磁光学显微镜中的Köhler照明技术

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磁光学显微镜中的Köhler照明技术

为了实现zui佳的磁光对比，必须考虑几个方面，如正确调整照明和正确设置偏振元件。从历史上看，电弧放电灯直接连接到显微镜被用于其高辐射输出水平。通过光纤光导将光照传输到显微镜中，实现了光源与显微镜的物理分离，从而减少了显微镜的热输入，从而提高了显微镜的热稳定性。使用替代光源，如发光二极管(LED)和激光，比传统使用的弧光灯具有显著的优势。两者，led和激光，产生更大的和稳定的强度比弧光灯。对于激光系统，由于激光散斑，在低对比度磁域图像中引入图像伪影，使用差分成像技术对其进行放大。通过应用不同的技术调制方法，这些影响被抑制到一定程度，使得激光照明适合磁光成像。然而，基于激光的照明目前主要应用于宽视场时间分辨率成像设置。为了便于磁光对比度调整，基于激光的系统使用光纤照明。

近年来，光纤耦合led已成为磁光学显微镜照明的标准。光谱辐照度类似或优于高压弧光灯，因为几瓦的准直输出功率是可以实现与目前的LED照明。zui重要的是，led具有低噪音。它们还提供脉冲操作模式，可以轻松适应先jin组件选择性准静态(“效果分离”部分)和时间分辨显微镜(“磁化动力学定量成像”部分)的成像方案。与激光不同，基于led的照明没有斑点图案的问题。与光纤高效率耦合，大功率led现在是大多数磁光学显微镜实验的照明选择。

图1

获得正确调整的磁光效应的关键是Köhler照明的精确设置，其中照明光源(例如光纤输出)完全散焦到磁性样品上，从而获得样品的均匀照明。克尔显微镜的主要照明路径如图1a所示。光源与物镜的后焦平面位于共轭孔径平面(AP)内。此外，还存在几个共轭像面(IP)，其中zui重要的是场膜和磁样品。为了获得zui佳的磁成像结果，纤维在三个轴上的位置的正确排列是zui重要的。不同物镜的后焦平面可能变化的位置通过沿成像轴改变光纤输出或通过在照明路径中应用可调聚光镜来补偿。由于照明光纤输出的直径，试样以如图1b所示的窄入射角传播照射，从而导致磁光灵敏度的良好定义条件。实际上，通过将光纤输出定位在孔径平面的不同离轴位置来实现所需灵敏度模式的设置。

应该注意的是，对于高数值孔径和高放大倍率物镜，会发生去偏振效应，导致背景强度增加。这略微降低了信噪比，并对zui佳分析仪设置产生影响，以实现zui佳磁光对比度。此外，所产生的磁光图像的对比度在很大程度上取决于物镜的光学传输特性，这决定了有效的总体可达强度，因此与相机系统的量子效率一样重要。光的散射特性和物镜的偏振质量会影响整体对比度，特别是磁光成像中的信噪比。在高磁场的作用下，物镜会产生不需要的法拉第旋转，不仅会导致额外的强度变化，还会导致信噪比的降低。通过重新调整分析仪或使用先jin的成像方案，可以分别补偿和减少这些影响。此外，在磁光成像应用中，使用特殊的低磁导物镜是有利的，可以避免在(高)磁场应用期间作用在物镜上的磁力产生的副作用，这可能导致不需要的人工制品和降低图像质量。这种效应和机械漂移可以通过使用压电定位系统以纳米分辨率调节样品位置来补偿。

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