奧林巴斯顯微鏡在科研、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其成像原理基于光學(xué)知識,而通過一些實用技巧又能優(yōu)化圖像效果,幫助我們更清晰地觀察微觀世界。?
一、成像原理?
當(dāng)奧林巴斯顯微鏡的光源發(fā)出光線,穿過聚光器后照射到樣本上。若樣本是吸收光的,部分光線會不受干擾地繞過或穿過樣本,這就是直接光或未偏離光,樣本周圍的背景光(常稱環(huán)境光)也屬于此類。同時,部分光線穿過樣本時,遇到樣本的不同結(jié)構(gòu)會發(fā)生偏離,產(chǎn)生衍射光。?
直接光和衍射光在目鏡光闌處的中間像平面相遇。由于樣本造成的半波長(180度)相位差,衍射光與直接光發(fā)生相消干涉。之后,目鏡的目鏡透鏡進(jìn)一步放大該圖像,最終投射到視網(wǎng)膜或相機(jī)膠片上。簡單來說,直接光均勻分布在整個像平面,而衍射光在像平面的不同局部聚焦,相消干涉導(dǎo)致光強(qiáng)降低,形成明暗區(qū)域,這些明暗圖案就構(gòu)成了我們看到的樣本圖像。因為人眼對亮度變化敏感,所以該圖像大致還原了原始樣本的模樣。?
二、圖像優(yōu)化技巧?
1.調(diào)整照明?
確保樣本獲得充足且合適波長的激發(fā)光,對于熒光顯微鏡尤為重要。選擇能透過選定波長并阻擋不良波長的激發(fā)濾光片,配合汞燈、氙燈等高能量光源,可滿足最佳激發(fā)條件。同時,選擇合適的阻擋濾光片,防止不必要的波長進(jìn)入觀察管,讓樣本的熒光發(fā)射順利通過,以提高圖像亮度。?
2.合理選擇物鏡?
物鏡在熒光顯微鏡中至關(guān)重要,需能有效傳輸近紫外光和可見光。其數(shù)值孔徑(NA)決定了接收光錐的角度,在透射光熒光顯微鏡中,到達(dá)眼睛或其他探測器的光強(qiáng)與物鏡和聚光器的數(shù)值孔徑平方成正比,與總放大倍數(shù)平方成反比;在反射光熒光顯微鏡中,圖像強(qiáng)度與物鏡數(shù)值孔徑的四次方成正比,與總放大倍數(shù)平方成反比。所以,高數(shù)值孔徑物鏡能產(chǎn)生更高強(qiáng)度的圖像。?
3.運(yùn)用圖像處理技術(shù)?
例如消卷積技術(shù),可提高圖像對比度和清晰度。它通過利用光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù),重建由較小點(diǎn)源集合構(gòu)成的理想圖像,消除或逆轉(zhuǎn)因衍射極限導(dǎo)致的圖像模糊問題。商業(yè)軟件中的逆濾波器算法、受限迭代算法等,可根據(jù)不同需求選擇使用,提升圖像質(zhì)量。?
掌握奧林巴斯顯微鏡的成像原理及圖像優(yōu)化技巧,能讓我們更好地利用這一精密儀器,挖掘微觀世界的奧秘。
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