光學顯微鏡的光學系統是其核心組成部分，直接影響成像質量與檢測精度。當出現圖像模糊、色差、亮度異常等問題時，往往源于光源、物鏡、聚光鏡或光路調節的偏差。本文聚焦光學系統故障，從現象分析到解決方案提供系統性指導，助力用戶快速恢復設備性能。

一、圖像質量類故障：從模糊到色差的深度解析

1. 圖像整體模糊/分辨率下降

現象：樣本細節無法清晰分辨，邊緣發虛。

可能原因：

物鏡未正確校準（如未達到無限遠校正）；

聚光鏡數值孔徑（NA）與物鏡不匹配；

蓋玻片厚度偏差（如應使用0.17mm卻用了1.5mm）。

解決步驟：

校準物鏡：運行顯微鏡自帶的柯勒照明校準程序，確保光路平行；

匹配NA值：確認聚光鏡NA≥物鏡NA×0.6（如物鏡NA=1.25，聚光鏡NA需≥0.75）；

更換蓋玻片：使用測厚儀驗證蓋玻片厚度，偏差>±0.02mm需替換。

2. 色差/彩色鑲邊

現象：高對比度邊緣出現彩虹偽影。

可能原因：

未使用復消色差物鏡（APO）；

光源波長與濾光片不匹配；

光路傾斜（如物鏡未緊固）。

解決步驟：

升級物鏡：對于彩色成像需求，B須使用APO物鏡（標有“APO”標識）；

匹配濾光片：選擇與光源波長一致的干涉濾光片（如LED 470nm光源需配470±5nm濾光片）；

檢查物鏡：用扭矩扳手鎖緊物鏡螺紋（推薦扭矩0.5N·m）。

3. 場曲/像散

現象：圖像中心清晰但邊緣模糊，或出現方向性模糊。

可能原因：

樣本未位于物鏡焦深范圍內；

光闌未居中；

鏡筒透鏡組偏移。

解決步驟：

調整樣本位置：使用微調旋鈕將樣本移至物鏡標稱工作距離（如10×物鏡為10.6mm）；

居中光闌：通過顯微鏡軟件或機械調節旋鈕，將孔徑光闌與視場光闌同心度調整至<0.05mm；

校準鏡筒：聯系廠商進行光路同軸度檢測（誤差應<10μm）。

二、光照異常類故障：從亮度到均勻性的全面排查

1. 視野過暗/亮度不均

現象：圖像局部發黑或整體亮度不足。

可能原因：

光源老化或光闌開度不足；

聚光鏡未升至Z高位置；

光路中存在遮擋物（如濾光片未完全插入）。

解決步驟：

更換光源：LED光源壽命通常>2萬小時，亮度衰減>30%需更換；

提升聚光鏡：將聚光鏡升至Z高位，確保與物鏡間距符合手冊要求；

檢查光路：關閉光源后，用白紙沿光路檢查是否有異物遮擋。

2. 眩光/反射偽影

現象：圖像出現光斑或環形反射紋。

可能原因：

物鏡未使用防反射涂層；

樣本表面未涂抹浸油（油鏡使用場景）；

光源角度不當（如使用斜射光未調整）。

解決步驟：

選用專用物鏡：油鏡需搭配標有“Oil”標識的物鏡，并使用折射率匹配的浸油（如Cargille Type A）；

調整光源：對于明場觀察，確保光源經聚光鏡后垂直入射；

清潔樣本：用脫脂棉簽蘸取乙醇清除樣本表面指紋或油污。

三、光學系統校準與維護

1. 柯勒照明校準

步驟：

將樣本替換為磨砂玻璃或專用校準片；

調整聚光鏡高度至視場光闌清晰成像于樣本平面；

微調孔徑光闌，使視場均勻明亮且無眩光。

2. 光路同軸度檢測

工具：激光準直儀或星點板；

方法：

在物鏡后方放置星點板；

觀察星點像是否對稱，偏移量需<物鏡視場直徑的5%。

3. 年度維護計劃

內容：

清潔所有光學表面（先用氣吹除塵，再用鏡頭紙輕擦）；

驗證物鏡標稱參數（如NA、工作距離）；

更新設備固件以兼容新型光源與傳感器。

四、常見問題解答（FAQ）

Q1：如何判斷物鏡是否需要清潔？

A1：若更換樣本后仍出現固定位置污點，或透射光下可見物鏡前組表面指紋印，則需清潔。

Q2：熒光顯微鏡為何出現信號弱？

A2：檢查激發濾光片與發射濾光片波長匹配性，確認汞燈/LED光源壽命（汞燈需每200小時更換）。

Q3：相差環是否需要定期校準？

A3：是的，相差環位置偏差會導致偽影，建議每季度通過專用相差校準片驗證。

五、預防性維護建議

環境控制：維持溫濕度穩定（20±2℃，40-60%RH），避免冷凝；

防震措施：將設備置于氣浮平臺或主動隔震臺上，減少振動干擾；

操作規范：更換物鏡時避免手指接觸鏡片，使用專用扳手鎖緊。

光學顯微鏡光學系統的穩定性是獲取高質量圖像的基礎。通過建立標準化校準流程（如每月進行柯勒照明檢查）并配備專業工具包（含星點板、激光準直儀、折射率匹配液），可將光學系統故障率降低70%以上。對于高精度檢測需求，建議與廠商簽訂年度維護合同，由專業工程師進行深度光路校準與性能驗證，確保設備始終處于Z佳工作狀態。