显微镜知识
显 微 镜 知 识
我们的眼睛能看到数百万光年外的星系,却不一定能看到眼前细小的物体。在大尺度上观察物质的运动,毫无疑问能得到强烈的美感。那么从极其微小的尺度上呢?威廉·布莱克在一首诗中写道:
一花一世界,
一沙一天堂,
掌中握无限,
霎那成永恒。
——《天真的预言》(Auguries of Innocence),1863
原子组成的(SiO2)。
“世界”。一个视力正常的人,只能看清大约25物体的像正确的投影在视网膜上。即使在251分0.075毫米的线分开。从0.075毫米的时候,它们的——上面。那么你就没法把它们分辨开来。
“放大”物体。比如在《墨经》里面就凸透镜——“放大镜”——能够聚焦太阳光,也能让你看到放
这远远不足以让我们看清某些物体的细节。世纪,出现了为视力不济的人准备的眼镜——一种玻璃制造的透镜片。随各种新的发明纷纷涌现出来,显微镜(microscope)就是其中的一个。大约在16世纪末,荷兰的眼镜商詹森(Zaccharias Janssen)和他的儿子把几块镜片放进了一个圆筒中,结果发现通过圆筒看到附近的物体出奇的大,这就是现在的显微镜和望远镜的前身。
据说,几百年前列文虎克把他制作显微镜的技术视为秘密。今天,显微镜——至少是光学显微镜——已经成了一种非常普通的工具,让我们了解这个小小的大千世界。
复合式显微镜
詹森制造的是第一台复合式显微镜。一个凸透镜把另外一个大10倍,另一个能放大2010*20=200倍。
1665“单元”结构。胡克把它们称作“·冯·列文虎克(Anthony Von 制造的显微镜让人们大开眼界。列文虎克自幼学习磨由于他的技艺精湛,磨制的单片显微镜的放大倍数将近300
罗伯特·虎克的显微镜
列文虎克的显微镜
他惊奇的发现了其中令人惊叹起了一阵轰动。人们有时候把列文虎克称为“显微镜之父”,严格的说,这不太正确。列文虎克没有发明第一个复合式显微镜,他的成就是制造出了高质量的凸透镜镜头。
在接下来的两个世纪中,复合式显微镜得到了充分的完善,例如人们发明了能够消除色差(当不同波长的光线通过透镜的时候,它们折射的方向略有不同,这导致了成像质量的下降)和其他光学误差的透镜组。与19世纪的显微镜相比,现在我们使用的普通光学显微镜基本上没有什么改进。原因很简单:光学显微镜已经达到了分辨率的极限。
如果仅仅在纸上画图,你自然能够“制造”出任意放大倍数的显微镜。但是光的波动性将毁掉你完美的发明。即使消除掉透镜形状的缺陷,任何光学仪器仍然无法完美的成像。人们花了很长时间才发现,光在通过显微镜的时候要发生衍射——简单的说,物体上的一个点在成像的时候不会是一个点,而是一个衍射光斑。如果两个衍射光斑靠得太近,你就没法把它们分辨开来。显微镜的放大倍数再高也无济于事了。对于使用可见光作为光源的显微镜,它的分辨率极限是0.2微米。任何小于0.2微米的结构都没法识别出来。
暗视场显微镜
象,镜 高,以暗视 显微镜的最高分辨率为0.2微米,而暗视场显微镜 可看到0.004
暗视场显微镜观察 相差显微镜观察
相差显微镜
幅差,从而大大提高了标本内显微结构间的对比度,使标本结构更加清晰可辨。是介于光学显微镜与电子显微镜之间的一种显微检查技术,用于观察生活细胞或未经染色细胞的形态结构。生物细胞无色透明,细胞内各种结构间的反差很小,在一般光学显微镜下难以清晰观察到细胞的轮廓及内部结构,必须使用相差显微镜
显微镜的光学系统
显微镜,最重要的指标是清晰度要高。没有清晰度,放大倍数便毫无意义,这取决于光学系统,显微系统虽然都是由物镜目镜组成,但是系统不同 ,效果大不相同,就好象普通电视和数字电视,都可以看,档次效果却不一般。目前各种显微镜主要分二大类型光学系统:
1、有限远显微光学系统——普通。
2、无限远显微光学系统——清晰度高,国外如德国、日本、美国的仪器设计采用。
电子显微镜
“波长”就越短。如果能把电子的速度加到足够高,
1938年,德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska子显微镜(TEM)。1952年,英国工程师制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。电子显微镜是20以加到很高,10-9m)。很多在可见光下看不见的物体——例如病毒——
(电子显微镜下的蚊子)
扫描隧道显微镜
用电子代替光,这或许是一个反常规的主意。但是还有更令人吃惊的。1983 年,IBM公司苏黎世实验室的两位科学家Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明了所谓的扫描隧道显微镜(STM)。这种显微镜比电子显微镜更激进,它完全失去了传统显微镜的概念。
诺贝尔奖:Ernst Ruska,Gerd Binnig和Heinrich Rohrer分别因为发明电子显微镜和扫描隧道显微镜而分享1986
很显然,你不能直接“看到”滴溜乱转的削球,更不是达·“隧道效应”离物体表面很近——大约在纳米级的距离上隧道效应就会起作用。电子会穿过
扫描隧道显微镜:图中的“IBM”是由单个原子构成的
因为这项奇妙的发明,Binnig和Rohrer获得了1986年的诺贝尔物理学奖。这一年还有一个人分享了诺贝尔物理学奖,那就是电子显微镜的发明者Ruska。
显 微 镜 的 调 整
为了更好地发挥显微镜的各种功能,提高工作效率,保证在显微观察及显微摄象过程中取得最佳效果,使用人员必须了解和掌握显微镜正确的调试方法和使用方法。尤其是多功能高倍显微镜,能进行多种显微镜检方法观察,正确的试调方法和使用方法就显得尤为重要。下面简述调试及使用方法。
1. 显微镜照明光路系统的调整 在显微镜初次安装和调试时,就必须把照明光路系统调整好,4项内容:
(1) 照明光源灯室在显微外的初步调整
① 首先将灯室的外壳打开,安装时避免手指直使用寿命。
② “←→”),使灯丝投影在外的墙上,将灯丝成像调至清晰;然后调节灯的高低(标有“──”
(2) 目的是为了把发光体的像
Kohler)系统的正确调整 显微镜的正确调试,主要工作之一是照的人员,特别是作显微照像的人员来说,应该对库勒照明系统的原理及其调整步骤有一定的了解和掌握,才能充分发挥显微镜应有的功能,拍出来的照片才能在效果上比较一致而又完善。
库勒照明系统的原理简单来说就是:光源发光体上任意一点发出的光,可以照明显微镜的视域范围,而光源发光体上每一点所发出的光汇集起来,在显微镜的视域中就实现了非常充分而又均匀的照明。 调整库勒照明系统的目的,是为了使所观察的视域能获得均匀而又充分的照明,防止杂散光对照像系统造成影响或干扰,以
免照像时在底片形成灰雾。 库勒照明系统调整好以后,整个视域照明均匀,拍摄的显微照片明亮清晰,反差正常。在日后使用过程中应特别注意:
a. 视场光阑不可任意开大,但可随物镜倍数的增大而将视场光阑收小,随物镜倍数的减小而
b. 聚光镜的高低位置不准乱调,否则会破坏已调整好的库勒照明系统;
c. 关于物镜倍数与视场光阑大小配合问题,在实际使用过程中,作为一般观察不一定要收小或开大视场光阑,但作显微照相时,为了避免杂散光线对照相系统的干扰,以便能拍摄到较完善的照片,则应在使用每一个倍数的物镜时,把视场光阑调节到根据记号直接调至相应的位置。
(4) 孔径光阑的正确使用
为了发挥聚光镜孔径光阑的作用,2/3 。
2. 显微镜成像光路系统的调整及显微镜检术概要
所谓显微镜检术(microscopy
(1) 透射光明视野brightfield)
基本部件:
b.
调整方法:在上述显微镜的库勒照明系统调整好后,即可应用明视野法。
适用范围:所有已染色的组织切片、血液涂片等。
注意事项:
a. 使用明视野方法观察时,一定要将库勒照明系统调整好;
b. 视场光阑不可任意开大,使用10×、10×以下和10×以上物镜时,要将聚光镜前端透镜分别摆事实出和摆进光路中;
c. 不可用聚光镜的孔径光阑来调节视野的亮度,更不要乱调聚光镜的高低位置,否则,会降低显微镜的分辨率和破坏已调整好的库勒照明系统;
d. 作显微照相时,每换用一个倍数的物镜,就要调节聚光镜的孔径光阑,使它的大小正好等于所用物镜数值孔径的2/3 。
(2) 落射光激发的荧光法(简称为落射荧光法)
被激发的荧光经物镜成像并穿透反光镜而由目镜观察。效率高,50W的光源强度比透射荧光法的250W还强。
荧光方法是利用波长较短的紫外光、紫光、蓝紫光、
显微镜的保养
1.
2. 普遍存在着生霉起雾问题,霉和雾会使显微镜的视场模
3. 显微镜在每次使用完毕后应及时做好清洁工作,特别是目镜、物镜等容易污染的光学部件,如发现表现表面有灰尘、指纹、脏物等,应及时用镜头纸清洁干净。
4. 显微镜工作室最好能安装空调、抽湿及防尘装置。
5. 如发现光学部件内部有生霉等现象,最好及时联系厂家派人清洁、维修。