熒光觀察用(yong)(yong)什么(me)物鏡？熒光顯微鏡用(yong)(yong)什么(me)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，那么熒光觀察用什么物鏡呢？有些老師可能就說要用“熒光物鏡"，但“熒光物鏡"到底是什么意思？跟普通物鏡又有什么區別？如果您搞不明白，今天這篇文章可以為您解惑。

·“熒光物鏡"是什么？

熒光物鏡

熒光物鏡，從字面上來(lai)看，就(jiu)是適合熒(ying)光(guang)觀(guan)察(cha)的(de)物鏡(jing)，雖然它的(de)確適合熒(ying)光(guang)觀(guan)察(cha)，但這并不是它名字來(lai)由。

螢石鏡片

熒光物鏡（Fluor）現在的標準稱(cheng)呼其實(shi)是“半復消色(se)差(cha)(cha)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)"（Semi-Apo）或者(zhe)“平(ping)場半復消色(se)差(cha)(cha)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)"，因為這種(zhong)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)生產時(shi)使用到(dao)了螢(ying)石（Fluorite）鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)，故稱(cheng)“螢(ying)石物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)"、“熒光物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)"。實(shi)際在無限(xian)遠光學時(shi)代，半復消色(se)差(cha)(cha)物(wu)鏡(jing)(jing)(jing)已經(jing)可以不(bu)用螢(ying)石鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)也能(neng)做出(chu)來。

相比(bi)普(pu)通物鏡，熒光(guang)物鏡不僅(jin)在熒光(guang)觀(guan)察中有更(geng)好的(de)表現(xian)，在明場、暗(an)場等觀(guan)察中，它也因(yin)為有更(geng)高的(de)數值孔徑、更(geng)強的(de)消(xiao)色差表現(xian)，能(neng)提供更(geng)明亮、更(geng)高對比(bi)度的(de)清晰成像(xiang)。

·基(ji)礎知識(shi)：消色差是什么？

普通平場消色差物鏡

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。熒光物鏡是半復消色差物鏡/平場半復消色差物鏡，與普通物鏡區別在于消色差水平。

白光通過三棱鏡折射出七色光譜

要理解兩者(zhe)區別，首先得搞明白什么是色(se)差（Chromatic Aberration）。陽光可以(yi)形成“赤(chi)橙(cheng)黃(huang)綠青藍紫"七(qi)色(se)彩虹，因為它的光譜包含這些顏色(se)。

軸向色差

在通過透鏡時(shi)(shi)，光譜中不(bu)同顏色的(de)光會(hui)在不(bu)同的(de)焦(jiao)面(mian)聚焦(jiao)，藍(lan)色在距(ju)離(li)透鏡近的(de)距(ju)離(li)聚焦(jiao)，綠色還(huan)得(de)遠一點(dian)，紅色離(li)得(de)更遠，這(zhe)意味(wei)著紅綠藍(lan)三色無法(fa)在同個焦(jiao)面(mian)聚焦(jiao)，成像會(hui)偏(pian)色，同時(shi)(shi)高對(dui)比(bi)的(de)邊緣會(hui)有不(bu)聚焦(jiao)的(de)其他顏色，通常呈現為(wei)紫邊、暈環，影響對(dui)比(bi)度和(he)清(qing)晰度，這(zhe)就是軸向色差(Axial Chromatic Aberration).

橫向色差（光路圖虛線部分）

另一(yi)種色(se)(se)差(cha)(cha)，是同一(yi)顏色(se)(se)的(de)光通過鏡(jing)片中(zhong)(zhong)間(jian)和(he)鏡(jing)片邊緣時，會在(zai)(zai)聚焦(jiao)面形成(cheng)不一(yi)致的(de)放大(da)效果(guo)(guo)，如中(zhong)(zhong)間(jian)是1.0倍(bei)，邊緣可能就是1.3倍(bei)，這個倍(bei)率差(cha)(cha)異(yi)每個顏色(se)(se)都有(you)，而且每個顏色(se)(se)的(de)差(cha)(cha)異(yi)不一(yi)致，其結果(guo)(guo)就是在(zai)(zai)成(cheng)像外圍一(yi)圈的(de)成(cheng)像出現彩色(se)(se)的(de)邊緣，這就是放大(da)率色(se)(se)差(cha)(cha)，或者(zhe)叫橫向(xiang)色(se)(se)差(cha)(cha)（Lateral Chromatic Aberration）.

軸向色差(cha)(cha)在(zai)成(cheng)像Z軸，橫(heng)向色差(cha)(cha)在(zai)成(cheng)像XY軸，前者(zhe)(zhe)只能在(zai)物鏡層(ceng)面校正(zheng)，后者(zhe)(zhe)的校正(zheng)方法比較復(fu)雜，固定筒(tong)長(chang)和無限遠光學有不同策(ce)略(lve)，不同品牌之間也有差(cha)(cha)異，我們(men)先略(lve)過，后面再說。

·熒光物(wu)鏡和普通(tong)物(wu)鏡區別何在(zai)？

消色差鏡組

18世(shi)紀(ji)，光學家John Dollond發明(ming)了消色(se)差(cha)(cha)(cha)鏡組，將紅藍兩色(se)聚焦到跟綠(lv)(lv)色(se)焦面相(xiang)近的(de)焦面，從而大(da)大(da)減少了軸向色(se)差(cha)(cha)(cha)，提升了清晰(xi)度，而且(qie)他的(de)設計成本夠低，因(yin)此消色(se)差(cha)(cha)(cha)物鏡自此逐(zhu)漸(jian)成為了望(wang)遠鏡和顯微鏡的(de)基本配(pei)置，直至(zhi)今天。普通消色(se)差(cha)(cha)(cha)設計，可(ke)以校正紅藍兩色(se)色(se)差(cha)(cha)(cha)，以及綠(lv)(lv)色(se)波(bo)段(duan)的(de)球(qiu)差(cha)(cha)(cha)。

熒光物鏡規格對比

熒光物鏡，或(huo)者說半復(fu)消色(se)差物鏡(jing)，通過引入螢(ying)石鏡(jing)片(pian)等先進材(cai)料和(he)更復(fu)雜鏡(jing)組，進一步強(qiang)化了軸(zhou)向色(se)差校正(zheng)能力，可以將紅綠(lv)藍(lan)(lan)三(san)色(se)甚至四色(se)聚焦(jiao)到同(tong)一個焦(jiao)面，并校正(zheng)紅綠(lv)藍(lan)(lan)三(san)色(se)甚至四色(se)的球(qiu)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，你都能明顯體驗到半復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(geng)多鏡(jing)組，將色差校正(zheng)提(ti)升到四色或者五色水(shui)平，就得到復(fu)消(xiao)色差物鏡(jing)（APO）了，它工作距離(li)更(geng)短，數值孔徑更(geng)高，幾乎把整個光(guang)譜的(de)色差都給消(xiao)除(chu)了，適合各種高分辨率成(cheng)像，但對于大部分鏡(jing)檢來說，從(cong)半復(fu)消(xiao)色差到復(fu)消(xiao)色差的(de)提(ti)升并沒(mei)有那么巨大，因此(ci)鏡(jing)檢應(ying)用中并不普及。

需(xu)要(yao)補充(chong)的(de)是(shi)，熒(ying)光(guang)(guang)物鏡也(ye)是(shi)有(you)效果差(cha)(cha)異(yi)的(de)，有(you)些熒(ying)光(guang)(guang)物鏡的(de)色(se)差(cha)(cha)校正和(he)球差(cha)(cha)校正都更強(qiang)，有(you)些則只是(shi)強(qiang)化(hua)了球差(cha)(cha)校正，另外即便(bian)同(tong)樣是(shi)熒(ying)光(guang)(guang)物鏡，不同(tong)鍍膜技術的(de)差(cha)(cha)異(yi)，也(ye)會讓(rang)熒(ying)光(guang)(guang)物鏡在透過率方面(mian)出現差(cha)(cha)距，明美高透過率的(de)熒(ying)光(guang)(guang)物鏡在熒(ying)光(guang)(guang)觀(guan)察(cha)和(he)暗(an)場觀(guan)察(cha)、正交偏光(guang)(guang)等觀(guan)察(cha)中更有(you)優(you)勢。

·能隨(sui)便買個熒光(guang)物鏡給自己的(de)顯微鏡升級嗎？

平場消色差物鏡常用于醫院熒光鏡檢

使用熒光物鏡做熒光觀察，不僅目視成像背景更暗、熒光更明亮清晰，相機CCD成像的效果也會清晰銳利。那么對于已有平場消色差物鏡的用戶來說，能不能隨便買個熒光物鏡給自己的顯微鏡升級呢？

答(da)案是否(fou)定的。這就需要補充剛剛提到(dao)但還沒(mei)講(jiang)完的問(wen)題，橫向色差(cha)的消除。

補償目鏡

在(zai)固定筒(tong)長的舊時代(dai)，物鏡(jing)(jing)的橫向色差問題很難(nan)解決，廠商的策略(lve)是以(yi)毒(du)攻毒(du)，用同樣(yang)有橫向色差，但差異率反(fan)過來(lai)的目鏡(jing)(jing)進行補(bu)償，從而實現成像(xiang)的消色差。如(ru)果不使用補(bu)償目鏡(jing)(jing)，成像(xiang)畫面(mian)的外圍將會非常糟糕。

明美物鏡采用獨立消色差設計

到(dao)固定筒(tong)長末期(qi)和(he)無限(xian)遠(yuan)光學時(shi)代，奧(ao)林巴斯和(he)尼康終于(yu)實現(xian)在(zai)物鏡(jing)(jing)(jing)層面(mian)把橫向(xiang)色(se)差(cha)解決掉，稱為“獨(du)立色(se)差(cha)校(xiao)正"，而蔡(cai)司和(he)萊卡則沿用(yong)固定筒(tong)長時(shi)代的(de)策略，將補償橫向(xiang)色(se)差(cha)的(de)任務交(jiao)給(gei)了觀察頭(tou)底部(bu)的(de)管透鏡(jing)(jing)(jing)和(he)目鏡(jing)(jing)(jing)鏡(jing)(jing)(jing)，需(xu)使(shi)用(yong)跟物鏡(jing)(jing)(jing)配套的(de)觀察頭(tou)才能消(xiao)色(se)差(cha)。明美物鏡(jing)(jing)(jing)采用(yong)的(de)是獨(du)立消(xiao)色(se)差(cha)設(she)計，更(geng)便(bian)于(yu)實現(xian)高質量的(de)顯微相機成(cheng)像和(he)定制(zhi)產品開發(fa)。

無限遠光(guang)(guang)(guang)學(xue)時代不(bu)同系統之間還有齊焦(jiao)距(ju)離、齊軸性和基準焦(jiao)距(ju)等差異，不(bu)建議(yi)用戶自行購買熒光(guang)(guang)(guang)物鏡(jing)進行升(sheng)級(ji)，以(yi)免(mian)出現(xian)兼容(rong)問(wen)題導致效果不(bu)佳或使用體(ti)驗不(bu)好，升(sheng)級(ji)物鏡(jing)請(qing)聯系原廠或明美等業的(de)顯微鏡(jing)廠家(jia)。另外明美還提供(gong)LED數顯熒光(guang)(guang)(guang)模塊(kuai)，適(shi)合(he)把無限遠光(guang)(guang)(guang)學(xue)的(de)普通顯微鏡(jing)升(sheng)級(ji)成(cheng)熒光(guang)(guang)(guang)顯微鏡(jing)，包括奧林(lin)巴(ba)斯CX23正置、尼康TS100倒置、蔡司(si)V8體(ti)視等都(dou)可以(yi)。

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（半復消色差物鏡）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，建議找原廠或專業顯微鏡廠家升級。