紅外光顯微鏡（紅外光顯微鏡）

技術(shù)原理

在技術(shù)上使用紅外光與使用可見(jiàn)光相比較，差異并不像使用紫外光那樣大。對(duì)于直到波長(zhǎng)為1500nm的紅外光來(lái)說(shuō)，一般的標(biāo)準(zhǔn)物鏡仍然是可以用的。當(dāng)然，在波長(zhǎng)超過(guò)1000nm時(shí)，像的質(zhì)量就開(kāi)始受到損害，這主要是由于球面差。既就是使用專門(mén)設(shè)計(jì)用于紅外光的消色差物鏡，在波長(zhǎng)超過(guò)1200nm時(shí)，色差也會(huì)變得明顯起來(lái)。當(dāng)紅外光的波長(zhǎng)達(dá)到3000nm時(shí)，玻璃就變得不透明了，這時(shí)必須使用象碘化鉈這樣的特殊材料制作透鏡，但是使用這種材料要制造出在足夠?qū)挼牟ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)的矯正透鏡仍然是困難的。對(duì)于被長(zhǎng)超過(guò)1500nm范圍的紅外光，經(jīng)常使用反射物鏡或反射一折射物鏡。在理論上，在一個(gè)完全的反射顯微鏡中可以用波長(zhǎng)直到20μm的紅外光形成物體的像，然而要制造較高孔徑的反射物鏡卻是相當(dāng)困難的。對(duì)于取決于孔徑的分辨力來(lái)說(shuō)，小孔徑是更大的缺點(diǎn)，而且分辨力會(huì)隨著波長(zhǎng)的增大而相應(yīng)地減小。因此，既就是使用近紅外光，在分辨力上的損失也是十分明顯的。

在紅外光顯微鏡中通常使用白熾燈照明，很多白熾燈能夠發(fā)射比可見(jiàn)光更多的紅外光，在這里色溫是一個(gè)重要的參數(shù)。當(dāng)燈絲的溫度為24000K時(shí)，最大發(fā)射是在光譜的1200nm處左右。當(dāng)溫度為33000K時(shí)，最大發(fā)射在光譜的800nm處左右。使用特殊的濾光片就可以分離出所要求波長(zhǎng)的紅外線。紅外光像的觀察和聚焦可以使用像轉(zhuǎn)換器或?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的電視掃描管來(lái)進(jìn)行。用于紅外光顯微鏡的像轉(zhuǎn)換器有兩種類型，另一種是“固體”類型，它是由一個(gè)光電導(dǎo)體層和一個(gè)電子發(fā)光層所組成，這兩者被夾在可以提供交流電的兩層薄透明導(dǎo)體層之間。相當(dāng)于真空管陽(yáng)極的電子發(fā)光層，對(duì)著光電導(dǎo)體層已經(jīng)被紅外光輻射轟擊的區(qū)域發(fā)射可見(jiàn)光，從而形成了可見(jiàn)的像。另外，現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)制造出對(duì)直到3,500n m波長(zhǎng)范圍都敏感的電視管。在紅外光顯微照相中可以使用經(jīng)過(guò)特殊敏感化處理的乳膠片，它在直到大約1300nm較低的紅外光區(qū)域都是敏感的。

應(yīng)用范圍與局限

紅外光顯微鏡在生物學(xué)中的應(yīng)用范圍是有限的。當(dāng)用可見(jiàn)光觀察不透明的某些物體時(shí)，在較溉的紅外光區(qū)域就會(huì)變得透明，這種效應(yīng)已經(jīng)被用于研究在某些昆蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)的滲入黑色素的甲殼質(zhì)層。但是，某些有機(jī)物質(zhì)在2-30微米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收特性實(shí)際上并沒(méi)有應(yīng)用到生物學(xué)物質(zhì)的定性和定量的顯微研究中，除了儀器和像的記錄問(wèn)題而外，也由于在這種波長(zhǎng)范圍內(nèi)分辨力的損失已經(jīng)變得十分引人注目。一個(gè)數(shù)值孔徑為0.6物鏡的最小分辨距離大約與所使用的光線的波長(zhǎng)是相等的，這就意味著使用一個(gè)這樣孔徑的反射物鏡，以波長(zhǎng)為10μm的紅外光觀察一個(gè)直徑為10μm左右的細(xì)胞幾乎是不可能的。