实验室必备:显微镜科普全指南!分分钟get最佳图像!

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实验室必备:显微镜科普全指南!分分钟get最佳图像!

2023-11-10 10:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

供应商是否提供显微镜的安装和培训服务

保修的期限和级别

售后支持:厂家是否有可以提供帮助的人员,或可以致电或上门服务的区域代表?

第二章

显微镜部件

1

显微镜头

有四种类型的显微镜头:单筒目镜、双筒目镜、三目以及根据人体工程改造的。

单目显微镜成本非常低,不适合长期使用。因此,双目显微镜是实验室或诊疗机构配置的最低要求。如果需要在显微镜上加摄像头,则需要三目镜筒。人体工程学的目镜可以根据不同使用者身高调整镜头,以获得最舒适和安全的视角,并能延长显微镜的使用时间。

图1.1 光学显微镜的结构

注:光圈是指在光学系统中对光束起着限制作用的实体。它可以是透镜的边缘、框架或特别设置的带孔屏。其作用可分两方面,限制光束或限制视场(成像范围)大小。光学系统中限制光束最多的光圈,称为孔径光圈,限制视场(大小)最多的光圈,称为视场光圈。

2

显微镜支架

显微镜支架通常有一个同轴的粗调和细调的聚焦螺旋结构。照明系统可以安装在支架内或位于显微镜背面的灯箱中。更复杂的支架通常为临床上的特殊用途而设计,具有低位载物台和聚焦控制系统,以减少手部和腕部疲劳。一些支架还配备了一个可调节聚焦高度的安全锁,可以避免载玻片撞到物镜,从而避免破坏标本或损坏物镜。

显微镜支架有两种机械版本,组件安装方式也不同。根据其照明类型区分为:

柯勒(Koehler)照明显微镜

这种临床/研究级显微镜能对样品产生极其均匀的照明,而且光源(例如卤素灯丝或LED 灯)在生成的图像中不会显示。

临界照明显微镜

这种成本更低的显微镜照明依赖于磨砂玻璃柔光镜。其主要问题是照明的均匀性不足,图像中能看到光源。

3

目镜

显微镜总是配备一对10倍目镜(其他放大倍数如15倍很少提供)。放大倍数记录在每个目镜上。这些名称可能如下所示:

10×/20

WF(widefield宽场)10/22

WF 10×/22

目镜放大倍数(例如10×)之后的数字(例如/20,22)表示视场数,它表示给定物镜能观察的视野大小(单位为毫米)。视场数越大,表示能观察到的样本面积越大。

不建议购买视场数小于20㎜的显微镜;理想情况下,视场数22㎜下的视野才能充分和舒适的观察样本。有些目镜还可以显示带有眼镜的图像,这表明它们是高眼点目镜,这样戴眼镜时也能看的很舒服。此外,一些目镜还插入了测量刻度(目镜刻度、十字线或刻度线)。

4

物镜

有几种不同类型和特殊变体的物镜。根据性质大致分为:

消色差镜片:常规质量

萤石镜片:研究/临床级

复消色差镜片:最高的质量和分辨率

物镜的好坏取决于色差校正的程度以及球面像差和数值孔径的差异。了解物镜显示的规格对于确保正确使用镜头非常重要。

图1.2 显微镜物镜

Plan(平面图)

低廉的显微镜的物镜不能提供平坦视野图像。也就是说这种图像的视野边界可能看起来有点模糊。能保证平场视野的物镜应标有plan、plano或PL。

放大倍数

物镜的放大倍数乘以目镜放大倍数(一般10倍),即眼睛观察到的放大倍数。40倍物镜和10倍目镜即400倍放大。生物显微镜中最常用的物镜倍数是4×、10×、20×、40×/50×和100×。

数值孔径

这个名词指物镜的分辨率。它代表了在固定距离处收集光线和解析标本细节的能力。

高质量物镜(按顺序:消色差-萤石-复消色差)有更大的数值孔径,可提供更好的图像分辨率。数值孔径达到1或更高,物镜必须是浸没式物镜(油镜)。

管长

质量较低和老旧的显微镜为固定的管长,通常为160㎜。现代显微镜能随意校正管长,与质量无关;镜体和使用者头部之间会插入附件(例如双观察管),不会改变图像到眼睛的放大倍数。

然而,在同一台显微镜上同时使用固定管长的物镜和随意矫正的物镜会导致图像质量很差,并有损坏物镜的风险。

盖玻片校正

绝大多数20倍及以上放大倍数的干式物镜都是针对观察带有盖玻片的样本去设计,盖玻片起到透镜的作用。因此盖玻片如果位置不对,图像质量可能较差。

标准盖玻片的厚度为0.17㎜。

为了获得最高的数值孔径和分辨率,在物镜和标本之间需要油浸。如果物镜用于油浸,则在物镜的镜筒上、在放大倍数/数值孔径之后写上“Oil”一词(例如Plan 100×/1.25 Oil)。

选择优质油是必不可少的,这决定了图像的质量。切勿混合不同的油,否则可能会发生反应并增加油的浑浊度。此外,还应避免使用时间很久、低成本的或特别粘稠的黄色油。

如果干物镜(例如40×)被油污染,可以使用温和的溶剂(例如30%乙醇)或市售的镜头清洁液擦净。

5

聚光镜

聚光镜及其光圈以正确的强度和角度提供锥形光线,从而达到物镜的最佳分辨率。不同类型的聚光镜有不同的校正度和数值孔径。

最常见的聚光镜有:

阿贝(Abbe)聚光镜

这种聚光镜能够集中和控制进入物镜之前的光线,没有光学校正。这种聚光镜有两个控件,一个可以使其靠近或远离载物台,另一个是可变光圈,用于控制光束的直径。这些控件可用于调整亮度、照明均匀度和对比度。

阿贝聚光镜适用于大多数明视野,但使用高倍物镜时有局限性。

消色差和消球差聚光镜

消球差聚光镜可校正集中光束的的球面像差,消色差聚光镜可校正色差。这种聚光镜有助于获得最佳分辨率和最高数值孔径。

0.9阿贝聚光镜已经可以满足常规临床显微镜的需求,也是一般显微镜的标配。配有萤石物镜的更先进显微镜通常配有更高校正度的聚光镜。

6

显微镜照明灯

常规显微镜在很长一段时期内安装的都是卤素灯。这种灯的唯一缺点是产生的高温会导致显微镜使用寿命缩短。

在过去的几年里,显微镜已经开始配备LED灯,能发出明亮白光且无产热。然而, LED 灯的颜色特性尚不如卤素灯,尤其是比较老的LED灯。所以显微镜从卤素灯转为LED灯可能仍需一段时间,某些染色剂在不同光源下外观也略有差别。

第三章

显微镜的设置

显微镜设置操作:

①调整聚光镜与目镜二者之间的距离与中心位置达到最佳;

②调整显微镜上的光圈(见下文)。

目镜

人们经常忽略目镜的设置,所以常感觉眼睛疲劳。大多数显微镜目镜都具有聚焦功能以及屈光度标记。先用目镜对准样本,不断调整直到看到清晰的图像。

照明灯

A

柯勒照明设置步骤

①将对比度良好的标本玻片放在载物台上,使用10×物镜。使用聚焦控制对准标本;

②移动聚光镜和载物台下方的按钮,直到距离顶部约0.5㎝;

③关闭视场光圈,此时可见光圈的叶片(可能不在视野中心);

④上下移动聚光镜,直到光圈叶片能够聚焦;

⑤使用滚花螺钉或内六角扳手(通常在聚光镜的基座,左侧或右侧)使光圈居中;

⑥打开视场光圈,直到刚好超出视野;

通过这种方式,聚光镜将处于正确的高度并位于光路的中心,从而为样本提供最佳照明,并获得最佳图像质量。

图1.3 柯勒照明系统的调整

B

临界照明设置步骤

这个设置相对比较困难,因为聚焦图像中没有视场光圈。这时需改用孔径光圈(即聚光镜光圈)。聚光镜光圈通常不可见,需取下目镜后观察镜管里面(与镜管保持10-15㎝的距离)。

图1.4 临界照明系统的调整

调整步骤

①聚焦载物台上的标本,将聚光镜升到顶部,或升降范围的最高处;

②取下一个目镜并观察镜管,直到只能看到聚光镜光圈的边缘,而看不到标本的图像;

③使用聚光镜上的正面向心螺钉将聚光镜居中。

聚光镜光圈

聚光镜光圈是显微镜设置中最重要的部分之一。

如果聚光镜光圈距离过近,图像的分辨率会显著降低。这种情况的实际问题是,在低倍镜(例如10倍物镜)下看清标本图像后,再在较高放大倍数下看时光圈反而相对封闭过度。因此在选用更高倍数的物镜时聚光镜光圈应该打开。

聚光镜调整进入物镜的光锥,还通过眩光降低对比度,避免有太多光线聚焦在标本上。如果闭合过度,图像的分辨率会被限制。

具体操作

①观察标本,完全打开聚光镜光阑。

②轻轻关闭聚光镜,直到光线开始减少。

一台好的显微镜上会标有正确的聚光器位置,所以使用者可以准确地知道应该如何调整旋钮。

第四章

显微镜的保养

一般来说,现代显微镜只需要很少的维护工作。显微镜的保养关键是不使用时遮起来,因为灰尘是光学显微镜的大敌。

另一个主要问题是干式物镜与浸油物镜的污染。更现代、更先进的显微镜物镜有一个平坦的前端,便于清洁。比较老式的物镜是凹形的,使清洁更加困难。使用清洁剂应遵循厂家的建议。如果厂家未说明,可以用稀释的乙醇溶液或专用的相机镜头清洁剂。

第五章

拍摄显微镜图像

有两种相机系统可以使用:专用的显微镜相机和数码单反相机(DSLR)。

专用的显微镜相机

专用的显微镜相机优点是,它可以提供全屏的实时图像,并有许多功能设置,如白平衡和正确曝光。这使我们能够准确地看到相机正在拍摄的内容。

此外,几乎所有的显微镜专用相机有配套软件,包括图片处理,人工校准和刻度线。唯一的缺点是需要一台专门电脑来运行。当然市场上也有支持HDMI接口的相机,它们可以直接运行在显示器上,有完整的设置和控制软件,并能图像存储到SD卡。

商用数码单反相机

大多数现代数码单反相机都有某种形式的输出到电视屏幕或个人电脑上。获得的图像可能非常好,但这些相机需要用户操作,以获得正确和可重复的结果。

使用单反相机的一个主要问题是的一个要点是,需要一个高质量的接口来连接显微镜,这需要额外的费用。

相机/显微镜接口

要获得良好的结果,重要的是在显微镜和相机之间使用正确的接口。

大多数的显微镜专用相机使用所谓的C型安装接口。C接口有不同的放大系数,通常是1×/0.5×/0.4×/0.35×。

早期的相机的传感器非常大,1×的C型接口已足够用于大范围的视野。但随着技术进步,相机传感器变得越来越小,放大倍数变大,因此相机传感器所获得的的视野反而变小。由于这个原因,需要使用缩小镜头才能观察到玻片的整体视野。

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