熒光觀察用什麽物鏡？熒光顯微鏡用什麽物鏡

熒光觀察是現代科研、生命科學和醫學檢查中都廣泛應用的一種觀察方式，那麽(me) 熒光觀察用什麽(me) 物鏡呢？有些老師可能就說要用“熒光物鏡”，但“熒光物鏡”到底是什麽(me) 意思？跟普通物鏡又有什麽(me) 區別？如果您搞不明白，今天這篇文章可以為(wei) 您解惑。

·“熒光物鏡”是什麽？

熒光物鏡

熒光物鏡，從(cong) 字麵上來看，就是適合熒光觀察的物鏡，雖然它的確適合熒光觀察，但這並不是它名字來由。

螢石鏡片

熒光物鏡（Fluor）現在的標準稱呼其實是“半複消色差物鏡”（Semi-Apo）或者“平場半複消色差物鏡”，因為(wei) 這種物鏡生產(chan) 時使用到了螢石（Fluorite）鏡片，故稱“螢石物鏡”、“熒光物鏡”。實際在無限遠光學時代，半複消色差物鏡已經可以不用螢石鏡片也能做出來。

相比普通物鏡，熒光物鏡不僅(jin) 在熒光觀察中有更好的表現，在明場、暗場等觀察中，它也因為(wei) 有更高的數值孔徑、更強的消色差表現，能提供更明亮、更高對比度的清晰成像。

·基礎知識：消色差是什麽？

普通平場消色差物鏡

無論是以往的固定筒長時代還是現在的無限遠光學時代，消色差物鏡（Ach）/平場消色差物鏡（Plan Ach），都是主流，這些就是普通物鏡。熒光物鏡是半複消色差物鏡/平場半複消色差物鏡，與(yu) 普通物鏡區別在於(yu) 消色差水平。

白光通過三棱鏡折射出七色光譜

要理解兩(liang) 者區別，首先得搞明白什麽(me) 是色差（Chromatic Aberration）。陽光可以形成“赤橙黃綠青藍紫”七色彩虹，因為(wei) 它的光譜包含這些顏色。

軸向色差

在通過透鏡時，光譜中不同顏色的光會(hui) 在不同的焦麵聚焦，藍色在距離透鏡近的距離聚焦，綠色還得遠一點，紅色離得更遠，這意味著紅綠藍三色無法在同個(ge) 焦麵聚焦，成像會(hui) 偏色，同時高對比的邊緣會(hui) 有不聚焦的其他顏色，通常呈現為(wei) 紫邊、暈環，影響對比度和清晰度，這就是軸向色差(Axial Chromatic Aberration).

橫向色差（光路圖虛線部分）

另一種色差，是同一顏色的光通過鏡片中間和鏡片邊緣時，會(hui) 在聚焦麵形成不一致的放大效果，如中間是1.0倍，邊緣可能就是1.3倍，這個(ge) 倍率差異每個(ge) 顏色都有，而且每個(ge) 顏色的差異不一致，其結果就是在成像外圍一圈的成像出現彩色的邊緣，這就是放大率色差，或者叫橫向色差（Lateral Chromatic Aberration）.

軸向色差在成像Z軸，橫向色差在成像XY軸，前者隻能在物鏡層麵校正，後者的校正方法比較複雜，固定筒長和無限遠光學有不同策略，不同品牌之間也有差異，我們(men) 先略過，後麵再說。

·熒光物鏡和普通物鏡區別何在？

消色差鏡組

18世紀，光學家John Dollond發明了消色差鏡組，將紅藍兩(liang) 色聚焦到跟綠色焦麵相近的焦麵，從(cong) 而大大減少了軸向色差，提升了清晰度，而且他的設計成本夠低，因此消色差物鏡自此逐漸成為(wei) 了望遠鏡和顯微鏡的基本配置，直至今天。普通消色差設計，可以校正紅藍兩(liang) 色色差，以及綠色波段的球差。

熒光物鏡規格對比

熒光物鏡，或者說半複消色差物鏡，通過引入螢石鏡片等先進材料和更複雜鏡組，進一步強化了軸向色差校正能力，可以將紅綠藍三色甚至四色聚焦到同一個(ge) 焦麵，並校正紅綠藍三色甚至四色的球差。

熒光物鏡工作距離較普通消色差更短，擁有顯著更高的數值孔徑（N.A），成像更清晰、銳利、高襯度，另外熒光物鏡成像像場普遍達到26.5mm，適合搭配25mm超寬視場目鏡，比普通消色差18-23mm的視場大一圈，在各種鏡檢觀察中，你都能明顯體(ti) 驗到半複消色差相對普通消色差帶來的巨大提升。

高分辨率成像通常用APO物鏡

如果加入更多鏡組，將色差校正提升到四色或者五色水平，就得到複消色差物鏡（APO）了，它工作距離更短，數值孔徑更高，幾乎把整個(ge) 光譜的色差都給消除了，適合各種高分辨率成像，但對於(yu) 大部分鏡檢來說，從(cong) 半複消色差到複消色差的提升並沒有那麽(me) 巨大，因此鏡檢應用中並不普及。

需要補充的是，熒光物鏡也是有效果差異的，有些熒光物鏡的色差校正和球差校正都更強，有些則隻是強化了球差校正，另外即便同樣是熒光物鏡，不同鍍膜技術的差異，也會(hui) 讓熒光物鏡在透過率方麵出現差距，明美高透過率的熒光物鏡在熒光觀察和暗場觀察、正交偏光等觀察中更有優(you) 勢。

·能隨便買個熒光物鏡給自己的顯微鏡升級嗎？

平場消色差物鏡常用於(yu) 醫院熒光鏡檢

使用熒光物鏡做熒光觀察，不僅(jin) 目視成像背景更暗、熒光更明亮清晰，相機CCD成像的效果也會(hui) 清晰銳利。那麽(me) 對於(yu) 已有平場消色差物鏡的用戶來說，能不能隨便買(mai) 個(ge) 熒光物鏡給自己的顯微鏡升級呢？

答案是否定的。這就需要補充剛剛提到但還沒講完的問題，橫向色差的消除。

補償(chang) 目鏡

在固定筒長的舊時代，物鏡的橫向色差問題很難解決(jue) ，廠商的策略是以毒攻毒，用同樣有橫向色差，但差異率反過來的目鏡進行補償(chang) ，從(cong) 而實現成像的消色差。如果不使用補償(chang) 目鏡，成像畫麵的外圍將會(hui) 非常糟糕。

明美物鏡采用獨立消色差設計

到固定筒長末期和無限遠光學時代，奧林巴斯和尼康終於(yu) 實現在物鏡層麵把橫向色差解決(jue) 掉，稱為(wei) “獨立色差校正”，而蔡司和萊卡則沿用固定筒長時代的策略，將補償(chang) 橫向色差的任務交給了觀察頭底部的管透鏡和目鏡鏡，需使用跟物鏡配套的觀察頭才能消色差。明美物鏡采用的是獨立消色差設計，更便於(yu) 實現高質量的顯微相機成像和定製產(chan) 品開發。

無限遠光學時代不同係統之間還有齊焦距離、齊軸性和基準焦距等差異，不建議用戶自行購買(mai) 熒光物鏡進行升級，以免出現兼容問題導致效果不佳或使用體(ti) 驗不好，升級物鏡請聯係原廠或明美等業(ye) 的顯微鏡廠家。另外明美還提供LED數顯熒光模塊，適合把無限遠光學的普通顯微鏡升級成熒光顯微鏡，包括奧林巴斯CX23正置、尼康TS100倒置、蔡司V8體(ti) 視等都可以。

總結：普通消色差物鏡可以校正紅藍色差和綠球差，足夠滿足醫院真菌檢查等常規熒光鏡檢；熒光物鏡（半複消色差物鏡）可以校正紅綠藍三色的色差和球差，熒光信號更強，信噪比更高，適合FISH熒光原位雜交等高要求的熒光成像。同時在偏光、暗場等其他觀察方式下，熒光物鏡也會(hui) 有更好的表現，前提是升級的物鏡跟機身、觀察頭有良好的適配，建議找原廠或專(zhuan) 業(ye) 顯微鏡廠家升級。

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