熒光觀察用什麼物鏡╃·▩？熒光顯微鏡用什麼物鏡

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│₪•·，那麼熒光觀察用什麼物鏡呢╃·▩？有些老師可能就說要用“熒光物鏡"│₪•·，但“熒光物鏡"到底是什麼意思╃·▩？跟普通物鏡又有什麼區別╃·▩？如果您搞不明白│₪•·，今天這篇文章可以為您解惑╃☁·。

·“熒光物鏡"是什麼╃·▩？

熒光物鏡

熒光物鏡│₪•·，從字面上來看│₪•·，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“半復消色差物鏡"（Semi-Apo）或者“平場半復消色差物鏡"│₪•·，因為這種物鏡生產時使用到了螢石（Fluorite）鏡片│₪•·，故稱“螢石物鏡"·₪▩₪│、“熒光物鏡"╃☁·。實際在無限遠光學時代│₪•·，半復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▩•₪：消色差是什麼╃·▩？

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│₪•·，與普通物鏡區別在於消色差水平╃☁·。

白光透過三稜鏡折射出七色光譜

要理解兩者區別│₪•·，首先得搞明白什麼是色差（Chromatic Aberration）╃☁·。陽光可以形成“赤橙黃綠青藍紫"七色彩虹│₪•·，因為它的光譜包含這些顏色╃☁·。

軸向色差

在透過透鏡時│₪•·，光譜中不同顏色的光會在不同的焦面聚焦│₪•·，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焦面聚焦│₪•·，成像會偏色│₪•·，同時高對比的邊緣會有不聚焦的其他顏色│₪•·，通常呈現為紫邊·₪▩₪│、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│₪•·，是同一顏色的光透過鏡片中間和鏡片邊緣時│₪•·，會在聚焦面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│₪•·，這個倍率差異每個顏色都有│₪•·，而且每個顏色的差異不一致│₪•·，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│₪•·，前者只能在物鏡層面校正│₪•·，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│₪•·，我們先略過│₪•·，後面再說╃☁·。

·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│₪•·，將紅藍兩色聚焦到跟綠色焦面相近的焦面│₪•·，從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│₪•·，或者說半復消色差物鏡│₪•·，透過引入螢石鏡片等先進材料和更復雜鏡組│₪•·，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焦面│₪•·，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│₪•·，你都能明顯體驗到半復消色差相對普通消色差帶來的巨大提升╃☁·。

高解析度成像通常用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│₪•·，就得到復消色差物鏡（APO）了│₪•·，它工作距離更短│₪•·，數值孔徑更高│₪•·，幾乎把整個光譜的色差都給消除了│₪•·，適合各種高解析度成像│₪•·，但對於大部分鏡檢來說│₪•·，從半復消色差到復消色差的提升並沒有那麼巨大│₪•·，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│₪•·，有些則只是強化了球差校正│₪•·，另外即便同樣是熒光物鏡│₪•·，不同鍍膜技術的差異│₪•·，也會讓熒光物鏡在透過率方面出現差距│₪•·，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╃☁·。那麼對於已有平場消色差物鏡的使用者來說│₪•·，能不能隨便買個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╃☁·。

補償目鏡

在固定筒長的舊時代│₪•·，物鏡的橫向色差問題很難解決│₪•·，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│₪•·，從而實現成像的消色差╃☁·。如果不使用補償目鏡│₪•·，成像畫面的外圍將會非常糟糕╃☁·。

明美物鏡採用獨立消色差設計

到固定筒長末期和無限遠光學時代│₪•·，奧林巴斯和尼康終於實現在物鏡層面把橫向色差解決掉│₪•·，稱為“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╃☁·。明美物鏡採用的是獨立消色差設計│₪•·，更便於實現高質量的顯微相機成像和定製產品開發╃☁·。

無限遠光學時代不同系統之間還有齊焦距離·₪▩₪│、齊軸性和基準焦距等差異│₪•·，不建議使用者自行購買熒光物鏡進行升級│₪•·，以免出現相容問題導致效果不佳或使用體驗不好│₪•·，升級物鏡請聯絡原廠或明美等業的顯微鏡廠家╃☁·。另外明美還提供LED數顯熒光模組│₪•·，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（半復消色差物鏡）可以校正紅綠藍三色的色差和球差│₪•·，熒光訊號更強│₪•·，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╃☁·。