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显微镜落射照明与透射照明:两种光路系统的区别

更新时间:2026-09-15 浏览量:4
导读:落射照明依靠样品表面反射光成像,透射照明依靠穿透样品的光线成像,二者适配完全不同类型试样,选错光路会直接造成视野漆黑、检测数据不满足国标要求。

两种照明光路的底层原理与核心定位

落射照明又称反射照明,光源安装在镜筒上部,光线通过分光棱镜穿过物镜投射至样品表面,样品反射后的光线再次经过物镜采集成像;透射照明光源位于载物台下方,光线经由聚光镜穿透透明样品,直接进入物镜完成成像。样品透光性是选择光路最核心依据,不透明试样只能采用落射照明,透明薄片优先透射照明。 数据显示,实验室显微成像失败案例中,约 72% 由照明光路与样品不匹配导致,来源:《光学学报》,2026 年 4 月。GB/T 44268.1-2026《显微镜 照明特性的定义和测量 第 1 部分:明场显微镜的图像亮度和均匀性》同时覆盖透射、落射两类照明系统的亮度、均匀性测试规范,来源:全国标准信息公共服务平台,2026 年,https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailed?id=3BCE432043741367E06397BE0A0A380D

落射照明与透射照明核心参数对比

对比项
落射照明(反射光路)
透射照明(透射光路)
光源位置
镜筒上部,垂直照明器
载物台下方,聚光镜底部
成像介质
样品表面反射光
穿透样品的透射光
适配样品
金属、陶瓷、镀层、岩石、PCB 等不透明固体
细胞、病理切片、薄膜、纤维等透明 / 半透明薄片
物镜功能
物镜兼具照明与成像采集功能
物镜仅采集成像,聚光镜负责照明
典型机型
金相显微镜、落射荧光显微镜
生物显微镜、倒置细胞显微镜
适用国标
GB/T 13298-2015 金属显微组织检验
GB/T 2985-2026 生物显微镜
某材料理化实验室曾直接用普通透射生物显微镜检测不锈钢金相试样,视野无有效图像,无法开展晶粒度评级;切换为落射照明金相显微镜后,样品珠光体、铁素体组织清晰呈现,检测结果满足 CNAS 评审要求。

不同照明方式的适用场景与选型逻辑

透射照明多用于生物、医药、环境领域薄层样品观测,可搭配明场、相差、DIC 等多种观察模式,是细胞、微生物切片观测的主流方案。落射照明多用于材料失效分析、半导体、地质岩矿检测,除明场外,还支持落射荧光、微分干涉、偏振等模式,观测样品表面裂纹、夹杂物、镀层缺陷。 复合型显微镜可同时搭载两套光路,切换观察半透明复合材料,既能用透射光观察内部纤维结构,又能用落射光观测表面涂层缺陷,但设备成本更高。常规检测项目不需要双光路,根据样品透光性单独选型,可控制采购与运维成本。

实操质控要点与常见使用误区

很多操作人员只关注物镜放大倍数,忽略照明系统调试,造成成像对比度不足。 第一,透射光路必须校准聚光镜孔径光阑,孔径与物镜匹配,否则分辨率下降;第二,落射照明要定期清洁垂直照明器内分光片,灰尘会造成视野黑斑;第三,厚样品即便材质半透明,也无法依靠透射光穿透,需要切换落射模式观测表面;第四,荧光成像场景,现代荧光显微镜普遍采用落射光路,相比老式透射荧光,高倍视野亮度更均匀,来源:GB/T 44268.3-2026,全国标准信息公共服务平台,2026 年。 第五,开展 CNAS 认可检测,需要留存照明均匀性校验记录,满足原始数据溯源要求。

FAQ

Q:落射照明的物镜,能不能直接用在透射显微镜上? A:不能。落射金相物镜针对样品表面反射光校正,透射生物物镜针对盖玻片、薄片透射光路校正,二者光学校正体系不同,混用会产生严重色差、球差。 Q:半透明薄膜样品,优先用透射还是落射照明? A:优先透射照明观察内部结构;如需观测薄膜表面划痕、涂层缺陷,则启用落射照明,双光路搭配可以同时获取内部与表面信息。
参考文献

[1] GB/T 44268.1-2026,显微镜 照明特性的定义和测量 第 1 部分:明场显微镜的图像亮度和均匀性,全国标准信息公共服务平台,https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailed?id=3BCE432043741367E06397BE0A0A380D

[2] GB/T 13298-2015,金属显微组织检验方法,全国标准信息公共服务平台,https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=454D2D0883732408E05397BE0A0A8961

[3] GB/T 44268.3-2026,显微镜 照明特性的定义和测量 第 3 部分:使用非相干光源的入射光荧光显微术,全国标准信息公共服务平台,https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailed?id=3BD7197C4E86A3E7E06397BE0A0A94C7

[4] 李萌,显微照明光路对成像质量的影响研究 [J]. 光学学报,2026 年 4 月



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