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如何為顯微分析選擇合適的光源
本文旨在為使用顯微鏡檢測(cè)的用戶(hù)提供實(shí)用的建議，幫助他們?yōu)榱慵蚪M件觀察選擇照明或照明系統(tǒng)。顯微鏡使用的照明會(huì)嚴(yán)重影響到最終的圖像質(zhì)量，并且會(huì)對(duì)可視化細(xì)節(jié)造成顯著影響。以下信息可以幫助用戶(hù)選擇可針對(duì)顯微分析需求優(yōu)化成像結(jié)果的照明。
顯微鏡檢測(cè)需要什么樣的照明？
工業(yè)制造和生產(chǎn)、流程工藝、質(zhì)量控制和保證（QC/QA）、故障分析（FA）或研發(fā)（R&D）的零部件檢查通常需要借助顯微鏡完成。所用顯微鏡的性能對(duì)于檢測(cè)效率有著巨大影響。
如何選擇有助于幫助使用顯微鏡檢測(cè)的用戶(hù)獲取最佳圖像結(jié)果的照明，取決于此類(lèi)零部件的類(lèi)型以及必須顯示的感興趣細(xì)節(jié)[1-4]。
本文可以為需要使用顯微鏡檢測(cè)的用戶(hù)提供實(shí)用的建議，幫助他們?yōu)榱慵蚪M件觀察選擇最佳照明或照明系統(tǒng)。以下信息可以幫助用戶(hù)選擇適合顯微分析的照明。
什么類(lèi)型的顯微鏡光源
最合適顯微分析？
10 到 20 多年前，鹵素?zé)?sup style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-size: 12px;">[5]是顯微鏡檢測(cè)常用的照明類(lèi)型。不過(guò)，也是從那時(shí)候起，LED（發(fā)光二極管）燈[6、7]越來(lái)越多用于顯微鏡照明。
LED 照明的優(yōu)點(diǎn)
相比鹵素?zé)簦?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">LED 顯微鏡照明技術(shù)可以為顯微鏡成像提供多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。具體包括：
更長(zhǎng)的使用壽命（25,000 到 50,000 小時(shí)）
更低的功耗
色溫自然
即使在低亮度狀況下也能保持恒定色溫
更低的發(fā)熱（作為冷光源，用于對(duì)溫度敏感的樣品）
更為實(shí)用且緊湊的設(shè)計(jì)
為什么顯微鏡照明
在顯微分析過(guò)程中極為重要？
如果需要選擇合適的照明類(lèi)型以便對(duì)部件或零件進(jìn)行高質(zhì)量的顯微觀察和成像，需要考慮哪些關(guān)鍵因素：
待觀察的樣品類(lèi)型（組件、零件等）；
需要分析的樣品特征（發(fā)光或透明區(qū)域、孔洞、劃痕、表面結(jié)構(gòu)等）；
當(dāng)前采用的照明類(lèi)型很難用于某些特定應(yīng)用（顯微分析、FA、R&D 等）；
在顯微鏡觀察過(guò)程中需要接觸樣品，例如，使用鑷子、烙鐵或其他需要在樣品和物鏡之間保持足夠工作距離的工具[8、9]。
使用顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)的用戶(hù)可以必須嘗試多種照明類(lèi)型才能找到最佳照明[10、11]。
選擇合適的 LED 顯微鏡照明
LED 照明解決方案描述如下。包括 LED3000 和 LED5000 系統(tǒng)，主要用于立體[9]或數(shù)碼顯微鏡[12]，通常用于進(jìn)行顯微分析。需要用到它們的其他應(yīng)用示例包括故障分析（FA）和研發(fā)（R&D）。LED3000 和 LED5000 照明系統(tǒng)的一些基本信息如表 1 所示。
LED3000 和 LED5000 顯微鏡照明解決方案概述
環(huán)形燈（RL）提供明亮且均勻的照明；適用于多種類(lèi)型的零部件。此外，擴(kuò)散器和偏振光組可用于兩種環(huán)形燈類(lèi)型。這些配件可以減少眩光和斑點(diǎn)突出的問(wèn)題。
同軸照明（CXI），其中的光束經(jīng)引導(dǎo)通過(guò)光學(xué)器件，在零部件上發(fā)生反射，適合光滑和反射組件。如果必須評(píng)估細(xì)微裂紋或表面質(zhì)量，這種光源尤其有用。
近垂直照明（NVI）通過(guò)非?？拷廨S放置的 LED 燈實(shí)現(xiàn)。它能提供幾乎沒(méi)有陰影的照明，適用于有凹槽和深孔的零部件，或者需要長(zhǎng)工作距離的零部件。
采用靈活鵝頸設(shè)計(jì)的聚光燈照明（SLI）提供適合多種類(lèi)型零部件的高對(duì)比度照明。
漫射和高度漫射照明（DI 和 HDI）專(zhuān)為反光、非平面或彎曲的零部件設(shè)計(jì)。由于背反射光的數(shù)量，這些情況很難成像。
多重對(duì)比照明，利用來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同方向和角度的照明實(shí)現(xiàn)可重復(fù)對(duì)比，對(duì)于很難找到細(xì)節(jié)的零部件特別有用。
背光照明（BLI）可以為具有透明區(qū)域的零部件提供透射照明。
徠卡 LED5000 和 LED3000 的照明效果
不同樣品的示例圖如下所示。這些圖像由配備 Flexacam C3 顯微鏡相機(jī)和 LED3000 或LED5000 照明系統(tǒng)的徠卡立體顯微鏡（M60 或 M125）記錄。所用照明類(lèi)型為環(huán)形燈（RL）[帶漫射器或偏振器]、近垂直（NVI）、同軸（CXI）、聚光燈（SLI）、多重對(duì)比（MCI）和漫射（DI）或高度漫射（HDI）照明。
圖 1 顯示了使用各種 LED 照明獲得的金屬硬幣圖像。硬幣圖像清晰展示出不同對(duì)比度帶來(lái)的差異。
圖 1a：環(huán)形燈（RL），所有區(qū)段
圖 1b：環(huán)形燈（RL），所有左半?yún)^(qū)段
圖 1c：環(huán)形燈（RL），左上象限區(qū)段
圖 1d：近垂直照明（NVI）
圖 1e：同軸照明（CXI）
圖 1f：高度漫射照明（HDI）
圖 1g：多重對(duì)比照明（MCI）
圖 1h：聚光燈照明（SLII），雙燈印刷電路板（PCB）
圖 2 顯示了使用 RL、NVI 和 SLI 照明記錄的印刷電路板圖像。
圖 2a：環(huán)形燈（RL），配漫射器：多樣品特征
圖 2b：近垂直照明（NVI）：孔洞和凹槽
圖 2c：環(huán)形燈（RL），配交叉偏振器：反光區(qū)域
圖 2d：聚光燈照明（SLI）：多樣品特征晶圓加工
圖 3 顯示了使用 RL、NVI、CXI 和 SLI 照明記錄的晶圓加工圖像。
圖 3a：環(huán)形燈（RL），配漫射器：多樣品特征
圖 3b：同軸照明（CXI）：晶圓加工的表面紋理
圖 3c：近垂直照明（NVI）：晶圓加工的孔洞和凹槽
圖 3d：聚光燈照明（SLI）：多樣品特征汽車(chē)零部件
圖 4 顯示了使用 RL、NVI 和 SLI 照明記錄的鏈輪圖像。
圖 4a：環(huán)形燈（RL），配漫射器：多樣品特征
圖 4b：近垂直照明（NVI）：孔洞和凹槽
圖 4c：環(huán)形燈（RL），配交叉偏振器：反光區(qū)域
圖 4d：聚光燈照明（SLI）：多樣品特征醫(yī)療器械
圖 5 顯示了使用 RL、NVI 或 SLI 照明記錄的髖關(guān)節(jié)植入物圖像。
圖 5a：環(huán)形燈（RL），配漫射器：多樣品特征
圖 5b：近垂直照明（NVI）：孔洞和凹槽
圖 5c：環(huán)形燈（RL），配交叉偏振器：反光區(qū)域
圖 5d：聚光燈照明（SLI）：多樣品特征
顯微鏡檢測(cè)時(shí) LED 照明選擇指南
下方表 2 顯示了 LED3000 和 LED5000 系列照明解決方案的快速選擇指南。LED3000 系列專(zhuān)為常規(guī)應(yīng)用（例如纖維分析和質(zhì)量控制）設(shè)計(jì)，而 LED5000 系列更適合高級(jí)應(yīng)用（例如故障分析和研發(fā)）。本指南可以幫助顯微鏡用戶(hù)，為特定組件或零件的顯微分析尋找最為合適的照明系統(tǒng)。
圖 6：LED3000/LED5000 快速選擇指南
其他推薦
除了集成到徠卡顯微鏡的高質(zhì)量光學(xué)器件，在選擇照明系統(tǒng)時(shí)，必須確定要分析的組件細(xì)節(jié)和觀察所需的視場(chǎng)（物場(chǎng)）。還值得考慮顯微鏡計(jì)算機(jī)編碼的優(yōu)勢(shì)和顯微鏡光學(xué)性能，例如物鏡在傳輸、色差校正和平面偏差方面的優(yōu)勢(shì)，即平面復(fù)消色差、消色差等。
結(jié) 論
有時(shí)，很難找到適合檢測(cè)零部件的顯微鏡照明系列。然而，此處提到的意見(jiàn)和建議可以幫助用戶(hù)了解各種照明解決方案，從而找到能夠?yàn)閳D像觀察和記錄提供最佳結(jié)果的解決方案。
參考文獻(xiàn)：（上下滑動(dòng)查看更多）
