Einführung in einige Kenntnisse über optische Mikroskope
Ein Instrument oder Gerät, das ein winziges Objekt oder einen winzigen Teil eines Objekts zur Beobachtung mit hoher Vergrößerung vergrößert. Es wird häufig in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion sowie in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt. Auch Biologen und Mediziner nutzen in ihrem Beruf häufig Mikroskope. Grob unterteilt in optische Mikroskope und Elektronenmikroskope.
Ein optisches Mikroskop ist ein Mikroskop, das sichtbares Licht als Lichtquelle verwendet. Gewöhnliche optische Mikroskope können in zwei Teile unterteilt werden: das optische System und das mechanische Gerät. Das optische System umfasst hauptsächlich Okulare, Objektive, Kondensoren, Blenden und Lichtquellen. Das mechanische Gerät umfasst hauptsächlich den Objektivtubus, die Spiegelsäule, den Tisch, die Spiegelbasis, die Dickeneinstellschraube und andere Teile (Abbildung 1). Das optische Grundprinzip ist in Abbildung 2 dargestellt. Die kleine konvexe Linse links in der Abbildung stellt eine Gruppe von Linsen mit kurzer Brennweite dar, die als Objektivlinse bezeichnet werden. Die große konvexe Linse rechts stellt eine Gruppe von Linsen mit langer Brennweite dar, die als Okular bezeichnet werden. Das zu beobachtende Objekt (AB) befindet sich etwas außerhalb des Brennpunkts (f1) der Objektivlinse. Das Licht des Objekts erzeugt nach dem Durchgang durch die Objektivlinse ein invertiertes, vergrößertes reales Bild (B'A'), das leicht innerhalb des Okularfokus (f2) liegt. Die Augen des Beobachters vergrößern das reale Bild (B'A') durch das Okular weiter in ein umgekehrtes virtuelles Bild (B"A").
Das Okular befindet sich oberhalb des Mikroskoptubus und besteht im Allgemeinen aus zwei konvexen Linsen. Dadurch wird nicht nur das von der Objektivlinse erzeugte reale Bild weiter erweitert, sondern auch das von den Augen beobachtete Sichtfeld eingeschränkt. Je nach Vergrößerung gibt es drei Arten häufig verwendeter Okulare: 5-fach, 10-fach und 15-fach.
Das Objektiv befindet sich im Allgemeinen unterhalb des Mikroskoptubus, nahe dem beobachteten Objekt. Es besteht aus 8 bis 10 Linsen. Seine Funktion besteht darin, das Objekt zu vergrößern (ein vergrößertes reales Bild zu erstellen), die zweite darin, die Qualität des Bildes sicherzustellen und die dritte darin, die Auflösung zu erhöhen. Häufig verwendete Objektive können je nach Vergrößerung in Objektive mit geringer Vergrößerung (4×), mittlerer Vergrößerung (10× oder 20×), hoher Vergrößerung (40×) und Ölimmersionsobjektiv (100×) unterteilt werden. Auf dem Spiegelwechslerrad sind mehrere Objektivlinsen montiert, und die Objektivlinse mit unterschiedlichen Vielfachen kann durch Drehen des Drehtellers nach Bedarf ausgewählt werden.
Die Vergrößerung des Mikroskops ist das Vielfache des Okulars multipliziert mit dem Objektiv. Wenn beispielsweise das Okular 10-fach und die Objektivlinse 40-fach ist, beträgt die Vergrößerung 40×10-fach (Vergrößerung 400-fach). Ein gutes Mikroskop kann 2000-fach vergrößern und zwei Punkte unterscheiden, die 1×10-5cm voneinander entfernt sind.
Wenn weißes Licht durch die konvexe Linse fällt, hat das Licht mit kürzerer Wellenlänge (blau-lila) eine größere Brechung als das Licht mit langer Wellenlänge (rot-orange). Daher gibt es bei der Bildgebung verschiedene Spektren um das Bild herum und einen Kreis aus blauem oder rotem Licht. Dieser Farbfehler wird chromatische Aberration genannt. Aufgrund der unterschiedlichen Winkel, in denen Licht in die verschiedenen Teile der Linsenoberfläche eintritt (und aus ihnen austritt), wird das Licht, das durch die Peripherie der Linse fällt, in einem größeren Winkel gebrochen als das Licht, das durch die Mitte der Linse geht. Daher treten während der Bildaufnahme unscharfe und verzerrte Bilder am Bildumfang auf. Dieser Fehler in der Krümmung der Abbildungsoberfläche wird sphärische Aberration genannt. Eine Reihe konvexer und konkaver Linsengruppen mit unterschiedlichen Formen, Strukturen und Abständen arbeiten zusammen, um chromatische Aberration und sphärische Aberration weitestgehend zu korrigieren und ein helles, klares und genaues Bild zu erzeugen. Aus diesem Grund besteht das Okular bzw. das Objektiv aus einem Linsensatz. Solche Linsen werden Planachromate genannt.
Wenn Licht von einem Medium (z. B. Luft) auf ein anderes, dichteres Medium (z. B. Glas) projiziert wird, wird es zur „Normallinie“ (einer Linie senkrecht zur Grenzfläche des Mediums) gebogen, z. B. zur BOA-Linie in Abbildung 3. Wenn Licht von einem dichten Medium (Glas) in ein nicht dichtes Medium (Luft) eintritt, weicht es von der „normalen Linie“ ab, beispielsweise der AOB-Linie (Abbildung 3a). Wenn das Licht durch das Kondensorglas (Brechungsindex 1,51) gelangt und in die Luft gelangt, wird es ebenfalls abgelenkt und nach außen gebrochen, sodass die in die Objektivlinse eintretende Lichtmenge stark reduziert wird und auch die Auflösung des Bildes verringert wird. Wenn bei Verwendung eines 100-fachen Objektivs Öl zwischen Objektiv und Deckglas eingefüllt wird (der Brechungsindex beträgt ebenfalls 1,51), um die Luft zu isolieren, kann das Licht nahezu ohne Brechung in das Objektiv eindringen, was die Helligkeit und Auflösung erhöht das Bild . Solche Objektive werden Ölimmersionsobjektive genannt (Abbildung 3b).
Der Kondensor befindet sich unter dem Mikroskoptisch und kann das Licht der Lichtquelle bündeln, das Licht auf die Probe konzentrieren und dafür sorgen, dass die Probe gleichmäßig mit mäßiger Lichtintensität bestrahlt wird. Das untere Ende des Kondensors ist mit einer Aperturblende (Membran) ausgestattet, um die Dicke des Strahls zu steuern.
Die Beleuchtungsquelle eines gewöhnlichen optischen Mikroskops befindet sich unter dem Kondensor, einer besonders starken Glühbirne mit gleichmäßiger Beleuchtung, die mit einem variablen Widerstand zur Änderung der Lichtintensität ausgestattet ist.
Da das Lichtquellenlicht eines gewöhnlichen optischen Mikroskops von der Unterseite des Linsenkörpers durchdringt, durch die Kondensorlinse und die Objektivlinse gelangt und das Okular erreicht, muss die zu beobachtende Probe in dünne Scheiben mit einer Dicke von etwa 10 mm geschnitten werden 6 μm, die Licht in der medizinischen und biologischen Forschung übertragen können. Und zum Färben, um verschiedene Gewebe und Zellen sowie andere feine Strukturen darzustellen. Der gesamte Verarbeitungsprozess wird als herkömmliche Gewebeschnitttechnik bezeichnet und umfasst die Auswahl geeigneter Gewebematerialien, deren Fixierung mit Formaldehydlösung (Formalin), die schrittweise Entwässerung mit Alkohol, die Einbettung in Paraffin, das Schneiden des Gewebes in dünne Scheiben mit einem Mikrotom und deren Montage auf Glasobjektträgern, und dann wurden die Gewebeobjektträger nach dem Färben mit Hämatoxylin-Eosin-Farbstoff schließlich in optischem Harzkleber befestigt. Vorbereitete Gewebeschnitte können über einen langen Zeitraum aufbewahrt werden.
Das Okular und die Objektivlinse des Mikroskops sind an beiden Enden des Objektivtubus installiert und ihr Abstand ist festgelegt. Platzieren Sie den Objektträger auf dem Tisch und drehen Sie die Grobeinstellungsschraube, um den Tisch nahe an die Objektivlinse zu bringen. Der Gewebeschnitt gelangt in die Brennebene des Objektivs und das Gewebebild in der Probe ist im Okular zu sehen. Verwenden Sie dann die Feineinstellungsschraube, um das Bild im Okular klar zu beobachten. Bei einem Vergrößerungswechsel muss das Okular bzw. Objektiv ausgetauscht werden.
