依靠油灯和自然阳光早期显微镜为他们原始的(但往往非常准确)显微镜提供照明的外部来源。 他们经常采用收集光线而巧妙的方法,如反射从一个大的白板或阳光散射阴天。 不幸的是,这些方法没有提供可靠的照明和频繁场照明的面积大大超过了物镜的数值孔径,引起眩光和水浸。
现代显微镜通常具有可被控制到一个相对高的程度的一个组成光源。 对于今天的显微镜中最常见的来源是定位在穿过聚光透镜并进入台下聚光器投射的光的反射外壳白炽钨卤素灯泡。 灯电压通过通常集成到显微镜支架的可变变阻器来控制。 一个典型的照明灯和外壳在图1中示出的灯泡是一个运行在一个直流(DC)12伏的电压和产生高达照明100瓦特功率的钨 - 卤素灯。 灯电压是由通常被内置在显微镜壳体的直流电源控制,具有一个电压控制旋钮,通常是某处安装在显微镜支架的电位。 这些灯泡工作期间产生大量的热量,所述外壳设置有散热片的数层以帮助消散多余的热量。 灯的位置是由一系列旋钮上的照明器壳体的侧控制或预中心专门为外壳。 从灯箱的光通过聚光透镜(图1)引导到显微镜的基础上,然后经常通过被聚焦在聚光镜的孔径光阑前烧结玻璃扩散器。
白炽灯 -白炽钨灯是在现代显微镜使用的主要照明光源,与那些用于荧光显微镜调查的异常。 这些灯是发射约300纳米延伸到向上的1400至00年纳米的光的连续光谱,具有多数波长强度在600-1200纳米区域为中心的,如图2他们的设计,施工中所示的热辐射器,而且操作简单,包括填充有惰性气体的密闭玻壳的和包含由直流电流供电的钨丝丝。 灯泡产生的热和光的大量,但光占其能量输出的仅5%到10%。 钨灯(但不是钨 - 卤素)是在操作中常见的家庭灯泡相似并且同样倾向于遭受若干缺点,例如降低的强度与年龄和内部包络的发黑作为蒸发钨缓慢地沉积。 色温这些灯和亮度与施加电压而变化,但平均值的范围从约2200 K至3400 K.当这些灯在显微摄影中使用与彩色胶片,所述显微镜必须使用产生颜色温度匹配的灯电压该薄膜的乳液,通常在3150 K和3250 K.通常之间的范围内的某处,色温,必须进行微调通过插入过滤器成平衡的照明的胶片乳胶的色温的光路为显微摄影。
钨灯在他们的设计有很大的不同和多样化的制造商提供的车型配备了各种信封的形状,安装固定装置和长丝安排。 在光学显微镜中使用钨灯的一个典型的选择在图3中图3中的灯泡(a)所示是一个6-12伏方钨丝与被设计为与圆柱形的端部可以使用青铜刺刀基灯泡面向集光透镜。 在图3所示的圆角信封灯泡(B)也有一个青铜刺刀基地,但是这种低功率的6伏的灯泡可以定位为投射光要么横盘或最终上。 在图3(c)该灯泡也具有圆形包络,但配备有一个爱迪生螺旋螺纹基底。 与图6和30伏之间的工作电压,这灯泡的设计是使用端上。
在图3(d)所示的电灯泡是非常相似的,在图3(a)中,与具有一个扩展玻璃封套的异常。 它配备有一个黄铜刺刀碱和是在若干内置在东欧显微镜使用的通用设计。 现代卤钨灯(有时被称为一个石英碘灯泡)在图3(e)中示出。 这些灯现在在日本,美国和西欧生产的大多数显微镜的标准装备。 钨 - 卤素灯具有引入在正常白炽灯具有许多优点,特别是他们的灿烂光,更小的尺寸,照明的均匀性,更长的灯寿命和更高的经济紧凑灯泡。 不像钨丝白炽灯,钨 - 卤素灯具有加入到填料玻璃卤素。 卤素(通常为碘)确保所有汽化钨返回到灯丝的,对玻璃封套不沉积。
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钨 - 卤素灯在非常高的温度下运行,如果在热处理可能会导致严重的烧伤。 当更换这些灯,总是让他们从灯箱取出之前冷却至少20分钟。 避免直接交给灯泡信封,因为留在信封上的指纹将成为烧入玻璃,经常发起缩短灯泡使用寿命。 厂家包卤钨灯在塑料保护袋,以避免处理问题。用剪刀切附近的钨针的行李,并插入到灯其持有人,同时它仍然囊中。,取下塑料袋当灯被正确定位在灯箱。 |
钨 - 卤素灯的灯丝通常安装在硼硅卤化物玻璃(通常称为“熔凝石英”)信封非常紧凑的阵列。 这些灯的工作电压范围为4-24伏,20至100瓦的额定功率。 它们具有非常高的灯丝的工作温度,限制其使用与扇形散热器通风良好灯室消除热通过这些灯泡产生的大量的。 所述碱是双销式与融合至硼硅酸盐玻璃外壳的钨导线。 从钨 - 卤素灯泡照明是显着整个灯泡寿命,其范围可以从1000-2500小时均匀的。 钨 - 卤素灯泡发出的光的连续光谱带色温度从2700-3350 K(取决于电压),虽然有在色温值有所下降作为灯泡开始老化。
在图3所示的灯(f)为一个卤钨灯分色反射器常用于光导纤维的光源使用时,像在引导的光在图4的反射镜助剂上图中通过使大部分的红外辐射的由这些灯泡产生穿过分色镜反射器壳体,同时反映了较短的可见光和近紫外波长。 这些灯在6至21伏DC操作,并且通常放置在提供工作电压的控制,以及通过冷却风扇除去过量热的灯箱。 使用这些灯发光体通常被称为“石英卤素”光纤灯室提供高强度的照明,但有以热的形式产生红外光的显著量的缺点。 上的试样直接照明通常将导致由试样高度吸热的,并应注意,以确保这不会导致降解。 在图4所示的灯箱包含在光纤管,其允许光被聚焦在试样的端部的透镜元件。
此外,还包括其他外围部件,如彩色玻璃过滤器,以产生特殊效果的照明和偏光片的安装到镜头的元素,让用偏振光照明。 这些光源通常用作用于反射光显微镜用复式和立体显微镜辅助偏斜照明。 专门设计的环照明,如在图5所描绘的,可用于创建一个明亮的,360°冷白,无阴影甚至光点亮。 它们被设计成直接安装到立体显微镜物镜和当使用缩放功能再聚焦或当甚至以高倍率和长工作距离(1.5至10英寸)的物镜,而不光调节是有用的。 偏振单元为环形光导制造成光反射回物镜,可以极化。 也有可与这些照明装件中使用的玻璃和明胶滤波器的试剂盒。
没有配备照明的内部源显微镜必须求助于外部光源为样品提供照明。 典型的外部照明源在图6中示出这些发光体可包含多种白炽钨灯包括6-12伏直流灯以及120伏线圈灯丝灯泡体育运动额定功率从25-100瓦。
在图6中所示的外部照明源的直流供电版本通常具有120伏墙壁电源转换成所需的6-12伏直流由灯所需要的外部电源。 这些来源也通常配有扩散,甚至出光的强度,以及过滤器,以帮助色彩平衡。 有些型号也为偏振片提供了空间,使偏光镜可以与外部的灯进行。 灯通常具有“场”光阑允许显微镜来调整进入显微镜的光束的直径。 外部光源光聚焦到一个台下镜,必须仔细调整以反射光成适当的角度聚光,以允许进入物镜的光进行“居中”显微镜的光轴内。
弧光灯 -汞灯,氙和锆弧灯也是照明显微镜的专门形式的有用的资料来源。 这些灯是由被设计为满足第一点燃灯,然后提供正确的电流保持恒定照明电气要求外部电源的控制。 几种典型的弧光灯的设计是在图7图的灯示出图7(a)是装有图7中的点火器电极和灯的水银蒸气灯(b)是现代HBO200W特水银短弧灯供电用通过外部电源交流电。 这和其他类似的弧光灯电源将提供足够的启动力量点燃燃烧器(由气态蒸气电离),并保持它以最小的闪烁燃烧。
弧灯拥有约200小时的平均寿命,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”)范围在50瓦至200瓦特瓦数,并且由通常的石英玻璃外壳也含有汞高压下密封两个电极的。 这些弧灯不会从近紫外线提供整个频谱甚至强度到红外线(见图8中的汞弧光灯的发射光谱)。
大部分的汞弧光灯的强度的在313,334,365,406,435,546,和578纳米花费在近紫外线,具有强度的峰值。 这些灯不是为大多数形式的显微镜(有例外通常用荧光显微镜),但服务于黑白显微摄影优秀单色光源。 使用适当的过滤器,绿线在546纳米,在435纳米的蓝线,并在365或406纳米的近紫外线可在选定的波长区域得到优良单色光。 一个汞蒸气弧灯不应该被用于明,暗场,DIC,偏光或彩色摄影,因为灯的有限的发射光谱不会产生试样的真实的色彩再现。
氙灯具有在可见光谱甚至更强度比不水银灯(见图9); 它们不具有非常高的光谱强度峰值是汞灯的特性。 氙气灯在紫外线不足; 他们花费它们的强度的中红外很大比例,因而使用这种灯的需要小心以热量控制。 短隙氙燃烧器通常更可取的,因为电弧的尺寸是这样的,它的光可以是在物镜的后孔径内更容易地包括在内,从而避免光强度的浪费。
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汞和氙弧灯需要的,因为有爆炸的危险操作期间小心由于非常高的内部气体压力和在使用过程中产生的高温下。 千万不要点燃一盏灯其外壳的外部或直接观察时,它正在燃烧的灯(这可能会导致严重的眼损伤)。既不汞也不氙灯应用裸露的手指,以避免石英外壳的意外蚀刻来处理。更换灯泡灯泡有足够的时间冷却之后。 灯具店在他们的海运集装箱,以免发生意外。 |
始终坚持以安装或更换汞或氙弧灯时,上面列出的安全程序。 汞弧灯中,如上所述,具有约200小时的寿命;氙气燃烧数百小时。 频繁通断开关降低灯泡的使用寿命。 当燃烧器达到其额定寿命,光谱辐射可能发生变化,石英信封减弱。
锆弧灯是显微镜照明的另一个极好来源。 它们提供的光的非常小(几乎是点源)光束具有大约3200 K的色温虽然这些灯不发光亮如汞或氙弧灯,它们提供的光的连续光谱是适合使用彩色胶片显微摄影。
激光光源 -近年来,出现了使用增加的激光器在488和514纳米,特别是氩离子激光器具有强大的发射能力。激光源,尽管成本高,已经成为在激光扫描共聚焦显微镜特别有用。
有许多不同类型的激光器,每个提供一个独特的发射光谱的。 图10示出的两个最常用的激光器在显微镜(荧光,共聚焦和单色明)的发射光谱。
电子闪光灯 -用于拍摄移动中的标本一个专门的方法(尤其在暗场照明)已采用电子照相闪光灯系统设计。这些闪光管提供一个瞬间爆破高速(ISO 400及以上)日光投影胶片使用时,可以拍出漂亮的标本细节5500ķ照明。 这些单位必须在钨丝灯照明连续源陪同之前闪光灯显微摄影,保证了样品,科勒照明,重点和定位显微镜的框架。 闪光管应同步到显微镜的照相机快门,许多制造商提供这种设备,作为显微摄影的附件。