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虽然, 当今光学显微镜在医学、生物学,石油、地质等方面的科研与常规检验的应用上, 已经是应用相当普遍的光学仪器;但是在上世纪八十至九十年代中期,当我为德国蔡司公司售后的各型光学显微镜在全国各地 (除西藏自治区与福建省外) 作安装与使用培训工作时, 发现在我去之前的显微镜,存在着调试与使用不正确的状况, 例如:
1. 对聚光镜的孔径光阑认识不足, 常把它当作观察中的视野亮度调节器来使用;
2. 为了增加观察时的视野亮度, 常把聚光镜的位置调高;
3. 对视场光阑的认识不清楚, 也常开大来增加视野的亮度, 更没有注意到光源的视场光阑与所用的物镜应该作出正确的配合, 以至视野中常因杂散光的影响而造成眩光或灰蒙蒙的.
这使我很是感慨, 因此在培训过程中, 我都就视场光阑与孔径光阑的功用不厌其详地反复强调, 并以显微照相的效果来作为验收的根据之一. 令人欣慰的是像四川油田研究院就在培训後, 重新拍了一系列油田地质研究样品的照片, 为此而获得了嘉奖!吉林油田和第二汽车厂, 也都给我看了许多成功的样品显微照片.
从我在各地的观察与实践来看,不论什么状况, 显微镜及其照明光路系统的正确调整都是很基本而又至关重要, 特别是要作显微照相时更是关系重大的一环. 在这里, 我再以《库勒照明系统的正确调整》为题, 逐步介绍显微镜照明光路系统的调整过程. 我期望通过这样的讲解, 能使显微镜的使用人员了解并在今后的日常显微镜使用与工作中做得正确、用得更好, 而且我更加期望大家能以新的见解来观察显微镜下许多令人兴奋的细节.
为使显微镜检方法如:明视野、相差、微分干涉相衬、偏光相衬或偏光之下能获得尽可能最好的成像,至关重要的一项工作便是要把显微镜的照明光路系统作出正确的调整.
应该认识到, 在显微镜检工作中样品的照明是极为重要的一项参数, 也是显微照相工作中要求严格的参数. 回顾一下,1893年德国蔡司的库勒先生(August Kohler) 首先研发了一种完善的照明方法, 而成为一种能对样品提供最佳照明的方法. 随后, 由于这一方法能使样品获得均匀而又充份明亮的照明, 而且又不会产生耀眼的眩光, 因此, 近代的实验室用显微镜制造厂都纷纷推荐使用这一方法, 从而使得显微镜的使用人员可以发掘出显微镜的所有潜在能力.
所以, 显微镜的正确调试, 主要的工作就是照明光路系统的调整, 而按照库勒(或科拉)照明系统的要求和步骤来进行, 就是关键之所在.
库勒照明系统的简单原理就是:
◇光源发光体上的任意一点发出的光,可以照亮显微镜的视域范围;
◇而光源发光体上每一点发出的光汇集起来就使样品上的每一点都受到整个光源的照明.
这就使得显微镜的视域和样品都获得了非常充份而又均匀的照明.
请参看图1, 这是用来说明库勒照明系统照明光路的原理简图.
⑴. 由光源的灯丝1上任一点发出的光,经灯室上或显微镜底座内的集光-聚光(收集照明光并把它加以会聚的)和反光镜系统、以及光源的视场光阑2, 把已放大而又已会聚了的光源像, 投射于聚光镜的孔径光阑4所在的平面即聚光镜的前焦平面上, 而光源发光体的所有光点汇集起来,便在聚光镜的孔径光阑上形成了发光体的完整像. 从光学系统的原理来看, 就好像把光源的发光体正好摆在聚光镜5下方的前焦平面上.
◇而从聚光镜出射的照明光,就是发光体上所有发光点从各个方位上汇集起来的一束平行光, 它穿越样品使样品上获得充份的照明, 因而从物镜7成像的视域中看不到发光体(灯丝)的像, 也就是不出现灯丝的条纹.
◇这一束平行的照明光束, 实际上包含了光源的灯丝像与孔径光阑的像, 则由物镜7会聚成像于物镜的後焦平面8,这样只要把目镜从目镜筒上拔出来望进目镜筒内,就可以看到这两个像.
⑵. 视场光阑位于显微镜的底座上, 其位置正好是在聚光镜的二倍焦距以外. 聚光镜的托架上通常都设有聚光镜高低位置的调节机构, 调节聚光镜的高低位置就可把视场光阑成像于样品平面上. 在样品调焦清晰的同时也可看到清晰的视场光阑像;
◇视场光阑也位于光源的集光-聚光与反光镜的前方, 照明光必须穿过它再投射于聚光镜上, 在这里它的主要功能只是调控投射到聚光镜的照明光束直径的大小;
◇它不能影响显微镜光学上的任何分辩率,也不影响物镜或聚光镜的数值孔径;
◇但视场光阑要利用聚光镜的调中装置把它调到视域的中央, 而它的大小只能是开大到正好消失在所用某一倍数物镜时的视域边缘上;
◇视场光阑对所观察的成像视域消除眩光的作用较为重要, 而对成像反差的影响则较为次要. 但对本身就是低反差的样品成像时, 用视场光阑来消除过多的照明光却显得特别的重要; (生物秀仪器频道 www.bbioo.com)
