Einführung in die Klassifizierung und Verwendung verschiedener optischer Mikroskope
Es gibt viele Klassifizierungsmethoden für optische Mikroskope: Nach der Anzahl der verwendeten Okulare kann es in binokulare und monokulare Mikroskope unterteilt werden; je nachdem, ob das Bild einen Stereoeffekt hat, kann es in Stereomikroskope und Nicht-Stereomikroskope unterteilt werden; Je nach Beobachtungsobjekt kann es in biologische Mikroskope und Goldmikroskope unterteilt werden. Mikroskop. Phasenmikroskop usw.; nach dem optischen Prinzip kann es in Polarisationslichtmikroskop, Phasenkontrastmikroskop und Differentialinterferenzmikroskop usw. unterteilt werden; Je nach Art der Lichtquelle kann es in gewöhnliches Licht, Fluoreszenz, ultraviolettes Licht, Infrarotlicht und Lasermikroskop usw. unterteilt werden. Je nach Art des Empfängers kann es in Vision, digitales (Kamera-) Mikroskop usw. unterteilt werden. Zu den häufig verwendeten Mikroskopen gehören binokulare Stereomikroskope, metallografische Mikroskope, Polarisationsmikroskope, Fluoreszenzmikroskope usw.
1. Binokulares Stereomikroskop
Das binokulare Stereomikroskop, auch als "Festkörpermikroskop" oder "Sezierspiegel" bekannt, ist ein visuelles Instrument mit einem positiven stereoskopischen Sinn. Es wird häufig in der Schnittchirurgie und Mikrochirurgie im biomedizinischen Bereich eingesetzt; In der Industrie wird es für die Beobachtung, Montage und Inspektion von winzigen Teilen und integrierten Schaltkreisen verwendet. Es hat die folgenden Eigenschaften:
(1) Bei Verwendung eines zweikanaligen Strahlengangs sind der linke und der rechte Strahl im Binokulartubus nicht parallel, sondern haben einen bestimmten Winkel – den Volumenbetrachtungswinkel (normalerweise 12 Grad -15 Grad), d linker und rechter Strahl. Beide Augen liefern ein dreidimensionales Bild. Es handelt sich im Wesentlichen um zwei nebeneinander angeordnete Einröhrenmikroskope. Der durch die optischen Achsen der zwei Linsentuben gebildete Betrachtungswinkel ist äquivalent zu dem Betrachtungswinkel, der gebildet wird, wenn eine Person ein Objekt mit beiden Augen betrachtet, wodurch ein dreidimensionales visuelles Bild in einem dreidimensionalen Raum erzeugt wird.
(2) Das Bild ist gerade, einfach zu bedienen und zu sezieren, da das Prisma unter dem Okular das Bild auf den Kopf stellt.
(3) Obwohl die Vergrößerung nicht so gut ist wie die eines herkömmlichen Mikroskops, hat es einen großen Arbeitsabstand.
(4) Die Fokustiefe ist groß, was zum Beobachten der gesamten Schicht des untersuchten Objekts geeignet ist.
(5) Der Durchmesser des Sichtfeldes ist groß.
Die optische Struktur des derzeitigen Stereoskops ist: Durch eine gewöhnliche Hauptobjektivlinse werden die zwei Lichtstrahlen nach dem Abbilden des Objekts durch zwei Sätze von Zwischenobjektivlinsen-Zoomlinsen getrennt, um einen Gesamtbetrachtungswinkel zu bilden, und dann durch die jeweiligen Okulare abgebildet , durch Veränderung des Zwischenabstandes zwischen den Spiegelgruppen erhält man die Veränderung seiner Vergrößerung, daher wird es auch „Zoom-Stereomikroskop“ genannt. Entsprechend den Anwendungsanforderungen kann das aktuelle Stereoskop mit einer Fülle von optionalem Zubehör wie Fluoreszenz, Fotografie, Videografie, Kaltlichtquelle usw. ausgestattet werden.
2. Metallographisches Mikroskop
Ein metallografisches Mikroskop ist ein Mikroskop, das speziell zur Beobachtung der metallografischen Struktur von undurchsichtigen Objekten wie Metallen und Mineralien verwendet wird. Diese undurchsichtigen Objekte können mit gewöhnlichen Durchlichtmikroskopen nicht betrachtet werden, daher besteht der Hauptunterschied zwischen der Metallographie und gewöhnlichen Mikroskopen darin, dass ersteres reflektiertes Licht verwendet, während letzteres zur Beleuchtung Durchlicht verwendet. In dem metallographischen Mikroskop wird der Beleuchtungsstrahl aus der Richtung der Objektivlinse zur Oberfläche des beobachteten Objekts emittiert, von der Oberfläche des Objekts reflektiert und dann zur Abbildung zur Objektivlinse zurückgeführt. Dieses reflektierende Beleuchtungsverfahren wird auch weit verbreitet bei der Inspektion von Siliziumwafern mit integrierten Schaltkreisen verwendet.
3. Polarisationsmikroskop
Polarisationsmikroskope sind Mikroskope, mit denen sogenannte transparente und opake anisotrope Materialien untersucht werden. Alle Substanzen mit Doppelbrechung sind unter einem Polarisationsmikroskop deutlich zu unterscheiden. Natürlich können diese Substanzen auch durch Färbung beobachtet werden, aber einige sind nicht möglich und es müssen Polarisationsmikroskope verwendet werden.
(1) Merkmale von Polarisationsmikroskopen
Eine Methode, gewöhnliches Licht in polarisiertes Licht für die Mikroskopie umzuwandeln, um festzustellen, ob eine Substanz monobrechend (in alle Richtungen) oder doppelbrechend (anisotrop) ist. Doppelbrechung ist eine grundlegende Eigenschaft von Kristallen. Daher werden Mikroskope mit polarisiertem Licht in großem Umfang in Mineralien, Chemie und anderen Gebieten verwendet und haben auch Anwendungen in Biologie, Botanik und anderen Gebieten.
(2) Das Grundprinzip des Polarisationslichtmikroskops
Das Prinzip der Polarisationsmikroskopie ist komplizierter, deshalb werde ich es hier nicht zu sehr vorstellen. Das Polarisationsmikroskop muss über folgendes Zubehör verfügen: Polarisator, Analysator, Kompensator oder Phasenplatte, spezielles spannungsfreies Objektiv, Drehtisch.
(3) Polarisationsmikroskop-Verfahren
Eine Art. Orthoskop: Auch als verzerrungsfreies Mikroskop bekannt, zeichnet es sich durch die Verwendung einer Objektivlinse mit geringer Vergrößerung anstelle einer Bertrand-Linse aus, um das Objekt zu untersuchen. Direkte Untersuchung mit polarisiertem Licht. Gleichzeitig wird zur Verkleinerung der Beleuchtungsapertur die obere Linse des Kondensors auseinandergedrückt. Ein normales Phasenmikroskop wird verwendet, um die Doppelbrechung eines Objekts zu untersuchen.
b. Konoskop: Auch als Interferenzmikroskop bekannt, untersucht es die Interferenzmuster, die entstehen, wenn polarisiertes Licht interferiert. Diese Methode wird verwendet, um die Einachsigkeit oder Zweiachsigkeit eines Objekts zu beobachten. Bei diesem Verfahren wird zur Beleuchtung ein stark konvergierender polarisierter Lichtstrahl verwendet.
(4) Anforderungen an Polarisationsmikroskope
Eine Art. Lichtquelle: Verwenden Sie am besten monochromatisches Licht, da Lichtgeschwindigkeit, Brechungsindex und Interferenzerscheinungen mit der Wellenlänge variieren. Allgemeine Mikroskope können gewöhnliches Licht verwenden.
b. Okulare: Okulare mit Fadenkreuz.
C. Kondensor: Um parallel polarisiertes Licht zu erhalten, sollte ein ausschwenkbarer Kondensor verwendet werden, der die obere Linse herausdrücken kann.
d. Bertrand-Linse: ein Hilfselement im Strahlengang des Kondensors, das eine Hilfslinse ist, die die durch das Objekt verursachte Primärphase in die Sekundärphase verstärkt. Es garantiert die Beobachtung eines ebenen Interferenzmusters, das in der hinteren Brennebene des Objektivs entsteht, mit dem Okular.
(5) Anforderungen an Polarisationsmikroskope
Eine Art. Die Mitte des Tisches ist koaxial zur optischen Achse.
b. Der Polarisator und der Analysator sollten in Quadraturpositionen sein.
C. Das Schießen sollte nicht zu dünn sein.
4. Fluoreszenzmikroskopie
Die Fluoreszenzmikroskopie verwendet kurzwelliges Licht, um ein mit Fluorescein gefärbtes Objekt zu bestrahlen, um eine langwellige Fluoreszenz anzuregen und zu erzeugen, und dann zu beobachten. Die Fluoreszenzmikroskopie wird in der Biologie, Medizin und anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.
(1) Fluoreszenzmikroskope werden im Allgemeinen in zwei Typen unterteilt: Transmissionstyp und Epi-Beleuchtungstyp.
Eine Art. Transmissionstyp: Das Anregungslicht wird von der Unterseite des untersuchten Objekts emittiert, und der Kondensor ist ein Dunkelfeldkondensor, sodass das Anregungslicht nicht in die Objektivlinse eintritt und die Fluoreszenz in die Objektivlinse eintritt. Es ist hell bei geringer Vergrößerung und dunkel bei hoher Vergrößerung. Ölimmersions- und Neutralisationsvorgänge sind schwierig, insbesondere der Beleuchtungsbereich mit geringer Vergrößerung ist schwierig zu bestimmen, aber es können sehr dunkle Hintergründe erhalten werden. Der transmissive Typ wird nicht für undurchsichtige Inspektionsobjekte verwendet.
Übertragungsart ist derzeit fast eliminiert. Die meisten neuen Fluoreszenzmikroskope sind epitaktisch. Die Lichtquelle kommt von oberhalb des Prüfobjekts, im Strahlengang befindet sich ein Strahlteiler, der für transparente und opake Prüfobjekte geeignet ist. Da die Objektivlinse als Kondensor wirkt, ist sie nicht nur einfach zu bedienen, sondern kann auch eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten Sichtfeldes von geringer bis hoher Vergrößerung erreichen.
(2) Vorsichtsmaßnahmen für die Fluoreszenzmikroskopie
Eine Art. Eine Langzeitbelichtung mit Anregungslicht führt zu Fluoreszenzzerfall und -löschung, daher sollte die Beobachtungszeit so weit wie möglich verkürzt werden. .
b. Verwenden Sie zum Betrachten von Öl "nicht fluoreszierendes Öl".
C. Die Fluoreszenz ist fast immer schwach und sollte in einem dunkleren Raum durchgeführt werden.
d. Installieren Sie am besten einen Spannungsstabilisator in der Stromversorgung, da sonst die Spannungsinstabilität nicht nur die Lebensdauer der Quecksilberlampe verringert, sondern auch die Wirkung des Mikroskops beeinträchtigt.
Gegenwärtig werden viele aufstrebende biologische Forschungsgebiete auf Fluoreszenzmikroskopietechniken angewendet, wie z. B. Gen-in-situ-Hybridisierung (FISH).
5. Phasenkontrastmikroskop
In der Entwicklung optischer Mikroskope ist die erfolgreiche Erfindung des Phasenkontrastmikroskops eine wichtige Errungenschaft der modernen Mikroskoptechnik. Wir wissen, dass das menschliche Auge nur die Wellenlänge (Farbe) und die Amplitude (Helligkeit) von Lichtwellen unterscheiden kann. Bei farblosen und transparenten biologischen Proben ändern sich Wellenlänge und Amplitude beim Durchgang des Lichts nicht wesentlich, sodass es schwierig ist, die Probe im Hellfeld zu beobachten. .
Das Phasenkontrastmikroskop dient dazu, die optische Wegdifferenz des untersuchten Objekts zu verwenden, um eine mikroskopische Detektion durchzuführen, d. h. das Interferenzphänomen von Licht effektiv zu nutzen, um die Phasendifferenz, die vom menschlichen Auge nicht unterschieden werden kann, sogar in eine unterscheidbare Amplitudendifferenz zu ändern wenn es farblos und durchsichtig ist. Materie kann auch deutlich sichtbar werden. Dies erleichtert die Beobachtung lebender Zellen erheblich, sodass die Phasenkontrastmikroskopie häufig für inverse Mikroskope verwendet wird.
Das Phasenkontrastmikroskop unterscheidet sich vom Hellfeld in der Ausstattung und hat einige besondere Anforderungen:
a. Unter dem Kondensor installiert und mit dem Kondensor kombiniert - Phasenkontrast-Kondensor. Es besteht aus auf einer Scheibe montierten Ringblenden unterschiedlicher Größe mit der Aufschrift 10X, 20X, 40X, 100X usw. auf der Außenseite, die in Verbindung mit Objektiven mit entsprechenden Vielfachen verwendet werden.
b. Phasenplatte: Auf der hinteren Brennebene der Objektivlinse installiert, ist sie in zwei Teile geteilt, einer ist der Teil, durch den das direkte Licht fällt, der ein durchscheinender Ring ist, der als konjugierte Ebene bezeichnet wird; der andere ist der Teil, durch den das gebeugte Licht "kompensiert". Objektive mit Phasenplatten werden "Phasenkontrastobjektive" genannt, und das Wort "Ph" steht oft auf dem Gehäuse.
Die Phasenkontrastmikroskopie ist ein relativ komplexes Mikroskopieverfahren. Um einen guten Beobachtungseffekt zu erzielen, ist das Debuggen des Mikroskops sehr wichtig. Darüber hinaus sind folgende Aspekte zu beachten:
Eine Art. Die Lichtquelle sollte stark sein und alle Aperturblenden sollten geöffnet sein;
b. Verwenden Sie Farbfilter, um Lichtwellen nahezu monochromatisch zu machen.
6. Differential-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie (Diffe Rent Interference Contrast DIC)
Die differentielle Interferenzkontrastmikroskopie erschien in den 1960er Jahren. Es kann nicht nur farblose und transparente Objekte beobachten, sondern auch starke stereoskopische Bilder darstellen und hat einige Vorteile, die die Phasenkontrastmikroskopie nicht erreichen kann. , ist der Beobachtungseffekt realistischer.
(1) Grundsätze
Die differentielle Interferenzkontrastmikroskopie verwendet spezielle Wollaston-Prismen, um den Strahl aufzubrechen. Die Schwingungsrichtungen der Teilstrahlen sind senkrecht zueinander und die Intensität ist gleich. Die beiden Punkte des Strahls, der durch das zu prüfende Objekt geht, liegen sehr nahe beieinander, und die Phasen sind leicht unterschiedlich. Da der Trennungsabstand zwischen den beiden Lichtstrahlen extrem klein ist, gibt es kein Geisterphänomen, wodurch das Bild dreidimensional erscheint.
(2) Benötigte Spezialteile für Differential-Interferenz-Kontrast-Mikroskop:
a. Polarisator
b. Analysator
C. 2 Wollaston-Prismen
(3) Vorsichtsmaßnahmen bei der differentiellen Interferenzkontrastmikroskopie
Eine Art. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit der differentiellen Interferenz sollte sich kein Schmutz und Staub auf der Plattenoberfläche befinden.
b. Substanzen mit Doppelbrechung können die Wirkung einer differentiellen Interferenzkontrastmikroskopie nicht erreichen.
C. Kunststoff-Petrischalen können nicht verwendet werden, wenn Differentialinterferenz auf ein inverses Mikroskop angewendet wird.
7. Inverses Mikroskop (Inverses Mikroskop)
Das inverse Mikroskop eignet sich für die mikroskopische Beobachtung von Gewebekultur, In-vitro-Zellkultur, Plankton, Umweltschutz, Lebensmittelkontrolle usw. im biomedizinischen Bereich.
Aufgrund der Einschränkungen der oben genannten Probeneigenschaften erfordert das Platzieren des zu inspizierenden Objekts in einer Petrischale (oder Kulturflasche) einen großen Arbeitsabstand des inversen Mikroskopobjektivs und des Kondensors, und das inspizierte Objekt in der Petrischale kann direkt begutachtet werden. Mikroskopische Beobachtung und Forschung. Daher sind die Positionen der Objektivlinse, der Kondensorlinse und der Lichtquelle alle umgekehrt, daher wird es als "inverses Mikroskop" bezeichnet.
Aufgrund von Arbeitsabstandsbeschränkungen haben inverse Mikroskopobjektive eine maximale Vergrößerung von 60X. Im Allgemeinen sind inverse Mikroskope für die Forschung mit 4X-, 10X-, 20X- und 40X-Phasenkontrastobjektiven ausgestattet, da inverse Mikroskope hauptsächlich für farblose und transparente In-vivo-Beobachtungen verwendet werden. Wenn der Benutzer spezielle Anforderungen hat, kann auch anderes Zubehör ausgewählt werden, um die Beobachtung von differentieller Interferenz, Fluoreszenz und einfach polarisiertem Licht zu vervollständigen.
Inverse Mikroskope werden häufig in Patch-Clamp-, transgenen ICSI- und anderen Bereichen eingesetzt.
8. Digitales Mikroskop
Ein digitales Mikroskop ist ein Mikroskop, das eine Kamera (dh ein Fernsehkameraobjektiv oder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung) als Empfangselement verwendet. Auf der realen Bildfläche des Mikroskops wird eine Kamera installiert, die das menschliche Auge als Empfänger ersetzt. Die optoelektronische Vorrichtung wandelt das optische Bild in ein elektrisches Signalbild um und führt dann eine Größenerkennung und Partikelzählung durch. Diese Art von Mikroskop kann in Verbindung mit einem Computer verwendet werden, um die Automatisierung der Erkennung und Informationsverarbeitung zu erleichtern, und wird hauptsächlich in Situationen verwendet, in denen viel mühsame Erkennungsarbeit erforderlich ist.
2. Die Verwendung verschiedener optischer Mikroskope
Die Fluoreszenzmikroskopie verwendet die von der Probe emittierte Fluoreszenz, um Objekte zu beobachten;
Stereomikroskope können verwendet werden, um dreidimensionale Bilder von Objekten zu beobachten;
Das Projektionsmikroskop kann das Bild des Objekts auf den Projektionsschirm projizieren, damit mehrere Personen es gleichzeitig beobachten können;
Inverse Mikroskope für die Zellkultur, Gewebekultur und mikrobielle Forschung;
Phasenkontrastmikroskop wird verwendet, um farblose und transparente Proben zu beobachten;
Mit der Dunkelfeldmikroskopie werden beispielsweise Bakterien und Spirochäten beobachtet. sportlich.
