Įvairių optinių mikroskopų klasifikavimo ir naudojimo įvadas
Yra daug optinių mikroskopų klasifikavimo būdų: pagal naudojamų okuliarų skaičių galima suskirstyti į žiūronus ir monokulinius mikroskopus; pagal tai, ar vaizdas turi stereo efektą, jį galima suskirstyti į stereomikroskopus ir nestereo mikroskopus; pagal stebėjimo objektą galima suskirstyti į biologinius mikroskopus ir auksinius mikroskopus. mikroskopu. Fazinis mikroskopas ir kt.; pagal optinį principą jis gali būti suskirstytas į poliarizuotos šviesos mikroskopą, fazinio kontrasto mikroskopą ir diferencinių trukdžių mikroskopą ir kt.; pagal šviesos šaltinio tipą jį galima suskirstyti į įprastą šviesą, fluorescencinę, ultravioletinę šviesą, infraraudonąją šviesą ir lazerinį mikroskopą ir kt.; pagal imtuvo tipą galima skirstyti į Vision, skaitmeninį (kamerinį) mikroskopą ir kt.. Dažniausiai naudojami mikroskopai yra binokuliarinis stereomikroskopas, metalografinis mikroskopas, poliarizuotos šviesos mikroskopas, fluorescencinis mikroskopas ir kt.
1. Binokulinis stereomikroskopas
Binokulinis stereomikroskopas, taip pat žinomas kaip „kietasis mikroskopas“ arba „skrodžiamasis veidrodis“, yra vizualinis instrumentas, turintis teigiamą stereoskopinį pojūtį. Jis plačiai naudojamas pjūvių chirurgijoje ir mikrochirurgijoje biomedicinos srityje; pramonėje jis naudojamas mažų dalių ir integrinių grandynų stebėjimui, surinkimui ir tikrinimui. Jis turi šias charakteristikas:
(1) Naudojant dviejų kanalų optinį kelią, kairysis ir dešinysis žiūrono vamzdžio pluoštai nėra lygiagretūs, bet turi tam tikrą kampą – tūrio žiūrėjimo kampą (paprastai 12 laipsnių -15 laipsnių), ty kairės ir dešinės sijos. Abi akys suteikia trimatį vaizdą. Iš esmės tai yra du vieno vamzdžio mikroskopai, išdėstyti vienas šalia kito. Matymo kampas, kurį sudaro dviejų lęšių vamzdžių optinės ašys, yra lygiavertis žiūrėjimo kampui, susidariusiam žmogui stebint objektą abiem akimis ir taip trimatėje erdvėje formuojant trimatį vaizdinį vaizdą.
(2) Vaizdas tiesus, jį lengva valdyti ir išskaidyti, nes po okuliaru esanti prizmė apverčia vaizdą aukštyn kojomis.
(3) Nors didinimas nėra toks geras kaip tradicinio mikroskopo, jo veikimo atstumas yra didelis.
(4) Židinio gylis yra didelis, todėl patogu stebėti visą tiriamo objekto sluoksnį.
(5) Matymo lauko skersmuo yra didelis.
Dabartinio stereoskopo optinė struktūra yra tokia: per įprastą pagrindinį objektyvo lęšį du šviesos pluoštai, nufotografavus objektą, yra atskirti dviem tarpinių objektyvų lęšių rinkiniais – priartinimo lęšiais, kad susidarytų bendras žiūrėjimo kampas, o po to atvaizduojami per atitinkamus okuliarus. , keičiant tarpinį atstumą tarp veidrodžių grupių, kad būtų pasiektas jo padidinimo pokytis, todėl jis taip pat vadinamas "Zoom-stereomikroskopu". Atsižvelgiant į taikymo reikalavimus, dabartinis stereoskopas gali būti aprūpintas daugybe pasirenkamų priedų, tokių kaip fluorescencija, fotografavimas, vaizdo įrašymas, šaltos šviesos šaltinis ir kt.
2. Metalografinis mikroskopas
Metalografinis mikroskopas yra mikroskopas, specialiai naudojamas nepermatomų objektų, tokių kaip metalai ir mineralai, metalografinei struktūrai stebėti. Šių nepermatomų objektų negalima stebėti naudojant įprastus skleidžiamos šviesos mikroskopus, todėl pagrindinis skirtumas tarp metalografijos ir įprastų mikroskopų yra tas, kad pirmasis naudoja atspindėtą šviesą, o antrasis – praleidžiamą šviesą apšvietimui. Metalografiniame mikroskope apšvietimo spindulys skleidžiamas iš objektyvo lęšio krypties į stebimo objekto paviršių, atsispindi objekto paviršiuje, o po to grąžinamas į objektyvo lęšį vaizdavimui. Šis atspindinčio apšvietimo metodas taip pat plačiai naudojamas tikrinant integrinių grandynų silicio plokšteles.
3. Poliarizuojantis mikroskopas
Poliarizaciniai mikroskopai yra mikroskopai, naudojami vadinamosioms skaidrioms ir nepermatomoms anizotropinėms medžiagoms tirti. Poliarizaciniu mikroskopu galima aiškiai atskirti visas medžiagas, turinčias dvigubą laužymą. Žinoma, šias medžiagas galima pastebėti ir dažant, tačiau kai kurios yra neįmanomos ir reikia naudoti poliarizacinius mikroskopus.
(1) Poliarizacinių mikroskopų ypatybės
Metodas, kaip įprastą šviesą paversti poliarizuota šviesa, skirta mikroskopijai nustatyti, ar medžiaga yra vienkartinė (visomis kryptimis), ar dvejopai laužanti (anizotropinė). Dvigubas lūžis yra pagrindinė kristalų savybė. Todėl poliarizuotos šviesos mikroskopai yra plačiai naudojami mineralų, chemijos ir kitose srityse, taip pat yra pritaikyti biologijoje, botanikoje ir kitose srityse.
(2) Pagrindinis poliarizuotos šviesos mikroskopo principas
Poliarizuotos šviesos mikroskopijos principas yra sudėtingesnis, todėl čia per daug nepristatysiu. Poliarizuojantis mikroskopas turi turėti šiuos priedus: poliarizatorių, analizatorių, kompensatorių arba fazinę plokštę, specialų beįtempių objektyvų lęšį, besisukantį pakopą.
(3) Poliarizacinio mikroskopo metodas
Savotiškas. Ortoskopas: Taip pat žinomas kaip mikroskopas be iškraipymų, jam būdingas mažo didinimo objektyvo lęšis, o ne Bertrand objektyvas tiriamam objektui tirti. Tiesioginis tyrimas su poliarizuota šviesa. Tuo pačiu metu, siekiant sumažinti apšvietimo diafragmą, viršutinis kondensatoriaus lęšis yra nustumiamas. Objekto dvigubam lūžiui tirti naudojamas normalios fazės mikroskopas.
b. Konoskopas: Taip pat žinomas kaip trukdžių mikroskopas, jis tiria trikdžių modelius, atsirandančius, kai poliarizuota šviesa trukdo. Šis metodas naudojamas objekto vienašai arba dviašybei stebėti. Taikant šį metodą, apšvietimui naudojamas stipriai konverguojantis poliarizuotas šviesos pluoštas.
(4) Poliarizacinių mikroskopų reikalavimai
Savotiškas. Šviesos šaltinis: geriausia naudoti monochromatinę šviesą, nes šviesos greitis, lūžio rodiklis ir trukdžių reiškiniai skiriasi priklausomai nuo bangos ilgių. Bendrieji mikroskopai gali naudoti įprastą šviesą.
b. Okuliarai: okuliarai su kryželiu.
C. Kondensatorius: norint gauti lygiagrečią poliarizuotą šviesą, reikia naudoti išlenktą kondensatorių, kuris gali išstumti viršutinį objektyvą.
d. Bertrano lęšis: pagalbinis elementas kondensatoriaus optiniame kelyje, kuris yra pagalbinis lęšis, sustiprinantis objekto sukeltą pirminę fazę į antrinę fazę. Tai garantuoja plokštuminio trukdžių modelio, suformuoto objektyvo galinėje židinio plokštumoje, stebėjimą naudojant okuliarą.
(5) Poliarizacinių mikroskopų reikalavimai
Savotiškas. Scenos centras yra bendraašis su optine ašimi.
b. Poliarizatorius ir analizatorius turi būti kvadratinėse padėtyse.
C. Šaudymas neturi būti per plonas.
4. Fluorescencinė mikroskopija
Fluorescencinė mikroskopija naudoja trumpos bangos šviesą, kad apšvitintų fluoresceinu nudažytą objektą, kad sužadintų ir generuotų ilgos bangos ilgio fluorescenciją, o tada stebima. Fluorescencinė mikroskopija plačiai naudojama biologijoje, medicinoje ir kitose srityse.
(1) Fluorescenciniai mikroskopai paprastai skirstomi į du tipus: perdavimo tipą ir epilinio apšvietimo tipą.
Savotiškas. Perdavimo tipas: sužadinimo šviesa skleidžiama iš apžiūrimo objekto apatinio paviršiaus, o kondensatorius yra tamsaus lauko kondensatorius, kad sužadinimo šviesa nepatektų į objektyvo lęšį, o fluorescencija - į objektyvo lęšį. Esant mažam padidinimui jis yra šviesus, o esant dideliam – tamsus. Panardinimo į aliejų ir neutralizavimo operacijos yra sudėtingos, ypač sunku nustatyti mažo padidinimo apšvietimo diapazoną, tačiau galima gauti labai tamsų foną. Transmisyvinis tipas nenaudojamas nepermatomiems tikrinimo objektams.
Transmisijos tipas šiuo metu beveik panaikintas. Dauguma naujų fluorescencinių mikroskopų yra epitaksiniai. Šviesos šaltinis sklinda iš viršaus tiriamo objekto, o optiniame kelyje yra pluošto skirstytuvas, tinkamas skaidriems ir nepermatomiems tiriamiesiems objektams. Kadangi objektyvas veikia kaip kondensatorius, jį ne tik lengva valdyti, bet ir galima pasiekti vienodą viso regėjimo lauko apšvietimą nuo mažo padidinimo iki didelio padidinimo.
(2) Atsargumo priemonės fluorescencinei mikroskopijai
Savotiškas. Ilgalaikis sužadinimo šviesos poveikis sukels fluorescencijos nykimą ir gesinimą, todėl stebėjimo laikas turėtų būti kiek įmanoma sutrumpintas. .
b. Aliejui žiūrėti naudokite „nefluorescencinę alyvą“.
C. Fluorescencija beveik visada yra silpna ir turėtų būti atliekama tamsesnėje patalpoje.
d. Geriausia maitinimo šaltinyje sumontuoti įtampos stabilizatorių, kitaip įtampos nestabilumas ne tik sumažins gyvsidabrio lempos tarnavimo laiką, bet ir turės įtakos mikroskopo veikimui.
Šiuo metu daugelis naujų biologinių tyrimų sričių yra taikomos fluorescencinės mikroskopijos metodams, tokiems kaip genų in situ hibridizacija (FISH).
5. Fazinis kontrastinis mikroskopas
Kuriant optinį mikroskopą, sėkmingas fazinio kontrasto mikroskopo išradimas yra svarbus šiuolaikinės mikroskopo technologijos pasiekimas. Žinome, kad žmogaus akis gali atskirti tik šviesos bangų bangos ilgį (spalvą) ir amplitudę (ryškumą). Bespalviams ir skaidriems biologiniams pavyzdžiams, kai šviesa praeina, bangos ilgis ir amplitudė labai nesikeičia, todėl sunku stebėti bandinį ryškiame lauke. .
Fazinio kontrasto mikroskopas skirtas naudoti apžiūrimo objekto optinio kelio skirtumą mikroskopiniam aptikimui atlikti, ty efektyviai panaudoti šviesos interferencijos reiškinį, kad fazių skirtumą, kurio žmogaus akis negali atskirti, pakeistų į skiriamąjį amplitudės skirtumą, net jei jis bespalvis ir skaidrus. Materija taip pat gali tapti aiškiai matoma. Tai labai palengvina gyvų ląstelių stebėjimą, todėl fazinė kontrastinė mikroskopija plačiai naudojama invertuotiems mikroskopams.
Fazinio kontrasto mikroskopas skiriasi nuo šviesaus lauko įrangos ir turi keletą specialių reikalavimų:
a. Montuojamas po kondensatoriumi ir kartu su kondensatoriumi – fazinis kontrastinis kondensatorius. Jį sudaro skirtingo dydžio žiedinės diafragmos, sumontuotos ant disko, kurių išorėje yra užrašai 10X, 20X, 40X, 100X ir kt., kurios naudojamos kartu su objektyvais su atitinkamais kartotiniais.
b. Fazinė plokštelė: sumontuota objektyvo objektyvo galinėje židinio plokštumoje, padalyta į dvi dalis, viena yra dalis, per kurią praeina tiesioginė šviesa, ty permatomas žiedas, vadinamas konjuguota plokštuma; kita dalis yra ta dalis, per kurią „kompensuoja“ išsklaidyta šviesa. Objektyvai su fazinėmis plokštėmis vadinami „fazinio kontrasto objektyvais“, o ant korpuso dažnai rašomas žodis „Ph“.
Fazinė kontrastinė mikroskopija yra gana sudėtingas mikroskopijos metodas. Norint gauti gerą stebėjimo efektą, mikroskopo derinimas yra labai svarbus. Be to, reikėtų atkreipti dėmesį į šiuos aspektus:
Savotiškas. Šviesos šaltinis turi būti stiprus, o visos diafragmos diafragmos turi būti atviros;
b. Naudokite spalvų filtrus, kad šviesos bangos būtų beveik vienspalvės.
6. Diferencialinių trukdžių kontrasto mikroskopija (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Diferencialinė interferencinė kontrastinė mikroskopija pasirodė septintajame dešimtmetyje. Jis gali ne tik stebėti bespalvius ir skaidrius objektus, bet ir pateikti stiprius stereoskopinius vaizdus bei turi tam tikrų pranašumų, kurių negali pasiekti fazinio kontrasto mikroskopija. , stebėjimo efektas yra realesnis.
(1) Principai
Diferencialinės interferencijos kontrasto mikroskopija naudoja specialias Wollaston prizmes, kad išardytų pluoštą. Suskaidytų sijų virpesių kryptys viena kitai statmenos, o intensyvumas lygus. Du spindulio taškai, einantys per tikrinamą objektą, yra labai arti vienas kito, o fazės šiek tiek skiriasi. Kadangi atstumas tarp dviejų šviesos pluoštų yra labai mažas, nėra dubliavimo reiškinio, dėl kurio vaizdas atrodo trimatis.
(2) Specialios dalys, reikalingos diferencialiniam interferenciniam kontrastiniam mikroskopui:
a. Poliarizatorius
b. Analizatorius
C. 2 Wollaston prizmės
(3) Atsargumo priemonės atliekant diferencinę interferencinę kontrastinę mikroskopiją
Savotiškas. Dėl didelio diferencialinių trukdžių jautrumo plokštės paviršiuje neturi būti nešvarumų ir dulkių.
b. Dvigubos lūžio medžiagos negali pasiekti diferencinės trukdžių kontrastinės mikroskopijos efekto.
C. Plastikinės Petri lėkštelės negali būti naudojamos, kai apverstam mikroskopui taikomi diferenciniai trukdžiai.
7. Apverstasis mikroskopas (Invertedmicroscope)
Apverstas mikroskopas tinka mikroskopiniam audinių kultūros stebėjimui, ląstelių kultūrai in vitro, planktonui, aplinkos apsaugai, maisto tikrinimui ir kt. biomedicinos srityje.
Dėl minėtų mėginio charakteristikų apribojimų, norint įdėti tiriamą objektą į Petri lėkštelę (arba kultūros buteliuką), reikalingas didelis apversto mikroskopo objektyvo ir kondensatoriaus veikimo atstumas, o tiriamas objektas Petri lėkštelėje gali būti būti tiesiogiai tikrinamas. Mikroskopinis stebėjimas ir tyrimai. Todėl objektyvo lęšio, kondensatoriaus lęšio ir šviesos šaltinio padėtys yra atvirkštinės, todėl tai vadinama „apverstu mikroskopu“.
Dėl darbo atstumo apribojimų apverstų mikroskopo objektyvų maksimalus padidinimas yra 60X. Paprastai tyrimams skirti invertuoti mikroskopai turi 4X, 10X, 20X ir 40X fazinio kontrasto objektyvus, nes apverstieji mikroskopai dažniausiai naudojami bespalviams ir skaidriems stebėjimams in vivo. Jei vartotojas turi specialių poreikių, galima pasirinkti ir kitus priedus, kurie užbaigs diferencinių trukdžių, fluorescencijos ir paprastos poliarizuotos šviesos stebėjimą.
Apverstieji mikroskopai plačiai naudojami pleistrų gnybtuose, transgeninėse ICSI ir kitose srityse.
8. Skaitmeninis mikroskopas
Skaitmeninis mikroskopas yra mikroskopas, kuriame kaip priėmimo elementas naudojama kamera (ty televizijos kameros objektyvas arba su įkrovimu susietas įrenginys). Tikrame mikroskopo vaizdo paviršiuje sumontuota kamera, kuri pakeičia žmogaus akį kaip imtuvą. Optoelektroninis įrenginys optinį vaizdą paverčia elektrinio signalo vaizdu, o tada atlieka dydžio aptikimą ir dalelių skaičiavimą. Šio tipo mikroskopas gali būti naudojamas kartu su kompiuteriu, kad būtų lengviau aptikti ir apdoroti informaciją, ir dažniausiai naudojamas tais atvejais, kai reikia daug varginančių aptikimo darbų.
2. Įvairių optinių mikroskopų naudojimas
Fluorescencinė mikroskopija naudoja mėginio skleidžiamą fluorescenciją objektams stebėti;
Stereo mikroskopai gali būti naudojami trimačiams objektų vaizdams stebėti;
Projekcinis mikroskopas gali projektuoti objekto vaizdą ant projekcinio ekrano, kad vienu metu galėtų stebėti keli žmonės;
Apverstieji mikroskopai ląstelių kultūrai, audinių kultūrai ir mikrobų tyrimams;
Fazinio kontrasto mikroskopas naudojamas bespalviams ir skaidriems mėginiams stebėti;
Pavyzdžiui, tamsaus lauko mikroskopija naudojama bakterijoms ir spirochetoms stebėti. sportiškas.
