显微镜物镜的油镜和水镜有什么区别?

所谓的油镜、水镜，其实是指物镜的浸渍介质不同。

为了获得高分辨率，物镜的数值孔径(NA)需要大于1。还需要折射率大于1的浸渍介质，即空气以外的介质。常见的浸渍介质有油、水和甘油。物镜上标明了必须与该物镜一起使用的浸渍介质。

有些物镜只能使用对应的一种浸渍介质，但也有一些物镜适用于多种浸渍介质。具体涉及到显微成像的对应要求。其中最重要的考虑参数是——折射率。

物镜前透镜前面的所有光学相关元件（浸渍介质、盖玻片、样本）都会对图像质量产生重大影响。理想状态下，所有这些光学层的折射率都应与物镜设计的折射率相匹配。实际上，这几乎是不可能的，因为样本通常不均匀，盖玻片的厚度不够精确且图像采集过程中温度会发生变化。

在为特定应用选择物镜和浸渍介质时，必须牢记这些因素。

物镜的数值孔径越高，样本内部结构越复杂，样本和浸渍介质的折射率匹配就越重要。不同的折射率会导致球差和畸变。这会导致对比度和清晰度降低，使结构看起来被压缩或拉伸。

下表为一些常用浸渍介质的折射率

哪些情况适用油镜（油浸物镜）？

油浸物镜适用于与油的折射率相匹的样本，即通常观察封在树脂、加拿大香脂或甘油明胶中的固定样本，或者在盖玻片下的样本（小于几微米）。如果折射率不匹配，离盖玻片位置太远，图像亮度和分辨率会下降。

徕卡N型和F型浸油的折射率为1.518（23℃和546纳米条件下），即与标准冕牌玻璃（n=1.518）相同。进行多色成像时，浸油的色散度也很重要。这通常称为阿贝数，应该与物镜设计的阿贝数相匹配，否则会出现色差。例如，徕卡N型浸油的阿贝数为42.1，而 F 型浸油的阿贝数为 46，非常适合荧光成像。N型不适合荧光成像。

进行活细胞成像，即在含水样本中成像时，我们强烈建议使用水或甘油浸渍。

孔径非常高的油浸物镜只能在比较窄的温度区间内提供其全部光学性能，因为油浸的折射率在很大程度上取决于温度。自由工作距离越大，油层越厚，因此温度引起的像差对图像质量的影响越大。这种温度效应随自由工作距离线性变化，但取决于 NA 的四次方。

如果实验温度与室温不同，建议采用水浸法，因为水的折射率对温度的依赖性明显较小，而且许多水浸泡物镜都有校正环，因此可以补偿。

哪些情况适用水镜（水浸物镜）？

在研究级显微镜（通常是共聚焦显微镜）上有一种不太常见的浸没式物镜是“水浸"物镜，通常在物镜筒上缩写为“WI"或“W"。当对细胞培养基中的活细胞成像时，强烈建议使用水浸式物镜。

水浸物镜特别适合观察水介质中的活细胞，因为这种浸渍介质和样本的折射率比浸渍油等介质更匹配。然而，水在 37℃ 时会迅速蒸发。徕卡水镜自动加水装置在执行实验期间会自动加水，以提供稳定的水浸。

水浸式物镜通常与正置显微镜配置一起使用，用于直接浸入水或水基介质/缓冲液中。水浇蘸物镜则可提供很长的工作距离。这种物镜在生产时还配有十分曲折的弯角转盘，使用惰性材料如陶瓷等制作而成。水浸物镜的使用方式与油浸物镜类似，但要用水代替油。

使用水浸式物镜的优点之一是简单地将水作为浸没介质。很明显，这种介质很容易清洗。此外，您不需要根据正在进行的成像使用特定的浸没油，也不需要使用显微镜和物镜制造商指定的浸没介质。但使用水浸式物镜时有一些缺点。与水性物镜相比，油浸物镜具有更高的分辨率。此外，由于水的粘度（与油相比），使用水浸式物镜容易受到振动和小空气运动的影响。

哪些情况试用甘油物镜？

甘油是另一种浸没介质。很多固定样本都使用Mowiol、Vectashield或类似的甘油基封片剂封片。这些介质的折射率接近于80/20 甘油/水混合溶液的折射率（RI=1.45）。对于此类封片剂封片标本，甘油物镜是好的选择。

目前，大多数固定样本，如培养细胞、厚样本的组织切片以及全胚胎，都封闭在 Mowiol、Vectashield 或类似的 含有水和甘油以及各种化学物质（如防变色和防腐物质）的混合物中。这些介质的折射率接近 80%/20% 甘油/水混合物的折射率(n=1.45)。甘油物镜非常适用于封闭在折射率接近 1.45–1.46 的任何介质中的样本。

有的徕卡甘油物镜会配有一个校正环，用于根据封闭介质成分的变化或者盖玻片厚度或温度的变化来调整光学元件的折射率。

而大多数多浸渍 (IMM)物镜可用于甘油以及水和油浸渍。

常用甘油浸渍的徕卡物镜型号：

HC PL APO 63x/1.30 GLYC CORR CS2

HC PL APO 40x/1.25 GLYC CORR CS2

HC PL APO 40x/1.25 GLYC motCORR CS2

HC PL APO 93x/1.30 GLYC motC STED W