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显微镜实用小知识

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显微镜将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察的仪器或设备。广泛应用于工农业生产及科学研究，在生物学和医学工作中也经常使用。大致分为光学显微镜和电子显微镜。

光学显微镜以可见光为光源的显微镜原始的光学显微镜是一个高倍率的放大镜 。曾记载在 1610 年前意大利物理学家伽利略已制作过复式显微镜观察昆虫的复眼。这是一种已具目镜、物镜和镜筒等装置，并固定在支架上的显微镜。荷兰人 A.van列文虎克是第一个用显微镜作科学观察的人 。到18世纪显微镜已有许多改进，应用比较普遍，已作为一种商品进行生产。1886年生产出具复消色差油镜的现代光学显微镜达到了光学显微镜的分辨限度。从19世纪后期至20世纪60年代发展了许多类型的光学显微镜，如：偏光显微镜］金相显微镜、暗视场显微镜、相差显微镜、干涉差显微镜、荧光显微镜。80年代后期又发展了一种同焦扫描激光显微镜。

普通的光学显微镜在结构上可分为光学系统和机械装置两个部分。光学系统主要包括目镜、物镜、聚光器、光阑及光源等部分。机械装置主要包括镜筒、镜柱、载物台、镜座、粗细调节螺旋等部分。目镜位于显微镜筒的上方，一般由两个凸透镜构成 ，它 除了进 一 步扩大物镜所形成的实像之外，也限制了眼睛所观察的视野 。按放大率分 ，常用目镜有5倍、10倍和15倍3种 。物镜一般位于显微镜筒的下方 ，接近所观察的物体。由8～ 10片透镜组成 。其作用一是放大（给物体造成一个放大的实像），二是保证像的质量，三是提高分辨率 。常用物镜可按放大率分为低倍（4）、中倍（10 或20）、高倍 （40）和油浸物镜（100） 。多个物镜共同镶在换镜转盘上，可以按需要转动转盘选择不同倍数的物镜。

显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍 ，物镜为40倍，则放大倍数为4010倍（放大400倍） 。优良的显微镜可放大2000倍，可分辨相距110-5厘米的两点 。

聚光器位于显微镜台的下方 ，可会聚来自光源的光线 ，将光量集中于标本，使标本受到光强适度的均匀照射。聚光器的下端装有孔径光阑（光圈）以控制光束的粗细。

普通光学显微镜的照明光源位于聚光器的下方，为特制的照度均匀的强光灯泡，并且配有可变电阻，可以改变光线的强度。

显微镜的目镜和物镜安装在镜筒的两端，它们的距离是固定的。将组织切片放在载物台上，旋转粗调螺旋使载物台接近物镜。组织切片进入物镜第一焦平面，目镜内即可见标本内的组织影像。然后用细调螺旋使目镜内的影像清晰即可进行观察。改换放大倍数时就要调换目镜或物镜。

光学显微镜基础知识 – 荧光显微镜

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荧光显微镜

显微镜的光学通路

在荧光显微镜采用了汞或氙气灯产生紫外线。光线进入显微镜并碰到分色镜 – 一面镜子，反映了一个波长范围，并允许通过另一个范围。分色镜标本反映了紫外线。标本中的分子内的紫外线激发荧光。物镜收集荧光波长的光产生。这种荧光灯通过分色镜和屏障过滤器（消除波长比荧光灯），使得它的目镜，以形成图像。

标本内的荧光分子可以自然发生，或推出。例如，您可以与钙黄绿素/ AM染料染色的细胞。就其本身而言，这种染料是没有荧光。分子的AM部分隐藏的钙黄绿素分子结合的钙，这是荧光灯的一部分。当你混合的钙黄绿素/ AM与洗澡细胞的解决方案，染料进入细胞穿过。活细胞的一种酶，消除了AM部分，陷阱细胞内的钙黄绿素和允许的钙黄绿素结合钙，所以它在紫外线照射下发出荧光绿色。死细胞，不再有这种酶。因此，活细胞荧光绿色，和死亡的细胞不会发出荧光。你可以看到在同一标本的死细胞，如果你在另一个称为碘化丙啶染料，只渗透死细胞混合。碘化丙啶结合到DNA在细胞核和红色荧光紫外线照射下。这双染技术在毒理学研究中使用，以确定一些环境化学处理，如农药，被杀害，当一个细胞人口的百分之。

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培养的大鼠脑细胞的荧光图像。活细胞染色与钙黄绿素（左）和死细胞染色，碘化丙啶（右）。

荧光显微镜技术，看到结构和测量在活细胞中的生理生化事件。各种荧光指标是可以研究许多重要生理作用的化学物质，如DNA，钙，镁，钠，pH值和酶。此外，特有的各种生物分子的抗体，可以通过化学方法绑定到荧光分子和用于染色细胞内特定的结构。分子表达式：荧光显微镜的详细信息和更多的例子。

在下一节，我们将研究光学显微镜及其功能的组件。

荧光灯:一种光学荧光显微镜物镜是用来把重点放在试样紫外线和搜集标本的荧光灯。比传输荧光，其中一个单独的镜头或冷凝器是把重点放在试样紫外线更有效。还允许另一种类型在同一显微镜结合荧光显微镜。

光学显微镜基础知识 – 光学显微术的种类

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在显微镜下观察标本的一个主要问题是自己的形象没有太大的反差。这是生活的东西（如细胞）尤其如此，尽管天然色素，如绿叶，可以提供良好的对比度。提高对比度的方法之一是治疗用彩色颜料或染料结合特定结构的标本的标本。已经开发了不同类型的显微镜，以改善在标本的对比。该专业主要是在照明系统和标本通过光的类型。例如，暗视野显微镜使用一种特殊的冷凝器来阻挡最明亮的光线和斜光照亮标本，很像月球块从日食的太阳光线。这种光的设置提供了一个完全黑暗的背景，提高形象，带出精致的细节对比 – 在明亮的区域界限内标本。

图:一个相衬显微镜的光路设计

下面是光学显微镜技术的种类：

明视场,明场 – 这是基本的显微镜配置（迄今看到的图像是从明场显微镜）。这种技术已经非常小的反差;到目前为止，你看到的图像，对比度已被染色的标本提供。

暗视场/暗场 – 此配置提高对比度，如上所述。分子表达式：暗场显微镜的细节和例子。

莱茵照明 – 这个设置是类似暗场，但使用了一系列的过滤器产生的”光染色”的标本。分子表达式：莱茵照明细节和例子。

以下技术作为莱茵照明使用相同的基本原则，实现不同的结果，使用不同的光学元件。其基本思路包括分裂成两个途径的光束，照亮标本。内通过试样，通过密集结构的光波减慢，相比那些通过较密集的结构传递。由于所有光波的收集和传输到目镜，他们重组，使他们互相干扰。干扰模式提供了对比：他们可能会显示浅色背景的暗区（更加密集）（密度较小），或创建一个虚假的三维（3 – D）图像类型。

相衬 – 这种技术是最好的活标本，如培养细胞。

在相差显微镜，物镜和聚光环环单独的光线。的光，通过光路的中央部分，通过重组与光试样的边缘周围旅行。这两条路径产生的干扰会产生致密的结构出现在其中比背景暗的图像。分子表达式：相显微镜细节和例子。

微分干涉对比（DIC） – DIC的使用偏光滤镜和棱镜的光路分离和重组，让一个3 – D的外观标本（DIC是后该名男子是谁发明了它也被称为Nomarski）。分子表达式：微分干涉对比显微镜细节和例子。

霍夫曼调制的对比 – 霍夫曼调制对比的是类似于DIC的，除非它使用小狭缝板在轴和离轴光路产生两套光波穿过标本。同样，一个3 – D图像形成。分子表达式：霍夫曼调制相差显微镜细节和例子。

偏振 – 偏振光光镜下使用两个偏振片，标本两侧，垂直于对方，所以，唯一的光线通过标本通过到达目镜。灯是在一个平面偏振光，它穿过第一个过滤器，达到标本。定期间距，图案或试样的结晶部分旋转的光线穿过。通过第二个偏光镜通过这个旋转灯，使这些规则排列的领域显示明亮的黑色背景。分子表达式：偏光光学显微镜的细节和例子。

荧光 – 这种类型的显微镜使用高能量，短的波长的光（通常是紫外线）激发标本内的某些分子内的电子，导致这些电子转移到更高的轨道。当他们回落到原来的能量水平，他们发出能量较低，波长较长的光（通常是在可见光谱），从而形成图像。

在下一节，我们将讨论更详细的荧光显微镜。

试样制备

透射光观察标本时，光线必须穿过标本，以形成一个图像。试样较厚，光线穿过。穿过的光线就越少，图像越暗。因此，标本必须薄（0.1至0.5毫米）。许多活标本必须切成薄片前观察。标本的岩石或半导体太厚切片和透射光观察，所以他们反映其表面的光线观察。

光学显微镜基础知识 – 图像质量

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当您在使用显微镜标本的时候，你看到的图像质量评估情况如下：

花粉粒的图像亮度好（左）和亮度较差（右）

亮度 – 亮或暗的形象如何？亮度是相关的照明系统，可通过改变电压的灯（变阻器）和调整冷凝器和隔膜/针孔光圈改变。亮度也与数值孔径的物镜（数值孔径较大，则图像越亮）。

花粉粒图片对焦（左）和重点（右）

焦点 – 图像模糊或明确界定的？重点是与焦距和重点旋钮可以控制。标本幻灯片上的玻璃盖的厚度也可以影响你的能力为重点的形象 – 它可以是过于厚物镜。物镜侧面写上正确的盖板玻璃厚度。

具有良好的分辨率（左）和分辨率较差（右）的花粉粒图像

分辨率 – 如何关闭可以在图像中的两个点才不再作为两个独立的点呢？分辨率与数值孔径的物镜（数值孔径更高，更好的分辨率）和波长的光线通过镜头（波长越短，分辨率越好）。

花粉粒具有良好的对比（左）和对比度差的图像（右）

对比度 – 照明标本邻近地区之间的差异是什么？对比相关的照明系统，可通过改变光的强度和隔膜/针孔光圈调整。此外，适用于试样的化学污渍可以增强对比度。

在下一节，我们将讨论不同类型的显微镜。

光学显微镜基础知识 – 工作原理

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自从他们在16世纪后期的发明，光学显微镜，加强在基础生物学，生物医学研究，医疗诊断和材料科学的知识。光学显微镜可观察放大高达1000倍的物体，揭示了微观细节。光显微镜技术的发展远远超出罗伯特胡克和安东尼范列文虎克的第一显微镜。已经开发了特殊的技术和光学揭示活细胞的结构和生物化学。显微镜甚至已经进入数字化时代，利用电荷耦合器件（CCD）和数码相机捕获图像。然而，这些先进的显微镜的基本原则是很多像你可能已经在你的第一个生物课的学生显微镜。

在本文中，我们将进入光学显微镜的微小世界和检查，让他们暴露是什么，否则无法检测到人眼的各种技术。

基础知识

光学显微镜的工作方式非常像折射望远镜，但一些细微的差别。让我们简要回顾望远镜是如何工作的。

望远镜必须收集大量光线昏暗，远处的物体，因此，它需要一个大的物镜收集尽可能多的光，并把它带到光明的重点。由于物镜是大的，它带来的一个重点对象的形象，在一定的距离，这是为什么望远镜更长的时间比显微镜。望远镜的目镜放大，图像，因为它带给你的眼睛。

相比之下望远镜，显微镜必须收集从薄，以及照明的标本，是密切由微小的面积。因此，在显微镜并不需要一个大的物镜。相反，在显微镜的物镜，小球形，这意味着它两边的焦距要短得多。它使人们集中在一个短的距离内，在显微镜的管对象的形象。图像放大，第二个镜头，称为目镜或目镜，因为它是你的眼睛。

其他望远镜和显微镜之间的主要区别在于，，显微镜有一个光源和一个冷凝器。冷凝器是一个镜头系统，着重从源到一个微小的，亮点的标本，这是同一地区的物镜检查。

也不像其中有一个固定的物镜和互换目镜，望远镜，显微镜通常有可互换物镜和固定目镜。通过改变物镜（相对平坦，低倍率的目标要全才，高倍率的目标），显微镜可以带来越来越小的领域，进入视野 – 聚光的首要任务，因为它不是在显微镜的物镜，望远镜的。

我们将在本文后面，在显微镜的部分详细介绍。

做一个简单的显微镜

您可以通过一个简单的显微镜下，用放大镜和纸张：

获得两个放大镜和一张印刷纸。

保持一个放大镜以上纸张的短距离。打印图像会显得更大一点点。

将你的眼睛和放大镜之间的第二个放大镜。

移动第二个玻璃或打印，直到成为大家关注的焦点。你会发现，打印出现大于它在第一放大镜。