一種單色場顯微鏡照明系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及顯微鏡，特別涉及顯微鏡的照明系統(tǒng)，主要用于等離子體納米顆粒光散射成像。
【背景技術】
[0002]普通光學顯微鏡是通過給成像區(qū)域提供高亮度光照，從而形成標本細節(jié)內(nèi)部結構的真實投影，而暗場顯微鏡是利用光從側面照射物體，繞射或反射形成物體的輪廓或揭示物體的運動情況。從幾何光學的角度解釋暗場顯微鏡的成像原理為:暗場聚光鏡遮住了成像區(qū)域的入射光線，將平行光源轉化為大入射角的環(huán)形光束，在經(jīng)過環(huán)狀透鏡后形成遠離成像區(qū)域的倒置光錐，環(huán)形光束向物鏡的周邊射去，而不進入物鏡，在焦面上放置被觀察物，觀察者進行觀察時，只能看到物體的散射光，由于暗場聚光鏡遮住了通過成像區(qū)域的入射光，因此成像區(qū)域為黑色，被觀察物是明亮的。目前的成像系統(tǒng)實現(xiàn)了照明區(qū)域與成像區(qū)域的分離，減弱了入射光源的零級衍射以及獲得較高對比度的成像效果。同時該技術也存在著如下的不足:I)僅有少量光源參與照明，光源的利用率低;2)對于某些散射強度較弱的等離子體納米顆粒，在現(xiàn)有技術下成像的可見度較低。這些缺陷將導致暗場顯微鏡的成像效果和應用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，增強暗場顯微鏡的成像可見度。
[0004]本實用新型的技術方案如下:
[0005]本實用新型提出的一種單色場顯微鏡照明系統(tǒng)包括聚光鏡外筒、環(huán)狀透鏡、聚光鏡內(nèi)筒、單色筒和單色筒支架。其中，聚光鏡外筒上端安裝有環(huán)狀透鏡，環(huán)狀透鏡中心有通光孔，且位于光軸上，聚光鏡外筒下端有內(nèi)螺紋。聚光鏡內(nèi)筒下端有外螺紋，聚光鏡內(nèi)筒通過螺紋安裝在聚光鏡外筒內(nèi)，聚光鏡內(nèi)筒中心通過單色筒支架固定有單色筒。單色筒的中心通孔與環(huán)狀透鏡的通光孔同軸貫通，單色筒內(nèi)有單色筒上螺紋和單色筒下螺紋，單色筒上螺紋處安裝中性密度衰減片，達到控制暗場顯微鏡成像區(qū)域單色光強度的目的，單色筒下螺紋處安裝濾光片，達到控制暗場顯微鏡成像區(qū)域單色光顏色的目的。
[0006]優(yōu)選的，所述聚光鏡內(nèi)筒的內(nèi)徑略大于環(huán)狀透鏡的通光孔孔徑，防止內(nèi)筒白光干擾單色光。
[0007]優(yōu)選的，所述聚光鏡外筒上端內(nèi)周有一圈內(nèi)臺階，內(nèi)臺階的臺階面與環(huán)狀透鏡的底平面齊平，所述聚光鏡內(nèi)筒的上端與所述臺階面鄰接。
[0008]優(yōu)選的，聚光鏡外筒下端外周逐漸增大形成錐狀，作為下外沿，在錐形下外沿的起始位置有一圈凸環(huán)，作為上外沿，上外沿和下外沿之間的凹槽用于將聚光鏡固定到顯微鏡上。
[0009]采用本實用新型結構，在照明時，一部分光源從聚光鏡內(nèi)筒下端的聚光鏡內(nèi)筒和單色筒之間的環(huán)形區(qū)射入環(huán)狀透鏡，環(huán)狀透鏡將平行光源轉化為大入射角的環(huán)形光束，在經(jīng)過環(huán)狀透鏡后形成遠離成像區(qū)域的倒置光錐，環(huán)形光束向物鏡的周邊射去，而不進入物鏡；另一部分光源從單色筒射入，依次經(jīng)過單色筒下螺紋處的濾光片和單色筒上螺紋處的中性密度衰減片，達到成像區(qū)域的單色光強度和顏色可調的目的，便可得到合適的清晰影像。
[0010]可見，本實用新型在傳統(tǒng)的暗場顯微鏡成像區(qū)域引入強度和顏色可調的單色光，從而克服了現(xiàn)有技術上光源利用率低、對散射強度較弱的等離子體納米顆粒成像可見度較低和應用受限的缺陷。而且該發(fā)明充分利用了等離子體納米顆粒的“光濃縮效應”這一特性(參見文南犬 “Plasmon-Modulated Light Scattering from Gold Nanocrystal-DecoratedHollow Mesoporous Silica Microspheres，，，ACS Nano,2010, 4,6565-6572；aPlasmonicsfor extreme light concentrat1n and manipulat1n”，Nat.Mater., 2010， 9， 193-204.);即等離子體納米材料可以有效地將光匯聚到納米顆粒附近的亞波長局域范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)了等離子體納米顆粒散射強度增加的幅度顯著大于背景的增加幅度。這樣就使得增強等離子體納米顆粒散射成像可見度的同時還保留了較好的成像對比度。同時由于暗場顯微鏡成像區(qū)域的顏色可控、強度可調，進一步拓寬了暗場顯微鏡的應用范圍。
[0011]本實用新型可以在等離子體納米顆粒散射成像的可見度方面取得了很好的效果，在增強散射成像可見度的同時保留了較好的成像對比度，適用于多種顏色的等離子體納米顆粒的成像。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0013]圖1是本照明系統(tǒng)的外部結構示意圖。
[0014]圖2是照明系統(tǒng)的聚光鏡內(nèi)筒的外部結構示意圖。
[0015]圖3是本照明系統(tǒng)的正視圖。
[0016]圖4是本照明系統(tǒng)的俯視圖。
[0017]圖5是本照明系統(tǒng)的A-A視圖。
[0018]圖6a為普通暗場顯微鏡的影像圖。
[0019]圖6b為本照明系統(tǒng)下的影像圖。
[0020]圖中:1.聚光鏡外筒，1-1.上外沿，1-2.下外沿，2.聚光鏡內(nèi)筒，2-1.外螺紋，3.環(huán)狀透鏡，3-1.通光孔，4.單色筒，4-1.單色筒支架，4-2.單色筒上螺紋，4-3.單色筒下螺紋。
【具體實施方式】
[0021]為了更好地理解本實用新型，下面結合實施例進一步闡明本實用新型的內(nèi)容，但本實用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0022]參見附圖1、2、3、4、5，本實用新型提供的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)由聚光鏡外筒1、環(huán)狀透鏡3、聚光鏡內(nèi)筒2、單色筒4構成。聚光鏡外筒I上端內(nèi)有環(huán)狀透鏡3，環(huán)狀透鏡3中心有通光孔3-1。聚光鏡外筒I下端內(nèi)周有內(nèi)螺紋，外周有上外沿1-1和下外沿1-2，下外沿1-2是通過聚光鏡外筒下端外周逐漸增大形成錐狀而獲得，上外沿1-1是在在錐形下外沿的起始位置形成的一圈凸環(huán)。聚光鏡內(nèi)筒2中間有單色筒4，兩者通過單色筒支架4-1固定。聚光鏡內(nèi)筒2下端有外螺紋2-1，聚光鏡外筒I和聚光鏡內(nèi)筒2通過螺紋連接。單色筒4內(nèi)上下兩端有單色筒上螺紋4-2和單色筒下螺紋4-3，通過單色筒上螺紋4-2安裝中性密度衰減片，通過單色筒下螺紋4-3安裝濾光片。
[0023]更具體地說，環(huán)狀透鏡的通光孔3-1位于光軸上，形狀為圓形，孔的直徑與單色筒4的外徑相當，其作用在于使單色筒內(nèi)的單色光到達成像區(qū)域。
[0024]更具體地說，聚光鏡內(nèi)筒2的內(nèi)徑要略大于環(huán)狀透鏡的通光孔孔徑，以防止內(nèi)筒白光干擾單色光。
[0025]更優(yōu)化的是，聚光鏡外筒I上端內(nèi)周有一圈內(nèi)臺階，內(nèi)臺階的臺階面與環(huán)狀透鏡的底平面齊平，所述聚光鏡內(nèi)筒的上端與所述臺階面鄰接，以杜絕漏光現(xiàn)象。
[0026]更具體地說，聚光鏡外筒、聚光鏡內(nèi)筒、單色筒的筒身材質為合金，表面為黑色，以盡可能降低反光，其作用在于對成像區(qū)域引入單色光。
[0027]單色筒支架材質的材料為合金，且表面為黑色，同樣降低反光，用于固定單色筒。是一種連接臂，與聚光鏡內(nèi)筒和單色筒是一體的。
[0028]本照明系統(tǒng)需要根據(jù)等離子體納米顆粒(是指成像對象的一種性質，是一個整體的由多種參數(shù)決定的光學性質，主要指的是散射光的波長，由材質、形狀和粒徑等參數(shù)共同決定)散射光的波長來選擇涵蓋該波長顏色的濾光片安裝在單色筒下螺紋4-3處，再根據(jù)實際成像效果選擇不同透光率的中性密度衰減片安裝在單色筒上螺紋4-2處，中性密度衰減片和濾光片安裝后，將聚光鏡內(nèi)筒2通過外螺紋2-1連接在聚光鏡外筒I上。在使用時，一部分光源從聚光鏡內(nèi)筒2下端射入環(huán)狀透鏡3，環(huán)狀透鏡3將平行光源轉化為大入射角的環(huán)形光束，在經(jīng)過環(huán)狀透鏡3后形成遠離成像區(qū)域的倒置光錐，環(huán)形光束向物鏡的周邊射去，而不進入物鏡;另一部分光源從單色筒4射入，依次經(jīng)過單色筒下端的濾光片和單色筒上端處的中性密度衰減片，達到了成像區(qū)域的單色光強度和顏色可調的目的，便可得到合適的清晰影像，圖6a為普通暗場顯微鏡的影像，圖6b為本照明系統(tǒng)下的影像。如果需要使其成像為傳統(tǒng)暗場顯微鏡的效果，使用黑色濾光片即可。
[0029]以上僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的權利要求范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，包括聚光鏡外筒、聚光鏡內(nèi)筒、環(huán)狀透鏡和單色筒；其特征在于，所述聚光鏡外筒上端安裝有環(huán)狀透鏡，環(huán)狀透鏡中心處有通光孔，且位于光軸上，聚光鏡外筒下端有內(nèi)螺紋;所述聚光鏡外筒內(nèi)有聚光鏡內(nèi)筒，聚光鏡內(nèi)筒下端有外螺紋，聚光鏡內(nèi)筒通過螺紋安裝在聚光鏡外筒內(nèi)，聚光鏡內(nèi)筒中心通過單色筒支架固定有單色筒;所述單色筒的中心通孔與環(huán)狀透鏡的通光孔同軸貫通，單色筒內(nèi)有單色筒上螺紋和單色筒下螺紋，單色筒上螺紋處安裝中性密度衰減片，達到控制暗場顯微鏡成像區(qū)域單色光強度的目的，單色筒下螺紋處安裝濾光片，達到控制暗場顯微鏡成像區(qū)域單色光顏色的目的。2.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:所述通光孔的形狀為圓形，孔的直徑與單色筒的外徑相當，其作用在于使單色筒內(nèi)的單色光到達成像區(qū)域。3.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光鏡內(nèi)筒的內(nèi)徑略大于環(huán)狀透鏡的通光孔孔徑，防止內(nèi)筒白光干擾單色光。4.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光鏡外筒上端內(nèi)周有一圈內(nèi)臺階，內(nèi)臺階的臺階面與環(huán)狀透鏡的底平面齊平，所述聚光鏡內(nèi)筒的上端與所述臺階面鄰接。5.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:聚光鏡外筒下端外周逐漸增大形成錐狀，作為下外沿，在錐形下外沿的起始位置有一圈凸環(huán)，作為上外沿，上外沿和下外沿之間的凹槽用于將聚光鏡固定到顯微鏡上。6.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:所述聚光鏡外筒、聚光鏡內(nèi)筒、單色筒的筒身材質為合金，表面為黑色。7.根據(jù)權利要求1所述的單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，其特征在于:所述單色筒支架材質的材料為合金，且表面為黑色。
【專利摘要】一種單色場顯微鏡照明系統(tǒng)，包括聚光鏡外筒、環(huán)狀透鏡、聚光鏡內(nèi)筒、單色筒和單色筒支架。聚光鏡外筒上端內(nèi)安裝有環(huán)狀透鏡、聚光鏡內(nèi)筒，環(huán)狀透鏡中心有通光孔，且位于中央光軸上，聚光鏡外筒下端有內(nèi)螺紋。聚光鏡內(nèi)筒通過螺紋安裝在聚光鏡外筒內(nèi)，聚光鏡內(nèi)筒中心通過單色筒支架固定有單色筒。單色筒的中心通孔與環(huán)狀透鏡的通光孔同軸貫通，單色筒內(nèi)有單色筒上螺紋和單色筒下螺紋，分別安裝中性密度衰減片和濾光片。本實用新型克服了現(xiàn)有技術上光源利用率低、散射較弱的等離子體納米顆粒成像可見度較低和應用受限的缺陷，在增強散射成像可見度的同時保留了較好的成像對比度，適用于不同顏色的等離子體納米顆粒的成像。
【IPC分類】G02B21/10
【公開號】CN205246964
【申請?zhí)枴緾N201520932343
【發(fā)明人】黃承志, 高鵬飛, 郭茂霞
【申請人】西南大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月20日