笼式显微成像系统的设计、搭建与测试文献综述

文献综述（或调研报告）：

显微光谱(微区光谱)测量系统是一套能够实现微米级物体光谱采集的仪器，它不仅保持了显微镜对微小区域实时成像的特点，更具备了采集该区域物体多波段内光谱的能力，已经广泛应用于微纳光学、材料学、生物技术、矿物分析、纸币防伪等领域。显微光谱测量系统在物质检测、结构分析和机制研究等方面都有不可或缺的作用，如超灵敏生物检测^[4]，激光光谱测量^[5]、荧光成像^[6,7]等。

根据课题的相关任务和主要问题，查阅相关文献和书籍，主要阐述显微成像的基本原理，成像系统的设计以及微区光谱的测量。

一、显微成像的基本原理

显微成像的基本原理主要是透镜的几何光学^[1,2]，光学显微镜由两组透镜组成，可近似简化成两个凸透镜，物镜和目镜。物镜的焦距很短，目镜的焦距比较长，被观察的物体先经过物镜成一个放大的实像，在经过目镜成一个放大的虚像，形成二次放大。根据凸透镜的五种成像规律，可以得出以下结论：物距应大于物镜的焦距，小于物镜焦距的两倍，第一次实像与目镜的距离应小于目镜的焦距。

显微镜有几个重要参数，下面对显微镜的几个参数作简要介绍，以便指导后续工作：

1.数值孔径：简写为NA，是物镜和聚光镜的主要参数指标。计算公式为：NA = nsin(u/2)，其中n为物镜前透镜与被观察物体之间介质的折射率，u为孔径角，与物镜的有效直径成正比，与焦距成反比。由于孔径角无法增大，所以想要增大NA值，除了更换孔径角更大的物镜，只能增大介质折射率，由此产生了油浸物镜。

2.分辨率：因为显微镜的各参数之间有制约关系，当产生冲突时，应优先保证分辨率达到要求。计算公式为sigma; = lambda; / NA，其中sigma;为最小分辨距离，与分辨率成反比，lambda;为照明光源的波长，NA为物镜的数值孔径。显然分辨率与数值孔径成正比，与照明光波长成反比。

3.放大率：计算公式：M = M_bM_e，其中M为显微镜的放大率，M_b为物镜放大率，M_e为目镜放大率。放大率应保持在一个合适的数值，当出现模糊时，应优先考虑提高分辨率。

4.焦深：是指在保持足够清晰度的情况下，允许焦平面移动的距离。焦深与总放大倍数和物镜的数值孔径成反比。