相衬显微镜原理

弗里茨·泽尔尼克原理知识目前主要应用的相衬显微镜的原理,它的核心是一个位于聚光器的孔径光阑位置的匹配环1和位于物镜镜头后方的相位板

首先光线从照明用的灯丝内的一点射出,由场透镜精确的聚焦在聚光器处的匹配环的开放处

由于这个位置处在聚光器的前焦平面,光线在通过聚光器后将变成平行光

假设这两束光线在标本平面2(也就是显微镜的载玻片的位置)不发生反射和折射,它们将平行的射入物镜

由于所有的平行光都会聚焦在后焦平面上,物镜的后焦平面是聚光器的前焦平面的共轭平面

而实际上,部分光线通过标本以后将会发生反射和折射,而后将在平面3处聚焦,因此平面3也是物平面的共轭平面

为了完成调整相位的需求,需要在此处添加一块相位板

相位板的另一个作用是将未被标本影响的光线减弱,用相位对中望远镜观察物镜后方的相位板,可见减光材料形成的暗环

大多数现代显微镜厂商使用真空沉积法制造相位板,把电解质或金属材料沉积在独立镜片上,或者直接加工在物镜的某片透镜表面

如果要使相衬显微镜清晰成像,需要将这两个部件准确的放置在一起,中心也需要对准

在调整的过程中,使用相位对中望远镜暂时的取代一个目镜,让物体的像聚焦在相位板上,然后通过望远镜观察将匹配环和相位板对应的环调整到同心位置

曾经有过一种有趣的相衬设计的变种,在这个设计中,匹配环被一个十字形的传输缝代替,而位于物镜共轭平面的相位环被一个十字形的相位板代替

这个设计的优点是在所有的相位物体的放大过程中只需要一个缝状光圈,而十字的形状使得重新对齐中心和旋转对齐非常容易,因此调整不再需要使用对中望远镜了

一些型号的显微镜在出厂前已经预先校准聚光镜系统,并不需要用户进行相衬对中操作

此外,相衬物镜也可以用于明场观察,只需将环形相衬光阑移出聚光镜的光路,切换为明场照明即可

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