尼康荧光显微镜汞灯和氙灯的校准
如今，汞灯和氙灯已被广泛用作宽视野荧光显微镜中大量研究的照明光源。访客可以通过此交互式教程来练习在mercury或xenon burner中对准和聚焦汞灯的方法，该教程模拟了如何在荧光显微镜中调节汞灯。
每次教程初始化时，汞灯调节滑块都会重置到一个随机位置，并且在某些情况下，弧光图像会投影到平台上，这会偏离调节。要操作本教程，请首先在教程窗口下部的单选按钮中选择一种灯泡类型（mercury或xenon）。接下来，调整“收集器镜头聚焦”滑块，直到一个或两个蝴蝶结形的图像（模拟弧的聚焦图像及其镜像）出现在窗口中。使用“灯箱反射镜位置”滑块使两个弧形图像的强度近似相等。该汞灯的水平和垂直滑块用于覆盖两个弧形图像，因此应对其进行调整以将图像合并为单个图像。调整滑块以在窗口中心产生小的弧形图像时，请使用“收集器镜头聚焦”滑块放大弧形图像，直到其以对称的方式以均匀的照明范围充满整个窗口，以确保灯泡圆弧正确对齐。为了将教程重置为另一组随机的调整位置，请使用鼠标光标单击蓝色的“重置”按钮。
聚焦和对准汞灯的推荐顺序如图1所示。初，刚安装并未对准的灯在通过调节收集器透镜聚焦时可能具有多种方向。图1（a）中显示了一个示例，其中弧形图像位于左上方，而镜像向右下方移动。对齐弧形图像并调整反射镜的位置和焦点后，应显示类似于图1（b）所示的图像。将弧形图像合并为其镜像将导致重叠，如图1（c）所示。后，当聚光镜散焦以照亮整个视场时（图1（d）），应产生均匀分布且对称的光束。如果不是这样，弧应重新聚焦，并且重新开始对齐过程。鼓励访问者练习使用本教程，直到他们可以轻松实现这些结果。
图1-弧光放电灯聚焦和对准顺序
荧光显微镜中常用的汞短弧灯是气体放电灯，它包含液态汞和惰性气体（例如氩气或氙气）的混合物，并与一对紧密间隔的电极一起容纳在玻璃外壳中。相反，氙弧灯包含纯氙气。当电流施加到电极上时，在电极之间的间隙中会产生放电电弧，产生足够的热量来蒸发汞，并形成高压内部气氛。因为电弧的大小仅限于几毫米，所以电弧放电灯近似于理想的点光源，可用于显微镜检查。这些灯发出非常强的光，色温大约为5500k。在水银汞灯中，等离子球位于阴极和阳极附近，并且每个具有近似相同的强度，是弧中心的强度的两倍。相反，氙弧灯中的单个等离子球位于更靠近阳极的位置，其亮度几乎是围绕阴极的光强度的五倍。
在水银或氙弧灯箱中安装新灯泡后，必须仔细对准并聚焦电弧，以实现观察样品和成像样品的均匀照明场。电弧本身很小（长度约为1或2毫米），并且电弧的图像必须沿着显微镜的光轴放置在垂直照明器聚光镜孔的中心，以确保均匀照明。汞弧放电灯的平均寿命在200到300小时之间变化，具体取决于燃烧开关周期和设计规格。氙弧灯的使用寿命通常在400到600小时之间。始终按照制造商的说明操作和维护汞灯，以确保长的灯泡寿命和操作人员安全。
对准和聚焦汞灯根据制造商的说明，在安装新灯泡之前，请关闭电源并让旧灯泡冷却。在安装过程中请特别注意灯泡的方向。大多数灯泡（图2中显示了一个示例）被设计为在垂直位置下操作，阳极（+电极）位于下面，并且在灯泡的阳极侧具有较大的端盖。显微镜灯箱中的灯泡安装插座具有不同的直径，以帮助灯泡定向。由于汞灯的玻璃外罩在高压下充满汞或氙气，因此切勿在高温时处理这些灯，以免施加可能导致灯爆炸的机械力。避免用未戴手套的手指触摸新灯泡，因为从手上出来的油是酸性的，可能会腐蚀石英外壳，足以削弱石英外壳。另外，当指纹变热时，指纹残留会融合到灯泡的外部。如果灯泡确实爆炸了，请参考当地的安全程序和惯例以进行汞清除和净化工作。
图2-汞灯
安装新灯泡后，打开电源，让灯泡稳定10到15分钟（重要说明：*打开新灯泡时，请务必让其燃烧至少一个小时）。为了使小凹坑被蚀刻到阳极中并产生小电阻的路径，必须进行预烧，这可以使电弧在灯泡的使用寿命内保持稳定，并且不会漂移（闪烁）。
在光路中放置足够密度的中性密度滤光片，以阻挡大约90％到95％的入射光。现代显微镜上的大多数荧光垂直照明器都在滑块框架中内置了中性密度滤光片，可以将其推入光路以降低照明强度。如果显微镜没有配备这种类型的滤光片支架，请检查合适的位置以放置售后市场中性密度滤光片。
选择一个合适的荧光激发块以观察灯弧并将其放置在光路中。多数制造商建议使用具有激发滤光镜的立方体来为此目的使光谱的绿色区域中的光通过。
将一张白纸或便签纸放在镜架上，直接位于镜架下方。从物镜接口移去物镜，然后将空孔旋转到光路中，直接在白纸上。接下来，打开垂直照明器上的百叶窗滑块或旋钮，以使光线能够穿过灯头。此时，在白纸上应该可以看到一个照明的光圈，并且热点可能不在中心。如果光线太亮，请添加更多中性密度滤镜。戴眼镜（聚合物或玻璃）或在显微镜上安装有色的呼吸防护罩以阻止反射的紫外线进入眼睛也是一个好主意。
图3-尼康hmx-4汞灯/氙灯灯箱
要开始对准汞灯，请聚焦收集透镜（请参见图3）以在白纸上产生清晰的弧光图像。然后，可以使用安装在灯箱外部的居中旋钮将聚焦的弧形图像直接转换为白皮书上产生的照明圆的中心。一些灯箱具有内部反射镜系统，该系统将更强烈的照明引导到光圈中。配备这种灯箱的显微镜将产生两个弧形图像（实际弧形及其镜像）。使用镜像居中和灯泡平移旋钮（图3）并排放置真实弧及其镜像（通常强度较小），然后使用反光镜聚焦旋钮调节强度，直到强度大致相等为止（缺少反光镜系统的灯箱也将缺少调节旋钮，因此请仔细检查制造商对灯调节的说明）。后，使用灯泡调节旋钮尽可能紧密地覆盖电弧和镜像。
在聚焦的弧形图像（及其镜象，在配备有此功能的灯箱中）在光路（和白纸上的照明点）的中心完美对准之后，请使用适当的调节旋钮缓慢散焦聚光镜。当镜头散焦时，观察光束扩展时的光束，以确保光束均匀填充整个区域且不会向一侧移动。如果弧形图像不对称扩展，请重新聚焦弧形并重复对齐过程。后，将弧形图像重新聚焦并重新插入物镜。为了确保*均匀的照明，可能需要对收集器透镜进行其他细微调整，同时通过目镜观察均匀的样品并将物镜放在适当的位置。
大多数显微镜制造商都提供了可选的对齐附件，以方便将灯弧图像居中到物镜的后孔。在其上端，该附件具有标准的显微镜学会（rms）螺纹或25毫米的螺纹以容纳新的镜架，并且可以将其拧入镜架以代替物镜。为了使用附件，首先将其放置在物镜转盘中，然后旋转到光路中。附件的下表面有一个磨砂橙色玻璃窗，上面刻有十字准线（如图4所示）。穿过显微镜的双色镜的光会射到对中屏幕的内置反射镜上，并反射到十字准线上。操纵灯泡聚光灯旋钮和灯座上的对中螺钉时，可以观察并平移图像，使图像居中于十字准线。可以通过操纵收集器透镜的聚焦位置来增大或减小弧形图像的大小。圆弧对齐后，可以用常规物镜替换定心附件。
图4-汞灯对准附件
不管弧形对齐是借助附件还是通过放置在显微镜载物台上的白纸完成的，这两种方法都将投射在物镜的入射光瞳处的弧形图像，实际上是在后方物镜孔径 当物镜安装到位时，后孔处的弧形图像不清晰，并且像平面（视场光阑）上的照明均匀。这就是科勒照明的本质。
随着数字成像工作站变得越来越普及，并且配备相机系统的显微镜变得越来越复杂，重要的是要记住汞灯电源对电子设备的危险性。在接通电源附近的辅助计算机或照相机设备之前，请 务必先打开汞灯，并在关闭汞灯之前始终关闭此设备。从电源向灯提供电流的电缆通常被很好地屏蔽，但是在点燃灯时可能会有20,000至50,000伏的瞬时电涌。如此大的电压会产生足以损坏附近敏感集成电路的磁场。
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每次教程初始化时，汞灯调节滑块都会重置到一个随机位置，并且在某些情况下，弧光图像会投影到平台上，这会偏离调节。要操作本教程，请首先在教程窗口下部的单选按钮中选择一种灯泡类型（mercury或xenon）。接下来，调整“收集器镜头聚焦”滑块，直到一个或两个蝴蝶结形的图像（模拟弧的聚焦图像及其镜像）出现在窗口中。使用“灯箱反射镜位置”滑块使两个弧形图像的强度近似相等。该汞灯的水平和垂直滑块用于覆盖两个弧形图像，因此应对其进行调整以将图像合并为单个图像。调整滑块以在窗口中心产生小的弧形图像时，请使用“收集器镜头聚焦”滑块放大弧形图像，直到其以对称的方式以均匀的照明范围充满整个窗口，以确保灯泡圆弧正确对齐。为了将教程重置为另一组随机的调整位置，请使用鼠标光标单击蓝色的“重置”按钮。
聚焦和对准汞灯的推荐顺序如图1所示。初，刚安装并未对准的灯在通过调节收集器透镜聚焦时可能具有多种方向。图1（a）中显示了一个示例，其中弧形图像位于左上方，而镜像向右下方移动。对齐弧形图像并调整反射镜的位置和焦点后，应显示类似于图1（b）所示的图像。将弧形图像合并为其镜像将导致重叠，如图1（c）所示。后，当聚光镜散焦以照亮整个视场时（图1（d）），应产生均匀分布且对称的光束。如果不是这样，弧应重新聚焦，并且重新开始对齐过程。鼓励访问者练习使用本教程，直到他们可以轻松实现这些结果。
图1-弧光放电灯聚焦和对准顺序
荧光显微镜中常用的汞短弧灯是气体放电灯，它包含液态汞和惰性气体（例如氩气或氙气）的混合物，并与一对紧密间隔的电极一起容纳在玻璃外壳中。相反，氙弧灯包含纯氙气。当电流施加到电极上时，在电极之间的间隙中会产生放电电弧，产生足够的热量来蒸发汞，并形成高压内部气氛。因为电弧的大小仅限于几毫米，所以电弧放电灯近似于理想的点光源，可用于显微镜检查。这些灯发出非常强的光，色温大约为5500k。在水银汞灯中，等离子球位于阴极和阳极附近，并且每个具有近似相同的强度，是弧中心的强度的两倍。相反，氙弧灯中的单个等离子球位于更靠近阳极的位置，其亮度几乎是围绕阴极的光强度的五倍。
在水银或氙弧灯箱中安装新灯泡后，必须仔细对准并聚焦电弧，以实现观察样品和成像样品的均匀照明场。电弧本身很小（长度约为1或2毫米），并且电弧的图像必须沿着显微镜的光轴放置在垂直照明器聚光镜孔的中心，以确保均匀照明。汞弧放电灯的平均寿命在200到300小时之间变化，具体取决于燃烧开关周期和设计规格。氙弧灯的使用寿命通常在400到600小时之间。始终按照制造商的说明操作和维护汞灯，以确保长的灯泡寿命和操作人员安全。
对准和聚焦汞灯根据制造商的说明，在安装新灯泡之前，请关闭电源并让旧灯泡冷却。在安装过程中请特别注意灯泡的方向。大多数灯泡（图2中显示了一个示例）被设计为在垂直位置下操作，阳极（+电极）位于下面，并且在灯泡的阳极侧具有较大的端盖。显微镜灯箱中的灯泡安装插座具有不同的直径，以帮助灯泡定向。由于汞灯的玻璃外罩在高压下充满汞或氙气，因此切勿在高温时处理这些灯，以免施加可能导致灯爆炸的机械力。避免用未戴手套的手指触摸新灯泡，因为从手上出来的油是酸性的，可能会腐蚀石英外壳，足以削弱石英外壳。另外，当指纹变热时，指纹残留会融合到灯泡的外部。如果灯泡确实爆炸了，请参考当地的安全程序和惯例以进行汞清除和净化工作。
图2-汞灯
安装新灯泡后，打开电源，让灯泡稳定10到15分钟（重要说明：*打开新灯泡时，请务必让其燃烧至少一个小时）。为了使小凹坑被蚀刻到阳极中并产生小电阻的路径，必须进行预烧，这可以使电弧在灯泡的使用寿命内保持稳定，并且不会漂移（闪烁）。
在光路中放置足够密度的中性密度滤光片，以阻挡大约90％到95％的入射光。现代显微镜上的大多数荧光垂直照明器都在滑块框架中内置了中性密度滤光片，可以将其推入光路以降低照明强度。如果显微镜没有配备这种类型的滤光片支架，请检查合适的位置以放置售后市场中性密度滤光片。
选择一个合适的荧光激发块以观察灯弧并将其放置在光路中。多数制造商建议使用具有激发滤光镜的立方体来为此目的使光谱的绿色区域中的光通过。
将一张白纸或便签纸放在镜架上，直接位于镜架下方。从物镜接口移去物镜，然后将空孔旋转到光路中，直接在白纸上。接下来，打开垂直照明器上的百叶窗滑块或旋钮，以使光线能够穿过灯头。此时，在白纸上应该可以看到一个照明的光圈，并且热点可能不在中心。如果光线太亮，请添加更多中性密度滤镜。戴眼镜（聚合物或玻璃）或在显微镜上安装有色的呼吸防护罩以阻止反射的紫外线进入眼睛也是一个好主意。
图3-尼康hmx-4汞灯/氙灯灯箱
要开始对准汞灯，请聚焦收集透镜（请参见图3）以在白纸上产生清晰的弧光图像。然后，可以使用安装在灯箱外部的居中旋钮将聚焦的弧形图像直接转换为白皮书上产生的照明圆的中心。一些灯箱具有内部反射镜系统，该系统将更强烈的照明引导到光圈中。配备这种灯箱的显微镜将产生两个弧形图像（实际弧形及其镜像）。使用镜像居中和灯泡平移旋钮（图3）并排放置真实弧及其镜像（通常强度较小），然后使用反光镜聚焦旋钮调节强度，直到强度大致相等为止（缺少反光镜系统的灯箱也将缺少调节旋钮，因此请仔细检查制造商对灯调节的说明）。后，使用灯泡调节旋钮尽可能紧密地覆盖电弧和镜像。
在聚焦的弧形图像（及其镜象，在配备有此功能的灯箱中）在光路（和白纸上的照明点）的中心完美对准之后，请使用适当的调节旋钮缓慢散焦聚光镜。当镜头散焦时，观察光束扩展时的光束，以确保光束均匀填充整个区域且不会向一侧移动。如果弧形图像不对称扩展，请重新聚焦弧形并重复对齐过程。后，将弧形图像重新聚焦并重新插入物镜。为了确保*均匀的照明，可能需要对收集器透镜进行其他细微调整，同时通过目镜观察均匀的样品并将物镜放在适当的位置。
大多数显微镜制造商都提供了可选的对齐附件，以方便将灯弧图像居中到物镜的后孔。在其上端，该附件具有标准的显微镜学会（rms）螺纹或25毫米的螺纹以容纳新的镜架，并且可以将其拧入镜架以代替物镜。为了使用附件，首先将其放置在物镜转盘中，然后旋转到光路中。附件的下表面有一个磨砂橙色玻璃窗，上面刻有十字准线（如图4所示）。穿过显微镜的双色镜的光会射到对中屏幕的内置反射镜上，并反射到十字准线上。操纵灯泡聚光灯旋钮和灯座上的对中螺钉时，可以观察并平移图像，使图像居中于十字准线。可以通过操纵收集器透镜的聚焦位置来增大或减小弧形图像的大小。圆弧对齐后，可以用常规物镜替换定心附件。
图4-汞灯对准附件
不管弧形对齐是借助附件还是通过放置在显微镜载物台上的白纸完成的，这两种方法都将投射在物镜的入射光瞳处的弧形图像，实际上是在后方物镜孔径 当物镜安装到位时，后孔处的弧形图像不清晰，并且像平面（视场光阑）上的照明均匀。这就是科勒照明的本质。
随着数字成像工作站变得越来越普及，并且配备相机系统的显微镜变得越来越复杂，重要的是要记住汞灯电源对电子设备的危险性。在接通电源附近的辅助计算机或照相机设备之前，请 务必先打开汞灯，并在关闭汞灯之前始终关闭此设备。从电源向灯提供电流的电缆通常被很好地屏蔽，但是在点燃灯时可能会有20,000至50,000伏的瞬时电涌。如此大的电压会产生足以损坏附近敏感集成电路的磁场。
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