定義
正置生物顯微鏡(Upright Biological Microscope)是一種光學顯微鏡,其物鏡位于樣本上方,照明系統位于樣本下方。主要觀察透射光下的薄樣本(如組織切片、細胞涂片等),是生物學、醫學、病理學等領域的基礎科研與診斷工具。
核心結構與功能
1. 光學系統
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。
數值孔徑(NA):決定分辨率(NA越大,分辨率越高)。
目鏡:
標準為10×或15×,與物鏡組合實現總放大倍數(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(調節對比度)和視場光闌(減少雜光)。
2. 機械系統
載物臺:
固定玻片,可手動/電動操控X-Y軸移動(精度達微米級),帶標本夾。
調焦裝置:
粗調焦旋鈕(快速升降) + 微調焦旋鈕(精細對焦,精度約2μm)。
物鏡轉換器:
可旋轉切換不同倍數物鏡,保持齊焦(切換后僅需微調)。
3. 照明系統
透射光源:
鹵素燈(色溫接近日光)或LED燈(節能、長壽命),亮度可調。
柯勒照明(K?hler Illumination):
標準配置,確保光線均勻、無眩光,提升成像質量。
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 | 固定樣本的精細結構觀察(如細胞核、染色體、病原體)。 |
應用領域
醫學診斷:
病理學(組織切片癌變分析)、血液學(血涂片寄生蟲檢測)。
生物學研究:
細胞形態學、微生物鑒定(細菌/真菌)、植物解剖。
教學與培訓:
高校實驗室基礎顯微觀察教學。
工業質檢:
材料表面缺陷、纖維結構分析(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 |
---|---|---|
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 | 活細胞(培養皿/培養瓶)、厚組織塊 |
工作距離 | 較短(高倍鏡易觸玻片) | 較長(可直接觀察培養容器底部) |
主要用途 | 病理切片、固定細胞 | 細胞培養、活體觀察 |
技術演進與高端配置
模塊化擴展:
熒光附件:激發塊+汞燈/LED光源,用于特異性標記(如免疫熒光)。
相差環:觀察未染色活細胞的內部結構。
DIC(微分干涉相襯):提升三維立體感與對比度。
數字化升級:
內置攝像頭 → 實時圖像采集、測量分析軟件(細胞計數、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,實現光學切片與3D重構。
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:
滴浸油后輕調避免產生氣泡,使用后立即用二甲苯拭鏡紙清潔油漬。
光源管理:
關閉光源前調至最低亮度,延長燈泡壽命;汞燈需冷卻后重啟。
防震防潮:
放置穩定平臺,存放于干燥環境(避免鏡頭霉變)。
選購要點
參數 | 建議 |
---|---|
光學質量 | 物鏡需鍍膜(消色差/平場復消色差),支持齊焦性。 |
照明類型 | LED光源優于鹵素燈(低發熱、長壽命)。 |
擴展性 | 預留熒光/DIC接口,兼容數字化配件。 |
品牌與售后 | 尼康、奧林巴斯、蔡司、徠卡等主流品牌,確保維修與校準支持。 |
總結
正置生物顯微鏡是微觀世界觀察的基石設備,以其對固定樣本的高分辨率成像能力,成為生命科學和醫學診斷的必備工具。隨著模塊化與數字化發展,其功能已從基礎形態學拓展至多維動態分析,持續推動科研與臨床的進步。
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