Uvod v razvrščanje in uporabo različnih optičnih mikroskopov
Obstaja veliko metod razvrščanja optičnih mikroskopov: glede na število uporabljenih okularjev jih lahko razdelimo na binokularne in monokularne mikroskope; glede na to, ali ima slika stereo učinek, jo lahko razdelimo na stereo mikroskope in nestereo mikroskope; glede na predmet opazovanja ga lahko razdelimo na biološke mikroskope in zlate mikroskope. mikroskop. fazni mikroskop itd.; glede na optični princip ga lahko razdelimo na mikroskop s polarizirano svetlobo, mikroskop s faznim kontrastom in mikroskop z diferencialno interferenco itd.; glede na vrsto svetlobnega vira ga lahko razdelimo na navadno svetlobo, fluorescenco, ultravijolično svetlobo, infrardečo svetlobo in laserski mikroskop itd.; glede na vrsto sprejemnika ga lahko razdelimo na vizualni, digitalni (kamerski) mikroskop itd. Pogosto uporabljeni mikroskopi vključujejo binokularni stereo mikroskop, metalografski mikroskop, mikroskop s polarizirano svetlobo, fluorescenčni mikroskop itd.
1. Binokularni stereo mikroskop
Binokularni stereo mikroskop, znan tudi kot "trdni mikroskop" ali "razrezno ogledalo", je vizualni instrument s pozitivnim stereoskopskim občutkom. Široko se uporablja v kirurgiji rezin in mikrokirurgiji na biomedicinskem področju; v industriji se uporablja za opazovanje, sestavljanje in pregled drobnih delov in integriranih vezij. Ima naslednje značilnosti:
(1) Pri uporabi dvokanalne optične poti levi in desni žarek v daljnogledu nista vzporedna, ampak imata določen kot - prostorninski vidni kot (običajno 12 stopinj -15 stopinj), to je levi in desni žarek. Obe očesi zagotavljata tridimenzionalno sliko. V bistvu gre za dva enocevna mikroskopa, postavljena drug poleg drugega. Vidni kot, ki ga tvorita optični osi dveh leč, je enakovreden kotu gledanja, ki nastane, ko oseba opazuje predmet z obema očesoma in tako oblikuje tridimenzionalno vizualno sliko v tridimenzionalnem prostoru.
(2) Slika je ravna, enostavna za upravljanje in seciranje, ker prizma pod okularjem obrne sliko na glavo.
(3) Čeprav povečava ni tako dobra kot pri tradicionalnem mikroskopu, ima veliko delovno razdaljo.
(4) Globina žarišča je velika, kar je primerno za opazovanje celotne plasti pregledanega predmeta.
(5) Premer vidnega polja je velik.
Optična struktura trenutnega stereoskopa je: skozi navadno lečo glavnega objektiva sta dva svetlobna žarka po slikanju predmeta ločena z dvema nizoma vmesnih leč objektiva – zoom leč, da tvorita celoten vidni kot in nato posneta skozi ustrezna okularja. , s spreminjanjem vmesne razdalje med zrcalnimi skupinami, da se doseže sprememba njegove povečave, zato se imenuje tudi "zoom-stereomikroskop". V skladu z zahtevami uporabe je trenutni stereoskop mogoče opremiti s številnimi dodatnimi dodatki, kot so fluorescenca, fotografija, videoografija, vir hladne svetlobe itd.
2. Metalografski mikroskop
Metalografski mikroskop je mikroskop, ki se posebej uporablja za opazovanje metalografske strukture neprozornih predmetov, kot so kovine in minerali. Teh neprozornih predmetov ne moremo opazovati z običajnimi mikroskopi s prepustno svetlobo, zato je glavna razlika med metalografijo in navadnimi mikroskopi v tem, da prvi za osvetljevanje uporablja odbito svetlobo, drugi pa prepustno svetlobo. V metalografskem mikroskopu se svetlobni žarek oddaja iz smeri leče objektiva na površino opazovanega predmeta, odbije se od površine predmeta in se nato vrne v lečo objektiva za slikanje. Ta metoda odsevne osvetlitve se pogosto uporablja tudi pri pregledu silicijevih rezin integriranega vezja.
3. Polarizacijski mikroskop
Polarizacijski mikroskopi so mikroskopi, ki se uporabljajo za preučevanje tako imenovanih prozornih in neprozornih anizotropnih materialov. Vse snovi z dvolomnostjo lahko jasno ločimo pod polarizacijskim mikroskopom. Seveda lahko te snovi opazujemo tudi z barvanjem, vendar nekatere niso možne in je treba uporabiti polarizacijske mikroskope.
(1) Lastnosti polarizacijskih mikroskopov
Metoda spreminjanja navadne svetlobe v polarizirano svetlobo za mikroskopijo, da se ugotovi, ali je snov monolomna (v vseh smereh) ali dvolomna (anizotropna). Dvolomnost je temeljna lastnost kristalov. Zato se mikroskopi s polarizirano svetlobo pogosto uporabljajo v mineralih, kemiji in na drugih področjih, uporabljajo pa se tudi v biologiji, botaniki in drugih področjih.
(2) Osnovni princip mikroskopa s polarizirano svetlobo
Princip mikroskopije s polarizirano svetlobo je bolj zapleten, zato ga tukaj ne bom preveč predstavljal. Polarizacijski mikroskop mora imeti naslednje pripomočke: polarizator, analizator, kompenzator ali fazno ploščo, posebno nestresno objektivno lečo, vrtljivo mizo.
(3) Metoda polarizacijskega mikroskopa
Neke vrste. Ortoskop: znan tudi kot mikroskop brez popačenj, zanj je značilna uporaba leče objektiva z majhno povečavo namesto leče Bertrand za preučevanje predmeta. Neposredna študija s polarizirano svetlobo. Hkrati se zgornja leča kondenzorja potisne narazen, da bi zmanjšali osvetlitveno odprtino. Mikroskop z normalno fazo se uporablja za pregled dvolomnosti predmeta.
b. Konoskop: znan tudi kot interferenčni mikroskop, preučuje interferenčne vzorce, ki nastanejo, ko pride do motenj polarizirane svetlobe. Ta metoda se uporablja za opazovanje enoosnosti ali dvoosnosti predmeta. Pri tej metodi se za osvetlitev uporablja močno konvergentni polarizirani žarek svetlobe.
(4) Zahteve za polarizacijske mikroskope
Neke vrste. Vir svetlobe: Najbolje je uporabiti monokromatsko svetlobo, ker se hitrost svetlobe, lomni količnik in interferenčni pojavi spreminjajo glede na valovne dolžine. Splošni mikroskopi lahko uporabljajo navadno svetlobo.
b. Okularji: Okularji s križcem.
C. Kondenzor: Da bi dobili vzporedno polarizirano svetlobo, je treba uporabiti zasučni kondenzor, ki lahko potisne ven zgornjo lečo.
d. Bertrandova leča: pomožni element v optični poti kondenzorja, ki je pomožna leča, ki ojača primarno fazo, ki jo povzroči predmet, v sekundarno fazo. Zagotavlja opazovanje z okularjem ravninskega interferenčnega vzorca, oblikovanega na zadnji goriščni ravnini objektiva.
(5) Zahteve za polarizacijske mikroskope
Neke vrste. Središče mize je soosno z optično osjo.
b. Polarizator in analizator morata biti v kvadraturnem položaju.
C. Streljanje ne sme biti pretanko.
4. Fluorescenčna mikroskopija
Fluorescenčna mikroskopija uporablja svetlobo s kratko valovno dolžino za obsevanje predmeta, obarvanega s fluoresceinom, da vzbudi in ustvari dolgovalovno fluorescenco, nato pa opazuje. Fluorescenčna mikroskopija se pogosto uporablja v biologiji, medicini in na drugih področjih.
(1) Fluorescenčni mikroskopi so na splošno razdeljeni na dve vrsti: transmisijski tip in tip epi-osvetlitve.
Neke vrste. Vrsta prenosa: Vzbujevalna svetloba se oddaja s spodnje površine pregledanega predmeta, kondenzator pa je kondenzator temnega polja, tako da vzbujevalna svetloba ne vstopi v objektivno lečo, fluorescenca pa vstopi v objektivno lečo. Pri majhni povečavi je svetel, pri veliki pa temen. Postopki potopitve v olje in nevtralizacije so težki, še posebej je težko določiti obseg osvetlitve z majhno povečavo, vendar je mogoče dobiti zelo temna ozadja. Transmisivni tip se ne uporablja za neprozorne pregledovalne predmete.
Vrsta prenosa je trenutno skoraj odpravljena. Večina novih fluorescenčnih mikroskopov je epitaksialnih. Vir svetlobe prihaja od zgoraj preizkušanca, na optični poti pa je razdelilnik žarka, ki je primeren za prozorne in neprozorne preizkušance. Ker leča objektiva deluje kot zbiralnik, ni le enostavna za uporabo, temveč lahko doseže tudi enakomerno osvetlitev celotnega vidnega polja od majhne povečave do velike povečave.
(2) Varnostni ukrepi za fluorescenčno mikroskopijo
Neke vrste. Dolgotrajna izpostavljenost vzbujevalni svetlobi povzroči upad in dušenje fluorescence, zato je treba čas opazovanja čim bolj skrajšati. .
b. Za opazovanje olja uporabite "nefluorescentno olje".
C. Fluorescenca je skoraj vedno šibka in jo je treba izvajati v temnejšem prostoru.
d. Najbolje je, da v napajalnik namestite stabilizator napetosti, sicer nestabilnost napetosti ne bo samo zmanjšala življenjske dobe živosrebrne žarnice, temveč bo vplivala tudi na učinek mikroskopa.
Trenutno se mnoga nastajajoča biološka raziskovalna področja uporabljajo za tehnike fluorescenčne mikroskopije, kot je genska in situ hibridizacija (FISH).
5. Fazno kontrastni mikroskop
Pri razvoju optičnega mikroskopa je uspešen izum faznega kontrastnega mikroskopa pomemben dosežek sodobne mikroskopske tehnologije. Vemo, da lahko človeško oko loči le valovno dolžino (barvo) in amplitudo (svetlost) svetlobnih valov. Pri brezbarvnih in prozornih bioloških vzorcih se pri prehodu svetlobe valovna dolžina in amplituda ne spremenita veliko, zato je vzorec težko opazovati v svetlem polju. .
Mikroskop s faznim kontrastom uporablja razliko optične poti pregledanega predmeta za mikroskopsko detekcijo, to je učinkovito uporabo interferenčnega pojava svetlobe za spremembo fazne razlike, ki je človeško oko ne more razločiti, v razločljivo razliko amplitude, celo če je brezbarven in prozoren. Snov lahko postane tudi jasno vidna. To zelo olajša opazovanje živih celic, zato se fazno kontrastna mikroskopija pogosto uporablja za invertne mikroskope.
Fazno kontrastni mikroskop se razlikuje od svetlega polja po opremi in ima nekaj posebnih zahtev:
a. Nameščen pod kondenzatorjem in kombiniran s kondenzatorjem - kondenzor faznega kontrasta. Sestavljen je iz obročastih diafragm različnih velikosti, nameščenih na disku, z napisom 10X, 20X, 40X, 100X itd. na zunanji strani, ki se uporabljajo v povezavi z lečami objektiva z ustreznimi mnogokratniki.
b. Fazna plošča: nameščena je na zadnji goriščni ravnini leče objektiva in je razdeljena na dva dela, eden je del, skozi katerega prehaja neposredna svetloba, ki je prosojni obroč, imenovan konjugirana ravnina; drugi je del, skozi katerega "kompenzira" uklon svetlobe. Objektivi s faznimi ploščami se imenujejo "fazni kontrastni objektivi", na ohišju pa je pogosto napisana beseda "Ph".
Fazno kontrastna mikroskopija je razmeroma zapletena mikroskopska metoda. Da bi dosegli dober učinek opazovanja, je odpravljanje napak mikroskopa zelo pomembno. Poleg tega je treba upoštevati tudi naslednje vidike:
Neke vrste. Vir svetlobe mora biti močan in vse diafragme zaslonke morajo biti odprte;
b. Uporabite barvne filtre, da naredite svetlobne valove skoraj monokromatske.
6. Diferencialna interferenčna kontrastna mikroskopija (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Diferencialna interferenčna kontrastna mikroskopija se je pojavila v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Ne more samo opazovati brezbarvnih in prozornih predmetov, temveč tudi predstavi močne stereoskopske slike in ima nekatere prednosti, ki jih fazno kontrastna mikroskopija ne more doseči. , je učinek opazovanja bolj realističen.
(1) Načela
Diferencialna interferenčna kontrastna mikroskopija uporablja posebne Wollastonove prizme za razbijanje žarka. Smeri nihanja razcepljenih žarkov so pravokotne druga na drugo in jakost je enaka. Dve točki žarka, ki gre skozi predmet, ki ga pregledujemo, sta zelo blizu druga drugi, faze pa se nekoliko razlikujejo. Ker je razdalja med obema svetlobnima snopoma izredno majhna, ni pojava duhov, zaradi česar je slika videti tridimenzionalna.
(2) Posebni deli, potrebni za diferencialni interferenčni kontrastni mikroskop:
a. Polarizator
b. analizator
C. 2 Wollastonove prizme
(3) Varnostni ukrepi pri diferencialni interferenčni kontrastni mikroskopiji
Neke vrste. Zaradi visoke občutljivosti diferencialnih motenj na površini plošče ne sme biti umazanije in prahu.
b. Snovi z dvolomnostjo ne morejo doseči učinka diferencialne interferenčne kontrastne mikroskopije.
C. Plastičnih petrijevk ni mogoče uporabiti pri uporabi diferencialne interference na invertnem mikroskopu.
7. Invertni mikroskop (Invertedmicroscope)
Invertni mikroskop je primeren za mikroskopsko opazovanje tkivnih kultur, in vitro celičnih kultur, planktona, varovanje okolja, inšpekcijo hrane itd. na biomedicinskem področju.
Zaradi omejitev zgoraj navedenih značilnosti vzorca namestitev predmeta, ki ga želite pregledati, v petrijevko (ali steklenico kulture) zahteva veliko delovno razdaljo invertnega mikroskopskega objektiva in kondenzorja, pregledovani predmet v petrijevki pa lahko neposredno pregledati. Mikroskopsko opazovanje in raziskovanje. Zato so položaji leče objektiva, zbiralne leče in svetlobnega vira obrnjeni, zato se imenuje "obrnjeni mikroskop".
Zaradi omejitev delovne razdalje imajo invertni mikroskopski objektivi največjo povečavo 60-krat. Na splošno so invertni mikroskopi za raziskave opremljeni z objektivi s faznim kontrastom 4X, 10X, 20X in 40X, ker se invertni mikroskopi večinoma uporabljajo za brezbarvno in pregledno opazovanje in vivo. Če ima uporabnik posebne potrebe, lahko izbere tudi druge pripomočke za popolno opazovanje diferencialne interference, fluorescence in preproste polarizirane svetlobe.
Invertni mikroskopi se pogosto uporabljajo v patch clamp, transgenih ICSI in drugih področjih.
8. Digitalni mikroskop
Digitalni mikroskop je mikroskop, ki kot sprejemni element uporablja kamero (tj. objektiv televizijske kamere ali nabojno sklopljeno napravo). Na površini realne slike mikroskopa je nameščena kamera, ki nadomesti človeško oko kot sprejemnik. Optoelektronska naprava pretvori optično sliko v sliko električnega signala, nato pa izvede zaznavanje velikosti in štetje delcev. Ta tip mikroskopa se lahko uporablja v povezavi z računalnikom za lažjo avtomatizacijo zaznavanja in obdelave informacij ter se večinoma uporablja v primerih, ki zahtevajo veliko dolgočasnega dela za odkrivanje.
2. Uporaba različnih optičnih mikroskopov
Fluorescenčna mikroskopija uporablja fluorescenco, ki jo oddaja vzorec, za opazovanje predmetov;
Stereo mikroskope lahko uporabljamo za opazovanje tridimenzionalnih slik predmetov;
Projekcijski mikroskop lahko projicira sliko predmeta na projekcijsko platno za več ljudi, ki jih lahko opazuje hkrati;
Invertni mikroskopi za celične kulture, tkivne kulture in raziskave mikrobov;
Fazno kontrastni mikroskop se uporablja za opazovanje brezbarvnih in prozornih preparatov;
Na primer, mikroskopija temnega polja se uporablja za opazovanje bakterij in spirohet. športen.
