红外光显微镜

生物学术语

红外光显微镜是一种利用波长在800nm到20μm范围内的红外光作为像的形成者，用来观察某些不透明物体的显微镜。这种显微镜在生物学中的用途远远比不上紫外光显微镜。

技术原理

在技术上使用红外光与使用可见光相比较，差异并不像使用紫外光那样大。对于直到波长为1500nm的红外光来说，一般的标准物镜仍然是可以用的。当然，在波长超过1000nm时，像的质量就开始受到损害，这主要是由于球面差。既就是使用专门设计用于红外光的消色差物镜，在波长超过1200nm时，色差也会变得明显起来。当红外光的波长达到3000nm时，玻璃就变得不透明了，这时必须使用象碘化铊这样的特殊材料制作透镜，但是使用这种材料要制造出在足够宽的波长范围内的矫正透镜仍然是困难的。对于被长超过1500nm范围的红外光，经常使用反射物镜或反射一折射物镜。在理论上，在一个完全的反射显微镜中可以用波长直到20μm的红外光形成物体的像，然而要制造较高孔径的反射物镜却是相当困难的。对于取决于孔径的分辨力来说，小孔径是更大的缺点，而且分辨力会随着波长的增大而相应地减小。因此，既就是使用近红外光，在分辨力上的损失也是十分明显的。

在红外光显微镜中通常使用白炽灯照明，很多白炽灯能够发射比可见光更多的红外光，在这里色温是一个重要的参数。当灯丝的温度为24000K时，最大发射是在光谱的1200nm处左右。当温度为33000K时，最大发射在光谱的800nm处左右。使用特殊的滤光片就可以分离出所要求波长的红外线。红外光像的观察和聚焦可以使用像转换器或专门设计的电视扫描管来进行。用于红外光显微镜的像转换器有两种类型，另一种是“固体”类型，它是由一个光电导体层和一个电子发光层所组成，这两者被夹在可以提供交流电的两层薄透明导体层之间。相当于真空管阳极的电子发光层，对着光电导体层已经被红外光辐射轰击的区域发射可见光，从而形成了可见的像。另外，已经设计制造出对直到3,500n m波长范围都敏感的电视管。在红外光显微照相中可以使用经过特殊敏感化处理的乳胶片，它在直到大约1300nm较低的红外光区域都是敏感的。

应用范围与局限

红外光显微镜在生物学中的应用范围是有限的。当用可见光观察不透明的某些物体时，在较溉的红外光区域就会变得透明，这种效应已经被用于研究在某些昆虫中发现的渗入黑色素的甲壳质层。但是，某些有机物质在2-30微米波长范围内的吸收特性实际上并没有应用到生物学物质的定性和定量的显微研究中，除了仪器和像的记录问题而外，也由于在这种波长范围内分辨力的损失已经变得十分引人注目。一个数值孔径为0.6物镜的最小分辨距离大约与所使用的光线的波长是相等的，这就意味着使用一个这样孔径的反射物镜，以波长为10μm的红外光观察一个直径为10μm左右的细胞几乎是不可能的。

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