光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨_赵应权.pdf

2014 年 9 月 September 2014 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 33，No． 5 674 ～680 投稿日期 2013 －11 －22; 修回日期 2014 －07 －22; 接受日期 2014 －07 －29 基金项目 油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金项目 PLC201102 ; 国家自然科学基金项目 41172119 作者简介 赵应权， 讲师， 主要从事油气勘探研究。E- mail hbszzyq126． com。 文章编号 02545357 2014 05067407 光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨 赵应权1， 2，沈忠民1，王鹏1 1． 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都理工大学 ，四川 成都 610059; 2． 成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059 摘要 传统显微镜光源主要包括卤素灯光源、 纯水过滤热射线光 源、 LED 光源等， 由于卤素灯光源含有大量 760 ～ 1400 nm 区段的 红外线， 纯水过滤热射线光源滤除红外线不彻底且水会导致透射 光线的部分散射， LED 光源在 500 nm 波长附近的光照强度不足、 波形存在缺陷， 容易灼伤样品或使成像质量受限， 都难以满足需要 采用大功率冷光源进行无损、 高质量显微观察成像和测试的要求。 本文在总结光学显微镜的成像方式、 光源类型及各类光源优缺点 的基础上， 提出了采用三棱镜 － 凸透镜组分频合成冷光源的新思路。该思路首先利用三棱镜将卤素灯光源 光谱按频率顺序打开， 然后选择可见光区域内的光谱， 用凸透镜组校正可见光方向后， 再由三棱镜将这些可 见光合成不含热射线的冷光源。理论和砂岩荧光薄片实际测试效果表明， 该方法既可完全排除热射线， 从而 使样品免遭受破坏， 又保持了完整的可见光光谱， 解决了大功率冷光源红外线生热和光谱存在缺陷的难题， 这为采用大功率冷光源的光学显微镜投影高质量成像提供了新的方法及切实可行的依据。该套分频合成光 源的装置主要配置为 玻璃材质的同规格的三棱镜与凸透镜各两个， 卤素灯光源一个。结构简单， 可在需使 用大功率冷光源进行无损成像和测试等方面获得广泛的应用。 关键词 光学显微镜; 透镜组; 成像方式; 投影成像; 冷光源 中图分类号 O614． 33; P59文献标识码 A 光学显微镜是一种由一个或多个凸透镜组合构 成的光学仪器［1 －2 ］， 其主要功能是将微小物体放大 至人眼能直接观测的尺度范围。按照显微镜光学系 统照射方式的不同， 可以将光学显微镜分为反射式 和透射式两种［3 ］。反射式显微镜主要用于观测样 品表面的颜色、 形状及结构等， 如生物形态、 印刷电 路、 金银饰品与宝石检测［4 －6 ］。透射式显微镜主要 用于检测样品类型， 如珠宝鉴定与矿物鉴定［7 ］。 光学显微镜有着多种成像方式。传统的目镜成 像方式是经由显微镜目镜的光线在人眼视网膜上成 像［8 －10 ］; 较为少见的是光学投影成像［11 ］。近年来， 又增加了光电转换的电子成像， 即由显微镜的光路 系统末端增加的图像传感器 CCD 采集数据， 在对 采集的数据进行电路转换后用电子显示屏或打印机 等成像［12 －13 ］。 根据不同的观察对象以及不同的研究目的， 利 用光学显微镜进行不同方式的成像时需要配备不同 类型的光源。例如， 检查印刷线路连通状况时， 仅需 要对自然光进行聚集反射至待检查的印刷板表面即 可; 而在鉴定岩矿类别时， 常常需要提取矿物本身的 颜色及形态结构等信息， 这就要求光照强度较大的 透射光， 因而多配备大功率 ≥100 W 的卤素灯。 有时甚至要配备一些较为特殊的光源来检测某些特 殊物质， 如利用光学显微镜检测岩石样品切片中是 否含有有机质以及分析有机流体的类型、 期次及相 互关系时， 往往都会增配荧光光源［14 ］。 光学显微镜的光源在色温、 光照强度与温度上 有一定的要求。为了避免颜色上的差异， 光源的色 476 ChaoXing 温通常在 6500 K 左右， 接近于自然光的色温［15 ］。 要求光源提供足够的光照强度， 能够照亮样品， 显示 出样品的细微结构形态［16 ］。由于不同频段的光热 效应差异较大［17 －19 ］， 为了避免高温损伤样品， 在有 限的光斑范围内 如 1 mm 1 mm 需保证及时散 热， 以保持样品处于较低的温度。在光学显微镜的 投影成像方式下， 由于光路长、 面积大， 大功率光源 在提供足够光照强度的同时， 也将产生了大量的热， 这些热集中起来时往往容易造成样品的损毁。为保 证样品的安全， 需要对光源中的热射线进行滤除。 前人在滤除光源的热射线、 降低热效应方面开展了 大量的研究， 取得了一些重要的成果［20 －24 ］。如周翼 模等［11 ］通过设计盛有循环冷却水的密封透光隔热 装置，利 用 纯 水 滤 除 光 源 中 的 红 外 线; 文 献 ［ 20 －23］ 使用发光二极管 LED 混合生成接近自 然光光谱的白光作为显微镜的冷光源。但实际应用 分析结果表明， 利用纯水过滤热射线光源， 由于红外 线滤除不彻底， 或利用 LED 光源由于 500 nm 波段 处的光照强度不足、 波形存在缺陷， 造成这些冷光源 都难以得到高质量的冷光。 1常规光学显微镜成像方式和投影光源类型 1． 1常规光学显微镜的成像方式 光学显微镜的成像结果分目镜下的成虚像与投 影屏幕上的成实像两种。较为常见的是目镜下的成 虚像， 本文以 2 个凸透镜为例说明光学显微镜的成 虚像的原理。光学显微镜由透射光到目镜方向， 样 品经物镜和目镜先后成像两次， 分别为一实一虚， 如 图 1a 所示。具体成像过程如下。 先将样品 AB 处于物镜 L1 左侧的一倍焦距和两 倍焦距之间， 经透射光源的照射， 物体 AB 在物镜 L1 的右侧两倍焦距外形成放大的倒立实像 B’ A’ ， 完成 了物镜的第一次成像。在透射光的继续行进中， 以第 一次形成的倒立实像 B’ A’ 为参照调节目镜 L2 的位 置， 使得实像 B’ A’ 处于目镜 L2 的一倍焦距范围内， 这样经由第一次成像 B’ A’ 的透射光从目镜 L2 左侧 通过后发散开来， 处于目镜 L2 右侧的人眼顺着进入 的透射光反方向将于视网膜上看到形成于目镜 L2 左 侧两倍焦距外的倒立放大虚像 B’ ’ A’ ’ 。 光学显微镜的另一种成像结果是在投影屏幕上 成实像。在光学显微镜的成虚像的基础上， 保持原 有目镜 L1 不变， 用焦距较小的凸透镜更换目镜 L2。 这样， 经强光源透射后的第一次成像与光学显微镜 形成的像完全一致， 也就是说， 样品 AB 经过物镜 L1 形成倒立实像 B’ A’ ; 然而， 由于目镜 L2 的焦距变 短， 使得样品 AB 在二次成像中形成了相对原有样 品正立的实像， 即 A’ ’ B’ ’ 图 1b 。这样不但保证 了从目镜中观察的区域面积与光学显微镜成虚像的 区域面积大小一样， 并获得了与样品方位一致的正 立实像， 且像的大小可通过透镜组与投影屏幕间的 相距大小进行调整， 成像的明亮程度可由透射光的 光照强度实现增减。 图 1光学显微镜成像光路图 Fig． 1The light path imaging of optical microscope 1． 2常规光学显微镜投影光源的类型 光学显微镜上有单色光与混合光光源。其中， 单色光波长固定， 该类光照射样品出现的显著特征 往往有限， 因而在光学显微镜中应用较少。混合光 是多类单色光的混合， 该类光照射样品出现的特征 相对较多， 能更好地揭示样品的细微特征， 因此光学 显微镜上的光源多采用混合光光源。光学显微镜的 混合光源主要有卤素灯光源、 纯水过滤热射线光源、 LED 光源等。然而， 这些光源或是含有较多的热射 线， 或是光谱形态存在缺陷， 使用这些光源难以获得 高质量的显微成像结果。 1． 2． 1卤素灯光源 卤素灯工作产生的光的波谱与太阳光波谱［25 ］ 图 2 最为接近， 因而充当了光学显微镜光源的主 要电子器件。卤素灯是在泡壳内充入惰性气体的同 时， 混入微量的卤族元素 碘、 澳、 氯、 氟 的白炽 灯［19 ］。显微镜上使用的卤素灯主要为德国产的欧 司朗牌 OSRAM 卤素灯［8， 14 ］， 功率范围在 10 ～ 400 W 之间， 最常用的功率为 100 W。 576 第 5 期赵应权， 等 光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨第 33 卷 ChaoXing 卤素灯光源的优点是 成本较低， 频谱最接近自 然光， 显色效果最好。不足之处是 寿命短 2000 h 左右 ， 电光转换效率较低， 实际光效在 12 ～ 18 LM/W。这意味着消耗单位功率的电能产生的热能 远大于产生的光能， 且转换出的光线中含有大量的 热射线 红外线 ， 在聚焦光线时将同步聚焦这些热 射线， 以致在样品局部容易产生较高的温度。当卤 素灯的功率较大时， 这些含有大量红外线的光斑照 射样品产生的热若未能及时散除， 就很容易引起样 品的灼毁。 图 2太阳辐射波谱 Fig． 2Spectrum of solar radiation 1． 2． 2纯水过滤热射线光源 为减弱卤素灯光源中的热射线， 周翼模等 ［ 11 ］发 明了纯水滤除卤素灯灯光热射线的装置 图 3 。该 发明的理论依据是“ 1 cm 厚的纯水能够完全吸收波 长大于1400 nm 的红外线和普通玻璃能够完全吸收 紫外线和波长大于 2000 nm 的红外线” 。具体做法 为 将隔热装置设计为一个带有进出水管且内盛循环 冷却水的密封透光隔热器皿， 设置在光线聚焦前的光 路上， 用以吸收全部红外线， 使射出的光形成冷光。 纯水过滤热射线光源的优点是 成本低， 容易实 现， 能获得较高亮度的光源。其不足之处是 不能排 除 760 ～1400 nm 区段的红外线， 继续加强光照强度 时， 这部分红外线仍会在光线的聚焦点产生较高温 度; 水流的循环会造成水介质密度的动态变化， 以致 透射光线的部分散射， 最终难以得到高质量的“冷” 光源。 1． 2． 3LED 光源 在光学显微镜上选用的另一类光源是发光二极 管 LED 光源。发光二极管 LED 是一种较高发光 效率的电子元器件， 由镓与砷、 磷、 氮、 铟的化合物制 图 3纯水滤除热射线光源 红外线 装置 据文献［ 11］ 修改 Fig． 3A light source device of heat- rays infrared ray filtered pure water modified from Reference［ 11］ 成， 该类二极管在电子与空穴复合时能辐射出可见 光［20 ］。由于发光二极管 LED 发出的是带状光谱， 在可见波段内不连续［23 ］。因此， 混合不同波长的色 光从而生成叠加波谱的白光 图 4 ， 继而满足显微 镜的光源需求。发光二极管 LED 的白光主要有两 种生成方式 ［22 ］ 一是利用单色 LED， 如 R、 G、 B 三基 色 LED 芯片， 混合生成白光; 二是利用蓝光或紫外 LED 芯片激发荧光粉， 进而进行了波长转换， 与原 波长混合生成白光。 图 4白光 LED 波谱 据文献［ 21］ Fig． 4W- LED spectrum from Reference［ 21］ LED 作为新兴的节能光源， 主要优点是 寿命 长 100000 h ， 光效高 实际光效 130 LM/W ， 光谱 集中 可见光光谱区段 。LED 光源的不足之处在 于 能充当显微镜光源的白色 LED 是由 R、 G、 B 三 基色芯片混合或是由蓝、 紫色芯片激发荧光粉获得， 这种混合而来的白色 LED 光谱虽然较为接近自然 676 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 光光谱［23 ］， 但实测结果发现白色 LED 光源的光谱 于波长 500 nm 附近有一较大的波谷， 这与自然光或 卤素灯光源在可见光光谱区段的形态出现了一定差 异， 致使光源质量受到了一定的影响。 2三棱镜 －凸透镜组分频合成光源 为了获得足够亮度且光谱更为接近自然光或卤 素灯光源的高质量冷光源， 基于上述冷光源的基本 原理和优缺点的分析， 本文作者提出了一种三棱镜 － 凸透镜组分频合成卤素灯光源的新方法。 2． 1分频合成光源的原理及过程 分频合成冷光源的原理， 主要是基于不同频率 的光线沿非垂直方向由某一介质进入另一介质时的 偏转角度不同， 将含热射线的自然光或卤素灯光按 频率 波长 大小顺序打开后选择可见光频段的光 线重新合成不含热射线的新光源。 该方法所需准备的主要器材为 玻璃材质的同 规格的三棱镜与凸透镜各两个、 卤素灯光源一个。 图 5三棱镜组滤除热射线 红外线 光源装置 Fig． 5A light source device of heat- rays infrared ray filtered by prism group 分频合成卤素灯光源的具体步骤如下。 1 在同一平面上， 按照图 5 的顺序从左至右 依次排列卤素灯光源、 三棱镜 A 与凸透镜 L1。 2 打开卤素灯， 将平行的光束以 ＜90o的角度 α 入射三棱镜 A 的左侧。 3 调节入射白光与三棱镜 A 的入射角度 α， 使三棱镜出射的光线 S1、 S2 的间距达到最大。 4 以光线 S1、 S2 的角平分线 R1 为光轴［26 ］， 垂直放置凸透镜 L1， 并调整透镜 L1 与三棱镜 A 的 距离， 使得 S1、 S2 的交点到透镜 L1 的距离为透镜的 焦距， 从而经由 L1 的光线以平行光出射。 5 以凸透镜 L1 光轴右侧的垂线 R2 为对称 轴， 在同一平面上， 对称的放置凸透镜 L2 与三棱 镜 B。 微调各棱镜透镜的距离与角度， 使得出射的光 线为一平行光束。该光束即是针对卤素灯， 选择可 见光范围内的波谱进行的分解与合成， 最终得到高 质量的 “冷” 光源。 2． 2分频合成光源与传统光源的比较 三棱镜 － 凸透镜的分频合成光源与传统光源相 比， 主要有三个方面的优点。 1 分频合成光源是针对卤素灯光源的一个频 谱过滤， 该类光源选择性地截取可见光光谱段进行 还原， 充分地滤除了热射线。 2 在滤波介质的稳定性方面， 固态的玻璃介 质相对液态的水介质而言， 不需要增加额外的机械 装置， 也不存在介质的流动， 介质密度始终稳定且均 匀， 从而使同一频率光线的折射方向不会随时间发 生变化。 3 分频合成光源中的所有热射线都通过三棱 镜附近的空气辐射散失， 而传统光源中的残余热射 线或是通过水吸收后部分重新聚焦于样品上， 或是 部分封闭于光电二极管内。 3应用实例及效果 为了验证三棱镜 － 凸透镜组分频合成的冷光源 的实际应用效果， 本文利用 Olympus BX51 显微镜和 HORIBA iHR320 荧光光谱仪对砂岩荧光薄片［27 －28 ］ 进行了观察和测试分析。 图6a、 b 和 c 是采用三棱镜 －凸透镜组分频合成 冷光源后， 再利用 Olympus BX51 显微镜在开机预热 完成后第2 min、 第15 min 和第30 min 时观察结果。 776 第 5 期赵应权， 等 光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨第 33 卷 ChaoXing 图 6采用三棱镜 － 凸透镜组分频合成冷光源和卤素灯光源观察含油砂岩荧光薄片的成像结果 Fig．6Images of fluorescence thin section of oil bearing sandstone observazed with prism- convex lens group frequency synthesis cold light source and halogen light source a、 b、 c三棱镜 － 凸透镜组分频合成冷光源; d、 e、 f卤素灯光源。 由图 6 可见， 在使用三棱镜 － 凸透镜组分频合 成冷光源的条件下， 第 2 min 时的薄片成像图和第 15 min 以及第 30 min 的薄片成像图中发蓝白色荧 光的石油和矿物的颜色基本没有发生变化， 薄片观 察视域的温度没有明显升高。图 6d、 e 和 f 是分别 利用 Olympus BX51 显微镜在开机预热完成后第 1 min、 第 15 min 和第 30 min 时， 采用卤素灯光源直 接观察和测试的结果。第 2 min 测试时， 薄片的温 度为 23℃; 第 15 min 测试时， 薄片观察视域的温度 明显升高， 第 30 min 时薄片观察视域的温度再稍微 升高。由图可见， 第 2 min 时的薄片成像图和第 15 min、 第 30 min 时的薄片成像图的颜色明显发生了 改变， 发蓝白色荧光的石油和矿物的颜色都逐渐变 淡。这是由于在卤素灯光源中的红外线的长时间照 射下产生的大量热使样品遭受破坏、 成分发生了 改变。 由此应用实例表明， 三棱镜 － 凸透镜组分频合 成的冷光源能有效滤除红外线， 降低生热量， 从而使 样品免遭受破坏， 这种冷光源可在需使用大功率冷 光源进行无损成像和测试等方面获得广泛的应用。 4结语 光学显微镜传统的成像方式不同， 对光源的要 求及所得图像的虚实、 大小及观察范围等方面有较 大的差异。传统的目镜成像方式得到的是放大的倒 立虚像， 观察范围仅限于显微镜的目镜较小的观察 孔， 光源可选用自然光或普通的小功率卤素灯。而 投影成像方式得到的是放大的正立实像， 成像结果 投影于投影幕布上， 观察范围不受目镜限制。 光学显微镜的投影成像需要较大功率的冷光 源， 前人选用的纯水过滤热射线光源与白色 LED 光 源中， 前者含有 760 ～1400 nm 区段的红外线， 后者 在 500 nm 波长附近的光波强度存有不足， 即两者在 温度或色温上分别存在缺陷。本文提出了三棱镜 － 凸透镜组的分频合成冷光源， 通过三棱镜将含热射 线的白光分频后， 由凸透镜组校正可见光方向后， 再 由三棱镜将这些可见光合成为不含热射线的白光， 解决了大功率冷光源红外线生热和光谱存在缺陷的 难题。该分频合成光源的装置结构简单， 且能有效 地控制大功率光源中的热射线， 这为光学显微镜投 影成像增加了新的内容。 876 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 5参考文献 ［ 1］ 苏 B． A． 帕诺夫， 安德烈耶夫． 显微镜的光学设计 与计算［ M］ ． 北京 机械工业出版社， 1982 Ⅲ － Ⅳ． ［ 2］唐玄之， 李明． 光学显微镜简史［J］ ． 物理， 1995， 24 7 439 －444． ［ 3］李家森， 张启军． 光学显微镜的分类及其应用［ C］/ / 广西光学学会 2002 年学术年会论文集， 2002 125 － 126． ［ 4］王佑任， 刘业荣， 邓尚业， 邓炳钊． 用反光显微镜研究 石灰石岩相结构及易烧性［J］ ． 中国建材， 1991 6 28 －29． ［ 5］王苹， 陆建培． 反光显微镜在金银饰品与宝石检测中 的应用［ J］ ． 宝石和宝石学杂志， 2003， 5 3 22 －23． ［ 6］陈惠民， 张延武． 医用光学显微镜的分类介绍［J］ ． 医 疗卫生装备， 2004 10 39 －41． ［ 7］赵敬松， 唐洪明， 雷卞军． 矿物岩石薄片研究基础 ［ M］ ． 北京 石油工业出版社， 2007 39 －48． ［ 8］孙长明． 光学显微镜的综述［ J］ ． 国外科学仪器， 1990 3 4 －11． ［ 9］姜凯， 赵春， 王存莲． 显微术浅议［ J］ ． 科技信息 学术 版 ， 2007 15 92 －93． ［ 10］ 张中卫． 多种显微镜介绍［J］ ． 现代物理知识， 2009 3 19 －28． ［ 11］周翼模， 王昌发， 解剑修． 冷光源投影显微镜装置 ［ J］ ． 解放军医学高等专科学校学报， 1996 2 11． ［ 12］ 陶淑凤． 图象分析仪接收光学显微镜信号时矿物识 别方法的研究［ J］ ． 矿冶， 2001， 10 3 87 －89． ［ 13］ 王逸斐． 一种光学显微镜自动聚焦检测装置［P］ ． 中 国专利， CN202975465U［ 2013 －06 －05］ ． ［ 14］ 王佰明， 董礼龙， 郝建军． 浅谈我国光学显微镜行业 的发展现状［ J］ ． 民营科技， 2013 4 150， 264． ［ 15］ 崔泽实， 郭丽洁， 王雁， 郭德伦． 影响光学显微镜镜像 质量技术环节的控制［J］ ． 解剖科学进展， 2009， 15 1 122 －124， 126． ［ 16］ 赵世栋， 杜振发， 纪世增． 自制调光器改造普通光学 显微镜［ J］ ． 中国现代教育装备， 2013 4 37 －38． ［ 17］ 郑华炽． 红外线［ J］ ． 物理通报， 1955 9 532 －537． ［ 18］ 孙逸， 李桂琴， 徐新虎， 汤尤根， 陆利新． 红外隧道式 烘干炉的研制［J］ ． 机械设计与制造， 2011 12 125 －127． ［ 19］ 肖长彦． 汽车卤素灯的发展［J］ ． 汽车与配件， 1986， 33 1 23 －24， 21． ［ 20］ Wang E Z． White LED light sources for the 21stcentury ［ J］ ． Journal of Vacuum Electronics， 2002 2 20 －24． ［ 21］ Meng J W，Wang Y X，Wang J，Zheng R E． Study of whiteLEDsbylightconversion ［J］ ． Journalof OptoelectronicsLaser， 2003， 14 6 566 －569． ［ 22］ Chen J，Wang Q K，Li H H． Effect of random perturba- tion of structural parameters on the light extraction efficiency of light emitting diode with photonic crystall ［ J］ ． Acta Optica Sinica， 2010， 30 1 233 －236． ［ 23］ 苗洪利， 王进， 王晶， 陈静波， 孟继武． LED 白光照明 光源的研制［ J］ ． 光电子激光， 2004， 15 6 657 － 659． ［ 24］ 方翔， 江新光， 吴逢铁， 程治明， 范丹丹． 非相干 LED 白光产生无衍射光的光源设计［J］ ． 红外与激光工 程， 2013， 42 1 159 －162． ［ 25］http / /www． globalwarmingart． com/wiki/File Solar _ Spectrum_png［ EB/OL］ ． ［ 26］ 景奉海． 三棱镜成像［ J］ ． 齐齐哈尔师范学院学报 自 然科学版 ， 1995， 15 1 61 －64． ［ 27］ 姚泾利， 王琪， 张瑞， 唐俊， 田兵， 廖朋． 鄂尔多斯盆地 中部延长组砂岩中碳酸盐胶结物成因与分布规律研 究［ J］ ． 天然气地球科学， 2011， 22 6 943 －950． ［ 28］ 高辉， 孙卫， 费二战， 齐银， 李达． 特低 － 超低渗透砂 岩储层微观孔喉特征与物性差异［J］ ． 岩矿测试， 2011， 30 2 244 －250． 976 第 5 期赵应权， 等 光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨第 33 卷 ChaoXing Discussion on Optical Microscope Imaging Modes and Composion of Cold Light Source Device Using Frequency Splitting ZHAO Ying- quan1， 2，SHEN Zhong- min1，WANG Peng1 1． State Key Laboratory of Oil ＆ Gas Reservoir Geology and Exploration Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059，China; 2． Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China Abstract Halogen lamps，pure water filtered heat rays and LED are the main conventional light sources for the optical microscope． Halogen lamp light source contains a lot of infrared rays from 760 to 1400 nm． The pure water filter incompletely filters out infrared rays，which results in scattering of some transmission light． For the LED light source，around the 500 nm wavelength，the light intensity is weak and the wave is incomplete，which can cause samples to burn or can affect the final imaging quality． Therefore，conventional light sources are not suitable cold light sources for non- destructive and high- quality imaging microscopic observation and testing． Based on the comparison of imaging modes and the light source types，the advantages and disadvantages of different light sources are discussed． A new idea to obtain a cold light source through prisms and convex mirror groups is proposed． The idea is firstly to open the spectrum of the halogen lamp light source in order of frequency through the prism，then choose the visible spectrum，finally adjust the light direction through convex mirror groups and then compound the cold light without heat rays through the prism． Theory and practical application results by studying fluorescence in thin sections of sandstone showed that the cold light obtained by this not only completely filters out heat rays，but also retains the whole visible spectrum． This provides a feasible foundation for the projection imaging of a high- power cold light source microscope． The whole device includes two prisms and convex mirrors， and one halogen lamp and is especially suited for non- destructive imaging． Key words optical microscope; lens group; imaging mode; projection imaging; cold light source 086 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing