传统照明系统在现代视场利用透射光的卤钨源和荧光激发的短弧灯各种激光器已在采用作为光源的视场观察几个调查员，在共聚焦显微镜的出现大大增加使用激光。這种讨论评论的优点和局限性的非相干 （或非激光） 光源在共聚焦显微镜作为共焦照明太阳的光属于什么光源源和视场显微镜共聚焦显微镜在次要来源。最初的两个问题常常出现时的共聚焦显微镜的照明系统被认为是和这些特定仪器光源的选择有直接的影响。

时选择系統组件它是共同的问题是否可以在点扫描共聚焦显微镜中使用弧灯。虽然第一次共聚焦显微镜建于 20 世纪 50 年代 （和 Marvin Minsky 1988 回忆录中讨论），采鼡锆弧在原型阶段扫描工具短弧灯太阳的光属于什么光源芒是太低，不能在现代点扫描共聚焦显微镜中有用光辉考虑到源，其角发射嘚配置文件和光输出的大小低发散、 甚至谦虚的激光从高辐射通量和小光斑大小，不能通过光束整形光学应用于电弧放电灯源在图 1 中介绍的亮度图的等离子体球从汞 （HBO） 和 (XBO) 氙弧光放电灯。请注意两个来源的磁通密度的变化

通常提出的第二个问题是适合用于纺纱磁盘共聚焦显微镜下，弧光放电灯此应用程序是可能的虽然与局限性。再次限制问题是此源类型太阳的光属于什么光源辉。由于旋转磁盘共聚焦显微镜需要直径大的、 非常准直的、 统一的梁同时照亮许多小孔，弧光放电灯有潜力成为适当的来源受雇于当今纺纱磁盘文书 （通常 1-2%） 的尼普科夫磁盘的低传输需要相当大的输入的功率。一些旋转磁盘系统利用弧灯照亮 Nipkow 磁盘有相对较大太阳的光属于什么光源圈并絀现了新的设计，增加光照强度

从横河广泛使用的旋转磁盘扫描程序是利用激光光线由单模光纤耦合到扫描头。此外安装在第二个磁盤上微透镜阵列与对齐在扫描仪中，增加励磁光收集关于针孔五倍相比利用单个磁盘的设备。在扫描过程中的损失头光学、 波长选择过濾器和磁盘结果在激发光输出到后方孔径的只是大约 5%的在结束了光纤测量的目的后方孔径所需的足够的信噪比在大多数生物应用程序最尛辐照度是物镜的大约 40 微瓦每平方厘米，虽然可能利用达 120 微瓦每平方厘米因此，约 5 毫瓦强度是需在光纤光纤输出这种光的输出时在一些短弧灯的能力范围内，他们都通过多模光纤或液体光导耦合如下所述。

在过去最经常用于波长荧光激发了谱线产生的汞弧 （365、 405、 436、 546 囷 579 纳米），如图 2 中给出很多荧光团因此选择，使用因为他们这些激烈的线条，兴奋和显微镜物镜被设计给同一波长最优修正如可用噭光波长往往不匹配汞发射谱线，利用激光共聚焦显微镜显微镜技术人员有时被被迫放弃使用熟悉荧光染料或激发他们在低于最佳波长圖 2 中所示是一个典型的 100 瓦特汞 （HBO 100） 和 75 瓦特 (XBO 75) 氙弧光放电灯太阳的光属于什么光源谱辐照度概况作为波长的函数。汞灯展品在紫外和可见光区域几个峰值，而氙弧灯提出了几乎连续太阳的光属于什么光源谱非常小高峰 467 纳米和近红外区域的几个山峰

超级压力氙弧光放电灯是经瑺需要时使用宽的激发波长范围。它的输出模拟太阳光因为它提供了激烈宽带照明没有突出的谱线，在紫外光或可见光波长区域 （图 2）压力扩大谱线匹配吸收谱的几种荧光染料，从而导致更有效的激励比从窄激光发射线能量相等加宽太阳的光属于什么光源谱线的可用性也允许同时激活的不同发射波长，包括那些在紫外线的几种荧光染料

非激光光被区别于激光灯由其程度低得多的一致性。非相干光和楿干光正在限制理论构造在视场显微镜，很少关注的除了当考虑衍射和干涉效应的照明光的相干度在实际意义上，光被认为是非相干時没有散斑效应是目前和相干的时候都光源，事实上展览空间相干源的角大小的关系和时间相干性，其波长的带宽有关钨灯丝灯具囿相对较低的空间相干性由于射极大。弧灯拥有更高的一致性除非大面积的等离子体 （见图 1）

一般情况下，具有低相干照明期望明视场囷反射光学显微镜模式下虽然是必需的阶段和干扰模式太阳的光属于什么光源具有较高的一致性。荧光的过程涉及到足够数量的激发和發射照明光的相干性是通常并不重要和从标本发出太阳的光属于什么光源是基本上非相干之间的步骤。

如果照明光的相干性得太高图潒开发造成的从任何太阳的光属于什么光源学表面，包括透镜、 反射镜、 灰尘 windows 和尤其是盖板玻璃反射相干波波前的干涉条纹。这种复杂幹扰模式可以显示为已定义的戒指但更常见的是，它显示为高对比度的颗粒散斑叠加后的图像，遮蔽的详细信息此外，当试样是透奣的有多层的显微组织散斑点成为更复杂的人物。广谱灯照明具有低的时间相干性和散斑平均。在大多数情况下与低相干照明是常規和共聚焦显微镜更可取。另一方面通过调整科勒照明系统，以减少源的有效大小非激光光源还可以提供较高的一致性级别所需的干涉显微镜。

散斑效应是光明的如果在某一特定点周围的散射中心内从光的干扰是建设性与那从背景和黑暗的如果破坏性干扰发生。明显嘚大小的散射中心和个别散斑与相关光学分辨率的限制 （或数值孔径）在非相干光照明，散斑具有不同波长部分取消以产生一个较低的對比度模式之间重叠由于散斑结果从干扰现象，任何太阳的光属于什么光源学系统或标本的移动会导致在复杂变化的散斑图的时间

光輝是光通量密度每单位固体可视角度衡量。它表示在瓦每平方厘米每球面度 （W/cm ^2/sr）并考虑到从来源、 其大小和角度分布太阳的光属于什么咣源通量辐射通量。光辉的来源的距离无关因为采样的面积增加的比例。光度法等效措施是卑鄙的或经常表示在单位坎德拉每平方米的岼均亮度 （cd/m ^2）弧灯主要是弧的因为小相比灯灯丝的大小是弧的更加容光焕发比钨灯丝灯泡瓦数的几个数量级。钨灯丝灯泡可以有的细丝狀允许更有效的利用太阳的光属于什么光源收集系统，和细丝经常弯曲成磁盘或宽而平的乐队来匹配输入太阳的光属于什么光源收集光學孔径弧灯从一个小的环面周围 （见图 1） 的两个电极之间的轴产生光。光收集系统需要太阳的光属于什么光源源投射到试样不仅实现均勻照明的试样平面

非相干光源太阳的光属于什么光源学显微镜

表 1 比较常用太阳嘚光属于什么光源源为视场光学显微镜。HBO 100 (100 瓦特高压汞弧光放电灯) 具有最高太阳的光属于什么光源辉 （和平均亮度） 的常用任何的灯具瓦数由于它非常小的源的大小。显微镜技术人员为内容太阳的光属于什么光源输出 （光谱辐照度）、 光谱是一个重要的考虑因素时比较各種来源。辐射通量是在所有波长太阳的光属于什么光源输出的积分并不提供关于其光谱分布的信息光度法的单位，如平均亮度在使用時，这一点尤其明显因为光度为单位进行加权根据人类的眼睛，输出中的紫外线或红外线太阳的光属于什么光源谱敏感性有一个非常小嘚加权相比这个绿色太阳的光属于什么光源。辐射通量或光通量的多色和单色的来源 （如激光器和发光二极管） 之间的比较不是输出的囿意义的如果只有有限太阳的光属于什么光源谱部分的多色源是输出的将用于

只有 47%的 HBO 100 盏灯的辐射输出介于 320 和 700 纳米的波长。大部分能量集Φ在著名的谱线在 366 毫微米 （大约总数的 10.7%） 436 纳米 （12.6%）546 纳米 （7.1%） 和 579 纳米 （7.9%）。可用输出从 XBO 75 （75 瓦特氙弧灯）虽然相对统一在 320 到 700 纳米的范围，構成了只有 24.5%的总额与大部分落入的用处不在红外波长的能量 （约 73%的输出是在波长长于 700 纳米） 光谱区域。

XBO 75 (氙) 灯有光谱辐照度的大约 7 毫瓦每米平方每纳米 (mW/m ^2/nm ^1） （见图 2） 的 400 和 700 纳米之间常规的 F/1 的镜子反射器球形收集器灯箱已收集效率的 12.5%，因此提供约 0.85 毫瓦每纳米可用光谱辐照度因此，如果采用理想 20 纳米带通滤波器交付太阳的光属于什么光源通量在 20 纳米乐队将 17 毫瓦。如果使用集合镜子是椭圆的而不是球它可以捕獲来自四面八方的弧灯源，从而收集更大立体角内太阳的光属于什么光源的总发射太阳的光属于什么光源65%的总所发出太阳的光属于什么咣源可以通过这样的系统，收集和辐射通量成大光圈 （大于 5 毫米) 增加达 7 倍相比普通的镜子反射器球形收集器不幸的是，预计的射线束拥囿黑暗中央点相应的金属结束了那盏灯限制这盏灯在中使用类型系统太阳的光属于什么光源源让液体光导 （进一步讨论如下） 人耦合到顯微镜。

通过加热的灯丝到一个更高的温度可以提高亮度白炽灯源中的，但这也使金属崇高的更迅速变暗的玻璃信封和导致灯丝烧坏。在石英卤素灯卤素气体通过与蒸发钨形成钨卤素化合物然后分解当他们罢工对热丝的第一反应中断这一进程。这两个过程结合起来囿效地返回钨灯丝，和从而允许它运作运作在较高的温度而变暗灯的信封，不合理的灯丝寿命当由稳压的电源供电，在恒定的灯一致信封透明度结果输出级别这是足够稳定，可用于光度测量

一般情况下，弧灯是比白炽灯更不稳定因为气体等离子体是不稳定和受影響的由磁场和由电极的侵蚀。强度的氙弧可深深地和迅速地调制在时间内保持电极冷却正如在摄影电子闪光装置情况。或者可以通过萣期的磁场施加由转子的永久磁铁或由一个小的交变电流上主要直接励磁电流叠加可稳定等离子弧的位置。环绕的 HBO 100 弧部分加热线圈的另外尣许电流通过灯可在很宽的范围内稳定输出强度的同时

发光二极管 （Led） 组成非相干光源的特点，是有别于弧或钨灯丝灯泡独特的范畴發光二极管产生连续光有效地从包裹中充当一个镜头清晰环氧树脂穹顶的简单双元件半导体二极管 （见图 3）。包括连接在芯片中的两个半導体地区之一就由负电荷 （n地区）和其他由正电荷 （p区）。当足够的电压对电机引线时当前创建如电子进入跨交界处从n区p区域负电的電子在哪里与正电荷相结合。每个组合的收费是可能释放电磁能量以光子的形式量子的能量水平降低发射光子的能量是半导体材料的特性，因此不同的颜色通过在芯片的半导体组成的变化。

光子发光二极管的p-n结通常基于第三组和第五工作组的元素如砷化镓、 磷化砷化鎵和磷化镓的混合物。小心控制的这些化合物并纳入铝和铟，以及掺杂碲和镁此外的其他人的相对比例使制造商和研究人员能够生产②极管发出红、 橙、 黄色或绿色光 （见表 2）。这些排放量的带宽通常是与没有重要组成部分的红外或紫外波长 12 和 40 纳米之间最近已允许使鼡的硅碳化物和氮化镓蓝光发射二极管来介绍，并结合几种颜色不同的组合提供了机制产生白光。

如图 3 所示光从侧面发光二极管半导體芯片的出现，和反映期待的加入了一个电极 （负极） 的末日到了一杯同时顶部的芯片的脸与金接合线到第二电极 （阳极） 相连。典型嘚二极管半导体芯片的措施大约 0.25 毫米-广场和环氧树脂的身体范围从 2 到直径约 10 毫米最常用的一种发光二极管灯的身体是圆的但它们可能是矩形、 方形或三角形。由二极管反射杯组合发出太阳的光属于什么光源锥的角度可以通过改变环氧树脂透镜的形状反光杯，和大小和半導体二极管和环氧树脂透镜的鼻子之间的距离的几何改变清晰环氧树脂镜片产生的最高太阳的光属于什么光源辉时它们的输出仅限于大約 15 度角。

虽然已有过去的努力采用发光二极管作为光源的显微镜他们由于早期的设备的低辐射输出失败。以前专利的设计显微镜的照奣采用大量的分组，以建立一个统一模式的照明的 Led这种方法产生更高的辐射通量，但未能解决的低太阳的光属于什么光源芒从这种大型的、 分布式的源的结果。目前天 Led 是足够明亮功能单独作为一种有效的单色光照射荧光或透射光镜观察虽然其光谱辐照度仍低于从 HBO （汞） 100 弧灯，谱峰它接近 XBO (氙灯) 75 可见光谱中的灯。

发光二极管是比弧光放电灯把电力转换成可见光实现的达 100 流明每瓦特相比 22 流明每瓦特为 HBO 100 源嘚产出效率更高。指示灯坚固、 耐用并可以常常最后 100000 小时在使用中或长于 HBO 100 约 500 倍。绿色指示灯可能具有转换效率高达 74%紫色和蓝色 Led 光输出 250 囷 150 毫瓦现商业上可用。发光二极管输出可能调制的高频率 （10 兆赫MHz） 和它们的输出亮度可能会受限制可使用的电流消除机械百叶窗和中性密度滤镜在显微镜的应用需要的特点。

指示灯从根本上单色的排放国并且高亮度、 单色灯是最广泛使用的设备当前这一代。有两种主要方法产生白色光从设备都是从根本上单色的一种方法基于三种不同的二极管颜色在一个信封里或在单个 LED，输出将显示白色 ； 这种比例在鈈同的材料相结合另一种技术是利用紫罗兰色或紫外发光二极管为激发荧光粉发出白色太阳的光属于什么光源 （如图 4 所示） 提供能量

共聚焦显微镜的所有扫描机制雇用一个照明方法，即填充后方孔径的物镜可用太阳的光属于什么光源从光源耦合对标本是在非激光案例中，某种程度上更多地参与自源例如弧灯辐射到一个球体，而不是生产平行光束因此，反射器是圆弧的需要到直接太阳的光属于什么光源从"背面"走向标本不需要的波长，如红外线和紫外线可以获准通过两色镜 （红外发射器是记为"冷镜"和"热镜"紫外线发射器），并被吸收茬灯具外壳由冷镜的散热减少了开源运动的机械和光学组件热膨胀引起的。必须适当地固定镜头附近热的来源以便允许热膨胀。

柯勒照明是源的最常见太阳的光属于什么光源学照明方案中透射和反射光镜因为它有助于均匀照亮图像字段从空间上复杂的源由成像只到焦平媔的聚光镜 （或在 epi 照明的物镜后方焦平面） 上的一部分光照射在试样为偶数，虽然这种光不可能到达从所有可能的角度与平等的分配。字段孔径 （位于有效地在一个中间图像平面中） 被映像到限制的区域而不会影响的角度太阳的光属于什么光源线照明照亮的标本。对於高度非均匀的来源扩压器可以用于进一步提高均匀性在焦平面上。柯勒照明不是效率最高的系统因为它不会使用全表面的源或全角喥分布的所发出太阳的光属于什么光源。

柯勒照明系统的一个主要功能是确保均匀照明控制其一致性 ；然而，它是可能实现使用一种光導的均匀照明加扰太阳的光属于什么光源，有效地降低其空间或时间的一致性也被通过光导的应用。使用最广泛的和实际耦合方法的┅种光源到显微镜下同时也减少了一致性，是以将光线聚焦的灵活的单模式光纤或液体光导 （图 5） 长度热运动中的液体光导不断改变咣学路径和光线散射，以便有效地消除了空间和时间的一致性

在挠性单模式光纤包层的反射的情况下不断改变，因为光纤弯曲略生产茬时间和空间有效均匀，强度有退出梁据报振动频率达 100 千赫，纤维的技术能有效地光以及置乱光的相位被炒由于不同的路径长度太阳嘚光属于什么光源波通过纤维，虽然保存下来的高辐射率和单色性退出梁由"高帽"强度的配置文件，而不是高斯光束分布的激光灯特点被描述

为了避免可能的热损伤到光的扰码器，红外辐射以及其他不需要的发射波长应删除之前他们输入的纤维或光指南。理想情况下呮有波长图像形成的关键应该离开太阳的光属于什么光源源。而不是依赖宽带反射镜冰冷的镜子和带通干涉滤光片应采用选择传送到孔徑磁盘太阳的光属于什么光源波长，以容许不必要的热量来逃避

一个关键的问题是进入光纤耦合源灯的输出的效率。大多数纤维有数值孔径 0.2 至 0.55之间，此值应与源集合光学匹配几个制造商提供的灯室设计的实施与液体光导在其中满足此条件。在椭圆反射器、 冷的镜子和咣学匹配的 3 到 5 毫米直径液体光导 75 瓦特氙弧的组合可以提供超过 2 毫瓦每纳米太阳的光属于什么光源输出 （见图 5）光纤端变得的有效光源的顯微镜灯弧，从而减少在光辉相比电弧本身的大小无关。然而当物镜是光圈的均匀照明的使用大口径，在磁盘扫描共焦仪器情况一样扩展的源是光圈的不损于性能。唯一的要求是准直透镜的直径足够大以有效地收集输出从光导和投射到磁盘扫描程序。

旋转磁盘共聚焦显微镜光预算

表 3 总结了经驗丰富的与非相干和相干照明横河纺纱磁盘共聚焦仪的典型结果在这个特定的配置中，相干光照明系统包括通过声光可调谐滤光器 （AOTF） 耦合多线激光对单模式光纤这种光纤的输出是 0.3 的数值孔径，扩大到一个均匀太阳的光属于什么光源束直径 14.5 毫米并随后形高斯光束通过┅个路径，允许引进外部滤波器滑块或轮的波长选择镜像反映此扩的束通过引入一个镜子和波长选择性的过滤，在筛选器滑块位置就囿可能从耦合到 XBO 75 灯安装在椭圆反射器液体光导介绍的扩大和准直的输出。要产生 20 毫米直径光束太阳的光属于什么光源强均匀用平凸透镜准直光纤的输出。横河共聚焦显微镜的标准红-绿-蓝 (RGB) 二向色镜允许三个波段每个 20 纳米的带宽，将被传送表 3 比较了到后方孔径的励磁蓝色咣光谱区域 （488 纳米激光线和 470 490-纳米弧灯的输出） 这两个源的物镜太阳的光属于什么光源通量。光通量值清楚地表明非相干源可以为此应用程序提供足够的能量

充分利用旋转磁盘共聚焦显微镜中的多色源需要广泛的波长选择性过滤器和两色镜。虽然筛选器随时可用横河仪器采用两色镜子是不寻常的设计，以及有限的可用性目前，缺乏更大范围的适合两色镜可防止电弧源在此设备中充分利用

审议的当前设備太阳的光属于什么光源照属性指示发光二极管还会适合此旋转磁盘应用程序中。耦合单 LED 到多模光纤或液体光导是一个简单的问题和随時可以通过定位 LED 在后方孔径的廉价低倍率物镜 （如 10 x 平场消色差） 对光夫妇到纤维。多数 LEDs 有输出带宽的 20-40 纳米所以至少一半太阳的光属于什麼光源输出会通过二向色镜的 20 纳米带宽。基于前面所讨论的横河扫描仪中太阳的光属于什么光源损失测量约 1-2 毫瓦必须达到旋转磁盘，以實现所需的 40 微瓦每平方厘米在物镜后方光圈因此，10 毫瓦单色输出发光二极管可能就足够了然而，如果多色 LED 光源是必要的目前一天白色發光二极管缺乏的输出功率和均匀太阳的光属于什么光源谱辐射亮度所需

非相干光照明来源很少使用在纺纱磁盘共聚焦显微镜，虽然最囲焦仪器配备弧灯视场视觉观测的标本审查的短弧灯的特点说明了适当旋转磁盘共聚焦显微镜可以有效地使用。此外它很可能发光二極管将提供廉价、 寿命长、 稳定、 高效、 照明的视场和磁盘扫描共聚焦显微镜。