Wprowadzenie do klasyfikacji i użytkowania różnych mikroskopów optycznych
Istnieje wiele metod klasyfikacji mikroskopów optycznych: w zależności od liczby użytych okularów można je podzielić na mikroskopy dwuokularowe i jednookularowe; w zależności od tego, czy obraz ma efekt stereo, można go podzielić na mikroskopy stereoskopowe i niestereomikroskopy; w zależności od przedmiotu obserwacji można go podzielić na mikroskopy biologiczne i mikroskopy złote. mikroskop. mikroskop fazowy itp.; zgodnie z zasadą optyczną można go podzielić na mikroskop światła spolaryzowanego, mikroskop kontrastu fazowego i mikroskop różnicowo-interferencyjny itp.; w zależności od rodzaju źródła światła można je podzielić na światło zwykłe, fluorescencyjne, ultrafioletowe, podczerwone i laserowe itp.; w zależności od typu odbiornika można go podzielić na Vision, mikroskop cyfrowy (kamerowy) itp. Powszechnie stosowane mikroskopy obejmują stereomikroskop dwuokularowy, mikroskop metalograficzny, mikroskop światła spolaryzowanego, mikroskop fluorescencyjny itp.
1. Lornetkowy mikroskop stereoskopowy
Mikroskop stereoskopowy dwuokularowy, zwany również „mikroskopem stałym” lub „lustrem preparacyjnym”, jest instrumentem wizualnym z pozytywnym zmysłem stereoskopowym. Jest szeroko stosowany w chirurgii plastra i mikrochirurgii w dziedzinie biomedycyny; w przemyśle służy do obserwacji, montażu i kontroli drobnych części i układów scalonych. Ma następujące cechy:
(1) Stosując dwukanałowy tor optyczny, lewa i prawa wiązka w nasadce binokularnej nie są równoległe, ale mają określony kąt - kąt widzenia objętości (zwykle 12 stopni -15 stopni), czyli belki lewe i prawe. Oba oczy zapewniają trójwymiarowy obraz. Są to w zasadzie dwa jednorurkowe mikroskopy umieszczone obok siebie. Kąt widzenia utworzony przez osie optyczne dwóch tubusów obiektywu jest równoważny kątowi widzenia utworzonemu, gdy osoba obserwuje obiekt obydwoma oczami, tworząc w ten sposób trójwymiarowy obraz wizualny w przestrzeni trójwymiarowej.
(2) Obraz jest prosty, łatwy w obsłudze i preparowaniu, ponieważ pryzmat pod okularem sprawia, że obraz jest odwrócony do góry nogami.
(3) Chociaż powiększenie nie jest tak dobre, jak w przypadku tradycyjnego mikroskopu, ma dużą odległość roboczą.
(4) Głębia ogniskowa jest duża, co jest wygodne do obserwacji całej warstwy badanego obiektu.
(5) Średnica pola widzenia jest duża.
Struktura optyczna obecnego stereoskopu to: przez zwykłą główną soczewkę obiektywu, dwie wiązki światła po zobrazowaniu obiektu są oddzielone dwoma zestawami pośrednich soczewek obiektywu-soczewki powiększające, aby utworzyć ogólny kąt widzenia, a następnie obrazowane przez odpowiednie okulary , poprzez zmianę pośredniego Odległość między grupami zwierciadeł w celu uzyskania zmiany jego powiększenia, dlatego nazywana jest również "Zoom-stereomikroskopem". Zgodnie z wymaganiami aplikacji, obecny stereoskop może być wyposażony w bogactwo opcjonalnych akcesoriów, takich jak fluorescencja, fotografia, wideografia, źródło światła zimnego itp.
2. Mikroskop metalograficzny
Mikroskop metalograficzny to mikroskop używany specjalnie do obserwacji struktury metalograficznej obiektów nieprzezroczystych, takich jak metale i minerały. Te nieprzezroczyste obiekty nie mogą być obserwowane za pomocą zwykłych mikroskopów z światłem przechodzącym, więc główna różnica między metalografią a zwykłymi mikroskopami polega na tym, że te pierwsze wykorzystują światło odbite, podczas gdy drugie wykorzystują światło przechodzące do oświetlenia. W mikroskopie metalograficznym wiązka oświetlająca jest emitowana z kierunku soczewki obiektywu na powierzchnię obserwowanego obiektu, odbijana od powierzchni obiektu, a następnie zawracana do soczewki obiektywu w celu obrazowania. Ta metoda oświetlenia odbitego jest również szeroko stosowana w kontroli płytek krzemowych z obwodami scalonymi.
3. Mikroskop polaryzacyjny
Mikroskopy polaryzacyjne to mikroskopy używane do badania tzw. przezroczystych i nieprzezroczystych materiałów anizotropowych. Wszystkie substancje z dwójłomnością można wyraźnie odróżnić pod mikroskopem polaryzacyjnym. Oczywiście substancje te można również zaobserwować poprzez barwienie, ale niektóre nie są możliwe i konieczne jest zastosowanie mikroskopów polaryzacyjnych.
(1) Cechy mikroskopów polaryzacyjnych
Metoda zamiany zwykłego światła na światło spolaryzowane do mikroskopii w celu określenia, czy substancja jest jednołomna (we wszystkich kierunkach) czy dwójłomna (anizotropowa). Dwójłomność jest podstawową właściwością kryształów. Dlatego mikroskopy światła spolaryzowanego są szeroko stosowane w minerałach, chemii i innych dziedzinach, a także mają zastosowanie w biologii, botanice i innych dziedzinach.
(2) podstawowa zasada mikroskopu światła spolaryzowanego
Zasada mikroskopii w świetle spolaryzowanym jest bardziej skomplikowana, więc nie będę jej tu zbytnio przedstawiał. Mikroskop polaryzacyjny musi posiadać następujące akcesoria: polaryzator, analizator, kompensator lub płytkę fazową, specjalną soczewkę obiektywu bez naprężeń, stolik obrotowy.
(3) Metoda mikroskopu polaryzacyjnego
Rodzaj. Ortoskop: Znany również jako mikroskop bez zniekształceń, charakteryzuje się użyciem soczewki obiektywu o niskim powiększeniu zamiast soczewki Bertranda do badania obiektu. Bezpośrednie badanie światłem spolaryzowanym. Jednocześnie, aby zmniejszyć aperturę oświetlającą, rozsuwa się górną soczewkę kondensora. Mikroskop fazy normalnej służy do badania dwójłomności obiektu.
b. Konoskop: znany również jako mikroskop interferencyjny, bada wzorce interferencyjne powstające, gdy spolaryzowane światło zakłóca. Ta metoda służy do obserwacji jednoosiowości lub dwuosiowości obiektu. W tej metodzie do oświetlania wykorzystuje się silnie zbieżną spolaryzowaną wiązkę światła.
(4) Wymagania dotyczące mikroskopów polaryzacyjnych
Rodzaj. Źródło światła: najlepiej używać światła monochromatycznego, ponieważ prędkość światła, współczynnik załamania i zjawiska interferencji zmieniają się w zależności od długości fali. Mikroskopy ogólne mogą używać zwykłego światła.
b. Okulary: okulary z krzyżem nitkowym.
C. Kondensor: W celu uzyskania światła spolaryzowanego równolegle należy zastosować wysuwany kondensor, który może wypchnąć górną soczewkę.
d. Soczewka Bertranda: element pomocniczy w ścieżce optycznej kondensora, który jest soczewką pomocniczą, która wzmacnia fazę pierwotną wywołaną przez obiekt w fazę wtórną. Gwarantuje obserwację przez okular płaskiego wzoru interferencyjnego utworzonego w tylnej płaszczyźnie ogniskowej obiektywu.
(5) Wymagania dotyczące mikroskopów polaryzacyjnych
Rodzaj. Środek sceny jest współosiowy z osią optyczną.
b. Polaryzator i analizator powinny znajdować się w pozycjach kwadraturowych.
C. Strzelanie nie powinno być zbyt cienkie.
4. Mikroskopia fluorescencyjna
Mikroskopia fluorescencyjna wykorzystuje światło o krótkiej długości fali do napromieniowania obiektu zabarwionego fluoresceiną w celu wzbudzenia i wygenerowania fluorescencji o długich falach, a następnie obserwacji. Mikroskopia fluorescencyjna jest szeroko stosowana w biologii, medycynie i innych dziedzinach.
(1) Mikroskopy fluorescencyjne dzielą się generalnie na dwa typy: typ transmisji i typ epi-iluminacji.
Rodzaj. Typ transmisji: Światło wzbudzenia jest emitowane z dolnej powierzchni badanego obiektu, a kondensor jest kondensorem ciemnego pola, dzięki czemu światło wzbudzenia nie wchodzi do soczewki obiektywu, a fluorescencja wchodzi do soczewki obiektywu. Jest jasny przy małym powiększeniu i ciemny przy dużym powiększeniu. Operacje immersji i neutralizacji w oleju są trudne, zwłaszcza zakres oświetlenia przy małym powiększeniu jest trudny do określenia, ale można uzyskać bardzo ciemne tła. Typ transmisyjny nie jest używany w przypadku nieprzezroczystych obiektów inspekcyjnych.
Rodzaj transmisji jest obecnie prawie wyeliminowany. Większość nowych mikroskopów fluorescencyjnych ma charakter epitaksjalny. Źródło światła pochodzi znad testowanego obiektu, a na ścieżce optycznej znajduje się rozdzielacz wiązki, który jest odpowiedni dla przezroczystych i nieprzezroczystych obiektów testowych. Ponieważ soczewka obiektywu działa jak kondensor, jest nie tylko łatwa w obsłudze, ale także umożliwia równomierne oświetlenie całego pola widzenia od małego powiększenia do dużego powiększenia.
(2) Środki ostrożności dotyczące mikroskopii fluorescencyjnej
Rodzaj. Długotrwała ekspozycja na światło wzbudzające spowoduje zanik fluorescencji i wygaszenie, dlatego czas obserwacji powinien być maksymalnie skrócony. .
b. Do oglądania oleju użyj "oleju niefluorescencyjnego".
C. Fluorescencja jest prawie zawsze słaba i powinna być wykonywana w ciemniejszym pomieszczeniu.
d. Najlepiej zainstalować w zasilaczu stabilizator napięcia, w przeciwnym razie niestabilność napięcia nie tylko skróci żywotność lampy rtęciowej, ale również wpłynie na działanie mikroskopu.
Obecnie wiele powstających dziedzin badań biologicznych stosuje się do technik mikroskopii fluorescencyjnej, takich jak hybrydyzacja genów in situ (FISH).
5. Mikroskop kontrastu fazowego
W rozwoju mikroskopu optycznego udany wynalazek mikroskopu z kontrastem fazowym jest ważnym osiągnięciem nowoczesnej technologii mikroskopowej. Wiemy, że ludzkie oko rozróżnia tylko długość fali (kolor) i amplitudę (jasność) fal świetlnych. W przypadku bezbarwnych i przezroczystych preparatów biologicznych po przejściu światła długość fali i amplituda niewiele się zmieniają, dlatego trudno jest obserwować preparat w jasnym polu. .
Mikroskop kontrastu fazowego polega na wykorzystaniu różnicy ścieżki optycznej badanego obiektu do wykrywania mikroskopowego, to znaczy do skutecznego wykorzystania zjawiska interferencji światła do zmiany różnicy faz, której ludzkie oko nie może odróżnić, na rozróżnialną różnicę amplitudy, nawet jeśli jest bezbarwny i przezroczysty. Materia może również stać się wyraźnie widoczna. To znacznie ułatwia obserwację żywych komórek, dlatego mikroskopia z kontrastem fazowym jest szeroko stosowana w mikroskopach odwróconych.
Mikroskop kontrastu fazowego różni się od sprzętu do jasnego pola i ma pewne specjalne wymagania:
a. Zainstalowany pod kondensorem i połączony z kondensorem - kondensor kontrastu fazowego. Składa się z pierścieniowych przesłon o różnych rozmiarach, zamontowanych na dysku, z napisami 10X, 20X, 40X, 100X itd. na zewnątrz, które są używane w połączeniu z obiektywami o odpowiednich wielokrotnościach.
b.Płytka fazowa: Zainstalowana na tylnej płaszczyźnie ogniskowej soczewki obiektywu, podzielona na dwie części, jedna to część, przez którą przechodzi bezpośrednie światło, która jest półprzezroczystym pierścieniem zwanym płaszczyzną sprzężoną; druga to część, przez którą ugięte światło „kompensuje się”. Obiektywy z płytkami fazowymi nazywane są „obiektywami kontrastu fazowego”, a słowo „Ph” jest często napisane na obudowie.
Mikroskopia z kontrastem fazowym jest stosunkowo złożoną metodą mikroskopową. W celu uzyskania dobrego efektu obserwacji bardzo ważne jest debugowanie mikroskopu. Ponadto należy również zwrócić uwagę na następujące aspekty:
Rodzaj. Źródło światła powinno być mocne, a wszystkie przesłony aperturowe otwarte;
b. Użyj filtrów kolorów, aby fale świetlne były prawie monochromatyczne.
6. Mikroskopia kontrastowo-zakłóceniowa różnicowa (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Mikroskopia kontrastowo-różnicowa interferencji pojawiła się w latach 60. XX wieku. Może nie tylko obserwować bezbarwne i przezroczyste obiekty, ale także przedstawiać silne obrazy stereoskopowe i ma pewne zalety, których nie może osiągnąć mikroskopia z kontrastem fazowym. , efekt obserwacji jest bardziej realistyczny.
(1) Zasady
Mikroskopia kontrastowo interferencji różnicowej wykorzystuje specjalne pryzmaty Wollaston do rozbicia wiązki. Kierunki drgań dzielonych belek są do siebie prostopadłe, a ich intensywność jest jednakowa. Dwa punkty wiązki przechodzącej przez badany obiekt są bardzo blisko siebie, a fazy są nieco inne. Ponieważ odległość między dwiema wiązkami światła jest bardzo mała, nie występuje zjawisko zjawy, które sprawia, że obraz wydaje się trójwymiarowy.
(2) Specjalne części wymagane do różnicowego mikroskopu kontrastowego interferencyjnego:
a. Polaryzator
b. Analizator
C. 2 pryzmaty Wollaston
(3) Środki ostrożności w mikroskopii kontrastowej interferencji różnicowej
Rodzaj. Ze względu na dużą czułość interferencji różnicowej na powierzchni płyty nie powinno być brudu i kurzu.
b. Substancje z dwójłomnością nie mogą osiągnąć efektu mikroskopii kontrastowej interferencji różnicowej.
C. Plastikowe szalki Petriego nie mogą być używane podczas stosowania interferencji różnicowej do mikroskopu odwróconego.
7. Mikroskop odwrócony (mikroskop odwrócony)
Mikroskop odwrócony nadaje się do mikroskopowej obserwacji hodowli tkankowej, hodowli komórek in vitro, planktonu, ochrony środowiska, inspekcji żywności itp. w dziedzinie biomedycyny.
Ze względu na ograniczenia wyżej wymienionych cech próbki, umieszczenie badanego przedmiotu na płytce Petriego (lub butelce hodowlanej) wymaga dużej odległości roboczej obiektywu mikroskopu odwróconego i kondensora, a badany przedmiot na płytce Petriego może być bezpośrednio kontrolowane. Obserwacje i badania mikroskopowe. Dlatego pozycje soczewki obiektywu, soczewki kondensora i źródła światła są odwrócone, dlatego nazywa się to „mikroskopem odwróconym”.
Ze względu na ograniczenia odległości roboczej obiektywy odwróconego mikroskopu mają maksymalne powiększenie 60X. Ogólnie rzecz biorąc, mikroskopy odwrócone do badań są wyposażone w obiektywy z kontrastem fazowym 4X, 10X, 20X i 40X, ponieważ mikroskopy odwrócone są najczęściej używane do bezbarwnych i przezroczystych obserwacji in vivo. Jeśli użytkownik ma specjalne potrzeby, można również wybrać inne akcesoria, aby uzupełnić obserwację interferencji różnicowej, fluorescencji i prostego światła spolaryzowanego.
Mikroskopy odwrócone są szeroko stosowane w patch clamp, transgenicznych ICSI i innych dziedzinach.
8. Mikroskop cyfrowy
Mikroskop cyfrowy to mikroskop wykorzystujący kamerę (tj. obiektyw kamery telewizyjnej lub urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym) jako element odbiorczy. Na powierzchni obrazu rzeczywistego mikroskopu zainstalowana jest kamera, która zastępuje ludzkie oko jako odbiornik. Urządzenie optoelektroniczne przekształca obraz optyczny w obraz sygnału elektrycznego, a następnie wykonuje wykrywanie rozmiaru i zliczanie cząstek. Ten typ mikroskopu może być używany w połączeniu z komputerem, aby ułatwić automatyzację wykrywania i przetwarzania informacji i jest najczęściej używany w sytuacjach, które wymagają dużo żmudnej pracy detekcyjnej.
2. Zastosowanie różnych mikroskopów optycznych
Mikroskopia fluorescencyjna wykorzystuje fluorescencję emitowaną przez próbkę do obserwacji obiektów;
Mikroskopy stereoskopowe mogą służyć do obserwacji trójwymiarowych obrazów obiektów;
Mikroskop projekcyjny może wyświetlać obraz obiektu na ekranie projekcyjnym, aby wiele osób mogło je obserwować jednocześnie;
Mikroskopy odwrócone do hodowli komórek, hodowli tkankowych i badań mikrobiologicznych;
Mikroskop z kontrastem fazowym służy do obserwacji bezbarwnych i przezroczystych próbek;
Na przykład mikroskopia ciemnego pola służy do obserwacji bakterii i krętków. sportowy.
