一、普通光學顯微鏡簡介
顯微鏡可分為電子顯微鏡和光學顯微鏡兩大類。光學顯微鏡包括:明視野顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、立體顯微鏡等。其中明視野顯微鏡為zui常用普通光學顯微鏡,其它顯微鏡都是在此基礎上發展而來的,基本結構相同,只是在某些部分作了一些改變。明視野顯微鏡簡稱顯微鏡。
國內顯微鏡主要產家:上海蔡康光學儀器有限公司 (一)顯微鏡的構造
普通光學顯微鏡的構造可以分為機械和光學系統兩大部分。
圖1-1 顯微鏡構造
1.目鏡 2.鏡筒 3. 轉換器 4. 物鏡 5. 載物臺 6. 聚光器 7. 虹彩光圈
8. 聚光鏡調節鈕 9.反光鏡 10. 底座 11. 鏡臂 12. 標本片移動鈕
13. 細調焦旋鈕 14. 粗調焦旋鈕 15.電源開關 16.光亮調節鈕 17.光源
1. 機械系統:
(1) 鏡座Base:在顯微鏡的底部,呈馬蹄形、長方形、三角形等。
(2) 鏡臂Arm:連接鏡座和鏡筒之間的部分,呈圓弧形,作為移動顯微鏡時的握持部分。
(3) 鏡筒Tube:位于鏡臂上端的空心圓筒,是光線的通道。鏡筒的上端可插入接目鏡,下面可與轉換器相連接。鏡筒的長度一般為160mm。顯微鏡分為直筒式和斜筒式;有單筒式的,也有雙筒式的。
(4) 旋轉器Nosepiece:位于鏡筒下端,是一個可以旋轉的圓盤。有3~4個孔,用于安裝不同放大倍數的接物鏡。
(5) 載物臺Stage:是支持被檢標本的平臺,呈方形或圓形。中央有孔可透過光線,臺上有用來固定標本的夾子和標本移動器。
(6) 調焦旋鈕:包括粗調焦鈕Coarse adjustment knob和細調焦鈕Fine adjustment knob,是調節載物臺或鏡筒上下移動的裝置。
2. 光學系統
(1)
接物鏡Objective lens,常稱為鏡頭,簡稱物鏡,是顯微鏡中zui重要的部分,由許多塊透鏡組成。其作用是將標本上的待檢物進行放大,形成一個倒立的實像,一般顯微鏡有3~4和物鏡,根據使用方法的差異可分為干燥系和油浸系兩組。干燥系物鏡包括低倍物鏡(4~10x)和高倍物鏡(40~45x),使用時物鏡與標本之間的介質是空氣;油浸系物鏡(90~100x)在使用時,物鏡與標本之間加有一種折射率與玻璃折射率幾乎相等的油類物質(香柏油)作為介質。
顯微鏡
1——放大倍數 2——數值口徑 3——鏡筒長度要求 4——蓋玻片厚度 |
(2) 接目鏡Eyepiece lens:通常稱為目鏡,一般由2~3塊透鏡組成。其作用將由物鏡所形成的實像進一步放大,并形成虛像而印入眼簾。一般顯微鏡的標準目鏡是10x。
(3) 聚光鏡Condenser:位于載物臺的下方,由兩個或幾個透鏡組成,其作用是將由光源來的光線聚成一個錐形光拄。聚光鏡可以通過位于載物臺下方的聚光鏡調節旋鈕進行上下調節,以求得zui適光度。聚光器還俯有虹彩光圈(Iris diapHragm),此調節錐形光拄的角度和大小,以控制進入物鏡的光的量。
(4) 反光鏡:反光鏡是一個雙面鏡,一面是平面,另一面是凹面,起著把外來光線變成平行光線進入聚光鏡的作用。使用內光源的顯微鏡就無需反光鏡。
(5) 光源:日光和燈光均可,以日光較好,其光色和光強都比較容易控制,有的顯微鏡采用裝在底座內的內光源。
(二)顯微鏡的成像原理
顯微鏡的放大作用是由物鏡和目鏡共同完成的。標本經物鏡放大后,在目鏡的焦平面上形成一個倒立實像,再經目鏡進一步放大形成一個虛像,被人眼所觀察到(圖1-3)。
在油鏡系中,載玻片與鏡頭之間多用香柏油作介質。因香柏油的折射率(n=1.51)與玻璃的折射率(n=1.52)幾乎相等,故透過載玻片的光線通過香柏油后,直接進入物鏡,而不發生折射。兩組物鏡光線通路的區別如圖1-4所示
圖1-3 顯微鏡成像原理 圖1-4物鏡光線通路
(三)顯微鏡的性能
1. 分辨率和數值口徑
衡量顯微鏡性能好壞的指標主要是顯微鏡的分辨率,顯微鏡的分辨率(Resolving power)是指顯微鏡將樣品上相互接近的兩點清晰分辨出來的能力。它主要取決于物鏡的分辨能力,物鏡的分辨力是所用光的波長和物鏡數值口徑的函數。分辨率用鏡頭所能分辨出的兩點間的zui小距離表示,距離越小,分辨能力越好。可用公式表示:
物鏡的數值口徑(Numberical aperture),簡寫為(N.A):表示從聚光鏡發出的錐形光柱照射在觀察標本上,能被物鏡所聚集的量。可用公式表示:
n——標本和物鏡之間介質的折射率
θ——由光源投射到透鏡上的光線和光軸之間的zui大夾角
光線投射到物鏡的角度越大,數值口徑就越大。如果采用一些高折射率的物質作介質,如使用油鏡時采用香柏油作介質,則數值口徑增大,從而提高分辯能力。物鏡鏡筒上標有數值口徑,低倍鏡為0.25,高倍鏡為0.65,油浸鏡為1.25。這些數值是在其它條件都適宜的情況下的zui高值,實際使用時,往往低于所標的值。
2. 放大倍數、焦距和工作距離
顯微鏡的放大倍數是物鏡和目鏡放大倍數的乘積。放大倍數一樣時,由于目鏡和物鏡搭配不同,其分辨率也不同。一般來說,增加放大倍數應該是盡量用放大倍數高的物鏡。物鏡的放大倍數越大,焦距越短,物鏡和樣品之間的距離(工作距離)便越短。
(四)顯微鏡的使用指南
1. 觀察前的準備:
顯微鏡的安置:取放顯微鏡時應一手握住鏡臂、一手托住底座,使顯微鏡保持直立、平穩。置顯微鏡于平整的實驗臺上,鏡座距實驗臺邊緣3~4cm。鏡檢時姿勢要端正。
接通電源,根據所用物鏡的放大倍數,調節光亮度調節鈕、調節虹彩光圈的大小,使視野內的光線均勻、亮度適宜。
2. 顯微觀察:
(1)接通電源,采用白熾燈為光源時,應在聚光鏡下加一藍色的濾色片,除去黃光。一般情況下,對于初學者,進行顯微觀察時應遵從低倍鏡到高倍鏡再到油浸鏡的觀察程序,因為低倍鏡視野較大,易發現目標及確定檢查的位置。
(2)低倍鏡觀察,將做好的酵母標本片固定在載物臺上,用標本夾夾住,移動推進器使觀察對象處在物鏡的正下放。旋轉旋轉器,將10x物鏡調至光路中央。旋轉粗調焦鈕將載物臺升起,從側面注視小心調節物鏡接近標本片,然后用目鏡觀察,慢慢降載物臺,使標本在視野中初步聚焦,再使用細調節鈕調節圖像清晰。通過玻片夾推進器慢慢移動玻片,認真觀察標本個部位,找到合適的目的物,仔細觀察并記錄所觀察的結果。調焦時只應降載物臺,以免一時的誤操作而損壞鏡頭。注意無論使用單筒顯微鏡或雙筒顯微鏡均應雙眼同時睜開觀察,以減少眼睛的疲勞,也便于邊觀察邊繪圖記錄。
(3)高倍鏡觀察,在低倍鏡下找到合適的觀察目標并將其移至視野中心,輕輕轉動物鏡轉換器將高倍鏡移至工作位置。對聚光鏡光圈及視野亮度進行適當調節后微調細調節鈕使物像清晰,仔細觀察并記錄。如果,高倍鏡和低倍鏡不同焦,則按照低倍鏡的調焦方法從新調節焦距。
(4)油浸鏡觀察,在高倍鏡或低倍鏡下找到要觀察的樣品區域,用粗調焦鈕先降載物臺,然后將油鏡轉到工作位置。在待觀察的樣品區域加一滴香柏油,從側面注視,用粗調節鈕將載物臺小心地上升,使油浸鏡浸在香柏油并幾乎與標本片相接。將聚光鏡升至zui高位置并開足光圈。慢慢地降載物臺至視野中出現清晰圖像為止,仔細觀察并作記錄。
(1)觀察結束后,先降載物臺,取下載玻片。
(2)用擦鏡紙分別擦拭物鏡和目鏡。
(3)用擦鏡紙拭去鏡頭上的油,然后用擦鏡紙蘸少許二甲苯擦去鏡頭上殘留的油跡,zui后再用干凈的擦鏡紙擦去殘留的二甲苯。
(4)清潔顯微鏡的金屬部件。
(5)將各部分還原,將物鏡轉成“八”字形,同時把聚光鏡降下,以免物鏡和聚光鏡發生碰撞危險。
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