定義
正置生物顯微鏡(Upright Biological Microscope)是一種光學(xué)顯微鏡,其物鏡位于樣本上方,照明系統(tǒng)位于樣本下方。主要觀察透射光下的薄樣本(如組織切片、細(xì)胞涂片等),是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、病理學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科研與診斷工具。
核心結(jié)構(gòu)與功能
1. 光學(xué)系統(tǒng)
物鏡(核心部件):
位于樣本上方,通常配備4×、10×、40×、100×(油鏡)等多級放大鏡頭。
數(shù)值孔徑(NA):決定分辨率(NA越大,分辨率越高)。
目鏡:
標(biāo)準(zhǔn)為10×或15×,與物鏡組合實現(xiàn)總放大倍數(shù)(例:40×物鏡 + 10×目鏡 = 400×)。
聚光鏡:
位于樣本下方,聚焦光線至樣本,配備孔徑光闌(調(diào)節(jié)對比度)和視場光闌(減少雜光)。
2. 機(jī)械系統(tǒng)
載物臺:
固定玻片,可手動/電動操控X-Y軸移動(精度達(dá)微米級),帶標(biāo)本夾。
調(diào)焦裝置:
粗調(diào)焦旋鈕(快速升降) + 微調(diào)焦旋鈕(精細(xì)對焦,精度約2μm)。
物鏡轉(zhuǎn)換器:
可旋轉(zhuǎn)切換不同倍數(shù)物鏡,保持齊焦(切換后僅需微調(diào))。
3. 照明系統(tǒng)
透射光源:
鹵素?zé)簦ㄉ珳亟咏展猓┗颍蹋牛臒簦ü?jié)能、長壽命),亮度可調(diào)。
柯勒照明(K?hler Illumination):
標(biāo)準(zhǔn)配置,確保光線均勻、無眩光,提升成像質(zhì)量。
工作原理
光路路徑:
光源 → 聚光鏡 → 樣本(透射)→ 物鏡 → 目鏡/攝像頭 → 人眼或成像設(shè)備。放大與分辨:
物鏡初級放大實像 → 目鏡二次放大虛像。
分辨率極限:≈200nm(可見光波長限制),油鏡可提升至≈140nm。
關(guān)鍵特點
特性 | 說明 |
---|---|
樣本類型 | 需制備為薄切片/涂片(厚度≤10μm),置于載玻片上,加蓋玻片封片。 |
成像模式 | 主要支持明場觀察(Brightfield),可選配相差、暗場、熒光等模塊擴(kuò)展功能。 |
操作方式 | 觀察時物鏡接近樣本,需避免鏡頭觸碰玻片(高倍鏡工作距離短,油鏡僅0.1mm)。 |
適用場景 | 固定樣本的精細(xì)結(jié)構(gòu)觀察(如細(xì)胞核、染色體、病原體)。 |
應(yīng)用領(lǐng)域
醫(yī)學(xué)診斷:
病理學(xué)(組織切片癌變分析)、血液學(xué)(血涂片寄生蟲檢測)。
生物學(xué)研究:
細(xì)胞形態(tài)學(xué)、微生物鑒定(細(xì)菌/真菌)、植物解剖。
教學(xué)與培訓(xùn):
高校實驗室基礎(chǔ)顯微觀察教學(xué)。
工業(yè)質(zhì)檢:
材料表面缺陷、纖維結(jié)構(gòu)分析(需反射光配件)。
正置 vs. 倒置顯微鏡
特性 | 正置顯微鏡 | 倒置顯微鏡 |
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物鏡位置 | 樣本上方 | 樣本下方 |
適用樣本 | 薄切片、玻片固定樣本 | 活細(xì)胞(培養(yǎng)皿/培養(yǎng)瓶)、厚組織塊 |
工作距離 | 較短(高倍鏡易觸玻片) | 較長(可直接觀察培養(yǎng)容器底部) |
主要用途 | 病理切片、固定細(xì)胞 | 細(xì)胞培養(yǎng)、活體觀察 |
技術(shù)演進(jìn)與高端配置
模塊化擴(kuò)展:
熒光附件:激發(fā)塊+汞燈/LED光源,用于特異性標(biāo)記(如免疫熒光)。
相差環(huán):觀察未染色活細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
DIC(微分干涉相襯):提升三維立體感與對比度。
數(shù)字化升級:
內(nèi)置攝像頭 → 實時圖像采集、測量分析軟件(細(xì)胞計數(shù)、尺寸測量)。
電動化:自動聚焦、載物臺掃描、多視野拼接。
共聚焦兼容:
部分高端正置鏡可升級為激光共聚焦顯微鏡,實現(xiàn)光學(xué)切片與3D重構(gòu)。
使用注意事項
玻片清潔:避免指紋或灰塵影響成像。
油鏡操作:
滴浸油后輕調(diào)避免產(chǎn)生氣泡,使用后立即用二甲苯拭鏡紙清潔油漬。
光源管理:
關(guān)閉光源前調(diào)至最低亮度,延長燈泡壽命;汞燈需冷卻后重啟。
防震防潮:
放置穩(wěn)定平臺,存放于干燥環(huán)境(避免鏡頭霉變)。
選購要點
參數(shù) | 建議 |
---|---|
光學(xué)質(zhì)量 | 物鏡需鍍膜(消色差/平場復(fù)消色差),支持齊焦性。 |
照明類型 | LED光源優(yōu)于鹵素?zé)簦ǖ桶l(fā)熱、長壽命)。 |
擴(kuò)展性 | 預(yù)留熒光/DIC接口,兼容數(shù)字化配件。 |
品牌與售后 | 尼康、奧林巴斯、蔡司、徠卡等主流品牌,確保維修與校準(zhǔn)支持。 |
總結(jié)
正置生物顯微鏡是微觀世界觀察的基石設(shè)備,以其對固定樣本的高分辨率成像能力,成為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷的必備工具。隨著模塊化與數(shù)字化發(fā)展,其功能已從基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)拓展至多維動態(tài)分析,持續(xù)推動科研與臨床的進(jìn)步。
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