James DeRose 博士 Georg Schlaffer

徠卡顯微系統(tǒng)

數(shù)碼顯微系統(tǒng)是顯微鏡學(xué)的流行語(yǔ)之一，此外，還有一些非常有用的常識(shí)。徠卡顯微系統(tǒng)的產(chǎn)品經(jīng)理 Georg Schlaffer 常常會(huì)被客戶和同仁問(wèn)及有關(guān)數(shù)碼顯微系統(tǒng)方面的問(wèn)題。為了答疑解惑，他與科學(xué)作家 Jim DeRose 共同合作，對(duì)重要的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了全面解答。

到底什么是數(shù)碼顯微系統(tǒng)？
數(shù)碼顯微鏡屬于帶數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)顯微鏡，無(wú)需配備目鏡。電子監(jiān)控器顯示屏?xí)苯语@示觀察和分析的樣品圖像。數(shù)碼顯微鏡還可以是常規(guī)體視或復(fù)式顯微鏡，它們同時(shí)配備目鏡和相機(jī)，能夠保存顯微鏡狀態(tài)和相機(jī)設(shè)定值的反饋信息。在本文的接下來(lái)部分中，我們提到的“數(shù)碼顯微鏡"是指不帶目鏡的顯微鏡，例如，Leica DVM6、Leica DMS1000，和 Leica DMS300，而不是配備相機(jī)的體視或復(fù)式顯微鏡。
 

左：Leica DVM6 數(shù)碼顯微鏡

右：鍍金焊盤(pán)，汽車(chē)用電子設(shè)備，總放大倍率：120:1。圖像由 Leica DVM6 獲取。

哪些應(yīng)用領(lǐng)域可以使用數(shù)碼顯微鏡？

在研發(fā)、生產(chǎn)和檢測(cè)、質(zhì)量控制和保證，以及失效分析過(guò)程中，數(shù)碼顯微鏡是分析部件和樣品并生成檢測(cè)報(bào)告的理想儀器。
 

左：鍍金焊盤(pán)，汽車(chē)用電子設(shè)備，總放大倍率：360:1。圖像由 Leica DVM6 獲取。

右：通過(guò) Leica DVM6 傾斜顯示屏予以顯示。

數(shù)碼顯微鏡的優(yōu)勢(shì)何在？

數(shù)碼顯微鏡顯著的優(yōu)勢(shì)在于儀器的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。由于監(jiān)控器會(huì)直接顯示樣品圖像，用戶可以在保持舒適、放松的直立坐姿的同時(shí)，還能即時(shí)觀察樣品，并利用軟件分析樣品圖像，保證用戶能以舒適的姿態(tài)高效地完成工作。在需要處理高通量樣品，或每天需要在顯微鏡上花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的情況下，數(shù)碼顯微鏡的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)就顯得意義非凡了。此外，很多數(shù)碼顯微鏡還提供允許存儲(chǔ)多個(gè)用戶配置文件的軟件。在多人共用一臺(tái)顯微鏡時(shí)，這項(xiàng)功能非常有用，憑借這項(xiàng)功能，每個(gè)用戶只需選擇自己的顯微鏡配置文件，幾乎無(wú)需調(diào)節(jié)顯微鏡工作臺(tái)，即可輕松開(kāi)始工作。
 

左：紙上印刷圖案，總放大倍率：750:1，環(huán)形光照明。圖像由 Leica DVM6 獲取。

右：紙上印刷圖案，總放大倍率：750:1，起偏鏡開(kāi)啟時(shí)的同軸照明。圖像由 Leica DVM6 獲取。

數(shù)碼顯微鏡有哪些限制條件？
相比體視或復(fù)式顯微鏡，數(shù)碼顯微鏡存在一個(gè)明顯的限制條件，即需要電源連接，因?yàn)閿?shù)碼顯微鏡未配備目鏡，而樣品圖像卻始終需要顯示在監(jiān)控器上。因此，至少需要一根電源線。通常情況下，數(shù)碼顯微鏡還需要連接 PC，或至少需要連接顯微鏡的顯示屏。通過(guò)傳統(tǒng)的顯微鏡，用戶仍可以選擇使用目鏡獲取樣品圖像。

左：Leica DMS1000 數(shù)碼顯微鏡

右：金屬部件上的一個(gè)孔；自動(dòng)更新每項(xiàng)變焦設(shè)置比例，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。圖像由 Leica DMS1000 獲取。

通過(guò)數(shù)碼顯微鏡和目鏡分別觀察到的樣品圖像相比，結(jié)果如何？
原則上，圖像是相同的。視場(chǎng)角可能存在差別，這主要取決于我們正在討論的數(shù)碼相機(jī)和目鏡的類(lèi)型。但是，還有一個(gè)重要差別：采用體視顯微鏡的雙筒目鏡觀察樣品，將為您帶來(lái)數(shù)碼顯微鏡的二維圖像無(wú)法達(dá)到的深度。

左：表殼，通過(guò)環(huán)形光照明 (Leica LED3000 RL) 和入射光座捕捉。圖像由 Leica DMS1000 獲取。右：Leica DMS1000 B 圖像：利用透射光座捕捉的秀麗隱桿線蟲(chóng)圖像；因不斷編碼變焦，從而保證快速、簡(jiǎn)單地測(cè)量，即使在不配備電腦的單機(jī)模式下亦可實(shí)現(xiàn)。

數(shù)碼顯微鏡操作上比帶目鏡的顯微鏡要簡(jiǎn)單嗎？

尤其對(duì)于無(wú)經(jīng)驗(yàn)的用戶而言，利用數(shù)碼顯微鏡，他們也能夠更簡(jiǎn)單、更快速地獲取樣品圖像。造成上述差別的主要原因是，熟悉設(shè)置和調(diào)整傳統(tǒng)型顯微鏡，并透過(guò)目鏡觀察樣品，這些操作需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。
 

左：果蠅屬篩查。圖像由 Leica DMS1000 B 獲取。

右：利用固定在搖臂機(jī)架上的 Leica DMS300 觀察印刷電路板樣品

“編碼"的含義是什么？
當(dāng)顯微鏡硬件可直接與計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行通信，且能夠利用圖像數(shù)據(jù)完成對(duì)特定參數(shù)值的追蹤和保存時(shí)，表示顯微鏡已完成“編碼"。這些特定參數(shù)將得以被設(shè)定，并因此被稱之為已編碼參數(shù)值。正常情況下，觸摸相關(guān)按鈕，即可調(diào)用這些已編碼參數(shù)，令重復(fù)工作和報(bào)告變得更輕松。

必須成為顯微系統(tǒng)的專(zhuān)家，才能操作數(shù)碼顯微鏡嗎？
當(dāng)然不需要。無(wú)論是顯微系統(tǒng)的新手還是專(zhuān)家，都可以輕松使用數(shù)碼顯微鏡。徠卡顯微系統(tǒng)提供的數(shù)碼顯微鏡，其設(shè)計(jì)宗旨就是簡(jiǎn)單易用、開(kāi)箱即用，大大地減少培訓(xùn)時(shí)間。它們配備已編碼的功能，能夠輕松生成分析報(bào)告，令重復(fù)工作更加高效。

數(shù)碼顯微鏡需要配備哪些部件？
所需配件依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域而定。例如，可以根據(jù)所需的放大倍率范圍，選擇物鏡透鏡。您還可以在一系列主機(jī)和照明系統(tǒng)中進(jìn)行選擇。

以下這些問(wèn)題會(huì)幫助您決定需要哪些部件或功能：

• 是否需要快速獲取高質(zhì)量數(shù)字圖像？如果需要，您可以選擇高分辨率數(shù)碼相機(jī)。

• 是否需要高通量樣品的快速、實(shí)時(shí)圖像顯示？如果需要，您可以將相機(jī)速度設(shè)置為每秒 30 幀或更快。

• 是否需要從不同角度觀察樣品？如果需要，傾斜顯微鏡鏡頭或轉(zhuǎn)動(dòng)樣品載物臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工作過(guò)程或物體的動(dòng)態(tài)觀測(cè)。

• 是否需要定性或定量分析樣品？如果需要，必須認(rèn)真選擇軟件功能。

• 是否需要平衡圖像，同時(shí)清晰展示明亮和暗色部分？如果需要，您可以選擇 HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）功能，它能夠?yàn)槟峁┧璧膱D像類(lèi)型。