Introducere în clasificarea și utilizarea diferitelor microscoape optice
Există multe metode de clasificare a microscoapelor optice: în funcție de numărul de oculare utilizate, acesta poate fi împărțit în microscoape binoculare și monoculare; în funcție de faptul dacă imaginea are un efect stereo, poate fi împărțită în microscoape stereo și microscoape non-stereo; în funcție de obiectul de observație, acesta poate fi împărțit în microscoape biologice și microscoape de aur. microscop. microscop de fază etc.; conform principiului optic, poate fi împărțit în microscop cu lumină polarizată, microscop cu contrast de fază și microscop cu interferență diferențială etc.; în funcție de tipul sursei de lumină, poate fi împărțită în lumină obișnuită, fluorescență, lumină ultravioletă, lumină infraroșie și microscop laser etc.; în funcție de tipul de receptor, acesta poate fi împărțit în microscop vizual, digital (cameră foto) etc. Microscoapele utilizate în mod obișnuit includ stereomicroscop binocular, microscop metalografic, microscop cu lumină polarizată, microscop cu fluorescență etc.
1. Stereomicroscop binocular
Stereomicroscopul binocular, cunoscut și sub numele de „microscop solid” sau „oglindă de disecție”, este un instrument vizual cu un simț stereoscopic pozitiv. Este utilizat pe scară largă în chirurgia slice și microchirurgia în domeniul biomedical; în industrie, este utilizat pentru observarea, asamblarea și inspecția pieselor minuscule și a circuitelor integrate. Are urmatoarele caracteristici:
(1) Folosind o cale optică cu două canale, fasciculele stânga și dreapta din tubul binocular nu sunt paralele, dar au un anumit unghi - unghiul de vizualizare a volumului (de obicei 12 grade -15 grade), adică grinzi stânga și dreapta. Ambii ochi oferă o imagine tridimensională. Este vorba în esență de două microscoape cu un singur tub plasate unul lângă altul. Unghiul de vizualizare format de axele optice ale celor două butoaie de lentile este echivalent cu unghiul de vizualizare format atunci când o persoană observă un obiect cu ambii ochi, formând astfel o imagine vizuală tridimensională într-un spațiu tridimensional.
(2) Imaginea este dreaptă, ușor de utilizat și disecat, deoarece prisma de sub ocular face imaginea cu susul în jos.
(3) Deși mărirea nu este la fel de bună ca cea a unui microscop tradițional, are o distanță mare de lucru.
(4) Adâncimea focală este mare, ceea ce este convenabil pentru observarea întregului strat al obiectului inspectat.
(5) Diametrul câmpului vizual este mare.
Structura optică a stereoscopului actual este: printr-o lentilă obișnuită a obiectivului principal, cele două fascicule de lumină după imaginea obiectului sunt separate de două seturi de lentile obiectiv intermediare - lentile de zoom pentru a forma un unghi de vizualizare general și apoi sunt fotografiate prin ocularele respective. , prin schimbarea intermediarului Distanța dintre grupurile de oglinzi pentru a obține modificarea măririi sale, deci se mai numește „Zoom-stereomicroscop”. Conform cerințelor aplicației, stereoscopul actual poate fi echipat cu o multitudine de accesorii opționale, cum ar fi fluorescență, fotografie, videografie, sursă de lumină rece etc.
2. Microscop metalografic
Un microscop metalografic este un microscop special utilizat pentru a observa structura metalografică a obiectelor opace, cum ar fi metalele și mineralele. Aceste obiecte opace nu pot fi observate cu microscoapele obișnuite cu lumină transmisă, așa că principala diferență dintre metalografie și microscoapele obișnuite este că primul folosește lumina reflectată, în timp ce al doilea folosește lumina transmisă pentru iluminare. În microscopul metalografic, fasciculul de iluminare este emis din direcția lentilei obiectiv către suprafața obiectului observat, reflectat de suprafața obiectului și apoi returnat la lentila obiectivului pentru imagini. Această metodă de iluminare prin reflexie este, de asemenea, utilizată pe scară largă în inspecția plăcilor de siliciu cu circuite integrate.
3. Microscop polarizant
Microscoapele polarizante sunt microscoape folosite pentru a studia așa-numitele materiale anizotrope transparente și opace. Toate substanțele cu birefringență pot fi distinse clar la microscop polarizant. Desigur, aceste substanțe pot fi observate și prin colorare, dar unele nu sunt posibile și trebuie folosite microscoape polarizante.
(1) Caracteristicile microscoapelor polarizante
O metodă de transformare a luminii obișnuite în lumină polarizată pentru microscopie pentru a identifica dacă o substanță este monorefringentă (în toate direcțiile) sau birefringentă (anizotropă). Birefringența este o proprietate fundamentală a cristalelor. Prin urmare, microscoapele cu lumină polarizată sunt utilizate pe scară largă în minerale, chimie și alte domenii și au, de asemenea, aplicații în biologie, botanică și alte domenii.
(2) Principiul de bază al microscopului cu lumină polarizată
Principiul microscopiei cu lumină polarizată este mai complicat, așa că nu îl voi introduce prea mult aici. Microscopul polarizant trebuie sa aiba urmatoarele accesorii: polarizator, analizor, compensator sau placa de faza, lentila obiectiv speciala fara stres, treapta rotativa.
(3) Metoda microscopului polarizant
Un fel de. Ortoscop: Cunoscut și ca microscop fără distorsiuni, se caracterizează prin utilizarea unei lentile obiectiv cu mărire redusă în locul unei lentile Bertrand pentru a studia subiectul. Studiu direct cu lumină polarizată. În același timp, pentru a micșora deschiderea de iluminare, lentila superioară a condensatorului este împinsă în afară. Un microscop în fază normală este utilizat pentru a examina birefringența unui obiect.
b. Conoscop: Cunoscut și ca microscop de interferență, studiază modelele de interferență create atunci când interferează lumina polarizată. Această metodă este folosită pentru a observa uniaxialitatea sau biaxialitatea unui obiect. În această metodă, pentru iluminare este utilizat un fascicul de lumină polarizat puternic convergent.
(4) Cerințe pentru microscoapele polarizante
Un fel de. Sursa de lumină: Cel mai bine este să folosiți lumină monocromatică, deoarece viteza luminii, indicele de refracție și fenomenele de interferență variază în funcție de lungimea de undă. Microscoapele generale pot folosi lumina obișnuită.
b. Oculare: oculare cu reticulat.
C. Condensator: Pentru a obține lumină polarizată paralelă, ar trebui utilizat un condensator care poate împinge în afară lentila superioară.
d. Lentila Bertrand: un element auxiliar pe calea optică a condensatorului, care este o lentilă auxiliară care amplifică faza primară cauzată de obiect în faza secundară. Garantează observarea cu ocularul a unui model de interferență plan format în planul focal din spate al obiectivului.
(5) Cerințe pentru microscoapele polarizante
Un fel de. Centrul scenei este coaxial cu axa optică.
b. Polarizatorul și analizorul ar trebui să fie în poziții de cuadratura.
C. Tragerea nu trebuie să fie prea subțire.
4. Microscopia cu fluorescență
Microscopia cu fluorescență utilizează lumină cu lungime de undă scurtă pentru a iradia un obiect colorat cu fluoresceină pentru a excita și a genera fluorescență cu lungime de undă lungă și apoi observa. Microscopia cu fluorescență este utilizată pe scară largă în biologie, medicină și alte domenii.
(1) Microscoapele cu fluorescență sunt, în general, împărțite în două tipuri: tip transmisie și tip epi-iluminare.
Un fel de. Tip de transmisie: Lumina de excitație este emisă de pe suprafața inferioară a obiectului inspectat, iar condensatorul este un condensator cu câmp întunecat, astfel încât lumina de excitație să nu intre în lentila obiectivului, iar fluorescența să intre în lentila obiectivului. Este luminos la mărire mică și întunecat la mărire mare. Operațiunile de imersie în ulei și neutralizare sunt dificile, în special intervalul de iluminare cu mărire scăzută este dificil de determinat, dar se pot obține fundaluri foarte întunecate. Tipul transmisiv nu este utilizat pentru obiectele de inspecție opace.
Tipul de transmisie este în prezent aproape eliminat. Majoritatea noilor microscoape cu fluorescență sunt epitaxiale. Sursa de lumină vine de deasupra obiectului de testat și există un separator de fascicul în calea optică, care este potrivit pentru obiectele de testare transparente și opace. Deoarece obiectivul acționează ca un condensator, nu numai că este ușor de utilizat, ci și poate obține o iluminare uniformă a întregului câmp vizual, de la mărire scăzută la mărire mare.
(2) Precauții pentru microscopia cu fluorescență
Un fel de. Expunerea pe termen lung la lumina de excitație va cauza dezintegrarea și stingerea fluorescenței, astfel încât timpul de observare ar trebui scurtat cât mai mult posibil. .
b. Pentru vizualizarea uleiului, utilizați „ulei non-fluorescent”.
C. Fluorescența este aproape întotdeauna slabă și ar trebui efectuată într-o cameră mai întunecată.
d. Cel mai bine este să instalați un stabilizator de tensiune în sursa de alimentare, altfel instabilitatea tensiunii nu numai că va reduce durata de viață a lămpii cu mercur, ci va afecta și efectul microscopului.
În prezent, multe domenii emergente de cercetare biologică sunt aplicate tehnicilor de microscopie cu fluorescență, cum ar fi hibridizarea genică in situ (FISH).
5. Microscop cu contrast de fază
În dezvoltarea microscopului optic, invenția cu succes a microscopului cu contrast de fază este o realizare importantă a tehnologiei moderne de microscop. Știm că ochiul uman poate distinge doar lungimea de undă (culoarea) și amplitudinea (luminozitatea) undelor luminoase. Pentru specimenele biologice incolore și transparente, atunci când trece lumina, lungimea de undă și amplitudinea nu se schimbă foarte mult, deci este dificil să observați specimenul în câmp luminos. .
Microscopul cu contrast de fază este de a utiliza diferența de cale optică a obiectului inspectat pentru a efectua detectarea microscopică, adică de a utiliza eficient fenomenul de interferență al luminii pentru a schimba diferența de fază care nu poate fi distinsă de ochiul uman într-o diferență de amplitudine distinsă, chiar și daca este incolor si transparent. De asemenea, materia poate deveni clar vizibilă. Acest lucru facilitează foarte mult observarea celulelor vii, astfel încât microscopia cu contrast de fază este utilizată pe scară largă pentru microscoapele inversate.
Microscopul cu contrast de fază este diferit de câmpul luminos din echipament și are câteva cerințe speciale:
A. Instalat sub condensator și combinat cu condensator - condensator cu contrast de fază. Se compune din diafragme inelare de diferite dimensiuni montate pe un disc, cu cuvintele 10X, 20X, 40X, 100X etc., la exterior, care se folosesc impreuna cu obiectivele cu multipli corespunzatori.
b.Phaseplate: Instalat pe planul focal din spate al lentilei obiectiv, este împărțit în două părți, una este partea prin care trece lumina directă, care este un inel translucid numit plan conjugat; cealaltă este partea prin care lumina difractată „compensează” . Obiectivele cu plăci de fază sunt numite „obiective de contrast de fază”, iar cuvântul „Ph” este adesea scris pe carcasă.
Microscopia cu contrast de fază este o metodă de microscopie relativ complexă. Pentru a obține un efect de observare bun, depanarea microscopului este foarte importantă. În plus, trebuie reținute și următoarele aspecte:
Un fel de. Sursa de lumină trebuie să fie puternică și toate diafragmele de deschidere trebuie să fie deschise;
b. Utilizați filtre de culoare pentru a face undele de lumină aproape monocromatice.
6. Microscopie de contrast cu interferență diferențială (DIC de contrast cu interferență diferită)
Microscopia de contrast cu interferență diferențială a apărut în anii 1960. Nu numai că poate observa obiecte incolore și transparente, dar poate prezenta și imagini stereoscopice puternice și are unele avantaje pe care microscopia cu contrast de fază nu le poate obține. , efectul de observație este mai realist.
(1) Principii
Microscopia cu contrast cu interferență diferențială folosește prisme speciale Wollaston pentru a sparge fasciculul. Direcțiile de vibrație ale fasciculelor divizate sunt perpendiculare între ele și intensitatea este egală. Cele două puncte ale fasciculului care trec prin obiectul de inspectat sunt foarte apropiate unul de celălalt, iar fazele sunt ușor diferite. Deoarece distanța de separare dintre cele două fascicule de lumină este extrem de mică, nu există niciun fenomen de fantomă, ceea ce face ca imaginea să pară tridimensională.
(2) Piese speciale necesare pentru microscopul de contrast cu interferență diferențială:
A. Polarizator
b. Analizor
C. 2 prisme Wollaston
(3) Precauții în microscopia de contrast cu interferență diferențială
Un fel de. Datorită sensibilității ridicate a interferenței diferențiale, nu ar trebui să existe murdărie și praf pe suprafața plăcii.
b. Substanțele cu birefringență nu pot obține efectul microscopiei de contrast cu interferență diferențială.
C. Vasele Petri din plastic nu pot fi folosite atunci când se aplică interferențe diferențiale la un microscop inversat.
7. Microscop inversat (Invertedmicroscope)
Microscopul inversat este potrivit pentru observarea microscopică a culturii de țesuturi, culturi celulare in vitro, plancton, protecția mediului, inspecția alimentelor etc. în domeniul biomedical.
Datorită limitărilor caracteristicilor eșantionului menționate mai sus, plasarea obiectului care trebuie inspectat într-o cutie Petri (sau sticla de cultură) necesită o distanță mare de lucru între obiectivul microscopului inversat și condensator, iar obiectul inspectat în cutia Petri poate fi inspectat direct. Observarea și cercetarea microscopică. Prin urmare, pozițiile lentilei obiectiv, a lentilei condensatorului și a sursei de lumină sunt toate inversate, așa că se numește „microscop inversat”.
Datorită limitărilor distanței de lucru, obiectivele microscopului inversat au o mărire maximă de 60X. În general, microscoapele inversate pentru cercetare sunt echipate cu obiective de contrast de fază 4X, 10X, 20X și 40X, deoarece microscoapele inversate sunt utilizate în principal pentru observarea in vivo incoloră și transparentă. Dacă utilizatorul are nevoi speciale, pot fi selectate și alte accesorii pentru a finaliza observarea interferenței diferențiale, a fluorescenței și a luminii polarizate simple.
Microscoapele inversate sunt utilizate pe scară largă în patch clamp, ICSI transgenic și în alte domenii.
8. Microscop digital
Un microscop digital este un microscop care utilizează o cameră (de exemplu, un obiectiv de cameră de televiziune sau un dispozitiv cuplat la sarcină) ca element de recepție. O cameră este instalată pe suprafața imaginii reale a microscopului pentru a înlocui ochiul uman ca receptor. Dispozitivul optoelectronic convertește imaginea optică într-o imagine de semnal electric și apoi efectuează detectarea dimensiunii și numărarea particulelor. Acest tip de microscop poate fi folosit împreună cu un computer pentru a facilita automatizarea detectării și procesării informațiilor și este folosit mai ales în ocazii care necesită multă muncă obositoare de detectare.
2. Utilizarea diverselor microscoape optice
Microscopia cu fluorescență utilizează fluorescența emisă de specimen pentru a observa obiecte;
Microscoapele stereo pot fi folosite pentru a observa imagini tridimensionale ale obiectelor;
Microscopul de proiectie poate proiecta imaginea obiectului pe ecranul de proiectie pentru ca mai multe persoane sa poata observa in acelasi timp;
Microscoape inversate pentru cultura celulară, cultura de țesuturi și cercetarea microbiană;
Microscopul cu contrast de fază este utilizat pentru a observa specimene incolore și transparente;
De exemplu, microscopia câmpului întunecat este folosită pentru a observa bacteriile și spirochetele. sportiv.
