Úvod do klasifikace a použití různých optických mikroskopů
Metod klasifikace optických mikroskopů je mnoho: podle počtu použitých okulárů je lze rozdělit na binokulární a monokulární mikroskopy; podle toho, zda má obraz stereo efekt, lze jej rozdělit na stereomikroskopy a nestereo mikroskopy; podle pozorovacího objektu jej lze rozdělit na biologické mikroskopy a zlaté mikroskopy. mikroskop. Fázový mikroskop atd.; podle optického principu jej lze rozdělit na mikroskop s polarizovaným světlem, mikroskop s fázovým kontrastem a diferenciální interferenční mikroskop atd.; podle typu světelného zdroje jej lze rozdělit na běžné světlo, fluorescenci, ultrafialové světlo, infračervené světlo a laserový mikroskop atd.; podle typu přijímače jej lze rozdělit na mikroskop zrakový, digitální (kamerový) atd. Mezi běžně používané mikroskopy patří binokulární stereomikroskop, metalografický mikroskop, mikroskop s polarizovaným světlem, fluorescenční mikroskop aj.
1. Binokulární stereomikroskop
Binokulární stereomikroskop, také známý jako "pevný mikroskop" nebo "preparační zrcadlo", je vizuální nástroj s pozitivním stereoskopickým smyslem. Je široce používán v řezové chirurgii a mikrochirurgii v biomedicínské oblasti; v průmyslu se používá pro pozorování, montáž a kontrolu drobných součástek a integrovaných obvodů. Má následující vlastnosti:
(1) Při použití dvoukanálové optické dráhy nejsou levý a pravý paprsek v binokulárním tubusu rovnoběžné, ale mají určitý úhel – úhel pohledu na objem (obvykle 12 stupňů -15 stupňů), tj. levý a pravý nosník. Obě oči poskytují trojrozměrný obraz. Jedná se v podstatě o dva jednotrubkové mikroskopy umístěné vedle sebe. Pozorovací úhel tvořený optickými osami dvou tubusů čočky je ekvivalentní pozorovacímu úhlu vytvořenému, když osoba pozoruje předmět oběma očima, čímž se vytváří trojrozměrný vizuální obraz v trojrozměrném prostoru.
(2) Obraz je rovný, snadno se ovládá a člení, protože hranol pod okulárem převrací obraz.
(3) Ačkoli zvětšení není tak dobré jako u tradičního mikroskopu, má velkou pracovní vzdálenost.
(4) Ohnisková hloubka je velká, což je vhodné pro pozorování celé vrstvy kontrolovaného objektu.
(5) Průměr zorného pole je velký.
Optická struktura současného stereoskopu je následující: přes běžnou čočku hlavního objektivu jsou dva paprsky světla po zobrazení objektu odděleny dvěma sadami mezilehlých čoček objektivu – zoom čoček, aby vytvořily celkový pozorovací úhel, a poté jsou zobrazeny příslušnými okuláry , změnou mezilehlé Vzdálenost mezi skupinami zrcadel pro získání změny jeho zvětšení, proto se také nazývá "Zoom-stereomikroskop". Podle požadavků aplikace může být současný stereoskop vybaven bohatým volitelným příslušenstvím, jako je fluorescence, fotografie, video, zdroj studeného světla atd.
2. Metalografický mikroskop
Metalografický mikroskop je mikroskop speciálně používaný k pozorování metalografické struktury neprůhledných předmětů, jako jsou kovy a minerály. Tyto neprůhledné objekty nelze pozorovat běžnými mikroskopy s procházejícím světlem, takže hlavní rozdíl mezi metalografií a běžnými mikroskopy spočívá v tom, že první používá odražené světlo, zatímco druhý používá k osvětlení procházející světlo. V metalografickém mikroskopu je osvětlovací paprsek vyzařován ze směru čočky objektivu na povrch pozorovaného předmětu, odražen od povrchu předmětu a poté vrácen do čočky objektivu pro zobrazení. Tato metoda reflexního osvětlení je také široce používána při kontrole křemíkových plátků integrovaných obvodů.
3. Polarizační mikroskop
Polarizační mikroskopy jsou mikroskopy používané ke studiu tzv. průhledných a neprůhledných anizotropních materiálů. Všechny látky s dvojlomem lze jasně rozlišit pod polarizačním mikroskopem. Tyto látky lze samozřejmě pozorovat i barvením, ale některé to není možné a je třeba použít polarizační mikroskopy.
(1) Vlastnosti polarizačních mikroskopů
Metoda přeměny běžného světla na polarizované světlo pro mikroskopii k identifikaci, zda je látka jednolomná (ve všech směrech) nebo dvojlomná (anizotropní). Dvojlom je základní vlastností krystalů. Proto jsou mikroskopy s polarizovaným světlem široce používány v minerálech, chemii a dalších oborech a mají také uplatnění v biologii, botanice a dalších oborech.
(2) Základní princip mikroskopu s polarizovaným světlem
Princip mikroskopie v polarizovaném světle je složitější, proto jej zde nebudu příliš představovat. Polarizační mikroskop musí mít následující příslušenství: polarizátor, analyzátor, kompenzátor nebo fázovou destičku, speciální čočku objektivu bez pnutí, otočný stolek.
(3) Metoda polarizačního mikroskopu
Tak nějak. Ortoskop: Také známý jako mikroskop bez zkreslení, je charakterizován používáním objektivu s malým zvětšením místo Bertrandovy čočky ke studiu předmětu. Přímá studie s polarizovaným světlem. Současně, aby se zmenšila apertura osvětlení, je horní čočka kondenzoru odsunuta od sebe. Mikroskop s normální fází se používá ke zkoumání dvojlomu předmětu.
b. Konoskop: Také známý jako interferenční mikroskop, studuje interferenční vzory vytvořené při interferenci polarizovaného světla. Tato metoda se používá k pozorování jednoososti nebo dvouososti objektu. Při této metodě se k osvětlení používá silně konvergující polarizovaný paprsek světla.
(4) Požadavky na polarizační mikroskopy
Tak nějak. Světelný zdroj: Nejlepší je použít monochromatické světlo, protože rychlost světla, index lomu a interferenční jevy se mění s vlnovými délkami. Obecné mikroskopy mohou používat běžné světlo.
b. Okuláry: Okuláry s nitkovým křížem.
C. Kondenzor: K získání paralelně polarizovaného světla by měl být použit výklopný kondenzor, který může vysunout horní čočku.
d. Bertrandova čočka: pomocný prvek v optické dráze kondenzoru, což je pomocná čočka, která zesiluje primární fázi způsobenou objektem do fáze sekundární. Zaručuje pozorování okulárem rovinného interferenčního obrazce vytvořeného v zadní ohniskové rovině objektivu.
(5) Požadavky na polarizační mikroskopy
Tak nějak. Střed stolku je koaxiální s optickou osou.
b. Polarizátor a analyzátor by měly být v kvadraturní poloze.
C. Střelba by neměla být příliš řídká.
4. Fluorescenční mikroskopie
Fluorescenční mikroskopie používá světlo s krátkou vlnovou délkou k ozařování předmětu obarveného fluoresceinem k excitaci a generování fluorescence s dlouhou vlnovou délkou a poté pozorování. Fluorescenční mikroskopie je široce používána v biologii, medicíně a dalších oborech.
(1) Fluorescenční mikroskopy se obecně dělí na dva typy: transmisní typ a epiiluminační typ.
Tak nějak. Typ přenosu: Budící světlo je vyzařováno ze spodního povrchu kontrolovaného objektu a kondenzor je kondenzor v tmavém poli, takže excitační světlo nevstupuje do čočky objektivu a fluorescence vstupuje do čočky objektivu. Je jasný při malém zvětšení a tmavý při velkém zvětšení. Operace olejové imerze a neutralizace jsou obtížné, zejména je obtížné určit rozsah osvětlení s malým zvětšením, ale lze získat velmi tmavé pozadí. Transmisivní typ se nepoužívá pro neprůhledné kontrolní objekty.
Typ přenosu je v současné době téměř vyloučen. Většina nových fluorescenčních mikroskopů je epitaxních. Světelný zdroj přichází shora nad testovaným objektem a v optické dráze je rozdělovač paprsku, který je vhodný pro průhledné a neprůhledné testovací objekty. Vzhledem k tomu, že čočka objektivu funguje jako kondenzor, je nejen snadné ji ovládat, ale také lze dosáhnout rovnoměrného osvětlení celého zorného pole od malého zvětšení až po velké zvětšení.
(2) Bezpečnostní opatření pro fluorescenční mikroskopii
Tak nějak. Dlouhodobé vystavení excitačnímu světlu způsobí rozpad a zhášení fluorescence, takže doba pozorování by měla být co nejvíce zkrácena. .
b. Pro zobrazení oleje použijte "nefluorescenční olej".
C. Fluorescence je téměř vždy slabá a měla by být prováděna v tmavší místnosti.
d. Nejlepší je nainstalovat stabilizátor napětí do napájecího zdroje, jinak nestabilita napětí nejen sníží životnost rtuťové výbojky, ale také ovlivní účinek mikroskopu.
V současné době se na techniky fluorescenční mikroskopie používá mnoho nově vznikajících biologických výzkumných oblastí, jako je genová hybridizace in situ (FISH).
5. Mikroskop s fázovým kontrastem
Při vývoji optického mikroskopu je úspěšný vynález mikroskopu s fázovým kontrastem důležitým úspěchem moderní mikroskopové technologie. Víme, že lidské oko dokáže rozlišit pouze vlnovou délku (barvu) a amplitudu (jas) světelných vln. U bezbarvých a průhledných biologických vzorků se při průchodu světla vlnová délka a amplituda příliš nemění, takže je obtížné pozorovat vzorek ve světlém poli. .
Mikroskop s fázovým kontrastem má použít rozdíl optických drah kontrolovaného objektu k provedení mikroskopické detekce, to znamená efektivně využít interferenční jev světla ke změně fázového rozdílu, který nelze lidským okem rozlišit, na rozlišitelný rozdíl amplitud, a to i pokud je bezbarvý a průhledný. Hmota se také může stát jasně viditelnou. To značně usnadňuje pozorování živých buněk, takže mikroskopie s fázovým kontrastem je široce používána pro inverzní mikroskopy.
Mikroskop s fázovým kontrastem se liší od světlého pole v zařízení a má některé speciální požadavky:
A. Instaluje se pod kondenzátor a kombinuje se s kondenzátorem - kondenzátor fázového kontrastu. Skládá se z prstencových clon různých velikostí namontovaných na kotouči s nápisem 10X, 20X, 40X, 100X atd. na vnější straně, které se používají ve spojení s čočkami objektivů s odpovídajícími násobky.
b.Phaseplate: Instaluje se na zadní ohniskovou rovinu čočky objektivu a je rozdělena na dvě části, jedna je část, kterou prochází přímé světlo, což je průsvitný prstenec nazývaný konjugovaná rovina; druhá je část, přes kterou ohybové světlo "kompenzuje" . Objektivy s fázovými destičkami se nazývají „objektivy s fázovým kontrastem“ a na pouzdru je často napsáno slovo „Ph“.
Mikroskopie s fázovým kontrastem je poměrně složitá mikroskopická metoda. Pro dosažení dobrého pozorovacího efektu je velmi důležité odladění mikroskopu. Kromě toho je třeba vzít v úvahu následující aspekty:
Tak nějak. Světelný zdroj by měl být silný a všechny aperturní clony by měly být otevřené;
b. Použijte barevné filtry, abyste vytvořili světelné vlny téměř monochromatické.
6. Diferenciální interferenční kontrastní mikroskopie (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Diferenciální interferenční kontrastní mikroskopie se objevila v 60. letech 20. století. Dokáže nejen pozorovat bezbarvé a průhledné objekty, ale také prezentovat silné stereoskopické obrazy a má některé výhody, kterých mikroskopie s fázovým kontrastem nemůže dosáhnout. , efekt pozorování je realističtější.
(1) Zásady
Diferenciální interferenční kontrastní mikroskopie využívá k rozbití paprsku speciální Wollastonovy hranoly. Směry vibrací dělených paprsků jsou na sebe kolmé a intenzita je stejná. Dva body paprsku procházející objektem, který má být kontrolován, jsou velmi blízko u sebe a fáze se mírně liší. Vzhledem k tomu, že vzdálenost mezi dvěma paprsky světla je extrémně malá, nedochází k žádnému jevu duchů, díky kterému se obraz jeví jako trojrozměrný.
(2) Speciální díly požadované pro diferenciální interferenční kontrastní mikroskop:
A. Polarizátor
b. Analyzátor
C. 2 Wollastonovy hranoly
(3) Bezpečnostní opatření v diferenciální interferenční kontrastní mikroskopii
Tak nějak. Vzhledem k vysoké citlivosti diferenciálního rušení by na povrchu desky neměly být žádné nečistoty a prach.
b. Látky s dvojlomem nemohou dosáhnout efektu diferenciální interferenční kontrastní mikroskopie.
C. Plastové Petriho misky nelze použít při aplikaci diferenciální interference na inverzní mikroskop.
7. Invertovaný mikroskop (Inverted microscope)
Inverzní mikroskop je vhodný pro mikroskopické pozorování tkáňových kultur, in vitro buněčných kultur, planktonu, ochranu životního prostředí, kontrolu potravin atd. v biomedicínské oblasti.
Vzhledem k omezením výše uvedených charakteristik vzorku vyžaduje umístění kontrolovaného předmětu do Petriho misky (nebo kultivační láhve) velkou pracovní vzdálenost objektivu inverzního mikroskopu a kondenzoru a kontrolovaný předmět v Petriho misce může být přímo kontrolován. Mikroskopické pozorování a výzkum. Proto jsou polohy čočky objektivu, kondenzorové čočky a světelného zdroje obráceny, takže se nazývá „invertovaný mikroskop“.
Kvůli omezení pracovní vzdálenosti mají objektivy inverzního mikroskopu maximální zvětšení 60X. Obecně jsou inverzní mikroskopy pro výzkum vybaveny objektivy s fázovým kontrastem 4X, 10X, 20X a 40X, protože inverzní mikroskopy se většinou používají pro bezbarvé a průhledné pozorování in vivo. Pokud má uživatel speciální potřeby, lze zvolit i další příslušenství pro doplnění pozorování diferenciální interference, fluorescence a jednoduchého polarizovaného světla.
Invertované mikroskopy jsou široce používány v patch clamp, transgenní ICSI a dalších oborech.
8. Digitální mikroskop
Digitální mikroskop je mikroskop, který používá jako přijímací prvek kameru (tj. objektiv televizní kamery nebo zařízení s nábojovou vazbou). Na skutečný obrazový povrch mikroskopu je instalována kamera, která nahrazuje lidské oko jako přijímač. Optoelektronické zařízení převádí optický obraz na obraz elektrického signálu a poté provádí detekci velikosti a počítání částic. Tento typ mikroskopu lze použít ve spojení s počítačem k usnadnění automatizace detekce a zpracování informací a většinou se používá při příležitostech, které vyžadují mnoho únavné detekční práce.
2. Použití různých optických mikroskopů
Fluorescenční mikroskopie využívá fluorescenci emitovanou vzorkem k pozorování objektů;
Stereo mikroskopy lze použít k pozorování trojrozměrných obrazů objektů;
Projekční mikroskop dokáže promítat obraz předmětu na projekční plátno, aby jej mohlo pozorovat více lidí současně;
Inverzní mikroskopy pro buněčné kultury, tkáňové kultury a mikrobiální výzkum;
Mikroskop s fázovým kontrastem se používá k pozorování bezbarvých a průhledných vzorků;
Například mikroskopie v temném poli se používá k pozorování bakterií a spirochet. sportovní.
