依靠油燈和自然陽(yáng)光早期顯微鏡為他們原始的(但往往非常準確)顯微鏡提供照明的外部來(lái)源。 他們經(jīng)常采用收集光線(xiàn)而巧妙的方法,如反射從一個(gè)大的白板或陽(yáng)光散射陰天。 不幸的是,這些方法沒(méi)有提供可靠的照明和頻繁場(chǎng)照明的面積大大超過(guò)了物鏡的數值孔徑,引起眩光和水浸。
現代顯微鏡通常具有可被控制到一個(gè)相對高的程度的一個(gè)組成光源。 對于今天的顯微鏡中最常見(jiàn)的來(lái)源是定位在穿過(guò)聚光透鏡并進(jìn)入臺下聚光器投射的光的反射外殼白熾鎢鹵素燈泡。 燈電壓通過(guò)通常集成到顯微鏡支架的可變變阻器來(lái)控制。 一個(gè)典型的照明燈和外殼在圖1中示出的燈泡是一個(gè)運行在一個(gè)直流(DC)12伏的電壓和產(chǎn)生高達照明100瓦特功率的鎢 - 鹵素燈。 燈電壓是由通常被內置在顯微鏡殼體的直流電源控制,具有一個(gè)電壓控制旋鈕,通常是某處安裝在顯微鏡支架的電位。 這些燈泡工作期間產(chǎn)生大量的熱量,所述外殼設置有散熱片的數層以幫助消散多余的熱量。 燈的位置是由一系列旋鈕上的照明器殼體的側控制或預中心專(zhuān)門(mén)為外殼。 從燈箱的光通過(guò)聚光透鏡(圖1)引導到顯微鏡的基礎上,然后經(jīng)常通過(guò)被聚焦在聚光鏡的孔徑光闌前燒結玻璃擴散器。
白熾燈 -白熾鎢燈是在現代顯微鏡使用的主要照明光源,與那些用于熒光顯微鏡調查的異常。 這些燈是發(fā)射約300納米延伸到向上的1400至00年納米的光的連續光譜,具有多數波長(cháng)強度在600-1200納米區域為中心的,如圖2他們的設計,施工中所示的熱輻射器,而且操作簡(jiǎn)單,包括填充有惰性氣體的密閉玻殼的和包含由直流電流供電的鎢絲絲。 燈泡產(chǎn)生的熱和光的大量,但光占其能量輸出的僅5%到10%。 鎢燈(但不是鎢 - 鹵素)是在操作中常見(jiàn)的家庭燈泡相似并且同樣傾向于遭受若干缺點(diǎn),例如降低的強度與年齡和內部包絡(luò )的發(fā)黑作為蒸發(fā)鎢緩慢地沉積。 色溫這些燈和亮度與施加電壓而變化,但平均值的范圍從約2200 K至3400 K.當這些燈在顯微攝影中使用與彩色膠片,所述顯微鏡必須使用產(chǎn)生顏色溫度匹配的燈電壓該薄膜的乳液,通常在3150 K和3250 K.通常之間的范圍內的某處,色溫,必須進(jìn)行微調通過(guò)插入過(guò)濾器成平衡的照明的膠片乳膠的色溫的光路為顯微攝影。
鎢燈在他們的設計有很大的不同和多樣化的制造商提供的車(chē)型配備了各種信封的形狀,安裝固定裝置和長(cháng)絲安排。 在光學(xué)顯微鏡中使用鎢燈的一個(gè)典型的選擇在圖3中圖3中的燈泡(a)所示是一個(gè)6-12伏方鎢絲與被設計為與圓柱形的端部可以使用青銅刺刀基燈泡面向集光透鏡。 在圖3所示的圓角信封燈泡(B)也有一個(gè)青銅刺刀基地,但是這種低功率的6伏的燈泡可以定位為投射光要么橫盤(pán)或最終上。 在圖3(c)該燈泡也具有圓形包絡(luò ),但配備有一個(gè)愛(ài)迪生螺旋螺紋基底。 與圖6和30伏之間的工作電壓,這燈泡的設計是使用端上。
在圖3(d)所示的電燈泡是非常相似的,在圖3(a)中,與具有一個(gè)擴展玻璃封套的異常。 它配備有一個(gè)黃銅刺刀堿和是在若干內置在東歐顯微鏡使用的通用設計。 現代鹵鎢燈(有時(shí)被稱(chēng)為一個(gè)石英碘燈泡)在圖3(e)中示出。 這些燈現在在日本,美國和西歐生產(chǎn)的大多數顯微鏡的標準裝備。 鎢 - 鹵素燈具有引入在正常白熾燈具有許多優(yōu)點(diǎn),特別是他們的燦爛光,更小的尺寸,照明的均勻性,更長(cháng)的燈壽命和更高的經(jīng)濟緊湊燈泡。 不像鎢絲白熾燈,鎢 - 鹵素燈具有加入到填料玻璃鹵素。 鹵素(通常為碘)確保所有汽化鎢返回到燈絲的,對玻璃封套不沉積。
警告! |
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鎢 - 鹵素燈在非常高的溫度下運行,如果在熱處理可能會(huì )導致嚴重的燒傷。 當更換這些燈,總是讓他們從燈箱取出之前冷卻至少20分鐘。 避免直接交給燈泡信封,因為留在信封上的指紋將成為燒入玻璃,經(jīng)常發(fā)起縮短燈泡使用壽命。 廠(chǎng)家包鹵鎢燈在塑料保護袋,以避免處理問(wèn)題。用剪刀切附近的鎢針的行李,并插入到燈其持有人,同時(shí)它仍然囊中。,取下塑料袋當燈被正確定位在燈箱。 |
鎢 - 鹵素燈的燈絲通常安裝在硼硅鹵化物玻璃(通常稱(chēng)為“熔凝石英”)信封非常緊湊的陣列。 這些燈的工作電壓范圍為4-24伏,20至100瓦的額定功率。 它們具有非常高的燈絲的工作溫度,限制其使用與扇形散熱器通風(fēng)良好燈室消除熱通過(guò)這些燈泡產(chǎn)生的大量的。 所述堿是雙銷(xiāo)式與融合至硼硅酸鹽玻璃外殼的鎢導線(xiàn)。 從鎢 - 鹵素燈泡照明是顯著(zhù)整個(gè)燈泡壽命,其范圍可以從1000-2500小時(shí)均勻的。 鎢 - 鹵素燈泡發(fā)出的光的連續光譜帶色溫度從2700-3350 K(取決于電壓),雖然有在色溫值有所下降作為燈泡開(kāi)始老化。
在圖3所示的燈(f)為一個(gè)鹵鎢燈分色反射器常用于光導纖維的光源使用時(shí),像在引導的光在圖4的反射鏡助劑上圖中通過(guò)使大部分的紅外輻射的由這些燈泡產(chǎn)生穿過(guò)分色鏡反射器殼體,同時(shí)反映了較短的可見(jiàn)光和近紫外波長(cháng)。 這些燈在6至21伏DC操作,并且通常放置在提供工作電壓的控制,以及通過(guò)冷卻風(fēng)扇除去過(guò)量熱的燈箱。 使用這些燈發(fā)光體通常被稱(chēng)為“石英鹵素”光纖燈室提供高強度的照明,但有以熱的形式產(chǎn)生紅外光的顯著(zhù)量的缺點(diǎn)。 上的試樣直接照明通常將導致由試樣高度吸熱的,并應注意,以確保這不會(huì )導致降解。 在圖4所示的燈箱包含在光纖管,其允許光被聚焦在試樣的端部的透鏡元件。
此外,還包括其他外圍部件,如彩色玻璃過(guò)濾器,以產(chǎn)生特殊效果的照明和偏光片的安裝到鏡頭的元素,讓用偏振光照明。 這些光源通常用作用于反射光顯微鏡用復式和立體顯微鏡輔助偏斜照明。 專(zhuān)門(mén)設計的環(huán)照明,如在圖5所描繪的,可用于創(chuàng )建一個(gè)明亮的,360°冷白,無(wú)陰影甚至光點(diǎn)亮。 它們被設計成直接安裝到立體顯微鏡物鏡和當使用縮放功能再聚焦或當甚至以高倍率和長(cháng)工作距離(1.5至10英寸)的物鏡,而不光調節是有用的。 偏振單元為環(huán)形光導制造成光反射回物鏡,可以極化。 也有可與這些照明裝件中使用的玻璃和明膠濾波器的試劑盒。
沒(méi)有配備照明的內部源顯微鏡必須求助于外部光源為樣品提供照明。 典型的外部照明源在圖6中示出這些發(fā)光體可包含多種白熾鎢燈包括6-12伏直流燈以及120伏線(xiàn)圈燈絲燈泡體育運動(dòng)額定功率從25-100瓦。
在圖6中所示的外部照明源的直流供電版本通常具有120伏墻壁電源轉換成所需的6-12伏直流由燈所需要的外部電源。 這些來(lái)源也通常配有擴散,甚至出光的強度,以及過(guò)濾器,以幫助色彩平衡。 有些型號也為偏振片提供了空間,使偏光鏡可以與外部的燈進(jìn)行。 燈通常具有“場(chǎng)”光闌允許顯微鏡來(lái)調整進(jìn)入顯微鏡的光束的直徑。 外部光源光聚焦到一個(gè)臺下鏡,必須仔細調整以反射光成適當的角度聚光,以允許進(jìn)入物鏡的光進(jìn)行“居中”顯微鏡的光軸內。
弧光燈 -汞燈,氙和鋯弧燈也是照明顯微鏡的專(zhuān)門(mén)形式的有用的資料來(lái)源。 這些燈是由被設計為滿(mǎn)足第一點(diǎn)燃燈,然后提供正確的電流保持恒定照明電氣要求外部電源的控制。 幾種典型的弧光燈的設計是在圖7圖的燈示出圖7(a)是裝有圖7中的點(diǎn)火器電極和燈的水銀蒸氣燈(b)是現代HBO200W特水銀短弧燈供電用通過(guò)外部電源交流電。 這和其他類(lèi)似的弧光燈電源將提供足夠的啟動(dòng)力量點(diǎn)燃燃燒器(由氣態(tài)蒸氣電離),并保持它以最小的閃爍燃燒。
弧燈擁有約200小時(shí)的平均壽命,最外部電源都配備了一個(gè)計時(shí)器,使顯微鏡監視多少時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了。 汞弧燈(通常稱(chēng)為“燃燒器”)范圍在50瓦至200瓦特瓦數,并且由通常的石英玻璃外殼也含有汞高壓下密封兩個(gè)電極的。 這些弧燈不會(huì )從近紫外線(xiàn)提供整個(gè)頻譜甚至強度到紅外線(xiàn)(見(jiàn)圖8中的汞弧光燈的發(fā)射光譜)。
大部分的汞弧光燈的強度的在313,334,365,406,435,546,和578納米花費在近紫外線(xiàn),具有強度的峰值。 這些燈不是為大多數形式的顯微鏡(有例外通常用熒光顯微鏡),但服務(wù)于黑白顯微攝影優(yōu)秀單色光源。 使用適當的過(guò)濾器,綠線(xiàn)在546納米,在435納米的藍線(xiàn),并在365或406納米的近紫外線(xiàn)可在選定的波長(cháng)區域得到優(yōu)良單色光。 一個(gè)汞蒸氣弧燈不應該被用于明,暗場(chǎng),DIC,偏光或彩色攝影,因為燈的有限的發(fā)射光譜不會(huì )產(chǎn)生試樣的真實(shí)的色彩再現。
氙燈具有在可見(jiàn)光譜甚至更強度比不水銀燈(見(jiàn)圖9); 它們不具有非常高的光譜強度峰值是汞燈的特性。 氙氣燈在紫外線(xiàn)不足; 他們花費它們的強度的中紅外很大比例,因而使用這種燈的需要小心以熱量控制。 短隙氙燃燒器通常更可取的,因為電弧的尺寸是這樣的,它的光可以是在物鏡的后孔徑內更容易地包括在內,從而避免光強度的浪費。
警告! |
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汞和氙弧燈需要的,因為有爆炸的危險操作期間小心由于非常高的內部氣體壓力和在使用過(guò)程中產(chǎn)生的高溫下。 千萬(wàn)不要點(diǎn)燃一盞燈其外殼的外部或直接觀(guān)察時(shí),它正在燃燒的燈(這可能會(huì )導致嚴重的眼損傷)。既不汞也不氙燈應用裸露的手指,以避免石英外殼的意外蝕刻來(lái)處理。更換燈泡燈泡有足夠的時(shí)間冷卻之后。 燈具店在他們的海運集裝箱,以免發(fā)生意外。 |
始終堅持以安裝或更換汞或氙弧燈時(shí),上面列出的安全程序。 汞弧燈中,如上所述,具有約200小時(shí)的壽命;氙氣燃燒數百小時(shí)。 頻繁通斷開(kāi)關(guān)降低燈泡的使用壽命。 當燃燒器達到其額定壽命,光譜輻射可能發(fā)生變化,石英信封減弱。
鋯弧燈是顯微鏡照明的另一個(gè)極好來(lái)源。 它們提供的光的非常。◣缀跏屈c(diǎn)源)光束具有大約3200 K的色溫雖然這些燈不發(fā)光亮如汞或氙弧燈,它們提供的光的連續光譜是適合使用彩色膠片顯微攝影。
激光光源 -近年來(lái),出現了使用增加的激光器在488和514納米,特別是氬離子激光器具有強大的發(fā)射能力。激光源,盡管成本高,已經(jīng)成為在激光掃描共聚焦顯微鏡特別有用。
有許多不同類(lèi)型的激光器,每個(gè)提供一個(gè)獨特的發(fā)射光譜的。 圖10示出的兩個(gè)最常用的激光器在顯微鏡(熒光,共聚焦和單色明)的發(fā)射光譜。
電子閃光燈 -用于拍攝移動(dòng)中的標本一個(gè)專(zhuān)門(mén)的方法(尤其在暗場(chǎng)照明)已采用電子照相閃光燈系統設計。這些閃光管提供一個(gè)瞬間爆破高速(ISO 400及以上)日光投影膠片使用時(shí),可以拍出漂亮的標本細節5500ķ照明。 這些單位必須在鎢絲燈照明連續源陪同之前閃光燈顯微攝影,保證了樣品,科勒照明,重點(diǎn)和定位顯微鏡的框架。 閃光管應同步到顯微鏡的照相機快門(mén),許多制造商提供這種設備,作為顯微攝影的附件。
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