مقدمه ای بر طبقه بندی و استفاده از میکروسکوپ های نوری مختلف

مقدمه ای بر طبقه بندی و استفاده از میکروسکوپ های نوری مختلف

روش‌های طبقه‌بندی بسیاری برای میکروسکوپ‌های نوری وجود دارد: با توجه به تعداد چشمی‌های مورد استفاده، می‌توان آن را به میکروسکوپ‌های دوچشمی و تک چشمی تقسیم کرد. با توجه به اینکه آیا تصویر دارای اثر استریو است، می توان آن را به میکروسکوپ های استریو و میکروسکوپ های غیر استریو تقسیم کرد. با توجه به شی مشاهده، می توان آن را به میکروسکوپ های بیولوژیکی و میکروسکوپ های طلایی تقسیم کرد. میکروسکوپ میکروسکوپ فاز و غیره؛ با توجه به اصل نوری، می توان آن را به میکروسکوپ نور پلاریزه، میکروسکوپ کنتراست فاز و میکروسکوپ تداخل دیفرانسیل و غیره تقسیم کرد. با توجه به نوع منبع نور، می توان آن را به نور معمولی، فلورسانس، نور ماوراء بنفش، نور مادون قرمز و میکروسکوپ لیزری و غیره تقسیم کرد. با توجه به نوع گیرنده، می توان آن را به میکروسکوپ Vision، دیجیتال (دوربین) و غیره تقسیم کرد. میکروسکوپ های رایج شامل میکروسکوپ استریو دوچشمی، میکروسکوپ متالوگرافی، میکروسکوپ نور پلاریزه، میکروسکوپ فلورسانس و غیره است.

1. میکروسکوپ استریو دوچشمی

میکروسکوپ استریو دوچشمی که به‌عنوان «میکروسکوپ جامد» یا «آینه کالبد شکافی» نیز شناخته می‌شود، یک ابزار بصری با حس استریوسکوپی مثبت است. این به طور گسترده ای در جراحی برش و میکروسرجری در زمینه زیست پزشکی استفاده می شود. در صنعت برای مشاهده، مونتاژ و بازرسی قطعات ریز و مدارهای مجتمع استفاده می شود. دارای ویژگی های زیر است:

(1) با استفاده از یک مسیر نوری دو کاناله، پرتوهای چپ و راست در لوله دوچشمی موازی نیستند، اما دارای زاویه مشخصی هستند - زاویه دید حجم (معمولاً 12 درجه -15 درجه)، یعنی تیرهای چپ و راست هر دو چشم یک تصویر سه بعدی ارائه می دهند. این در اصل دو میکروسکوپ تک لوله ای است که در کنار هم قرار گرفته اند. زاویه دیدی که توسط محورهای نوری دو بشکه لنز ایجاد می شود، معادل زاویه دیدی است که هنگام مشاهده یک شی با هر دو چشم فرد ایجاد می شود و در نتیجه یک تصویر بصری سه بعدی در یک فضای سه بعدی تشکیل می شود.

(2) تصویر مستقیم است، کارکرد و تشریح آن آسان است، زیرا منشور زیر چشمی تصویر را وارونه می کند.

(3) اگرچه بزرگنمایی به خوبی میکروسکوپ سنتی نیست، فاصله کاری زیادی دارد.

(4) عمق کانونی بزرگ است، که برای مشاهده کل لایه جسم مورد بازرسی مناسب است.

(5) قطر میدان دید زیاد است.

ساختار نوری استریوسکوپ فعلی به این صورت است: از طریق یک عدسی هدف اصلی معمولی، دو پرتو نور پس از تصویربرداری از جسم توسط دو مجموعه از لنزهای شیئی متوسط ​​- لنزهای زوم از هم جدا می شوند تا یک زاویه دید کلی تشکیل دهند و سپس از طریق چشمی های مربوطه تصویربرداری شوند. ، با تغییر حد واسط فاصله بین گروه های آینه برای به دست آوردن تغییر بزرگنمایی آن، به آن "زوم- استریومیکروسکوپ" نیز می گویند. با توجه به الزامات برنامه، استریوسکوپ فعلی را می توان با تعداد زیادی لوازم جانبی اختیاری، مانند فلورسانس، عکاسی، فیلمبرداری، منبع نور سرد و غیره مجهز کرد.

2. میکروسکوپ متالوگرافی

میکروسکوپ متالوگرافیک میکروسکوپی است که مخصوصاً برای مشاهده ساختار متالوگرافی اجسام مات مانند فلزات و مواد معدنی استفاده می شود. این اجسام مات را نمی‌توان با میکروسکوپ‌های نور عبوری معمولی مشاهده کرد، بنابراین تفاوت اصلی بین متالوگرافی و میکروسکوپ‌های معمولی این است که اولی از نور منعکس شده استفاده می‌کند، در حالی که دومی از نور عبوری برای روشنایی استفاده می‌کند. در میکروسکوپ متالوگرافی، پرتو روشنایی از جهت عدسی شیئی به سطح جسم مشاهده شده گسیل می شود و توسط سطح جسم منعکس می شود و سپس برای تصویربرداری به عدسی شیئی باز می گردد. این روش روشنایی بازتابی همچنین به طور گسترده در بازرسی ویفرهای سیلیکونی مدار مجتمع استفاده می شود.

3. میکروسکوپ پلاریزه

میکروسکوپ های پلاریزه میکروسکوپ هایی هستند که برای مطالعه مواد ناهمسانگرد به اصطلاح شفاف و مات استفاده می شوند. همه مواد دارای انکسار دوگانه را می توان به وضوح در زیر میکروسکوپ پلاریزه تشخیص داد. البته این مواد را می توان با رنگ آمیزی نیز مشاهده کرد، اما برخی امکان پذیر نیست و باید از میکروسکوپ های پلاریزه کننده استفاده کرد.

(1) ویژگی های میکروسکوپ پلاریزه

روشی برای تبدیل نور معمولی به نور پلاریزه برای میکروسکوپ برای تشخیص اینکه آیا یک ماده یک انکسار (در همه جهات) است یا دوشکست (ناهمسانگرد). دوشکستگی یکی از ویژگی های اساسی کریستال ها است. بنابراین، میکروسکوپ های نور پلاریزه به طور گسترده در مواد معدنی، شیمی و سایر زمینه ها استفاده می شود و همچنین در زیست شناسی، گیاه شناسی و سایر زمینه ها کاربرد دارد.

(2) اصل اساسی میکروسکوپ نور پلاریزه

اصل میکروسکوپ نور پلاریزه پیچیده تر است، بنابراین در اینجا زیاد آن را معرفی نمی کنم. میکروسکوپ پلاریزه باید دارای لوازم زیر باشد: پلاریزه کننده، آنالایزر، جبران کننده یا صفحه فاز، عدسی شیئی ویژه بدون تنش، مرحله چرخش.

(3) روش میکروسکوپ پلاریزه

مرتب کردن بر اساس. ارتوسکوپ: که به عنوان میکروسکوپ بدون اعوجاج نیز شناخته می شود، با استفاده از یک عدسی شیئی با بزرگنمایی کم به جای عدسی برتراند برای مطالعه موضوع مشخص می شود. مطالعه مستقیم با نور پلاریزه در عین حال، برای کوچکتر کردن دیافراگم روشنایی، لنز بالایی کندانسور از هم جدا می شود. یک میکروسکوپ فاز معمولی برای بررسی دوشکستگی یک جسم استفاده می شود.

ب Conoscope: همچنین به عنوان یک میکروسکوپ تداخلی شناخته می شود، الگوهای تداخل ایجاد شده در هنگام تداخل نور پلاریزه را مطالعه می کند. از این روش برای مشاهده تک محوری یا دو محوری یک شی استفاده می شود. در این روش از یک پرتو قطبی شده قوی همگرا برای روشنایی استفاده می شود.

(4) الزامات برای میکروسکوپ پلاریزه

مرتب کردن بر اساس. منبع نور: بهتر است از نور تک رنگ استفاده شود، زیرا سرعت نور، ضریب شکست و پدیده تداخل با طول موج متفاوت است. میکروسکوپ های عمومی می توانند از نور معمولی استفاده کنند.

ب چشمی: چشمی با خط چشم.

ج- کندانسور: برای به دست آوردن نور پلاریزه موازی، باید از یک کندانسور چرخشی که بتواند عدسی بالایی را بیرون رانده شود، استفاده شود.

د عدسی برتراند: یک عنصر کمکی در مسیر نوری کندانسور، که یک عدسی کمکی است که فاز اولیه ناشی از جسم را به فاز ثانویه تقویت می کند. مشاهده با چشمی از یک الگوی تداخل مسطح تشکیل شده در صفحه کانونی عقب هدف را تضمین می کند.

(5) الزامات برای میکروسکوپ پلاریزه

مرتب کردن بر اساس. مرکز صحنه با محور نوری هم محور است.

ب پلاریزه کننده و آنالایزر باید در موقعیت های مربعی باشند.

ج- تیراندازی نباید خیلی نازک باشد.

4. میکروسکوپ فلورسانس

میکروسکوپ فلورسانس از نور با طول موج کوتاه برای تابش یک جسم آغشته به فلورسین برای تحریک و تولید فلورسانس با طول موج بلند استفاده می کند و سپس مشاهده می کند. میکروسکوپ فلورسانس به طور گسترده در زیست شناسی، پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شود.

(1) میکروسکوپ های فلورسانس به طور کلی به دو نوع تقسیم می شوند: نوع انتقال و نوع epi-illumination.

مرتب کردن بر اساس. نوع انتقال: نور تحریک از سطح پایین جسم مورد بازرسی ساطع می شود و کندانسور یک کندانسور میدان تاریک است، به طوری که نور تحریک به عدسی شیئی وارد نمی شود و فلورسانس وارد عدسی شیئی می شود. در بزرگنمایی کم روشن و در بزرگنمایی زیاد تاریک است. عملیات غوطه وری و خنثی سازی روغن دشوار است، به ویژه تعیین محدوده روشنایی با بزرگنمایی کم دشوار است، اما می توان زمینه های بسیار تاریک را به دست آورد. نوع انتقال دهنده برای اشیاء بازرسی مات استفاده نمی شود.

نوع انتقال در حال حاضر تقریبا حذف شده است. اکثر میکروسکوپ های فلورسانس جدید اپیتاکسیال هستند. منبع نور از بالای جسم آزمایشی می آید و در مسیر نوری یک تقسیم کننده پرتو وجود دارد که برای اجسام آزمایش شفاف و مات مناسب است. از آنجایی که لنز شیئی به عنوان یک کندانسور عمل می کند، نه تنها کار با آن آسان است، بلکه می تواند به روشنایی یکنواخت کل میدان دید از بزرگنمایی کم تا بزرگنمایی بالا دست یابد.

(2) اقدامات احتیاطی برای میکروسکوپ فلورسانس

مرتب کردن بر اساس. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور تحریک کننده باعث فروپاشی فلورسانس و خاموش شدن آن می شود، بنابراین زمان مشاهده باید تا حد امکان کوتاه شود. .

ب برای مشاهده روغن، از "روغن غیر فلورسنت" استفاده کنید.

ج. فلورسانس تقریباً همیشه ضعیف است و باید در اتاق تاریکتر انجام شود.

د بهتر است یک تثبیت کننده ولتاژ در منبع تغذیه نصب شود، در غیر این صورت ناپایداری ولتاژ نه تنها عمر لامپ جیوه را کاهش می دهد، بلکه بر اثر میکروسکوپ نیز تأثیر می گذارد.

در حال حاضر، بسیاری از زمینه های تحقیقاتی بیولوژیکی در حال ظهور برای تکنیک های میکروسکوپ فلورسانس، مانند هیبریداسیون ژن در محل (FISH) استفاده می شود.

5. میکروسکوپ کنتراست فاز

در توسعه میکروسکوپ نوری، اختراع موفقیت آمیز میکروسکوپ کنتراست فاز، دستاورد مهم فناوری میکروسکوپ مدرن است. می دانیم که چشم انسان فقط می تواند طول موج (رنگ) و دامنه (روشنایی) امواج نور را تشخیص دهد. برای نمونه های بیولوژیکی بی رنگ و شفاف، هنگام عبور نور، طول موج و دامنه تغییر چندانی نمی کند، بنابراین مشاهده نمونه در میدان روشن دشوار است. .

میکروسکوپ کنتراست فاز استفاده از تفاوت مسیر نوری جسم مورد بازرسی برای انجام تشخیص میکروسکوپی است، یعنی استفاده مؤثر از پدیده تداخل نور برای تغییر اختلاف فازی که توسط چشم انسان قابل تشخیص نیست به یک اختلاف دامنه قابل تشخیص، حتی اگر بی رنگ و شفاف باشد. ماده همچنین می تواند به وضوح قابل مشاهده باشد. این امر مشاهده سلول های زنده را بسیار تسهیل می کند، بنابراین میکروسکوپ کنتراست فاز به طور گسترده برای میکروسکوپ های معکوس استفاده می شود.

میکروسکوپ کنتراست فاز از نظر تجهیزات با میدان روشن متفاوت است و دارای برخی الزامات خاص است:

آ. نصب شده در زیر کندانسور و ترکیب با کندانسور - کندانسور کنتراست فاز. این شامل دیافراگم های حلقوی با اندازه های مختلف است که بر روی یک دیسک نصب شده اند و عبارت های 10X، 20X، 40X، 100X و غیره در قسمت بیرونی آن نصب شده اند که همراه با لنزهای شیئی با مضرب متناظر استفاده می شود.

b.Phasplate: در صفحه کانونی پشتی عدسی شیئی نصب می شود، به دو قسمت تقسیم می شود، یکی قسمتی است که نور مستقیم از آن عبور می کند که یک حلقه نیمه شفاف است که به آن صفحه مزدوج می گویند. دیگری بخشی است که نور پراش شده از طریق آن "جبران" می شود. اجسام با صفحات فاز را "اهداف کنتراست فاز" می نامند و کلمه "Ph" اغلب روی پوشش نوشته می شود.

میکروسکوپ کنتراست فاز یک روش میکروسکوپی نسبتاً پیچیده است. برای به دست آوردن یک اثر مشاهده خوب، اشکال زدایی میکروسکوپ بسیار مهم است. علاوه بر این، به جنبه های زیر نیز باید توجه داشت:

مرتب کردن بر اساس. منبع نور باید قوی باشد و تمام دیافراگم های دیافراگم باید باز باشند.

ب از فیلترهای رنگی برای ایجاد امواج نور تقریباً تک رنگ استفاده کنید.

6. میکروسکوپ کنتراست تداخل دیفرانسیل (Diffe Rent Contrast Contrast DIC)

میکروسکوپ کنتراست تداخل دیفرانسیل در دهه 1960 ظاهر شد. این نه تنها می تواند اشیاء بی رنگ و شفاف را مشاهده کند، بلکه تصاویر استریوسکوپی قوی را نیز ارائه می دهد و دارای مزایایی است که میکروسکوپ کنتراست فاز نمی تواند به آنها دست یابد. ، اثر مشاهده واقع بینانه تر است.

(1) اصول

میکروسکوپ کنتراست تداخل دیفرانسیل از منشورهای ولاستون ویژه برای شکستن پرتو استفاده می کند. جهت ارتعاش تیرهای شکاف عمود بر یکدیگر و شدت آن برابر است. دو نقطه پرتوی که از جسم مورد بازرسی عبور می کند بسیار نزدیک به هم هستند و فازها کمی متفاوت هستند. از آنجایی که فاصله جدایی بین دو پرتو نور بسیار کم است، پدیده شبح وجود ندارد که باعث می شود تصویر سه بعدی به نظر برسد.

(2) قطعات ویژه مورد نیاز برای میکروسکوپ کنتراست تداخل دیفرانسیل:

آ. پلاریزه کننده

ب تحلیلگر

ج. 2 منشور ولاستون

(3) اقدامات احتیاطی در میکروسکوپ کنتراست تداخل افتراقی

مرتب کردن بر اساس. با توجه به حساسیت بالای تداخل دیفرانسیل، نباید کثیفی و گرد و غبار روی سطح صفحه وجود داشته باشد.

ب مواد با شکست مضاعف نمی توانند به اثر میکروسکوپ کنتراست تداخل افتراقی دست یابند.

ج. ظروف پتری پلاستیکی را نمی توان هنگام اعمال تداخل دیفرانسیل در میکروسکوپ معکوس استفاده کرد.

7. میکروسکوپ معکوس (میکروسکوپ معکوس)

میکروسکوپ معکوس برای مشاهده میکروسکوپی کشت بافت، کشت سلولی آزمایشگاهی، پلانکتون، حفاظت از محیط زیست، بازرسی مواد غذایی و غیره در زمینه زیست پزشکی مناسب است.

با توجه به محدودیت‌های ویژگی‌های نمونه فوق، قرار دادن جسم مورد بازرسی در پتری دیش (یا بطری کشت) نیاز به فاصله کاری طولانی از شیء میکروسکوپ معکوس و کندانسور دارد و جسم بازرسی شده در پتری دیش می‌تواند مستقیم مورد بازرسی قرار گیرد. مشاهده و تحقیق میکروسکوپی. بنابراین، موقعیت عدسی شیئی، عدسی کندانسور و منبع نور همه برعکس است، بنابراین به آن «میکروسکوپ معکوس» می گویند.

با توجه به محدودیت های فاصله کاری، اهداف میکروسکوپ معکوس دارای حداکثر بزرگنمایی 60X هستند. به طور کلی، میکروسکوپ های معکوس برای تحقیقات مجهز به اهداف کنتراست فاز 4X، 10X، 20X و 40X هستند، زیرا میکروسکوپ های معکوس بیشتر برای مشاهده بی رنگ و شفاف in vivo استفاده می شوند. اگر کاربر نیازهای خاصی دارد، لوازم جانبی دیگر را نیز می توان برای تکمیل مشاهده تداخل دیفرانسیل، فلورسانس و نور پلاریزه ساده انتخاب کرد.

میکروسکوپ های معکوس به طور گسترده در پچ گیره، ICSI تراریخته و سایر زمینه ها استفاده می شوند.

8. میکروسکوپ دیجیتال

میکروسکوپ دیجیتال میکروسکوپی است که از یک دوربین (به عنوان مثال، یک هدف دوربین تلویزیونی یا یک دستگاه همراه با شارژ) به عنوان عنصر دریافت کننده استفاده می کند. دوربینی بر روی سطح تصویر واقعی میکروسکوپ نصب می شود تا جایگزین چشم انسان به عنوان گیرنده شود. دستگاه اپتوالکترونیک تصویر نوری را به تصویر سیگنال الکتریکی تبدیل می کند و سپس تشخیص اندازه و شمارش ذرات را انجام می دهد. این نوع میکروسکوپ را می توان همراه با کامپیوتر برای تسهیل اتوماسیون تشخیص و پردازش اطلاعات استفاده کرد و بیشتر در مواردی استفاده می شود که نیاز به کارهای تشخیص خسته کننده زیادی دارد.

2. استفاده از میکروسکوپ های نوری مختلف

میکروسکوپ فلورسانس از فلورسانس ساطع شده توسط نمونه برای مشاهده اشیاء استفاده می کند.

میکروسکوپ های استریو می توانند برای مشاهده تصاویر سه بعدی از اشیاء استفاده شوند.

میکروسکوپ پروجکشن می‌تواند تصویر جسم را بر روی صفحه نمایش به نمایش بگذارد تا چندین نفر همزمان آن را مشاهده کنند.

میکروسکوپ معکوس برای کشت سلولی، کشت بافت و تحقیقات میکروبی؛

میکروسکوپ کنتراست فاز برای مشاهده نمونه های بی رنگ و شفاف استفاده می شود.

به عنوان مثال، میکروسکوپ میدان تاریک برای مشاهده باکتری ها و اسپیروکت ها استفاده می شود. ورزشی.