Introduksjon til klassifisering og bruk av ulike optiske mikroskoper
Det er mange klassifiseringsmetoder for optiske mikroskoper: i henhold til antall okularer som brukes, kan det deles inn i binokulære og monokulære mikroskoper; avhengig av om bildet har en stereoeffekt, kan det deles inn i stereomikroskoper og ikke-stereomikroskoper; i henhold til observasjonsobjektet kan det deles inn i biologiske mikroskop og gullmikroskop. mikroskop. fase mikroskop, og så videre; i henhold til det optiske prinsippet kan det deles inn i polarisert lysmikroskop, fasekontrastmikroskop og differensialinterferensmikroskop, etc.; i henhold til typen lyskilde kan den deles inn i vanlig lys, fluorescens, ultrafiolett lys, infrarødt lys og lasermikroskop, etc.; i henhold til type mottaker kan den deles inn i Vision, digital (kamera) mikroskop osv. Vanlige mikroskoper inkluderer binokulært stereomikroskop, metallografisk mikroskop, polarisert lysmikroskop, fluorescensmikroskop, etc.
1. Kikkert stereomikroskop
Kikkert stereomikroskop, også kjent som "solid mikroskop" eller "dissecting mirror", er et visuelt instrument med en positiv stereoskopisk sans. Det er mye brukt i skivekirurgi og mikrokirurgi i det biomedisinske feltet; i industrien brukes den til observasjon, montering og inspeksjon av bittesmå deler og integrerte kretsløp. Den har følgende egenskaper:
(1) Ved å bruke en optisk bane med to kanaler er venstre og høyre stråler i kikkertrøret ikke parallelle, men har en viss vinkel - volumsynsvinkelen (vanligvis 12 grader -15 grader), det vil si venstre og høyre bjelker. Begge øynene gir et tredimensjonalt bilde. Det er i hovedsak to enkeltrørsmikroskoper plassert side ved side. Betraktningsvinkelen som dannes av de optiske aksene til de to linsehylsene tilsvarer betraktningsvinkelen som dannes når en person observerer et objekt med begge øynene, og danner dermed et tredimensjonalt visuelt bilde i et tredimensjonalt rom.
(2) Bildet er rett, enkelt å betjene og dissekere, fordi prismet under okularet gjør bildet opp-ned.
(3) Selv om forstørrelsen ikke er like god som for et tradisjonelt mikroskop, har den en lang arbeidsavstand.
(4) Brennvidden er stor, noe som er praktisk for å observere hele laget av det inspiserte objektet.
(5) Diameteren på synsfeltet er stor.
Den optiske strukturen til det nåværende stereoskopet er: gjennom en vanlig hovedobjektivlinse blir de to lysstrålene etter avbildning av objektet atskilt av to sett med mellomobjektivlinser-zoomlinser for å danne en total synsvinkel og deretter avbildet gjennom de respektive okularene , ved å endre den mellomliggende avstanden mellom speilgruppene for å oppnå endringen av forstørrelsen, så det kalles også "Zoom-stereomikroskop". I henhold til applikasjonskravene kan det nåværende stereoskopet utstyres med et vell av valgfritt tilbehør, som fluorescens, fotografering, videografi, kald lyskilde, etc.
2. Metallografisk mikroskop
Et metallografisk mikroskop er et mikroskop spesielt brukt til å observere den metallografiske strukturen til ugjennomsiktige gjenstander som metaller og mineraler. Disse ugjennomsiktige objektene kan ikke observeres med vanlige transmitterte lysmikroskoper, så hovedforskjellen mellom metallografi og vanlige mikroskoper er at førstnevnte bruker reflektert lys, mens sistnevnte bruker transmittert lys til belysning. I det metallografiske mikroskopet sendes belysningsstrålen ut fra retningen til objektivlinsen til overflaten av det observerte objektet, reflekteres av overflaten til objektet, og returneres deretter til objektivlinsen for avbildning. Denne reflekterende belysningsmetoden er også mye brukt i inspeksjon av integrerte krets silisiumskiver.
3. Polariserende mikroskop
Polariserende mikroskoper er mikroskoper som brukes til å studere såkalte transparente og ugjennomsiktige anisotrope materialer. Alle stoffer med dobbeltbrytning kan tydelig skilles i et polariserende mikroskop. Disse stoffene kan selvfølgelig også observeres ved farging, men noen er ikke mulig og polariserende mikroskoper må brukes.
(1) Funksjoner ved polariserende mikroskoper
En metode for å gjøre vanlig lys til polarisert lys for mikroskopi for å identifisere om et stoff er monobrytende (i alle retninger) eller dobbeltbrytende (anisotropisk). Dobbeltbrytning er en grunnleggende egenskap ved krystaller. Derfor er polariserte lysmikroskoper mye brukt innen mineraler, kjemi og andre felt, og har også applikasjoner innen biologi, botanikk og andre felt.
(2) Grunnprinsippet for polarisert lysmikroskop
Prinsippet for polarisert lysmikroskopi er mer komplisert, så jeg skal ikke introdusere det for mye her. Polarisasjonsmikroskopet må ha følgende tilbehør: polarisator, analysator, kompensator eller faseplate, spesiell spenningsfri objektivlinse, roterende trinn.
(3) Polariserende mikroskopmetode
En type. Ortoskop: Også kjent som et forvrengningsfritt mikroskop, er det karakterisert ved å bruke en objektivlinse med lav forstørrelse i stedet for en Bertrand-linse for å studere motivet. Direkte studie med polarisert lys. Samtidig, for å gjøre belysningsåpningen mindre, skyves den øvre linsen på kondensatoren fra hverandre. Et normalfasemikroskop brukes til å undersøke dobbeltbrytningen til et objekt.
b. Konoskop: Også kjent som et interferensmikroskop, studerer det interferensmønstrene som skapes når polarisert lys forstyrrer. Denne metoden brukes til å observere uniaksialiteten eller biaksialiteten til et objekt. I denne metoden brukes en sterkt konvergerende polarisert lysstråle for belysning.
(4) Krav til polariserende mikroskoper
En type. Lyskilde: Det er best å bruke monokromatisk lys, fordi lyshastigheten, brytningsindeksen og interferensfenomenene varierer med bølgelengdene. Generelle mikroskoper kan bruke vanlig lys.
b. Okularer: Okularer med trådkors.
C. Kondensator: For å oppnå parallelt polarisert lys, bør det brukes en utsvingende kondensator som kan skyve ut den øvre linsen.
d. Bertrand-linse: et hjelpeelement i den optiske banen til kondensatoren, som er en hjelpelinse som forsterker primærfasen forårsaket av objektet inn i sekundærfasen. Den garanterer observasjon med okularet til et plant interferensmønster dannet i det bakre brennplanet til objektivet.
(5) Krav til polariserende mikroskoper
En type. Sentrum av scenen er koaksial med den optiske aksen.
b. Polarisatoren og analysatoren skal være i kvadraturposisjoner.
C. Skyting bør ikke være for tynn.
4. Fluorescensmikroskopi
Fluorescensmikroskopi bruker kortbølgelengdelys for å bestråle et fluoresceinfarget objekt for å eksitere og generere langbølgelengdefluorescens, og deretter observere. Fluorescensmikroskopi er mye brukt innen biologi, medisin og andre felt.
(1) Fluorescensmikroskoper er generelt delt inn i to typer: transmisjonstype og epi-belysningstype.
En type. Overføringstype: Eksitasjonslyset sendes ut fra bunnen av det inspiserte objektet, og kondensatoren er en mørkfeltskondensator, slik at eksitasjonslyset ikke kommer inn i objektivlinsen, og fluorescensen kommer inn i objektivlinsen. Det er lyst ved lav forstørrelse og mørkt ved høy forstørrelse. Oljenedsenking og nøytraliseringsoperasjoner er vanskelige, spesielt belysningsområdet med lav forstørrelse er vanskelig å bestemme, men veldig mørk bakgrunn kan oppnås. Den transmissive typen brukes ikke til ugjennomsiktige inspeksjonsobjekter.
Transmisjonstype er foreløpig nesten eliminert. De fleste nye fluorescensmikroskoper er epitaksiale. Lyskilden kommer ovenfra testobjektet, og det er en stråledeler i den optiske banen, som egner seg for transparente og ugjennomsiktige testobjekter. Siden objektivlinsen fungerer som en kondensator, er den ikke bare enkel å betjene, men kan også oppnå jevn belysning av hele synsfeltet fra lav forstørrelse til høy forstørrelse.
(2) Forholdsregler for fluorescensmikroskopi
En type. Langvarig eksponering for eksitasjonslys vil forårsake fluorescensnedbrytning og slukking, så observasjonstiden bør forkortes så mye som mulig. .
b. For oljevisning, bruk "ikke-fluorescerende olje".
C. Fluorescens er nesten alltid svak og bør utføres i et mørkere rom.
d. Det er best å installere en spenningsstabilisator i strømforsyningen, ellers vil spenningsustabiliteten ikke bare redusere levetiden til kvikksølvlampen, men også påvirke effekten av mikroskopet.
For tiden brukes mange nye biologiske forskningsfelt til fluorescensmikroskopiteknikker, for eksempel gen in situ hybridisering (FISH).
5. Fasekontrastmikroskop
I utviklingen av optisk mikroskop er den vellykkede oppfinnelsen av fasekontrastmikroskop en viktig prestasjon av moderne mikroskopteknologi. Vi vet at det menneskelige øyet bare kan skille bølgelengden (fargen) og amplituden (lysstyrken) til lysbølger. For fargeløse og gjennomsiktige biologiske prøver, når lyset passerer gjennom, endres ikke bølgelengden og amplituden mye, så det er vanskelig å observere prøven i lyst felt. .
Fasekontrastmikroskop er å bruke den optiske baneforskjellen til det inspiserte objektet for å utføre mikroskopisk deteksjon, det vil si å effektivt bruke interferensfenomenet lys for å endre faseforskjellen som ikke kan skilles fra det menneskelige øyet til en forskjellig amplitudeforskjell, til og med hvis den er fargeløs og gjennomsiktig. Materie kan også bli godt synlig. Dette letter i stor grad observasjonen av levende celler, så fasekontrastmikroskopi er mye brukt for inverterte mikroskoper.
Fasekontrastmikroskopet er forskjellig fra lysfelt i utstyr og har noen spesielle krav:
en. Installert under kondensatoren og kombinert med kondensatoren - fasekontrastkondensator. Den består av ringformede membraner av forskjellige størrelser montert på en skive, med ordene 10X, 20X, 40X, 100X osv. på utsiden, som brukes i forbindelse med objektivlinser med tilsvarende multipler.
b.Faseplate: Installert på bakre brennplan av objektivlinsen, er den delt inn i to deler, den ene er delen som det direkte lyset passerer gjennom, som er en gjennomskinnelig ring kalt konjugert plan; den andre er delen som det diffrakterte lyset "kompenserer" gjennom. Objektiver med faseplater kalles "fasekontrastobjektiver", og ordet "Ph" er ofte skrevet på foringsrøret.
Fasekontrastmikroskopi er en relativt kompleks mikroskopimetode. For å få en god observasjonseffekt er feilsøking av mikroskopet svært viktig. I tillegg bør følgende aspekter også bemerkes:
En type. Lyskilden skal være sterk og alle blenderåpninger skal være åpne;
b. Bruk fargefiltre for å gjøre lysbølger nesten monokromatiske.
6. Differensiell interferenskontrastmikroskopi (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Differensiell interferenskontrastmikroskopi dukket opp på 1960-tallet. Den kan ikke bare observere fargeløse og gjennomsiktige objekter, men også presentere sterke stereoskopiske bilder, og har noen fordeler som fasekontrastmikroskopi ikke kan oppnå. , er observasjonseffekten mer realistisk.
(1) Prinsipper
Differensiell interferenskontrastmikroskopi bruker spesielle Wollaston-prismer for å bryte opp strålen. Vibrasjonsretningene til de delte strålene er vinkelrett på hverandre og intensiteten er lik. De to punktene på strålen som går gjennom objektet som skal inspiseres er svært nær hverandre, og fasene er litt forskjellige. Siden separasjonsavstanden mellom de to lysstrålene er ekstremt liten, er det ikke noe spøkelsesfenomen, noe som får bildet til å virke tredimensjonalt.
(2) Spesielle deler som kreves for differensialinterferenskontrastmikroskop:
en. Polarisator
b. Analysator
C. 2 Wollaston-prismer
(3) Forholdsregler ved differensiell interferens kontrastmikroskopi
En type. På grunn av den høye følsomheten til differensiell interferens, bør det ikke være skitt og støv på overflaten av platen.
b. Stoffer med dobbeltbrytning kan ikke oppnå effekten av differensiell interferenskontrastmikroskopi.
C. Petriskåler av plast kan ikke brukes når det påføres differensiell interferens på et invertert mikroskop.
7. Invertert mikroskop (Invertedmicroscope)
Det inverterte mikroskopet er egnet for mikroskopisk observasjon av vevskultur, in vitro cellekultur, plankton, miljøvern, matinspeksjon, etc. innen det biomedisinske feltet.
På grunn av begrensningene til de ovennevnte prøvekarakteristikkene, krever å plassere gjenstanden som skal inspiseres i en petriskål (eller kulturflaske) en lang arbeidsavstand mellom det omvendte mikroskopobjektivet og kondensatoren, og den inspiserte gjenstanden i petriskålen. bli direkte inspisert. Mikroskopisk observasjon og forskning. Derfor er posisjonene til objektivlinsen, kondensatorlinsen og lyskilden alle reversert, så det kalles "invertert mikroskop".
På grunn av arbeidsavstandsbegrensninger har inverterte mikroskopobjektiver en maksimal forstørrelse på 60X. Vanligvis er inverterte mikroskoper for forskning utstyrt med 4X, 10X, 20X og 40X fasekontrastobjektiver, fordi inverterte mikroskoper for det meste brukes til fargeløs og transparent in vivo-observasjon. Hvis brukeren har spesielle behov, kan også annet tilbehør velges for å fullføre observasjonen av differensiell interferens, fluorescens og enkelt polarisert lys.
Inverterte mikroskoper er mye brukt i lappklemme, transgene ICSI og andre felt.
8. Digitalt mikroskop
Et digitalt mikroskop er et mikroskop som bruker et kamera (dvs. et fjernsynskameraobjektiv eller en ladekoblet enhet) som mottakerelement. Et kamera er installert på den virkelige bildeoverflaten til mikroskopet for å erstatte det menneskelige øyet som mottaker. Den optoelektroniske enheten konverterer det optiske bildet til et elektrisk signalbilde, og utfører deretter størrelsesdeteksjon og partikkeltelling. Denne typen mikroskop kan brukes sammen med en datamaskin for å lette automatiseringen av deteksjon og informasjonsbehandling, og brukes mest i anledninger som krever mye kjedelig deteksjonsarbeid.
2. Bruk av ulike optiske mikroskoper
Fluorescensmikroskopi bruker fluorescensen som sendes ut av prøven for å observere objekter;
Stereomikroskoper kan brukes til å observere tredimensjonale bilder av objekter;
Projeksjonsmikroskopet kan projisere bildet av objektet på projeksjonsskjermen slik at flere personer kan observere samtidig;
Inverterte mikroskoper for cellekultur, vevskultur og mikrobiell forskning;
Fasekontrastmikroskop brukes til å observere fargeløse og gjennomsiktige prøver;
For eksempel brukes mørkfeltmikroskopi for å observere bakterier og spiroketter. sportslig.
