
      (以毫米為單位的高度 × 寬度)
      HBO 100 瓦 3200 2200 30 (350-700 nm) 0.25 × 0.25
      XBO 75 瓦 1460 1000 7 (350-700 nm) 0.25 × 0.50
      鎢 100 瓦 4000 2800 < 1 (350-700 nm) 4.2 × 2.3
      LED
      (UV、 365 nm)
      100 0.1 2.5 0.25 × 0.25
      LED
      (紫羅蘭色,400 毫微米)
      250 3.9 6 0.9 × 0.9
      LED
      (藍(lán)色,450 毫微米)
      150 116 4.5 0.9 × 0.9
      LED
      (綠色,520 nm)
      10 15.9 0.25 0.25 × 0.25

      表 1

      表 1 比較常用的光源為視場光學(xué)顯微鏡。HBO 100 (100 瓦特高壓汞弧光放電燈) 具有Zui高的光輝 (和平均亮度) 的常用任何的燈具瓦數(shù),由于它非常小的源的大小。顯微鏡技術(shù)人員,為內(nèi)容的光輸出 (光譜輻照度)、 光譜是一個(gè)重要的考慮因素時(shí)比較各種來源。輻射通量是在所有波長的光輸出的積分并不提供關(guān)于其光譜分布的信息。光度法的單位,如平均亮度,在使用時(shí),這一點(diǎn)尤其明顯。因?yàn)楣舛葹閱挝贿M(jìn)行加權(quán)根據(jù)人類的眼睛,輸出中的紫外線或紅外線的光譜敏感性有一個(gè)非常小的加權(quán)相比,這個(gè)綠色的光。輻射通量或光通量的多色和單色的來源 (如激光器和發(fā)光二極管) 之間的比較不是輸出的有意義的如果只有有限的光譜部分的多色源是輸出的將用于。

      只有 47%的 HBO 100 盞燈的輻射輸出介于 320 和 700 納米的波長。大部分能量集中在著名的譜線在 366 毫微米 (大約總數(shù)的 10.7%) 436 納米 (12.6%),546 納米 (7.1%) 和 579 納米 (7.9%)??捎幂敵鰪?XBO 75 (75 瓦特氙弧燈),雖然相對統(tǒng)一在 320 到 700 納米的范圍,構(gòu)成了只有 24.5%的總額,與大部分落入的用處不在紅外波長的能量 (約 73%的輸出是在波長長于 700 納米) 光譜區(qū)域。

      XBO 75 (氙) 燈有光譜輻照度的大約 7 毫瓦每米平方每納米 (mW/m ^2/nm ^1) (見圖 2) 的 400 和 700 納米之間。常規(guī)的 F/1 的鏡子反射器球形收集器燈箱已收集效率的 12.5%,因此提供約 0.85 毫瓦每納米可用光譜輻照度。因此,如果采用理想 20 納米帶通濾波器,交付的光通量在 20 納米樂隊(duì)將 17 毫瓦。如果使用集合鏡子是橢圓的而不是球,它可以捕獲來自四面八方的弧燈源,從而收集更大立體角內(nèi)的光的總發(fā)射的光。65%的總所發(fā)出的光可以通過這樣的系統(tǒng),收集和輻射通量成大光圈 (大于 5 毫米) 增加達(dá) 7 倍相比普通的鏡子反射器球形收集器。不幸的是,預(yù)計(jì)的射線束擁有黑暗中央點(diǎn)相應(yīng)的金屬結(jié)束了那盞燈,限制這盞燈在中使用類型系統(tǒng)的光源讓液體光導(dǎo) (進(jìn)一步討論如下) 人耦合到顯微鏡

      穩(wěn)定性

      通過加熱的燈絲到一個(gè)更高的溫度,可以提高亮度白熾燈源中的,但這也使金屬崇高的更迅速,變暗的玻璃信封和導(dǎo)致燈絲燒壞。在石英鹵素?zé)酐u素氣體通過與蒸發(fā)鎢形成鎢鹵素化合物,然后分解當(dāng)他們罷工對熱絲的第一反應(yīng)中斷這一進(jìn)程。這兩個(gè)過程結(jié)合起來,有效地返回鎢燈絲,和從而允許它運(yùn)作,運(yùn)作在較高的溫度而變暗燈的信封,不合理的燈絲壽命。當(dāng)由穩(wěn)壓的電源供電,在恒定的燈一致信封透明度結(jié)果輸出級別,這是足夠穩(wěn)定,可用于光度測量。

      一般情況下,弧燈是比白熾燈更不穩(wěn)定,因?yàn)闅怏w等離子體是不穩(wěn)定和受影響的由磁場和由電極的侵蝕。強(qiáng)度的氙弧可深深地和迅速地調(diào)制在時(shí)間內(nèi)保持電極冷卻,正如在攝影電子閃光裝置情況?;蛘?,可以通過定期的磁場施加由轉(zhuǎn)子的永久磁鐵或由一個(gè)小的交變電流上主要直接勵(lì)磁電流疊加可穩(wěn)定等離子弧的位置。環(huán)繞的 HBO 100 弧部分加熱線圈的另外允許電流通過燈可在很寬的范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出強(qiáng)度的同時(shí)。

      發(fā)光二極管

      發(fā)光二極管 (Led) 組成非相干光源的特點(diǎn),是有別于弧或鎢燈絲燈泡獨(dú)特的范疇。發(fā)光二極管產(chǎn)生連續(xù)光有效地從包裹中充當(dāng)一個(gè)鏡頭清晰環(huán)氧樹脂穹頂?shù)暮唵坞p元件半導(dǎo)體二極管 (見圖 3)。包括連接在芯片中的兩個(gè)半導(dǎo)體地區(qū)之一就由負(fù)電荷 (n地區(qū)),和其他由正電荷 (p區(qū))。當(dāng)足夠的電壓對電機(jī)引線時(shí),當(dāng)前創(chuàng)建如電子進(jìn)入跨交界處從n區(qū)p區(qū)域負(fù)電的電子在哪里與正電荷相結(jié)合。每個(gè)組合的收費(fèi)是可能釋放電磁能量以光子的形式量子的能量水平降低。發(fā)射光子的能量是半導(dǎo)體材料的特性,因此,不同的顏色通過在芯片的半導(dǎo)體組成的變化。

      奧林巴斯顯微鏡共聚焦顯微鏡的非相干光源

      光子發(fā)光二極管的p-n結(jié)通?;诘谌M和第五工作組的元素,如砷化鎵、 磷化砷化鎵和磷化鎵的混合物。小心控制的這些化合物,并納入鋁和銦,以及摻雜碲和鎂,此外的其他人的相對比例使制造商和研究人員能夠生產(chǎn)二極管發(fā)出紅、 橙、 黃色或綠色光 (見表 2)。這些排放量的帶寬通常是與沒有重要組成部分的紅外或紫外波長 12 和 40 納米之間。Zui近已允許使用的硅碳化物和氮化鎵藍(lán)光發(fā)射二極管來介紹,并結(jié)合幾種顏色不同的組合提供了機(jī)制,產(chǎn)生白光。

      如圖 3 所示,光從側(cè)面發(fā)光二極管半導(dǎo)體芯片的出現(xiàn),和反映,期待的加入了一個(gè)電極 (負(fù)極) 的末日到了一杯同時(shí)頂部的芯片的臉與金接合線到第二電極 (陽極) 相連。典型的二極管半導(dǎo)體芯片的措施大約 0.25 毫米-廣場和環(huán)氧樹脂的身體范圍從 2 到直徑約 10 毫米。Zui常用的一種發(fā)光二極管燈的身體是圓的但它們可能是矩形、 方形或三角形。由二極管反射杯組合發(fā)出的光錐的角度可以通過改變環(huán)氧樹脂透鏡的形狀,反光杯,和大小和半導(dǎo)體二極管和環(huán)氧樹脂透鏡的鼻子之間的距離的幾何改變。清晰環(huán)氧樹脂鏡片產(chǎn)生的Zui高的光輝時(shí)它們的輸出僅限于大約 15 度角。

      發(fā)光二極管的顏色變化

      顏色名稱 波長
      (納米)
      半導(dǎo)體
      組成
      紅外 880 半導(dǎo)體/砷化鎵
      超紅 660 半導(dǎo)體/半導(dǎo)體
      超級紅 633 鋁鎵銦磷
      超級橙色 612 鋁鎵銦磷
      橙色 605 Gaasp 問世/差距
      黃色 585 Gaasp 問世/差距
      白熾燈泡白 4500 K (CT) 碳化硅氮化銦鎵 /
      淡白色 6500 K (CT) 碳化硅氮化銦鎵 /
      冷靜的白色 8000 K (CT) 碳化硅氮化銦鎵 /
      純綠色 555 差距/差距
      超級藍(lán) 470 GaN/SiC
      藍(lán)紫色 430 GaN/SiC
      紫外線 395 碳化硅氮化銦鎵 /

      表 2

      雖然已有過去的努力采用發(fā)光二極管作為光源的顯微鏡,他們由于早期的設(shè)備的低輻射輸出失敗。以前專利的設(shè)計(jì),顯微鏡的照明采用大量的分組,以建立一個(gè)統(tǒng)一模式的照明的 Led。這種方法產(chǎn)生更高的輻射通量,但未能解決的低的光芒,從這種大型的、 分布式的源的結(jié)果。目前天 Led 是足夠明亮功能單獨(dú)作為一種有效的單色光照射熒光或透射光鏡觀察。雖然其光譜輻照度仍低于從 HBO (汞) 100 弧燈,譜峰,它接近 XBO (氙燈) 75 可見光譜中的燈。

      發(fā)光二極管是比弧光放電燈把電力轉(zhuǎn)換成可見光,實(shí)現(xiàn)的達(dá) 100 流明每瓦特相比 22 流明每瓦特為 HBO 100 源的產(chǎn)出效率更高。指示燈堅(jiān)固、 耐用,并可以常常Zui后 100000 小時(shí)在使用中或長于 HBO 100 約 500 倍。綠色指示燈可能具有轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 74%。紫色和藍(lán)色 Led 光輸出 250 和 150 毫瓦現(xiàn)商業(yè)上可用。發(fā)光二極管輸出可能調(diào)制的高頻率 (10 兆赫MHz) 和它們的輸出亮度可能會(huì)受限制可使用的電流,消除機(jī)械百葉窗和中性密度濾鏡在顯微鏡的應(yīng)用需要的特點(diǎn)。

      奧林巴斯顯微鏡共聚焦顯微鏡的非相干光源

      指示燈從根本上單色的排放國,并且高亮度、 單色燈是Zui廣泛使用的設(shè)備當(dāng)前這一代。有兩種主要方法產(chǎn)生白色光從設(shè)備都是從根本上單色的。一種方法基于三種不同的二極管顏色在一個(gè)信封里或在單個(gè) LED,輸出將顯示白色 ; 這種比例在不同的材料相結(jié)合另一種技術(shù)是利用紫羅蘭色或紫外發(fā)光二極管為激發(fā)熒光粉發(fā)出白色的光 (如圖 4 所示) 提供能量。

      收集和中繼試樣的光

      共聚焦顯微鏡的所有掃描機(jī)制雇用一個(gè)照明方法,即填充后方孔徑的物鏡??捎玫墓鈴墓庠瘩詈蠈?biāo)本是在非激光案例中,某種程度上更多地參與自源,例如弧燈輻射到一個(gè)球體,而不是生產(chǎn)平行光束。因此,反射器是圓弧的需要到直接的光從"背面"走向標(biāo)本。不需要的波長,如紅外線和紫外線,可以獲準(zhǔn)通過兩色鏡 (紅外發(fā)射器是記為"冷鏡"和"熱鏡"紫外線發(fā)射器),并被吸收在燈具外殼。由冷鏡的散熱減少了開源運(yùn)動(dòng)的機(jī)械和光學(xué)組件熱膨脹引起的。必須適當(dāng)?shù)毓潭ㄧR頭附近熱的來源,以便允許熱膨脹。

      柯勒照明是源的Zui常見的光學(xué)照明方案中透射和反射光鏡因?yàn)樗兄诰鶆蛘樟翀D像字段從空間上復(fù)雜的源由成像只到焦平面的聚光鏡?(或在 epi 照明的物鏡后方焦平面) 上的一部分。光照射在試樣為偶數(shù),雖然這種光不可能到達(dá),從所有可能的角度與平等的分配。字段孔徑 (位于有效地在一個(gè)中間圖像平面中) 被映像到限制的區(qū)域,而不會(huì)影響的角度的光線照明照亮的標(biāo)本。對于高度非均勻的來源,擴(kuò)壓器可以用于進(jìn)一步提高均勻性在焦平面上??吕照彰鞑皇切蔤ui高的系統(tǒng),因?yàn)樗粫?huì)使用全表面的源或全角度分布的所發(fā)出的光。

      柯勒照明系統(tǒng)的一個(gè)主要功能是確保均勻照明,控制其一致性 ;然而,它是可能實(shí)現(xiàn)使用一種光導(dǎo)的均勻照明。加擾的光,有效地降低其空間或時(shí)間的一致性,也被通過光導(dǎo)的應(yīng)用。使用Zui廣泛的和實(shí)際耦合方法的一種光源到顯微鏡下,同時(shí)也減少了一致性,是以將光線聚焦的靈活的單模式光纖或液體光導(dǎo) (圖 5) 長度。熱運(yùn)動(dòng)中的液體光導(dǎo)不斷改變光學(xué)路徑和光線散射,以便有效地消除了空間和時(shí)間的一致性。

      奧林巴斯顯微鏡共聚焦顯微鏡的非相干光源

      在撓性單模式光纖包層的反射的情況下不斷改變,因?yàn)楣饫w彎曲略,生產(chǎn)在時(shí)間和空間有效均勻,強(qiáng)度有退出梁。據(jù)報(bào)振動(dòng)頻率達(dá) 100 千赫,纖維的技術(shù)能有效地光以及置亂。光的相位被炒由于不同的路徑長度的光波通過纖維,雖然保存下來的高輻射率和單色性。退出梁由"高帽"強(qiáng)度的配置文件,而不是高斯光束分布的激光燈特點(diǎn)被描述。

      為了避免可能的熱損傷到光的擾碼器,紅外輻射,以及其他不需要的發(fā)射波長應(yīng)刪除之前他們輸入的纖維或光指南。理想情況下,只有波長圖像形成的關(guān)鍵應(yīng)該離開的光源。而不是依賴寬帶反射鏡,冰冷的鏡子和帶通干涉濾光片應(yīng)采用選擇傳送到孔徑磁盤的光波長,以容許不必要的熱量來逃避。

      一個(gè)關(guān)鍵的問題是進(jìn)入光纖耦合源燈的輸出的效率。大多數(shù)纖維有數(shù)值孔徑 0.2 至 0.55,之間,此值應(yīng)與源集合光學(xué)匹配。幾個(gè)制造商提供的燈室設(shè)計(jì)的實(shí)施與液體光導(dǎo)在其中滿足此條件。在橢圓反射器、 冷的鏡子和光學(xué)匹配的 3 到 5 毫米直徑液體光導(dǎo) 75 瓦特氙弧的組合可以提供超過 2 毫瓦每納米的光輸出 (見圖 5)。光纖端變得的有效光源的顯微鏡燈弧,從而減少在光輝相比,電弧本身的大小無關(guān)。然而,當(dāng)物鏡是光圈的均勻照明的使用大口徑,在磁盤掃描共焦儀器情況一樣,擴(kuò)展的源是光圈的不損于性能。唯一的要求是準(zhǔn)直透鏡的直徑足夠大,以有效地收集輸出從光導(dǎo)和投射到磁盤掃描程序。

      旋轉(zhuǎn)磁盤共聚焦顯微鏡光預(yù)算

      相干源
      (488 納米氬離子激光器)
      在單模光纖輸出的輻射通量 9 毫瓦
      物鏡孔徑輻照度 120 微瓦每平方厘米
      非相干源
      (XBO 75 燈,5 毫米的液體導(dǎo)光,
      和 20 納米帶通濾波器)
      在液體光導(dǎo)輸出輻射通量 28.5 毫瓦
      物鏡孔徑輻照度 36 微瓦每平方厘米

      表 3

      表 3 總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)豐富的與非相干和相干照明橫河紡紗磁盤共聚焦儀的典型結(jié)果。在這個(gè)特定的配置中,相干光照明系統(tǒng)包括通過聲光可調(diào)諧濾光器 (AOTF) 耦合多線激光對單模式光纖。這種光纖的輸出是 0.3 的數(shù)值孔徑,擴(kuò)大到一個(gè)均勻的光束直徑 14.5 毫米并隨后形高斯光束。通過一個(gè)路徑,允許引進(jìn)外部濾波器滑塊或輪的波長選擇鏡像反映此擴(kuò)的束。通過引入一個(gè)鏡子和波長選擇性的過濾,在篩選器滑塊位置,就有可能從耦合到 XBO 75 燈安裝在橢圓反射器液體光導(dǎo)介紹的擴(kuò)大和準(zhǔn)直的輸出。要產(chǎn)生 20 毫米直徑光束的光強(qiáng)均勻,用平凸透鏡準(zhǔn)直光纖的輸出。橫河共聚焦顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)紅-綠-藍(lán) (RGB) 二向色鏡允許三個(gè)波段,每個(gè) 20 納米的帶寬,將被傳送。表 3 比較了到后方孔徑的勵(lì)磁藍(lán)色光光譜區(qū)域 (488 納米激光線和 470 490-納米弧燈的輸出) 這兩個(gè)源的物鏡的光通量。光通量值清楚地表明非相干源可以為此應(yīng)用程序提供足夠的能量。

      充分利用旋轉(zhuǎn)磁盤共聚焦顯微鏡中的多色源需要廣泛的波長選擇性過濾器和兩色鏡。雖然篩選器隨時(shí)可用,橫河儀器采用兩色鏡子是不尋常的設(shè)計(jì),以及有限的可用性。目前,缺乏更大范圍的適合兩色鏡可防止電弧源在此設(shè)備中充分利用。

      審議的當(dāng)前設(shè)備的光照屬性指示發(fā)光二極管還會(huì)適合此旋轉(zhuǎn)磁盤應(yīng)用程序中。耦合單 LED 到多模光纖或液體光導(dǎo)是一個(gè)簡單的問題,和隨時(shí)可以通過定位 LED 在后方孔徑的廉價(jià)低倍率物鏡?(如 10 x 平場消色差) 對光夫婦到纖維。多數(shù) LEDs 有輸出帶寬的 20-40 納米,所以至少一半的光輸出會(huì)通過二向色鏡的 20 納米帶寬?;谇懊嫠懻摰臋M河掃描儀中的光損失測量,約 1-2 毫瓦必須達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁盤,以實(shí)現(xiàn)所需的 40 微瓦每平方厘米在物鏡后方光圈。因此,10 毫瓦單色輸出發(fā)光二極管可能就足夠了。然而,如果多色 LED 光源是必要的目前一天白色發(fā)光二極管缺乏的輸出功率和均勻的光譜輻射亮度所需。

      結(jié)論

      非相干光照明來源很少使用在紡紗磁盤共聚焦顯微鏡,雖然Zui共焦儀器配備弧燈視場視覺觀測的標(biāo)本。審查的短弧燈的特點(diǎn)說明了適當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁盤共聚焦顯微鏡可以有效地使用。此外,它很可能發(fā)光二極管將提供廉價(jià)、 壽命長、 穩(wěn)定、 高效、 照明的視場和磁盤掃描共聚焦顯微鏡。

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