暗场显微镜内部结构

更新时间：2025-12-26 18:15:24 类型：结构参数阅读量：38

导读：其核心优势在于通过“拒光照明”原理，使得只有被样品散射或衍射的光线才能进入物镜，从而在明亮的背景中勾勒出清晰的暗视野下的目标物。本文将深入剖析暗场显微镜的内部结构，为相关行业的从业者提供一份详尽的参考。

暗场显微镜内部结构解析

暗场显微镜，作为一种重要的光学显微技术，以其独特的照明方式，能够有效提升样品对病原体、细胞器等微小结构的可见度，尤其在生命科学、材料科学及医学诊断等领域发挥着不可替代的作用。其核心优势在于通过“拒光照明”原理，使得只有被样品散射或衍射的光线才能进入物镜，从而在明亮的背景中勾勒出清晰的暗视野下的目标物。本文将深入剖析暗场显微镜的内部结构，为相关行业的从业者提供一份详尽的参考。

核心组件及工作原理

暗场显微镜的结构复杂而精巧，其关键在于一套特制的照明系统。与明场显微镜的光路设计截然不同，暗场照明旨在阻挡未被散射的光线直接进入成像系统。

光源 (Light Source)：
- 通常选用高亮度、高稳定性的光源，如卤素灯 (功率范围 6V/20W - 12V/100W) 或LED光源（光通量可达 500-2000流明）。LED光源因其寿命长、光线稳定、发热量低等优点，在现代暗场显微镜中愈发普及。
- 光源的稳定性和色温（一般在 5000K-6000K 之间）对成像质量有着直接影响。
集光器 (Condenser)：
- 这是暗场显微镜最关键的差异化组件。标准的阿贝集光器无法直接用于暗场照明。暗场显微镜通常配备 暗场集光器。
- 暗场集光器 的内部结构设计尤为精妙，其核心是一个不透光的圆盘（或一系列同心圆环），位于集光器中央。这个圆盘的作用是阻挡来自光源的直射光束，使其无法直接进入物镜。
- 具体结构：
  - 内置暗场光阑 (Built-in Darkfield Stop)：这是暗场集光器最具标志性的部分。它是一个不透明的圆盘，其直径根据所配物镜的数值孔径 (NA) 而定。当光线穿过集光器时，中央的暗场光阑会截断直射光。
  - 特殊透镜设计：集光器内部还包含一系列特殊的透镜组，它们的作用是将光源发出的光线精确地聚焦成一个空心圆锥形光束。这个空心光锥的内径和外径经过精密计算，确保只有当光线遇到样品并发生散射或衍射时，才能以一定的角度进入物镜。
- 数值孔径 (NA) 的匹配：暗场集光器内置的暗场光阑的尺寸与物镜的数值孔径 (NA) 必须匹配。通常，一个暗场集光器会配备不同尺寸的暗场光阑，以适配不同倍率和NA的物镜。例如，用于高倍物镜 (NA > 0.7) 的暗场集光器，其中心光阑直径会相对较大，以确保光锥能够完全覆盖物镜的接收角度。
载玻片 (Slide)：
- 用于放置样品的载玻片，其厚度对暗场照明效果也有一定影响。标准载玻片的厚度通常在 1.0mm-1.2mm 之间。
- 对于高数值孔径的暗场观察（如油镜暗场），可能需要使用特殊设计的载玻片或浸液。
物镜 (Objective Lens)：
- 暗场显微镜通常使用干式暗场物镜和油浸式暗场物镜。
- 干式暗场物镜：集光器的数值孔径 (NA) 通常高于物镜的NA。
- 油浸式暗场物镜：这是实现最高分辨率的关键。其设计要求集光器发出的散射光锥的NA必须大于或等于物镜的NA。当物镜的NA与集光器输出的光锥NA相匹配甚至更高时，样品散射的光线就能被有效地捕获。例如，一个NA为1.4的油浸物镜，需要配合一个能产生NA≥1.4光锥的暗场集光器。
- 物镜内部的光学设计也经过优化，以减少内部散射光，确保暗场效果。
成像系统 (Imaging System)：
- 包括目镜 (Eyepiece) 和摄像头 (Camera)。目镜放大并传递图像，摄像头则用于捕捉数字图像。

工作流程简述

光源聚焦：光源发出的光线经过初步调节，然后进入暗场集光器。
光路形成：在暗场集光器内部，中央的不透光圆盘阻挡了直射光，而集光器内的特殊透镜将光线整形为一个空心光锥。
样品散射：这个空心光锥照射在样品上。只有当样品中的微小结构（如细菌、微生物、细小颗粒）散射或衍射光线时，这些光线才会改变方向。
图像形成：散射或衍射后的光线以特定的角度（通常是较大的角度）进入物镜，并最终传递到目镜或成像设备，形成明亮背景下的暗色目标图像。未被散射的直射光由于被中央光阑阻挡，无法进入物镜，因此不会形成背景亮光。