专利名称：暗场显微镜聚光系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及显微镜，特别是一种暗场显微镜聚光系统。主要用于暗场显微镜和需要高数值孔径汇聚光束的光学系统。
背景技术：
暗场显微镜中，当样品几何尺寸大于半个波长时，样品的散射光能够反映样品形貌；当样品几何尺寸小于半个波长时，样品边界的衍射效应可以反映样品形貌，所以，暗场显微镜具有较高的分辨率，并且是在黑颜色背景中显示样品形貌。暗场显微镜的关键技术在于聚光系统。聚光系统是将入射系统的照明光转换成大入射角光束，或者形成内全反射产生近场消逝光波，来照明样品，所以，聚光系统直接影响入射光的利用率和暗场显微镜的观察效果。在先技术中，主要有几种暗场显微镜聚光系统(参见国外书籍“Evanescent Waves From Newtonian Optics to AtomicOptics”edited by F.de Fornel，Spring Heidelberg 2001)。尽管在先技术中的暗场显微镜聚光系统具有一定的优点，但是，仍然存在不足1)照明光的利用效率较低，光能损失较大；2)照射在样品上的光强度分布不对称，这将导致所观察到的样品形貌与实际情况存在较大偏差。
发明内容
本发明要解决的问题在于克服了上述在先技术的不足，提供一种暗场显微镜聚光系统，它应具有照射在样品上的光强度分布对称和利用效率高的特点。
本发明的基本思想是采用梯形圆筒内壁作为外反射面，与圆锥形反射面相结合，构成反射曲面平行的空间光调制部分，将近轴光束转化为环形照明光束，而后由高数值孔径照明物镜会聚。照明物镜光入射端的透镜中间开有圆孔，用于连接空间光调制部分和减轻聚光镜系统的重量。
本发明的技术解决方案如下一种暗场显微镜聚光系统，包括空间光调制和照明物镜两部分，其特征在于该聚光系统成轴对称分布，其对称轴与光轴O1O2重合，所述的空间光调制部分由圆锥形反射器、梯形圆筒反射器和调制壳组成，所述的圆锥形反射器由连成一体的圆柱销和锥形反光体组成，该锥形反光体外表面镀有反射层，圆锥形反射器的尖端朝下，该圆锥形反射器的锥形反光体之外，同轴地设有梯形圆筒反射器，该梯形圆筒反射器为一梯形圆柱筒体，筒体的内表面镀有反射层，梯形圆筒反射器的大口端朝上，整个锥形反光体伸入梯形圆筒反射器之中，圆锥形反射器的反射面与梯形圆筒反射器的反射面相对，且两曲面相互平行；所述的调制壳用于固定梯形圆筒反射器；所述的照明物镜部分包括对称轴与光轴O1O2重合的高数值孔径照明物镜，该照明物镜的光入射端的透镜面上开有圆孔，该圆孔的对称轴与光轴O1O2重合，圆柱销可以插入该圆孔并固定住圆锥形反射器，该照明物镜设有物镜外壳，该物镜外壳与调制壳相互活动连接。
对称轴与光轴O1O2重合的高数值孔径照明物镜，它可以采用商用物镜和自行设计的物镜。
所述的照明物镜由前端透镜、弯月透镜和透镜构成高数值孔径照明物镜。
本发明的暗场显微镜聚光系统如上所述结构。在使用时，照明光由下方沿着光轴O1O2射入梯形圆筒反射器的下方圆孔，光束被圆锥形反射器反射后，射向梯形圆筒反射器的反射面。由于圆锥形反射器的反射面与梯形圆筒反射器的反射面平行，所以，照明光经过梯形圆筒反射器反射后仍然沿着光轴O1O2向前传播。近轴照明光束被转化为环形照明光束。再经过照明物镜会聚，以大入射角或内全反射的形式照明样品平台。
与在先技术相比，本发明的主要优点是1)采用梯形圆筒内壁作为外反射面，与圆锥形反射面相结合，构成反射面平行的空间光调制部分，将近轴光束转化为环形照明光束，再经过照明物镜会聚，以大入射角或内全反射的形式照明样品平台，提高了照明光的利用效率。
2)高数值孔径照明物镜光入射端的透镜中间开有圆孔，用于连接空间光调制部分和减轻聚光镜系统的重量。
3)由于为轴对称系统，照射在样品上的光强度分布对称。
4)结构紧凑。
图1是本发明的暗场显微镜聚光系统剖视示意图。
图2是本发明的圆锥形反射器示意图。
图3是本发明的梯形圆筒反射器示意图。
图4是本发明的暗场显微镜聚光系统一个具体实施例示意图。
具体实施例方式本发明的暗场显微镜聚光系统，包括空间光调制和照明物镜两大部分。图4是本发明暗场显微镜聚光系统的一个具体实施例示意图。整套聚光系统成轴对称分布，对称轴为光轴O1O2，空间光调制部分包括锥形反射器3，圆锥形反射器3的对称轴与光轴O1O2重合，圆锥形反射器3如图2所示，它是由用于定位的圆柱销301和锥形反光体302组成，锥形反光器302的外表面镀有反射层。包括对称轴与光轴O1O2重合的梯形圆筒反射器4，梯形圆筒反射器4如图3所示，梯形圆筒反射器4为梯形圆柱筒体402，筒体的内表面401镀有反射层。圆锥形反射器3的尖端朝下，梯形圆筒反射器4的大口端朝上，整个锥形反光体302伸入梯形圆筒反射器4中，圆锥形反射器3的外表面锥形反射面与梯形圆筒反射器4的反射面相对，且两曲面相互平行。包括用于固定梯形圆筒反射器4和保护内部器件的调制壳5。照明物镜部分包括对称轴与光轴O1O2重合的前端透镜201，前端透镜201光束入射一侧开有圆柱形孔，圆柱形孔的对称轴与光轴O1O2重合，圆柱销301可以插入圆柱形孔中并固定该圆锥形反射器3。包括置于前端透镜201光束出射一侧的弯月透镜202，弯月透镜202的对称轴与光轴O1O2重合。包括弯月透镜光202出射一侧的透镜203。前端透镜201、弯月透镜202和透镜203构成高数值孔径照明物镜2。包括用于保护和固定照明物镜2的物镜外壳204。物镜外壳204与制壳5相互活动连接，故可以调节圆锥形反射器3和梯形圆筒反射器7在光轴方向上的相对位置。
本发明的暗场显微镜聚光系统一个实施例如上所述结构。在使用时，照明光由下方沿着光轴O1O2方向射入梯形圆筒反射器4的下方圆孔，近轴光束被圆锥形反射器3锥形反射面反射后，射向梯形圆筒反射器4的反射面。由于圆锥形反射器3的反射面与梯形圆筒反射器4的反射面相互平行，所以，照明光经过梯形圆筒反射器4反射后仍然沿着光轴O1O2向前传播。圆柱形照明光被空间光调制部分转化成环形照明光，再经过前端透镜201、弯月透镜202和透镜203，以大入射角或内全反射的形式照明样品平台1。将本发明应用于暗场照明取得了很好的效果，并且结构紧凑、照明光利用效率高、光强度分布对称。
权利要求
1.一种暗场显微镜聚光系统，包括空间光调制和照明物镜两部分，其特征在于该聚光系统成轴对称分布，其对称轴与光轴O1O2重合，所述的空间光调制部分由圆锥形反射器(3)、梯形圆筒反射器(4)和调制壳(5)组成，所述的圆锥形反射器(3)由连成一体的圆柱销(301)和锥形反光体(302)组成，该锥形反光体(302)外表面镀有反射层，圆锥形反射器(3)的尖端朝下，该圆锥形反射器(3)的锥形反光体(302)之外，同轴地设有梯形圆筒反射器(4)，该梯形圆筒反射器(4)为一梯形圆柱筒体(402)，筒体的内表面(401)镀有反射层，梯形圆筒反射器(4)的大口端朝上，整个锥形反光体(302)伸入梯形圆筒反射器(4)之中，圆锥形反射器(3)的反射面与梯形圆筒反射器(4)的反射面(401)相对，且两曲面相互平行；所述的调制壳(5)用于固定梯形圆筒反射器(4)；所述的照明物镜部分包括对称轴与光轴O1O2重合的高数值孔径照明物镜(2)，该照明物镜(2)的光入射端的透镜面上开有圆孔(21)，该圆孔(21)的对称轴与光轴O1O2重合，圆柱销(301)可以插入该圆孔(21)并固定住圆锥形反射器(3)，该照明物镜(2)设有物镜外壳(204)，该物镜外壳(204)与调制壳(5)相互活动连接。
2.根据权利要求1所述的暗场显微镜聚光系统，其特征在于所述的照明物镜(2)由前端透镜(201)、弯月透镜(202)和透镜(203)构成高数值孔径照明物镜。
全文摘要
一种暗场显微镜聚光系统，包括空间光调制和照明物镜两部分，其特征在于该聚光系统成轴对称分布，其对称轴与光轴O
文档编号G02B21/06GK1564045SQ200410017069
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者高秀敏, 徐文东, 周飞, 张锋, 杨金涛 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所