Въведение в класификацията и използването на различни оптични микроскопи
Има много методи за класификация на оптичните микроскопи: според броя на използваните окуляри могат да бъдат разделени на бинокулярни и монокулярни микроскопи; според това дали изображението има стерео ефект, то може да бъде разделено на стерео микроскопи и нестерео микроскопи; според обекта на наблюдение, той може да бъде разделен на биологични микроскопи и златни микроскопи. микроскоп. Фазов микроскоп и др.; според оптичния принцип може да бъде разделен на микроскоп с поляризирана светлина, микроскоп с фазов контраст и микроскоп с диференциална интерференция и др.; според вида на източника на светлина може да се раздели на обикновена светлина, флуоресценция, ултравиолетова светлина, инфрачервена светлина и лазерен микроскоп и др.; според вида на приемника той може да бъде разделен на зрителен, цифров (камерен) микроскоп и др. Често използваните микроскопи включват бинокулярен стерео микроскоп, металографски микроскоп, микроскоп с поляризирана светлина, флуоресцентен микроскоп и др.
1. Бинокулярен стерео микроскоп
Бинокулярният стереомикроскоп, известен още като "твърд микроскоп" или "дисекционно огледало", е визуален инструмент с положителен стереоскопичен усет. Той се използва широко в хирургията на срезове и микрохирургията в биомедицинската област; в индустрията се използва за наблюдение, сглобяване и проверка на малки части и интегрални схеми. Има следните характеристики:
(1) Използвайки двуканален оптичен път, левият и десният лъч в бинокулярната тръба не са успоредни, а имат определен ъгъл - зрителният ъгъл на обема (обикновено 12 градуса -15 градуса), т.е. леви и десни греди. И двете очи осигуряват триизмерен образ. По същество това са два еднотръбни микроскопа, поставени един до друг. Зрителният ъгъл, образуван от оптичните оси на двете лещи, е еквивалентен на зрителния ъгъл, образуван, когато човек наблюдава обект с двете очи, като по този начин формира триизмерно визуално изображение в триизмерно пространство.
(2) Изображението е право, лесно за работа и дисекция, тъй като призмата под окуляра прави изображението с главата надолу.
(3) Въпреки че увеличението не е толкова добро, колкото това на традиционния микроскоп, той има голямо работно разстояние.
(4) Фокусната дълбочина е голяма, което е удобно за наблюдение на целия слой на инспектирания обект.
(5) Диаметърът на зрителното поле е голям.
Оптичната структура на сегашния стереоскоп е: през обикновена основна леща на обектива, двата лъча светлина след изобразяване на обекта се разделят от два комплекта междинни обективни лещи-вариообективи, за да образуват цялостен зрителен ъгъл и след това се изобразяват през съответните окуляри , чрез промяна на междинното разстояние между групите огледала, за да се получи промяната на неговото увеличение, така че се нарича още "Зуум-стереомикроскоп". Според изискванията на приложението, настоящият стереоскоп може да бъде оборудван с множество допълнителни аксесоари, като флуоресценция, фотография, видеозапис, източник на студена светлина и др.
2. Металографски микроскоп
Металографският микроскоп е микроскоп, специално използван за наблюдение на металографската структура на непрозрачни обекти като метали и минерали. Тези непрозрачни обекти не могат да се наблюдават с обикновени микроскопи за пропусната светлина, така че основната разлика между металографията и обикновените микроскопи е, че първият използва отразена светлина, докато вторият използва пропусната светлина за осветяване. В металографския микроскоп осветителният лъч се излъчва от посоката на лещата на обектива към повърхността на наблюдавания обект, отразява се от повърхността на обекта и след това се връща към лещата на обектива за изобразяване. Този метод на отразяващо осветление също се използва широко при проверка на силициеви пластини с интегрални схеми.
3. Поляризационен микроскоп
Поляризационните микроскопи са микроскопи, използвани за изследване на така наречените прозрачни и непрозрачни анизотропни материали. Всички вещества с двойно пречупване могат да бъдат ясно разграничени под поляризационен микроскоп. Разбира се, тези вещества могат да се наблюдават и чрез оцветяване, но някои не са възможни и трябва да се използват поляризационни микроскопи.
(1) Характеристики на поляризационните микроскопи
Метод за превръщане на обикновена светлина в поляризирана светлина за микроскопия, за да се определи дали дадено вещество е монопречупващо (във всички посоки) или двойно пречупващо (анизотропно). Двойното пречупване е основно свойство на кристалите. Поради това микроскопите с поляризирана светлина се използват широко в минералите, химията и други области, а също така имат приложения в биологията, ботаниката и други области.
(2) Основният принцип на микроскопа с поляризирана светлина
Принципът на микроскопията с поляризирана светлина е по-сложен, така че няма да го представям твърде много тук. Поляризационният микроскоп трябва да има следните аксесоари: поляризатор, анализатор, компенсатор или фазова плоча, специална леща на обектива без напрежения, въртяща се платформа.
(3) Метод на поляризационен микроскоп
Един вид. Ортоскоп: Известен също като микроскоп без изкривяване, той се характеризира с използване на обектив с ниско увеличение вместо обектив на Бертран за изследване на обекта. Директно изследване с поляризирана светлина. В същото време, за да се намали апертурата за осветяване, горната леща на кондензатора се раздалечава. Микроскоп с нормална фаза се използва за изследване на двойното пречупване на даден обект.
b. Коноскоп: Известен също като интерферентен микроскоп, той изучава интерферентните модели, създадени при интерфериране на поляризирана светлина. Този метод се използва за наблюдение на едноосността или двуосността на даден обект. При този метод за осветяване се използва силно сходящ поляризиран лъч светлина.
(4) Изисквания за поляризационни микроскопи
Един вид. Източник на светлина: Най-добре е да използвате монохроматична светлина, тъй като скоростта на светлината, индексът на пречупване и явленията на интерференция варират в зависимост от дължините на вълните. Общите микроскопи могат да използват обикновена светлина.
b. Окуляри: Окуляри с мерник.
C. Кондензатор: За да се получи паралелно поляризирана светлина, трябва да се използва въртящ се кондензатор, който може да избута горната леща.
д. Леща на Бертран: допълнителен елемент в оптичния път на кондензатора, който е спомагателна леща, която усилва първичната фаза, причинена от обекта, във вторичната фаза. Гарантира наблюдение с окуляра на планарна интерферентна картина, образувана в задната фокална равнина на обектива.
(5) Изисквания за поляризационни микроскопи
Един вид. Центърът на сцената е коаксиален на оптичната ос.
b. Поляризаторът и анализаторът трябва да са в квадратурни позиции.
В. Стрелбата не трябва да е твърде тънка.
4. Флуоресцентна микроскопия
Флуоресцентната микроскопия използва светлина с къса дължина на вълната за облъчване на оцветен с флуоресцеин обект, за да възбуди и генерира флуоресценция с дълга дължина на вълната и след това да наблюдава. Флуоресцентната микроскопия се използва широко в биологията, медицината и други области.
(1) Флуоресцентните микроскопи обикновено се разделят на два типа: предавателен тип и тип епи-осветяване.
Един вид. Тип предаване: Възбуждащата светлина се излъчва от долната повърхност на инспектирания обект, а кондензаторът е кондензатор с тъмно поле, така че възбуждащата светлина да не навлиза в лещата на обектива, а флуоресценцията навлиза в лещата на обектива. Той е ярък при ниско увеличение и тъмен при голямо увеличение. Операциите по потапяне в масло и неутрализиране са трудни, особено обхватът на осветяване с ниско увеличение е труден за определяне, но могат да се получат много тъмни фонове. Пропускливият тип не се използва за непрозрачни обекти за проверка.
Типът трансмисия в момента е почти елиминиран. Повечето нови флуоресцентни микроскопи са епитаксиални. Източникът на светлина идва от над тестовия обект и има разделител на лъча в оптичния път, който е подходящ за прозрачни и непрозрачни тестови обекти. Тъй като лещата на обектива действа като кондензатор, тя е не само лесна за работа, но също така може да постигне равномерно осветяване на цялото зрително поле от ниско до голямо увеличение.
(2) Предпазни мерки при флуоресцентна микроскопия
Един вид. Дългосрочното излагане на възбуждаща светлина ще доведе до затихване и потушаване на флуоресценцията, така че времето за наблюдение трябва да се съкрати възможно най-много. .
b. За гледане на масло използвайте "нефлуоресцентно масло".
C. Флуоресценцията е почти винаги слаба и трябва да се извършва в по-тъмна стая.
д. Най-добре е да инсталирате стабилизатор на напрежение в захранването, в противен случай нестабилността на напрежението не само ще намали живота на живачната лампа, но и ще повлияе на ефекта на микроскопа.
Понастоящем много нововъзникващи биологични изследователски области се прилагат към техники за флуоресцентна микроскопия, като генна in situ хибридизация (FISH).
5. Фазово-контрастен микроскоп
В развитието на оптичния микроскоп успешното изобретяване на фазов контрастен микроскоп е важно постижение на съвременната микроскопска технология. Знаем, че човешкото око може да различи само дължината на вълната (цвят) и амплитудата (яркостта) на светлинните вълни. За безцветни и прозрачни биологични проби, когато светлината преминава, дължината на вълната и амплитудата не се променят много, така че е трудно да се наблюдава пробата в светло поле. .
Микроскопът с фазов контраст е да използва оптичната разлика в пътя на инспектирания обект за извършване на микроскопско откриване, тоест ефективно да използва явлението интерференция на светлината, за да промени фазовата разлика, която не може да бъде разграничена от човешкото око, в различима амплитудна разлика, дори ако е безцветен и прозрачен. Материята също може да стане ясно видима. Това значително улеснява наблюдението на живите клетки, така че фазово контрастната микроскопия се използва широко за инвертирани микроскопи.
Микроскопът с фазов контраст е различен от оборудването за светло поле и има някои специални изисквания:
а. Инсталиран под кондензатора и комбиниран с кондензатора - фазово контрастен кондензатор. Състои се от пръстеновидни диафрагми с различни размери, монтирани на диск, с надписи 10X, 20X, 40X, 100X и т.н. от външната страна, които се използват заедно с лещи на обектив със съответните кратни.
b.Phaseplate: Инсталирана на задната фокална равнина на лещата на обектива, тя е разделена на две части, едната е частта, през която преминава директната светлина, която е полупрозрачен пръстен, наречен спрегната равнина; другата е частта, през която дифрактираната светлина "компенсира" . Обективите с фазови плочи се наричат "обективи с фазов контраст" и думата "Ph" често е изписана върху корпуса.
Фазово-контрастната микроскопия е сравнително сложен микроскопски метод. За да се получи добър ефект на наблюдение, отстраняването на грешки на микроскопа е много важно. Освен това трябва да се отбележат и следните аспекти:
Един вид. Източникът на светлина трябва да е силен и всички апертурни диафрагми трябва да са отворени;
b. Използвайте цветни филтри, за да направите светлинните вълни почти едноцветни.
6. Диференциална интерференционна контрастна микроскопия (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Контрастната микроскопия с диференциална интерференция се появява през 60-те години. Той може не само да наблюдава безцветни и прозрачни обекти, но и да представя силни стереоскопични изображения и има някои предимства, които фазово контрастната микроскопия не може да постигне. , ефектът от наблюдението е по-реалистичен.
(1) Принципи
Контрастната микроскопия с диференциална интерференция използва специални призми на Wollaston за разбиване на лъча. Посоките на вибрациите на разделените греди са перпендикулярни една на друга и интензитетът е еднакъв. Двете точки на лъча, преминаващ през обекта, който се проверява, са много близо една до друга, а фазите са малко по-различни. Тъй като разделящото разстояние между двата светлинни лъча е изключително малко, няма феномен на призрачни изображения, което прави изображението да изглежда триизмерно.
(2) Специални части, необходими за контрастен микроскоп с диференциална интерференция:
а. Поляризатор
b. Анализатор
C. 2 Wollaston призми
(3) Предпазни мерки при контрастна микроскопия с диференциална интерференция
Един вид. Поради високата чувствителност на диференциалните смущения не трябва да има мръсотия и прах по повърхността на плочата.
b. Веществата с двойно пречупване не могат да постигнат ефекта на диференциална интерференция контрастна микроскопия.
C. Пластмасови панички на Петри не могат да се използват, когато се прилага диференциална интерференция към инвертиран микроскоп.
7. Обърнат микроскоп (Invertedmicroscope)
Обърнатият микроскоп е подходящ за микроскопско наблюдение на тъканна култура, in vitro клетъчна култура, планктон, опазване на околната среда, инспекция на храни и др. в областта на биомедицината.
Поради ограниченията на гореспоменатите характеристики на пробата, поставянето на обекта, който ще се инспектира, в петриево блюдо (или бутилка с култура) изисква голямо работно разстояние на обърнатия микроскопски обектив и кондензатора, а инспектираният обект в петриево блюдо може да да бъдат директно инспектирани. Микроскопско наблюдение и изследване. Следователно позициите на лещата на обектива, събирателната леща и източника на светлина са обърнати, така че се нарича "обърнат микроскоп".
Поради ограниченията на работното разстояние, обърнатите микроскопски обективи имат максимално увеличение от 60 пъти. Обикновено инвертираните микроскопи за изследване са оборудвани с обективи с фазов контраст 4X, 10X, 20X и 40X, тъй като инвертираните микроскопи се използват най-вече за безцветно и прозрачно in vivo наблюдение. Ако потребителят има специални нужди, могат да бъдат избрани и други аксесоари, за да завършите наблюдението на диференциална интерференция, флуоресценция и проста поляризирана светлина.
Инвертираните микроскопи се използват широко в patch clamp, трансгенен ICSI и други области.
8. Цифров микроскоп
Цифровият микроскоп е микроскоп, който използва камера (т.е. обектив на телевизионна камера или зарядно свързано устройство) като приемащ елемент. Камера е инсталирана на повърхността на реалното изображение на микроскопа, за да замени човешкото око като приемник. Оптоелектронното устройство преобразува оптичното изображение в изображение на електрически сигнал и след това извършва откриване на размера и преброяване на частиците. Този тип микроскоп може да се използва заедно с компютър за улесняване на автоматизирането на откриването и обработката на информация и се използва най-вече в случаи, които изискват много досадна работа по откриване.
2. Използването на различни оптични микроскопи
Флуоресцентната микроскопия използва флуоресценцията, излъчвана от образеца, за да наблюдава обекти;
Стерео микроскопите могат да се използват за наблюдение на триизмерни изображения на обекти;
Проекционният микроскоп може да проектира изображението на обекта върху прожекционния екран, за да го наблюдават няколко души едновременно;
Инвертирани микроскопи за клетъчни култури, тъканни култури и микробни изследвания;
Фазово-контрастен микроскоп се използва за наблюдение на безцветни и прозрачни проби;
Например микроскопията в тъмно поле се използва за наблюдение на бактерии и спирохети. спортен.
