Введение в классификацию и использование различных оптических микроскопов
Существует множество методов классификации оптических микроскопов: по количеству используемых окуляров его можно разделить на бинокулярные и монокулярные микроскопы; по тому, имеет ли изображение стереоэффект, его можно разделить на стереомикроскопы и нестереомикроскопы; по объекту наблюдения его можно разделить на биологические микроскопы и золотые микроскопы. микроскоп. Фазовый микроскоп и др.; по оптическому принципу его можно разделить на микроскоп с поляризованным светом, фазово-контрастный микроскоп, дифференциальный интерференционный микроскоп и т. д.; по типу источника света его можно разделить на обычный свет, флуоресцентный, ультрафиолетовый свет, инфракрасный свет и лазерный микроскоп и т. д.; в зависимости от типа приемника его можно разделить на микроскоп Vision, цифровой (камерный) микроскоп и т. д. Обычно используемые микроскопы включают бинокулярный стереомикроскоп, металлографический микроскоп, микроскоп с поляризованным светом, флуоресцентный микроскоп и т. д.
1. Бинокулярный стереомикроскоп
Бинокулярный стереомикроскоп, также известный как «сплошной микроскоп» или «рассекающее зеркало», представляет собой визуальный инструмент с положительным стереоскопическим восприятием. Он широко используется в хирургии срезов и микрохирургии в биомедицинской области; в промышленности он используется для наблюдения, сборки и проверки крошечных деталей и интегральных схем. Он имеет следующие характеристики:
(1) При двухканальном оптическом тракте левый и правый лучи в бинокулярном тубусе не параллельны, а имеют некоторый угол - угол обзора объема (обычно 12 градусов -15 градусов), т. е. левый и правый лучи. Оба глаза обеспечивают трехмерное изображение. По сути, это два однотрубных микроскопа, расположенных рядом. Угол обзора, образованный оптическими осями двух оправ объектива, эквивалентен углу обзора, образованному, когда человек наблюдает за объектом обоими глазами, тем самым формируя трехмерное визуальное изображение в трехмерном пространстве.
(2) Изображение прямое, легкое в работе и препарировании, потому что призма под окуляром переворачивает изображение.
(3) Хотя увеличение не такое хорошее, как у традиционного микроскопа, у него большое рабочее расстояние.
(4) Глубина фокуса большая, что удобно для наблюдения всего слоя досматриваемого объекта.
(5) Диаметр поля зрения большой.
Оптическая структура современного стереоскопа такова: через обычный основной объектив два луча света после изображения объекта разделяются двумя наборами промежуточных объективов-зум-объективов для формирования общего угла обзора, а затем отображаются через соответствующие окуляры. , изменяя промежуточное расстояние между группами зеркал, чтобы получить изменение его увеличения, поэтому его еще называют «зум-стереомикроскоп». В соответствии с требованиями приложения, текущий стереоскоп может быть оснащен множеством дополнительных аксессуаров, таких как флуоресценция, фото-, видеосъемка, источник холодного света и т. д.
2. Металлографический микроскоп
Металлографический микроскоп — это микроскоп, специально используемый для наблюдения за металлографической структурой непрозрачных объектов, таких как металлы и минералы. Эти непрозрачные объекты нельзя наблюдать с помощью обычных микроскопов проходящего света, поэтому основное различие между металлографией и обычными микроскопами состоит в том, что первый использует отраженный свет, а второй использует проходящий свет для освещения. В металлографическом микроскопе пучок освещения испускается от направления линзы объектива на поверхность наблюдаемого объекта, отражается от поверхности объекта, а затем возвращается к линзе объектива для формирования изображения. Этот метод отражающего освещения также широко используется при проверке кремниевых пластин интегральных схем.
3. Поляризационный микроскоп
Поляризационные микроскопы — это микроскопы, используемые для изучения так называемых прозрачных и непрозрачных анизотропных материалов. Все вещества с двулучепреломлением можно четко различить под поляризационным микроскопом. Конечно, эти вещества можно наблюдать и с помощью окрашивания, но некоторые невозможно и необходимо использовать поляризационные микроскопы.
(1) Особенности поляризационных микроскопов
Метод превращения обычного света в поляризованный для микроскопии, чтобы определить, является ли вещество монолучепреломляющим (во всех направлениях) или двулучепреломляющим (анизотропным). Двулучепреломление - фундаментальное свойство кристаллов. Поэтому микроскопы с поляризованным светом широко используются в минералогии, химии и других областях, а также находят применение в биологии, ботанике и других областях.
(2) Основной принцип микроскопа в поляризованном свете
Принцип микроскопии в поляризованном свете более сложен, поэтому я не буду подробно его здесь описывать. Поляризационный микроскоп должен иметь следующие принадлежности: поляризатор, анализатор, компенсатор или фазовую пластину, специальный ненапрягаемый объектив, вращающийся предметный столик.
(3) Метод поляризационного микроскопа
Своего рода. Ортоскоп: также известный как микроскоп без искажений, он характеризуется использованием линзы объектива с малым увеличением вместо линзы Бертрана для изучения предмета. Прямое исследование в поляризованном свете. При этом, чтобы уменьшить апертуру подсветки, верхняя линза конденсора раздвигается. Нормально-фазовый микроскоп используется для изучения двойного лучепреломления объекта.
б. Коноскоп: также известный как интерференционный микроскоп, он изучает интерференционные картины, возникающие при интерференции поляризованного света. Этот метод используется для наблюдения за одноосностью или двухосностью объекта. В этом методе для освещения используется сильно сходящийся поляризованный пучок света.
(4) Требования к поляризационным микроскопам
Своего рода. Источник света: лучше всего использовать монохроматический свет, поскольку скорость света, показатель преломления и явления интерференции зависят от длины волны. Общие микроскопы могут использовать обычный свет.
б. Окуляры: Окуляры с перекрестием.
C. Конденсор: для получения света с параллельной поляризацией следует использовать поворотный конденсор, который может выдвигать верхнюю линзу.
д. Линза Бертрана: вспомогательный элемент на оптическом пути конденсора, который представляет собой вспомогательную линзу, усиливающую первичную фазу, вызванную объектом, во вторичную фазу. Это гарантирует наблюдение в окуляр плоской интерференционной картины, формирующейся в задней фокальной плоскости объектива.
(5) Требования к поляризационным микроскопам
Своего рода. Центр предметного столика соосен с оптической осью.
б. Поляризатор и анализатор должны находиться в квадратурном положении.
C. Стрельба не должна быть слишком тонкой.
4. Флуоресцентная микроскопия
Флуоресцентная микроскопия использует коротковолновый свет для облучения объекта, окрашенного флуоресцеином, для возбуждения и генерации длинноволновой флуоресценции, а затем для наблюдения. Флуоресцентная микроскопия широко используется в биологии, медицине и других областях.
(1) Флуоресцентные микроскопы, как правило, делятся на два типа: просвечивающий и эпилюминесцентный.
Своего рода. Тип пропускания: свет возбуждения излучается с нижней поверхности досматриваемого объекта, а конденсор представляет собой конденсор темного поля, так что свет возбуждения не попадает в объектив, а флуоресценция попадает в объектив. Он яркий при малом увеличении и темный при большом увеличении. Операции масляной иммерсии и нейтрализации сложны, особенно трудно определить диапазон освещения при малом увеличении, но можно получить очень темный фон. Пропускной тип не используется для непрозрачных объектов контроля.
Трансмиссионный тип в настоящее время практически исключен. Большинство новых флуоресцентных микроскопов являются эпитаксиальными. Источник света исходит сверху испытуемого объекта, а на оптическом пути имеется светоделитель, который подходит для прозрачных и непрозрачных испытуемых объектов. Поскольку линза объектива действует как конденсор, с ним не только легко работать, но и можно добиться равномерного освещения всего поля зрения от малого увеличения до большого увеличения.
(2) Меры предосторожности при флуоресцентной микроскопии
Своего рода. Длительное воздействие возбуждающего света вызовет затухание и гашение флуоресценции, поэтому время наблюдения должно быть максимально сокращено. .
б. Для просмотра масла используйте «нефлуоресцентное масло».
C. Флуоресценция почти всегда слабая, и ее следует проводить в более темной комнате.
д. В блоке питания лучше всего установить стабилизатор напряжения, иначе нестабильность напряжения не только сократит срок службы ртутной лампы, но и повлияет на работу микроскопа.
В настоящее время многие новые области биологических исследований применяются к методам флуоресцентной микроскопии, таким как гибридизация генов in situ (FISH).
5. Фазово-контрастный микроскоп
В развитии оптического микроскопа важным достижением современной микроскопической техники является успешное изобретение фазово-контрастного микроскопа. Мы знаем, что человеческий глаз может различать только длину волны (цвет) и амплитуду (яркость) световых волн. У бесцветных и прозрачных биологических образцов при прохождении света длина волны и амплитуда изменяются незначительно, поэтому наблюдать образец в светлом поле затруднительно. .
Фазово-контрастный микроскоп должен использовать разность оптических путей досматриваемого объекта для выполнения микроскопического обнаружения, то есть эффективно использовать явление интерференции света для изменения разности фаз, которая не может быть различима человеческим глазом, в различимую разность амплитуд, даже если он бесцветный и прозрачный. Материя также может стать ясно видимой. Это значительно облегчает наблюдение за живыми клетками, поэтому для инвертированных микроскопов широко используется фазово-контрастная микроскопия.
Фазово-контрастный микроскоп отличается от светлопольного оборудованием и предъявляет особые требования:
а. Устанавливается под конденсором и совмещен с конденсором - фазово-контрастным конденсором. Он состоит из кольцевых диафрагм разных размеров, установленных на диске, с надписью 10X, 20X, 40X, 100X и т. д. на внешней стороне, которые используются в сочетании с объективами с соответствующими кратностями.
b.Фазовая пластина: установлена на задней фокальной плоскости объектива, она разделена на две части, одна из которых представляет собой часть, через которую проходит прямой свет, которая представляет собой полупрозрачное кольцо, называемое сопряженной плоскостью; другая - это часть, через которую «компенсируется» дифрагированный свет. Объективы с фазовыми пластинами называются «фазоконтрастными объективами», а на корпусе часто пишут слово «Ph».
Фазово-контрастная микроскопия является относительно сложным методом микроскопии. Для получения хорошего эффекта наблюдения очень важна отладка микроскопа. Кроме того, следует также отметить следующие аспекты:
Своего рода. Источник света должен быть сильным и все апертурные диафрагмы должны быть открыты;
б. Используйте цветовые фильтры, чтобы сделать световые волны почти монохромными.
6. Дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Дифференциально-интерференционная контрастная микроскопия появилась в 1960-х годах. Он может не только наблюдать бесцветные и прозрачные объекты, но и создавать четкие стереоскопические изображения и имеет некоторые преимущества, которых не может достичь фазово-контрастная микроскопия. , эффект наблюдения более реалистичен.
(1) Принципы
Дифференциально-интерференционная контрастная микроскопия использует специальные призмы Волластона для разделения луча. Направления вибрации расщепленных лучей перпендикулярны друг другу, а интенсивность одинакова. Две точки луча, проходящего через досматриваемый объект, очень близки друг к другу, а фазы немного отличаются. Поскольку расстояние между двумя лучами света чрезвычайно мало, не возникает явления ореола, из-за которого изображение кажется трехмерным.
(2) Специальные детали, необходимые для дифференциально-интерференционно-контрастного микроскопа:
а. поляризатор
б. Анализатор
C. 2 призмы Волластона
(3) Меры предосторожности при дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии
Своего рода. Из-за высокой чувствительности дифференциальных помех на поверхности пластины не должно быть грязи и пыли.
б. Вещества с двулучепреломлением не могут достичь эффекта дифференциально-интерференционной контрастной микроскопии.
C. Пластиковые чашки Петри нельзя использовать при применении дифференциальной интерференции к инвертированному микроскопу.
7. Инвертированный микроскоп (Invertedmicroscope)
Инвертированный микроскоп подходит для микроскопического наблюдения культур тканей, культур клеток in vitro, планктона, защиты окружающей среды, проверки пищевых продуктов и т. д. в области биомедицины.
Из-за ограничений вышеупомянутых характеристик образца помещение исследуемого объекта в чашку Петри (или культуральную бутылку) требует большого рабочего расстояния объектива инвертированного микроскопа и конденсора, а исследуемый объект в чашке Петри может подвергаться непосредственному осмотру. Микроскопические наблюдения и исследования. Поэтому положения объектива, конденсорной линзы и источника света меняются местами, поэтому это называется «инвертированный микроскоп».
Из-за ограничений рабочего расстояния объективы инвертированного микроскопа имеют максимальное увеличение 60X. Как правило, инвертированные микроскопы для исследований оснащены фазово-контрастными объективами с увеличением 4X, 10X, 20X и 40X, поскольку инвертированные микроскопы в основном используются для бесцветных и прозрачных наблюдений in vivo. Если у пользователя есть особые потребности, можно выбрать и другие аксессуары для наблюдения за дифференциальной интерференцией, флуоресценцией и простым поляризованным светом.
Инвертированные микроскопы широко используются в патч-клэмпе, трансгенной ИКСИ и других областях.
8. Цифровой микроскоп
Цифровой микроскоп — это микроскоп, в котором в качестве приемного элемента используется камера (например, объектив телевизионной камеры или устройство с зарядовой связью). На реальную поверхность изображения микроскопа устанавливается камера, которая заменяет человеческий глаз в качестве приемника. Оптоэлектронное устройство преобразует оптическое изображение в изображение электрического сигнала, а затем выполняет определение размера и подсчет частиц. Этот тип микроскопа можно использовать вместе с компьютером, чтобы облегчить автоматизацию обнаружения и обработки информации, и в основном используется в случаях, когда требуется много утомительной работы по обнаружению.
2. Использование различных оптических микроскопов
Флуоресцентная микроскопия использует флуоресценцию, излучаемую образцом, для наблюдения за объектами;
Стереомикроскопы можно использовать для наблюдения трехмерных изображений объектов;
Проекционный микроскоп может проецировать изображение объекта на проекционный экран для одновременного наблюдения несколькими людьми;
Инвертированные микроскопы для клеточных культур, культур тканей и микробных исследований;
Фазово-контрастный микроскоп используется для наблюдения бесцветных и прозрачных образцов;
Например, микроскопия в темном поле используется для наблюдения за бактериями и спирохетами. спортивный.
