Introduzione alla classificazione e all'uso dei vari microscopi ottici
Esistono molti metodi di classificazione dei microscopi ottici: in base al numero di oculari utilizzati, può essere suddiviso in microscopi binoculari e monoculari; a seconda che l'immagine abbia un effetto stereo, può essere suddivisa in stereomicroscopi e non stereomicroscopi; secondo l'oggetto di osservazione, può essere suddiviso in microscopi biologici e microscopi d'oro. microscopio. Microscopio di fase, ecc.; secondo il principio ottico, può essere suddiviso in microscopio a luce polarizzata, microscopio a contrasto di fase e microscopio a interferenza differenziale, ecc.; in base al tipo di sorgente luminosa, può essere suddivisa in luce ordinaria, fluorescenza, luce ultravioletta, luce infrarossa e microscopio laser, ecc.; a seconda del tipo di ricevitore, può essere suddiviso in Visione, microscopio digitale (fotocamera), ecc. I microscopi comunemente usati includono il microscopio stereo binoculare, il microscopio metallografico, il microscopio a luce polarizzata, il microscopio a fluorescenza, ecc.
1. Stereomicroscopio binoculare
Lo stereomicroscopio binoculare, noto anche come "microscopio solido" o "specchio da dissezione", è uno strumento visivo con un senso stereoscopico positivo. Trova largo impiego nella chirurgia della fetta e nella microchirurgia in campo biomedico; nell'industria, viene utilizzato per l'osservazione, l'assemblaggio e l'ispezione di minuterie e circuiti integrati. Ha le seguenti caratteristiche:
(1) Utilizzando un percorso ottico a doppio canale, i raggi sinistro e destro nel tubo binoculare non sono paralleli, ma hanno un certo angolo: l'angolo di visione del volume (solitamente 12 gradi -15 gradi), ovvero il travi sinistra e destra. Entrambi gli occhi forniscono un'immagine tridimensionale. Si tratta essenzialmente di due microscopi a tubo singolo affiancati. L'angolo di visione formato dagli assi ottici dei due barilotti dell'obiettivo è equivalente all'angolo di visione formato quando una persona osserva un oggetto con entrambi gli occhi, formando così un'immagine visiva tridimensionale in uno spazio tridimensionale.
(2) L'immagine è diritta, facile da usare e da sezionare, perché il prisma sotto l'oculare capovolge l'immagine.
(3) Sebbene l'ingrandimento non sia buono come quello di un microscopio tradizionale, ha una lunga distanza di lavoro.
(4) La profondità focale è ampia, il che è conveniente per osservare l'intero strato dell'oggetto ispezionato.
(5) Il diametro del campo visivo è grande.
La struttura ottica dell'attuale stereoscopio è: attraverso una normale lente dell'obiettivo principale, i due fasci di luce dopo l'imaging dell'oggetto sono separati da due serie di lenti dell'obiettivo intermedio-lenti zoom per formare un angolo di visione generale e quindi ripreso attraverso i rispettivi oculari , modificando l'intermedio La distanza tra i gruppi di specchi per ottenere la modifica del suo ingrandimento, per questo viene anche chiamato "Zoom-stereomicroscopio". A seconda dei requisiti dell'applicazione, l'attuale stereoscopio può essere dotato di una vasta gamma di accessori opzionali, come fluorescenza, fotografia, videografia, sorgente di luce fredda, ecc.
2. Microscopio metallografico
Un microscopio metallografico è un microscopio utilizzato specialmente per osservare la struttura metallografica di oggetti opachi come metalli e minerali. Questi oggetti opachi non possono essere osservati con i normali microscopi a luce trasmessa, quindi la principale differenza tra metallografia e microscopi ordinari è che il primo utilizza la luce riflessa, mentre il secondo utilizza la luce trasmessa per l'illuminazione. Nel microscopio metallografico, il raggio di illuminazione viene emesso dalla direzione della lente dell'obiettivo alla superficie dell'oggetto osservato, riflesso dalla superficie dell'oggetto e quindi restituito alla lente dell'obiettivo per l'imaging. Questo metodo di illuminazione riflettente è anche ampiamente utilizzato nell'ispezione di wafer di silicio di circuiti integrati.
3. Microscopio polarizzatore
I microscopi polarizzatori sono microscopi utilizzati per studiare i cosiddetti materiali anisotropi trasparenti e opachi. Tutte le sostanze con birifrangenza possono essere chiaramente distinte al microscopio polarizzatore. Naturalmente, queste sostanze possono essere osservate anche mediante colorazione, ma alcune non sono possibili e devono essere utilizzati microscopi polarizzatori.
(1) Caratteristiche dei microscopi polarizzatori
Un metodo per trasformare la luce ordinaria in luce polarizzata per la microscopia per identificare se una sostanza è monorifrangente (in tutte le direzioni) o birifrangente (anisotropica). La birifrangenza è una proprietà fondamentale dei cristalli. Pertanto, i microscopi a luce polarizzata sono ampiamente utilizzati nei minerali, nella chimica e in altri campi e hanno anche applicazioni in biologia, botanica e altri campi.
(2) Il principio di base del microscopio a luce polarizzata
Il principio della microscopia a luce polarizzata è più complicato, quindi non lo introdurrò troppo qui. Il microscopio polarizzatore deve avere i seguenti accessori: polarizzatore, analizzatore, compensatore o piastra di fase, lente speciale antistress, tavolino rotante.
(3) Metodo del microscopio polarizzatore
Una specie di. Ortoscopio: noto anche come microscopio privo di distorsioni, è caratterizzato dall'utilizzo di una lente obiettivo a basso ingrandimento invece di una lente Bertrand per studiare il soggetto. Studio diretto con luce polarizzata. Allo stesso tempo, per ridurre l'apertura di illuminazione, la lente superiore del condensatore viene allontanata. Un normale microscopio a fase viene utilizzato per esaminare la birifrangenza di un oggetto.
b. Conoscopio: noto anche come microscopio a interferenza, studia i modelli di interferenza creati quando la luce polarizzata interferisce. Questo metodo viene utilizzato per osservare l'uniassialità o la biassialità di un oggetto. In questo metodo, per l'illuminazione viene utilizzato un raggio di luce polarizzato fortemente convergente.
(4) Requisiti per i microscopi polarizzatori
Una specie di. Sorgente luminosa: è preferibile utilizzare una luce monocromatica, poiché la velocità della luce, l'indice di rifrazione e i fenomeni di interferenza variano con le lunghezze d'onda. I microscopi generici possono utilizzare la luce normale.
b. Oculari: Oculari con mirino.
C. Condensatore: per ottenere una luce polarizzata parallela, è necessario utilizzare un condensatore oscillante in grado di spingere fuori la lente superiore.
d. Lente di Bertrand: un elemento ausiliario nel percorso ottico del condensatore, che è una lente ausiliaria che amplifica la fase primaria causata dall'oggetto nella fase secondaria. Garantisce l'osservazione con l'oculare di un pattern di interferenza planare formato sul piano focale posteriore dell'obiettivo.
(5) Requisiti per i microscopi polarizzatori
Una specie di. Il centro del palco è coassiale con l'asse ottico.
b. Il polarizzatore e l'analizzatore devono essere in posizione di quadratura.
C. Le riprese non dovrebbero essere troppo sottili.
4. Microscopia a fluorescenza
La microscopia a fluorescenza utilizza la luce a lunghezza d'onda corta per irradiare un oggetto colorato con fluoresceina per eccitare e generare fluorescenza a lunghezza d'onda lunga, quindi osservare. La microscopia a fluorescenza è ampiamente utilizzata in biologia, medicina e altri campi.
(1) I microscopi a fluorescenza sono generalmente divisi in due tipi: tipo a trasmissione e tipo a epiilluminazione.
Una specie di. Tipo di trasmissione: la luce di eccitazione viene emessa dalla superficie inferiore dell'oggetto ispezionato e il condensatore è un condensatore a campo scuro, in modo che la luce di eccitazione non entri nella lente dell'obiettivo e la fluorescenza entri nella lente dell'obiettivo. È luminoso a basso ingrandimento e scuro ad alto ingrandimento. Le operazioni di immersione in olio e neutralizzazione sono difficili, in particolare la gamma di illuminazione a basso ingrandimento è difficile da determinare, ma è possibile ottenere sfondi molto scuri. Il tipo trasmissivo non viene utilizzato per oggetti di ispezione opachi.
Il tipo di trasmissione è attualmente quasi eliminato. La maggior parte dei nuovi microscopi a fluorescenza sono epitassiali. La sorgente luminosa proviene da sopra l'oggetto di prova e nel percorso ottico è presente un divisore di raggio, adatto per oggetti di prova trasparenti e opachi. Poiché la lente dell'obiettivo funge da condensatore, non solo è facile da usare, ma può anche ottenere un'illuminazione uniforme dell'intero campo visivo da un ingrandimento basso a un ingrandimento elevato.
(2) Precauzioni per la microscopia a fluorescenza
Una specie di. L'esposizione a lungo termine alla luce di eccitazione causerà il decadimento e l'estinzione della fluorescenza, quindi il tempo di osservazione dovrebbe essere ridotto il più possibile. .
b. Per la visualizzazione dell'olio, utilizzare "olio non fluorescente".
C. La fluorescenza è quasi sempre debole e dovrebbe essere eseguita in una stanza più buia.
d. È meglio installare uno stabilizzatore di tensione nell'alimentatore, altrimenti l'instabilità della tensione non solo ridurrà la durata della lampada al mercurio, ma influirà anche sull'effetto del microscopio.
Attualmente, molti campi di ricerca biologica emergenti vengono applicati alle tecniche di microscopia a fluorescenza, come l'ibridazione genica in situ (FISH).
5. Microscopio a contrasto di fase
Nello sviluppo del microscopio ottico, l'invenzione di successo del microscopio a contrasto di fase è un importante risultato della moderna tecnologia dei microscopi. Sappiamo che l'occhio umano può distinguere solo la lunghezza d'onda (colore) e l'ampiezza (luminosità) delle onde luminose. Per i campioni biologici incolori e trasparenti, quando la luce passa attraverso, la lunghezza d'onda e l'ampiezza non cambiano molto, quindi è difficile osservare il campione in campo chiaro. .
Il microscopio a contrasto di fase consiste nell'utilizzare la differenza del percorso ottico dell'oggetto ispezionato per eseguire il rilevamento microscopico, ovvero utilizzare efficacemente il fenomeno di interferenza della luce per modificare la differenza di fase che non può essere distinta dall'occhio umano in una differenza di ampiezza distinguibile, anche se è incolore e trasparente. La materia può anche diventare chiaramente visibile. Ciò facilita notevolmente l'osservazione delle cellule viventi, quindi la microscopia a contrasto di fase è ampiamente utilizzata per i microscopi invertiti.
Il microscopio a contrasto di fase è diverso dal campo chiaro nelle apparecchiature e ha alcuni requisiti speciali:
un. Installato sotto il condensatore e abbinato al condensatore - condensatore a contrasto di fase. È costituito da diaframmi anulari di diverse dimensioni montati su un disco, con all'esterno le parole 10X, 20X, 40X, 100X, ecc., che vengono utilizzati in combinazione con obiettivi con multipli corrispondenti.
b.Phaseplate: installato sul piano focale posteriore dell'obiettivo, è diviso in due parti, una è la parte attraverso la quale passa la luce diretta, che è un anello traslucido chiamato piano coniugato; l'altra è la parte attraverso la quale la luce diffratta “compensa”. Gli obiettivi con piastre di fase sono chiamati "obiettivi a contrasto di fase" e la parola "Ph" è spesso scritta sull'involucro.
La microscopia a contrasto di fase è un metodo di microscopia relativamente complesso. Per ottenere un buon effetto di osservazione, il debug del microscopio è molto importante. Si segnalano inoltre i seguenti aspetti:
Una specie di. La sorgente luminosa dovrebbe essere forte e tutti i diaframmi di apertura dovrebbero essere aperti;
b. Usa i filtri colorati per rendere le onde luminose quasi monocromatiche.
6. Microscopia a contrasto di interferenza differenziale (Differ Rent Interference Contrast DIC)
La microscopia a contrasto di interferenza differenziale è apparsa negli anni '60. Non solo può osservare oggetti incolori e trasparenti, ma presenta anche forti immagini stereoscopiche e presenta alcuni vantaggi che la microscopia a contrasto di fase non può ottenere. , l'effetto di osservazione è più realistico.
(1) Principi
La microscopia a contrasto di interferenza differenziale utilizza speciali prismi di Wollaston per spezzare il raggio. Le direzioni di vibrazione dei fasci divisi sono perpendicolari tra loro e l'intensità è uguale. I due punti del raggio che attraversano l'oggetto da ispezionare sono molto vicini tra loro e le fasi sono leggermente diverse. Poiché la distanza di separazione tra i due fasci di luce è estremamente ridotta, non vi è alcun fenomeno di ghosting, che fa apparire l'immagine tridimensionale.
(2) Parti speciali necessarie per il microscopio a contrasto di interferenza differenziale:
un. Polarizzatore
b. Analizzatore
C. 2 prismi di Wollaston
(3) Precauzioni nella microscopia a contrasto di interferenza differenziale
Una specie di. A causa dell'elevata sensibilità dell'interferenza differenziale, non dovrebbe esserci sporco e polvere sulla superficie della piastra.
b. Le sostanze con birifrangenza non possono ottenere l'effetto della microscopia a contrasto di interferenza differenziale.
C. Le piastre Petri in plastica non possono essere utilizzate quando si applica un'interferenza differenziale a un microscopio invertito.
7. Microscopio invertito (microscopio invertito)
Il microscopio invertito è adatto per l'osservazione microscopica di colture tissutali, colture cellulari in vitro, plancton, protezione ambientale, ispezione alimentare, ecc. in campo biomedico.
A causa dei limiti delle suddette caratteristiche del campione, posizionare l'oggetto da ispezionare in una capsula di Petri (o bottiglia di coltura) richiede una lunga distanza di lavoro dell'obiettivo del microscopio capovolto e del condensatore e l'oggetto da ispezionare nella capsula di Petri può essere ispezionato direttamente. Osservazione e ricerca microscopica. Pertanto, le posizioni della lente dell'obiettivo, della lente del condensatore e della sorgente luminosa sono tutte invertite, quindi viene chiamato "microscopio invertito".
A causa delle limitazioni della distanza di lavoro, gli obiettivi del microscopio invertito hanno un ingrandimento massimo di 60X. Generalmente, i microscopi invertiti per la ricerca sono dotati di obiettivi a contrasto di fase 4X, 10X, 20X e 40X, poiché i microscopi invertiti vengono utilizzati principalmente per l'osservazione in vivo incolore e trasparente. Se l'utente ha esigenze particolari, è possibile selezionare anche altri accessori per completare l'osservazione dell'interferenza differenziale, della fluorescenza e della luce polarizzata semplice.
I microscopi invertiti sono ampiamente utilizzati in patch clamp, ICSI transgenici e altri campi.
8. Microscopio digitale
Un microscopio digitale è un microscopio che utilizza una fotocamera (cioè un obiettivo di una telecamera o un dispositivo ad accoppiamento di carica) come elemento ricevente. Una telecamera è installata sulla superficie dell'immagine reale del microscopio per sostituire l'occhio umano come ricevitore. Il dispositivo optoelettronico converte l'immagine ottica in un'immagine del segnale elettrico, quindi esegue il rilevamento delle dimensioni e il conteggio delle particelle. Questo tipo di microscopio può essere utilizzato insieme a un computer per facilitare l'automazione del rilevamento e dell'elaborazione delle informazioni e viene utilizzato principalmente in occasioni che richiedono molto lavoro di rilevamento noioso.
2. L'uso di vari microscopi ottici
La microscopia a fluorescenza utilizza la fluorescenza emessa dal campione per osservare gli oggetti;
Gli stereomicroscopi possono essere utilizzati per osservare immagini tridimensionali di oggetti;
Il microscopio di proiezione può proiettare l'immagine dell'oggetto sullo schermo di proiezione affinché più persone possano osservarla contemporaneamente;
Microscopi invertiti per colture cellulari, colture tissutali e ricerca microbica;
Il microscopio a contrasto di fase viene utilizzato per osservare campioni incolori e trasparenti;
Ad esempio, la microscopia in campo oscuro viene utilizzata per osservare batteri e spirochete. sportivo.
