服务热线
400-880-1910
 
 
荧光观察用什么物镜?
发布时间:2022-10-26

荧光观察用什么物镜?荧光显微镜用什么物镜

荧光观察是现代科研、生命科学和医学检查中都广泛应用的一种观察方式,那么荧光观察用什么物镜呢?有些老师可能就说要用“荧光物镜”,但“荧光物镜”到底是什么意思?跟普通物镜又有什么区别?如果您搞不明白,今天这篇文章可以为您解惑。


·“荧光物镜”是什么?


物镜_01.jpg
荧光物镜


荧光物镜,从字面上来看,就是适合荧光观察的物镜,虽然它的确适合荧光观察,但这并不是它名字来由。


物镜_02.jpg
萤石镜片


荧光物镜(Fluor)现在的标准称呼其实是“半复消色差物镜”(Semi-Apo)或者“平场半复消色差物镜”,因为这种物镜生产时使用到了萤石(Fluorite)镜片,故称“萤石物镜”、“荧光物镜”。实际在无限远光学时代,半复消色差物镜已经可以不用萤石镜片也能做出来。


相比普通物镜,荧光物镜不仅在荧光观察中有更好的表现,在明场、暗场等观察中,它也因为有更高的数值孔径、更强的消色差表现,能提供更明亮、更高对比度的清晰成像。


·基础知识:消色差是什么?

物镜_03.jpg
普通平场消色差物镜


无论是以往的固定筒长时代还是现在的无限远光学时代,消色差物镜(Ach)/平场消色差物镜(Plan Ach),都是主流,这些就是普通物镜。荧光物镜是半复消色差物镜/平场半复消色差物镜,与普通物镜区别在于消色差水平。


物镜_04.jpg
白光通过三棱镜折射出七色光谱


要理解两者区别,首先得搞明白什么是色差(Chromatic Aberration)。阳光可以形成“赤橙黄绿青蓝紫”七色彩虹,因为它的光谱包含这些颜色。


物镜_05.jpg
轴向色差


在通过透镜时,光谱中不同颜色的光会在不同的焦面聚焦,蓝色在距离透镜近的距离聚焦,绿色还得远一点,红色离得更远,这意味着红绿蓝三色无法在同个焦面聚焦,成像会偏色,同时高对比的边缘会有不聚焦的其他颜色,通常呈现为紫边、晕环,影响对比度和清晰度,这就是轴向色差(Axial Chromatic Aberration).


物镜_06.jpg
横向色差(光路图虚线部分)


另一种色差,是同一颜色的光通过镜片中间和镜片边缘时,会在聚焦面形成不一致的放大效果,如中间是1.0倍,边缘可能就是1.3倍,这个倍率差异每个颜色都有,而且每个颜色的差异不一致,其结果就是在成像外围一圈的成像出现彩色的边缘,这就是放大率色差,或者叫横向色差(Lateral Chromatic Aberration).


轴向色差在成像Z轴,横向色差在成像XY轴,前者只能在物镜层面校正,后者的校正方法比较复杂,固定筒长和无限远光学有不同策略,不同品牌之间也有差异,我们先略过,后面再说。


·荧光物镜和普通物镜区别何在?

物镜_07.jpg
消色差镜组


18世纪,光学家John Dollond发明了消色差镜组,将红蓝两色聚焦到跟绿色焦面相近的焦面,从而大大减少了轴向色差,提升了清晰度,而且他的设计成本够低,因此消色差物镜自此逐渐成为了望远镜和显微镜的基本配置,直至今天。普通消色差设计,可以校正红蓝两色色差,以及绿色波段的球差。


物镜_08.jpg
荧光物镜规格对比


荧光物镜,或者说半复消色差物镜,通过引入萤石镜片等先进材料和更复杂镜组,进一步强化了轴向色差校正能力,可以将红绿蓝三色甚至四色聚焦到同一个焦面,并校正红绿蓝三色甚至四色的球差。


荧光物镜工作距离较普通消色差更短,拥有显著更高的数值孔径(N.A),成像更清晰、锐利、高衬度,另外荧光物镜成像像场普遍达到26.5mm,适合搭配25mm超宽视场目镜,比普通消色差18-23mm的视场大一圈,在各种镜检观察中,你都能明显体验到半复消色差相对普通消色差带来的巨大提升。


物镜_09.jpg
高分辨率成像通常用APO物镜


如果加入更多镜组,将色差校正提升到四色或者五色水平,就得到复消色差物镜(APO)了,它工作距离更短,数值孔径更高,几乎把整个光谱的色差都给消除了,适合各种高分辨率成像,但对于大部分镜检来说,从半复消色差到复消色差的提升并没有那么巨大,因此镜检应用中并不普及。


需要补充的是,荧光物镜也是有效果差异的,有些荧光物镜的色差校正和球差校正都更强,有些则只是强化了球差校正,另外即便同样是荧光物镜,不同镀膜技术的差异,也会让荧光物镜在透过率方面出现差距,明美高透过率的荧光物镜在荧光观察和暗场观察、正交偏光等观察中更有优势。


·能随便买个荧光物镜给自己的显微镜升级吗?

物镜_10.jpg
平场消色差物镜常用于医院荧光镜检


使用荧光物镜做荧光观察,不仅目视成像背景更暗、荧光更明亮清晰,相机CCD成像的效果也会清晰锐利。那么对于已有平场消色差物镜的用户来说,能不能随便买个荧光物镜给自己的显微镜升级呢?


答案是否定的。这就需要补充刚刚提到但还没讲完的问题,横向色差的消除。


物镜_11.jpg
补偿目镜


在固定筒长的旧时代,物镜的横向色差问题很难解决,厂商的策略是以毒攻毒,用同样有横向色差,但差异率反过来的目镜进行补偿,从而实现成像的消色差。如果不使用补偿目镜,成像画面的外围将会非常糟糕。


物镜_12.jpg
明美物镜采用独立消色差设计


到固定筒长末期和无限远光学时代,奥林巴斯和尼康终于实现在物镜层面把横向色差解决掉,称为“独立色差校正”,而蔡司和莱卡则沿用固定筒长时代的策略,将补偿横向色差的任务交给了观察头底部的管透镜和目镜镜,需使用跟物镜配套的观察头才能消色差。明美物镜采用的是独立消色差设计,更便于实现高质量的显微相机成像和定制产品开发。


无限远光学时代不同系统之间还有齐焦距离、齐轴性和基准焦距等差异,不建议用户自行购买荧光物镜进行升级,以免出现兼容问题导致效果不佳或使用体验不好,升级物镜请联系原厂或明美等业的显微镜厂家。另外明美还提供LED数显荧光模块,适合把无限远光学的普通显微镜升级成荧光显微镜,包括奥林巴斯CX23正置、尼康TS100倒置、蔡司V8体视等都可以。


总结:普通消色差物镜可以校正红蓝色差和绿球差,足够满足医院真菌检查等常规荧光镜检;荧光物镜(半复消色差物镜)可以校正红绿蓝三色的色差和球差,荧光信号更强,信噪比更高,适合FISH荧光原位杂交等高要求的荧光成像。同时在偏光、暗场等其他观察方式下,荧光物镜也会有更好的表现,前提是升级的物镜跟机身、观察头有良好的适配,建议找原厂或专业显微镜厂家升级。



免责声明

本站无法鉴别所上传图片、字体或文字内容的版权,如无意中侵犯了哪个权利人的知识产权,请来信或来电告之,本将立即予以删除,谢谢。 



电话咨询
QQ咨询
505506350
微信咨询
微信二维码
分享微信
TOP