熒光顯微鏡：內置了照明和濾光片用于成像

相機技術的發展進步使生物應用和工業應用中的顯微鏡發生了革命性的變化。因此，生物學家或工程師再也無需耗費數小時使用目鏡進行觀察和不斷地對焦。此外，當今的數字視頻顯微鏡系統也簡化了數據記錄和數據分析的流程。更多有關此系統類型的一般信息，請參閱數字視頻顯微鏡調整件設置。

要了解數字視頻顯微鏡系統的好處，您可以考慮使用充分利用內置照明和濾光片的配置，以獲得佳對比度和發射量化。

熒光顯微鏡的基礎

熒光顯微鏡非常適用于測量和分析各種光波長的吸收和激發。內置熒光顯微鏡設置利用平板分光器將照明器的光源轉折平行光學路徑。從機械的角度來說，此設置的復雜程度低于其他數字視頻顯微鏡系統，其設置就如圖1所示。與大多數光學系統一樣，此系統同樣具備了傳感器、光學組件以及受檢測物體。基于本次討論目的，此設置將采用#59-367 EO-3112C ½" CMOS彩色USB相機作為傳感器，以及#59-877 10X EO M Plan Apo遠場校正物鏡和#54-774 MT-1配件管透鏡作為光學組件。#54-774是所需的配件透鏡以形成來自遠場校正透鏡的圖像。受檢測物體可以包括物體如生物樣品、植物或昆蟲、玻璃或金屬材料，以進行檢測或作為檢測目標。

圖1： 熒光顯微鏡的七元件遠場校正數字視頻顯微鏡系統

在數字視頻顯微鏡系統（圖1）中選擇激發波長和發射波長時，濾光片的選擇極為重要。隨著更多光學濾光片的增加，此類型的設置通常又稱為熒光顯微鏡（圖2），同時也是技術如共焦、多光子以及Coherent反斯托克斯拉曼散射顯微鏡系統的重要支柱。更多有關此光學濾光片的信息，請參閱熒光顯微鏡的熒光團和濾光片。

用戶可以通過阻斷特定波長來使樣本曝光于過量光源之下，特別是通過熒光顯微鏡成像的樣本需要大量的激發能量，以發射量化數量的光源。高光密度的鍍加硬膜濾光片和二向色性濾光片能夠快速且輕易地阻斷特定波長。二向色性濾光片和發射濾光片是系統中重要的濾光片。二向色性濾光片反射的波長較短，通常能夠激發熒光團，以及透射較長的發射波長。這兩種光學濾光片相互配合使用下，能夠防止非發射能量和雜散光透射到傳感器。濾光片的重要參數包括了中心波長(CWL)、小透射百分比、光密度(OD)和帶寬，在某些情況下也被稱為半峰全寬(FWHM)。更多有關濾光片的信息，請參閱光學濾光片。

圖2： 用于熒光顯微鏡的濾光片基本布局

光學件和機械組件

要構建精密的熒光顯微鏡設置，您需要一系列的光學件、成像組件和定位組件 。表1所展示的完整組件清單（又稱為物料清單）詳細地介紹了一系列建議的產品，并列出了產品編號及其數量，讓您輕松方便地選擇合適的組件。

圖3展示了使用表1列出的產品所構建的實際設置。此設置所使用的組件從上下的順序依次為#59-367EO-3112C ½" CMOS彩色USB相機、#58-329和#55-743 C接口適配器以及其連接的#54-774 MT-1配件管透鏡。物鏡前和管透鏡后之間的間距是平行光學路徑，是遠場校正系統的優勢。用戶可以在此光學路徑中裝入光學組件，且不會產生畸變或色差。在圖3中，#56-6586組濾光片轉輪組件可以固定數個帶通發射濾光片，而二向色性分光器 則可以將白光源向下反射以產生內置照明，并在光源從物鏡透射返回傳感器時凈化多余的光源。后，使用#59-877 10X EO M Plan Apo遠場校正物鏡以及一系列的機械組件 能夠使樣本處于佳對焦位置。欲查看濾光片轉輪組件和安裝管透鏡后設置的特寫，請查看圖4。

圖3： 熒光顯微鏡設置樣本

圖4： 平行光學路徑中濾光片轉輪組件和帶通濾光片特寫

數字視頻顯微鏡設置是檢測工業和生物樣本的強大光學工具。這些工具可以如用戶所愿成為簡單或復雜的系統，組件數量范圍可從4個元件到12個元件。采用超過12個元件的系統通常具備復雜精細的過濾方法，并且需要使用精密的機械組件將光學濾光片放置于光學路徑中。當有必要在相機物鏡系統的光學路徑中放置光學元件，特別是熒光顯微鏡應用時，七元件遠場校正系統是理想的選擇。