Introducció a la classificació i ús de diversos microscopis òptics
Hi ha molts mètodes de classificació dels microscopis òptics: segons el nombre d'oculars utilitzats, es pot dividir en microscopis binoculars i monoculars; segons si la imatge té un efecte estèreo, es pot dividir en microscopis estèreo i microscopis no estèreo; segons l'objecte d'observació, es pot dividir en microscopis biològics i microscopis d'or. microscopi. microscopi de fase, etc.; segons el principi òptic, es pot dividir en microscopi de llum polaritzada, microscopi de contrast de fase i microscopi d'interferència diferencial, etc.; segons el tipus de font de llum, es pot dividir en llum ordinària, fluorescència, llum ultraviolada, llum infraroja i microscopi làser, etc.; segons el tipus de receptor, es pot dividir en microscopi de visió, digital (càmera), etc. Els microscopis d'ús habitual inclouen microscopi estereoscòpic binocular, microscopi metalogràfic, microscopi de llum polaritzada, microscopi de fluorescència, etc.
1. Microscopi estereocular binocular
Estereomicroscopi binocular, també conegut com "microscopi sòlid" o "mirall disseccionador", és un instrument visual amb un sentit estereoscòpic positiu. S'utilitza àmpliament en cirurgia de rodanxes i microcirurgia en l'àmbit biomèdic; a la indústria, s'utilitza per a l'observació, el muntatge i la inspecció de peces diminutes i circuits integrats. Té les següents característiques:
(1) Utilitzant un camí òptic de doble canal, els feixos esquerre i dret del tub binocular no són paral·lels, però tenen un angle determinat: l'angle de visió del volum (normalment 12 graus -15 graus), és a dir, el bigues esquerra i dreta. Els dos ulls proporcionen una imatge tridimensional. Es tracta bàsicament de dos microscopis d'un sol tub col·locats un al costat de l'altre. L'angle de visió format pels eixos òptics dels dos barrils de lents és equivalent a l'angle de visió format quan una persona observa un objecte amb els dos ulls, formant així una imatge visual tridimensional en un espai tridimensional.
(2) La imatge és recta, fàcil d'operar i disseccionar, perquè el prisma sota l'ocular fa que la imatge sigui cap per avall.
(3) Tot i que l'augment no és tan bo com el d'un microscopi tradicional, té una llarga distància de treball.
(4) La profunditat focal és gran, cosa que és convenient per observar tota la capa de l'objecte inspeccionat.
(5) El diàmetre del camp de visió és gran.
L'estructura òptica de l'estereoscopi actual és: a través d'una lent d'objectiu principal ordinària, els dos feixos de llum després de la imatge de l'objecte estan separats per dos conjunts de lents d'objectiu intermedi: lents de zoom per formar un angle de visió global i després es fan imatges a través dels oculars respectius. , canviant la distància intermèdia entre els grups de miralls per obtenir el canvi de la seva ampliació, per això també s'anomena "Zoom-estereomicroscopi". Segons els requisits de l'aplicació, l'estereoscopi actual es pot equipar amb una gran quantitat d'accessoris opcionals, com ara fluorescència, fotografia, videografia, font de llum freda, etc.
2. Microscopi metal·logràfic
Un microscopi metal·logràfic és un microscopi utilitzat especialment per observar l'estructura metal·logràfica d'objectes opacs com ara metalls i minerals. Aquests objectes opacs no es poden observar amb microscopis de llum transmesa ordinaris, de manera que la principal diferència entre la metalografia i els microscopis ordinaris és que el primer utilitza llum reflectida, mentre que el segon utilitza llum transmesa per a la il·luminació. Al microscopi metal·logràfic, el feix d'il·luminació s'emet des de la direcció de la lent de l'objectiu a la superfície de l'objecte observat, reflectit per la superfície de l'objecte, i després es torna a la lent de l'objectiu per a la imatge. Aquest mètode d'il·luminació reflectant també s'utilitza àmpliament en la inspecció de plaques de silici de circuits integrats.
3. Microscopi polaritzador
Els microscopis polaritzadors són microscopis utilitzats per estudiar els anomenats materials anisotròpics transparents i opacs. Totes les substàncies amb birrefringència es poden distingir clarament sota un microscopi polaritzador. Per descomptat, aquestes substàncies també es poden observar per tinció, però algunes no són possibles i cal utilitzar microscopis polaritzadors.
(1) Característiques dels microscopis polaritzadors
Mètode per convertir la llum ordinària en llum polaritzada per a la microscòpia per identificar si una substància és monorefringent (en totes direccions) o birrefringent (anisòtropa). La birrefringència és una propietat fonamental dels cristalls. Per tant, els microscopis de llum polaritzada s'utilitzen àmpliament en minerals, química i altres camps, i també tenen aplicacions en biologia, botànica i altres camps.
(2) El principi bàsic del microscopi de llum polaritzada
El principi de la microscòpia de llum polaritzada és més complicat, així que no el presentaré massa aquí. El microscopi polaritzador ha de tenir els següents accessoris: polaritzador, analitzador, compensador o placa de fase, objectiu especial sense tensió, platina giratòria.
(3) Mètode de microscopi polaritzador
Un tipus de. Ortoscopi: també conegut com a microscopi sense distorsions, es caracteritza per utilitzar una lent objectiu de baix augment en comptes d'una lent Bertrand per estudiar el subjecte. Estudi directe amb llum polaritzada. Al mateix temps, per tal de reduir l'obertura d'il·luminació, la lent superior del condensador s'aparta. S'utilitza un microscopi de fase normal per examinar la birrefringència d'un objecte.
b. Conoscopi: també conegut com a microscopi d'interferència, estudia els patrons d'interferència creats quan interfereix la llum polaritzada. Aquest mètode s'utilitza per observar la uniaxialitat o la biaxialitat d'un objecte. En aquest mètode, s'utilitza un feix de llum polaritzat fortament convergent per a la il·luminació.
(4) Requisits dels microscopis polaritzadors
Un tipus de. Font de llum: és millor utilitzar llum monocromàtica, perquè la velocitat de la llum, l'índex de refracció i els fenòmens d'interferència varien amb les longituds d'ona. Els microscopis generals poden utilitzar llum normal.
b. Oculars: oculars amb punt de mira.
C. Condensador: per obtenir llum polaritzada paral·lela, s'ha d'utilitzar un condensador giratori que pugui empènyer la lent superior.
d. Lent de Bertrand: un element auxiliar en el camí òptic del condensador, que és una lent auxiliar que amplifica la fase primària causada per l'objecte a la fase secundària. Garanteix l'observació amb l'ocular d'un patró d'interferència planar format al pla focal posterior de l'objectiu.
(5) Requisits dels microscopis polaritzadors
Un tipus de. El centre de l'escenari és coaxial amb l'eix òptic.
b. El polaritzador i l'analitzador han d'estar en posicions de quadratura.
C. El tir no ha de ser massa prim.
4. Microscòpia de fluorescència
La microscòpia de fluorescència utilitza llum de longitud d'ona curta per irradiar un objecte tacat de fluoresceïna per excitar i generar fluorescència de longitud d'ona llarga i després observar. La microscòpia de fluorescència s'utilitza àmpliament en biologia, medicina i altres camps.
(1) Els microscopis de fluorescència es divideixen generalment en dos tipus: tipus de transmissió i tipus d'epi-il·luminació.
Un tipus de. Tipus de transmissió: la llum d'excitació s'emet des de la superfície inferior de l'objecte inspeccionat i el condensador és un condensador de camp fosc, de manera que la llum d'excitació no entri a la lent de l'objectiu i la fluorescència entra a la lent de l'objectiu. És brillant a baix augment i fosc a gran augment. Les operacions d'immersió i neutralització d'oli són difícils, especialment el rang d'il·luminació de baix augment és difícil de determinar, però es poden obtenir fons molt foscos. El tipus transmissiu no s'utilitza per a objectes d'inspecció opacs.
El tipus de transmissió actualment està gairebé eliminat. La majoria dels nous microscopis de fluorescència són epitaxials. La font de llum prové de sobre de l'objecte de prova i hi ha un divisor de feix al camí òptic, que és adequat per a objectes de prova transparents i opacs. Atès que la lent de l'objectiu actua com a condensador, no només és fàcil d'utilitzar, sinó que també pot aconseguir una il·luminació uniforme de tot el camp de visió des de baix augment fins a gran augment.
(2) Precaucions per a la microscòpia de fluorescència
Un tipus de. L'exposició a llarg termini a la llum d'excitació provocarà la decadència i l'extinció de la fluorescència, de manera que el temps d'observació s'hauria d'escurçar tant com sigui possible. .
b. Per veure l'oli, utilitzeu "oli no fluorescent".
C. La fluorescència és gairebé sempre feble i s'ha de realitzar en una habitació més fosca.
d. El millor és instal·lar un estabilitzador de tensió a la font d'alimentació, en cas contrari, la inestabilitat de tensió no només reduirà la vida útil de la làmpada de mercuri, sinó que també afectarà l'efecte del microscopi.
En l'actualitat, molts camps emergents de recerca biològica s'apliquen a les tècniques de microscòpia de fluorescència, com la hibridació gènica in situ (FISH).
5. Microscopi de contrast de fase
En el desenvolupament del microscopi òptic, la invenció reeixida del microscopi de contrast de fase és un assoliment important de la tecnologia moderna del microscopi. Sabem que l'ull humà només pot distingir la longitud d'ona (color) i l'amplitud (lluminositat) de les ones de llum. Per a exemplars biològics incolors i transparents, quan la llum passa, la longitud d'ona i l'amplitud no canvien gaire, de manera que és difícil observar l'exemplar en camp brillant. .
El microscopi de contrast de fase és utilitzar la diferència de camí òptic de l'objecte inspeccionat per realitzar una detecció microscòpica, és a dir, utilitzar eficaçment el fenomen d'interferència de la llum per canviar la diferència de fase que l'ull humà no pot distingir en una diferència d'amplitud distingible, fins i tot. si és incolor i transparent. La matèria també es pot veure clarament. Això facilita molt l'observació de cèl·lules vives, de manera que la microscòpia de contrast de fase s'utilitza àmpliament per als microscopis invertits.
El microscopi de contrast de fase és diferent del de camp clar dels equips i té alguns requisits especials:
a. Instal·lat sota el condensador i combinat amb el condensador - condensador de contrast de fase. Consta de diafragmes anulars de diferents mides muntats en un disc, amb les paraules 10X, 20X, 40X, 100X, etc. a l'exterior, que s'utilitzen conjuntament amb lents objectius amb múltiples corresponents.
b.Phaseplate: Instal·lada al pla focal posterior de la lent objectiu, es divideix en dues parts, una és la part per on passa la llum directa, que és un anell translúcid anomenat pla conjugat; l'altra és la part a través de la qual la llum difractada "compensa" . Els objectius amb plaques de fase s'anomenen "objectius de contrast de fase" i sovint s'escriu la paraula "Ph" a la carcassa.
La microscòpia de contrast de fase és un mètode de microscòpia relativament complex. Per obtenir un bon efecte d'observació, és molt important la depuració del microscopi. A més, també cal destacar els aspectes següents:
Un tipus de. La font de llum ha de ser forta i tots els diafragmes d'obertura han d'estar oberts;
b. Utilitzeu filtres de color per fer que les ones de llum siguin gairebé monocromàtiques.
6. Microscòpia de contrast d'interferència diferencial (DIC de contrast d'interferència de lloguer diferent)
La microscòpia de contrast d'interferència diferencial va aparèixer a la dècada de 1960. No només pot observar objectes incolors i transparents, sinó que també presenta imatges estereoscòpiques fortes i té alguns avantatges que la microscòpia de contrast de fase no pot aconseguir. , l'efecte d'observació és més realista.
(1) Principis
La microscòpia de contrast d'interferència diferencial utilitza prismes especials de Wollaston per trencar el feix. Les direccions de vibració dels feixos dividits són perpendiculars entre si i la intensitat és igual. Els dos punts del feix que travessen l'objecte a inspeccionar estan molt a prop l'un de l'altre, i les fases són lleugerament diferents. Com que la distància de separació entre els dos feixos de llum és extremadament petita, no hi ha cap fenomen fantasma, cosa que fa que la imatge sembli tridimensional.
(2) Peces especials necessàries per al microscopi de contrast d'interferència diferencial:
a. Polaritzador
b. Analitzador
C. 2 prismes de Wollaston
(3) Precaucions en la microscòpia de contrast d'interferència diferencial
Un tipus de. A causa de l'alta sensibilitat de la interferència diferencial, no hi hauria d'haver brutícia ni pols a la superfície de la placa.
b. Les substàncies amb birrefringència no poden aconseguir l'efecte de la microscòpia de contrast d'interferència diferencial.
C. Les plaques de Petri de plàstic no es poden utilitzar quan s'apliquen interferències diferencials a un microscopi invertit.
7. Microscopi invertit (Invertedmicroscope)
El microscopi invertit és adequat per a l'observació microscòpica de cultiu de teixits, cultiu cel·lular in vitro, plàncton, protecció del medi ambient, inspecció d'aliments, etc. en l'àmbit biomèdic.
A causa de les limitacions de les característiques de la mostra esmentades anteriorment, col·locar l'objecte a inspeccionar en una placa de Petri (o ampolla de cultiu) requereix una llarga distància de treball de l'objectiu del microscopi invertit i el condensador, i l'objecte inspeccionat a la placa de Petri pot ser inspeccionat directament. Observació i investigació microscòpica. Per tant, les posicions de la lent de l'objectiu, la lent del condensador i la font de llum estan invertides, per la qual cosa s'anomena "microscopi invertit".
A causa de les limitacions de la distància de treball, els objectius de microscopi invertit tenen un augment màxim de 60X. En general, els microscopis invertits per a la investigació estan equipats amb objectius de contrast de fase 4X, 10X, 20X i 40X, perquè els microscopis invertits s'utilitzen principalment per a l'observació in vivo incolora i transparent. Si l'usuari té necessitats especials, també es poden seleccionar altres accessoris per completar l'observació de la interferència diferencial, la fluorescència i la llum polaritzada simple.
Els microscopis invertits s'utilitzen àmpliament en patch clamp, ICSI transgènics i altres camps.
8. Microscopi digital
Un microscopi digital és un microscopi que utilitza una càmera (és a dir, un objectiu de càmera de televisió o un dispositiu acoblat a càrrega) com a element receptor. S'instal·la una càmera a la superfície de la imatge real del microscopi per substituir l'ull humà com a receptor. El dispositiu optoelectrònic converteix la imatge òptica en una imatge de senyal elèctric i després realitza la detecció de la mida i el recompte de partícules. Aquest tipus de microscopi es pot utilitzar conjuntament amb un ordinador per facilitar l'automatització de la detecció i el tractament de la informació, i s'utilitza principalment en ocasions que requereixen una gran tasca de detecció tediosa.
2. L'ús de diversos microscopis òptics
La microscòpia de fluorescència utilitza la fluorescència emesa per l'exemplar per observar objectes;
Els microscopis estèreo es poden utilitzar per observar imatges tridimensionals d'objectes;
El microscopi de projecció pot projectar la imatge de l'objecte a la pantalla de projecció perquè diverses persones l'observin al mateix temps;
Microscopis invertits per a cultiu cel·lular, cultiu de teixits i investigació microbiana;
El microscopi de contrast de fase s'utilitza per observar exemplars incolors i transparents;
Per exemple, la microscòpia de camp fosc s'utilitza per observar bacteris i espiroquetes. esportiu.
