光学显微镜的光学系统是其核心组成部分，直接影响成像质量与检测精度。当出现图像模糊、色差、亮度异常等问题时，往往源于光源、物镜、聚光镜或光路调节的偏差。本文聚焦光学系统故障，从现象分析到解决方案提供系统性指导，助力用户快速恢复设备性能。
一、图像质量类故障：从模糊到色差的深度解析
1. 图像整体模糊/分辨率下降
现象：样本细节无法清晰分辨，边缘发虚。
可能原因：
物镜未正确校准（如未达到无限远校正）；
聚光镜数值孔径（NA）与物镜不匹配；
盖玻片厚度偏差（如应使用0.17mm却用了1.5mm）。
解决步骤：
校准物镜：运行显微镜自带的柯勒照明校准程序，确保光路平行；
匹配NA值：确认聚光镜NA≥物镜NA×0.6（如物镜NA=1.25，聚光镜NA需≥0.75）；
更换盖玻片：使用测厚仪验证盖玻片厚度，偏差>±0.02mm需替换。
2. 色差/彩色镶边
现象：高对比度边缘出现彩虹伪影。
可能原因：
未使用复消色差物镜（APO）；
光源波长与滤光片不匹配；
光路倾斜（如物镜未紧固）。
解决步骤：
升级物镜：对于彩色成像需求，B须使用APO物镜（标有“APO”标识）；
匹配滤光片：选择与光源波长一致的干涉滤光片（如LED 470nm光源需配470±5nm滤光片）；
检查物镜：用扭矩扳手锁紧物镜螺纹（推荐扭矩0.5N·m）。
3. 场曲/像散
现象：图像中心清晰但边缘模糊，或出现方向性模糊。
可能原因：
样本未位于物镜焦深范围内；
光阑未居中；
镜筒透镜组偏移。
解决步骤：
调整样本位置：使用微调旋钮将样本移至物镜标称工作距离（如10×物镜为10.6mm）；
居中光阑：通过显微镜软件或机械调节旋钮，将孔径光阑与视场光阑同心度调整至<0.05mm；
校准镜筒：联系厂商进行光路同轴度检测（误差应<10μm）。
二、光照异常类故障：从亮度到均匀性的全面排查
1. 视野过暗/亮度不均
现象：图像局部发黑或整体亮度不足。
可能原因：
光源老化或光阑开度不足；
聚光镜未升至Z高位置；
光路中存在遮挡物（如滤光片未完全插入）。
解决步骤：
更换光源：LED光源寿命通常>2万小时，亮度衰减>30%需更换；
提升聚光镜：将聚光镜升至Z高位，确保与物镜间距符合手册要求；
检查光路：关闭光源后，用白纸沿光路检查是否有异物遮挡。
2. 眩光/反射伪影
现象：图像出现光斑或环形反射纹。
可能原因：
物镜未使用防反射涂层；
样本表面未涂抹浸油（油镜使用场景）；
光源角度不当（如使用斜射光未调整）。
解决步骤：
选用专用物镜：油镜需搭配标有“Oil”标识的物镜，并使用折射率匹配的浸油（如Cargille Type A）；
调整光源：对于明场观察，确保光源经聚光镜后垂直入射；
清洁样本：用脱脂棉签蘸取乙醇清除样本表面指纹或油污。
三、光学系统校准与维护
1. 柯勒照明校准
步骤：
将样本替换为磨砂玻璃或专用校准片；
调整聚光镜高度至视场光阑清晰成像于样本平面；
微调孔径光阑，使视场均匀明亮且无眩光。
2. 光路同轴度检测
工具：激光准直仪或星点板；
方法：
在物镜后方放置星点板；
观察星点像是否对称，偏移量需<物镜视场直径的5%。
3. 年度维护计划
内容：
清洁所有光学表面（先用气吹除尘，再用镜头纸轻擦）；
验证物镜标称参数（如NA、工作距离）；
更新设备固件以兼容新型光源与传感器。
四、常见问题解答（FAQ）
Q1：如何判断物镜是否需要清洁？
A1：若更换样本后仍出现固定位置污点，或透射光下可见物镜前组表面指纹印，则需清洁。
Q2：荧光显微镜为何出现信号弱？
A2：检查激发滤光片与发射滤光片波长匹配性，确认汞灯/LED光源寿命（汞灯需每200小时更换）。
Q3：相差环是否需要定期校准？
A3：是的，相差环位置偏差会导致伪影，建议每季度通过专用相差校准片验证。
五、预防性维护建议
环境控制：维持温湿度稳定（20±2℃，40-60%RH），避免冷凝；
防震措施：将设备置于气浮平台或主动隔震台上，减少振动干扰；
操作规范：更换物镜时避免手指接触镜片，使用专用扳手锁紧。
光学显微镜光学系统的稳定性是获取高质量图像的基础。通过建立标准化校准流程（如每月进行柯勒照明检查）并配备专业工具包（含星点板、激光准直仪、折射率匹配液），可将光学系统故障率降低70%以上。对于高精度检测需求，建议与厂商签订年度维护合同，由专业工程师进行深度光路校准与性能验证，确保设备始终处于Z佳工作状态。
