定义
正置生物显微镜(Upright Biological Microscope)是一种光学显微镜,其物镜位于样本上方,照明系统位于样本下方。主要观察透射光下的薄样本(如组织切片、细胞涂片等),是生物学、医学、病理学等领域的基础科研与诊断工具。
核心结构与功能
1. 光学系统
物镜(核心部件):
位于样本上方,通常配备4×、10×、40×、100×(油镜)等多级放大镜头。
数值孔径(NA):决定分辨率(NA越大,分辨率越高)。
目镜:
标准为10×或15×,与物镜组合实现总放大倍数(例:40×物镜 + 10×目镜 = 400×)。
聚光镜:
位于样本下方,聚焦光线至样本,配备孔径光阑(调节对比度)和视场光阑(减少杂光)。
2. 机械系统
载物台:
固定玻片,可手动/电动操控X-Y轴移动(精度达微米级),带标本夹。
调焦装置:
粗调焦旋钮(快速升降) + 微调焦旋钮(精细对焦,精度约2μm)。
物镜转换器:
可旋转切换不同倍数物镜,保持齐焦(切换后仅需微调)。
3. 照明系统
透射光源:
卤素灯(色温接近日光)或LED灯(节能、长寿命),亮度可调。
柯勒照明(Köhler Illumination):
标准配置,确保光线均匀、无眩光,提升成像质量。
工作原理
光路路径:
光源 → 聚光镜 → 样本(透射)→ 物镜 → 目镜/摄像头 → 人眼或成像设备。放大与分辨:
物镜初级放大实像 → 目镜二次放大虚像。
分辨率极限:≈200nm(可见光波长限制),油镜可提升至≈140nm。
关键特点
特性 | 说明 |
---|---|
样本类型 | 需制备为薄切片/涂片(厚度≤10μm),置于载玻片上,加盖玻片封片。 |
成像模式 | 主要支持明场观察(Brightfield),可选配相差、暗场、荧光等模块扩展功能。 |
操作方式 | 观察时物镜接近样本,需避免镜头触碰玻片(高倍镜工作距离短,油镜仅0.1mm)。 |
适用场景 | 固定样本的精细结构观察(如细胞核、染色体、病原体)。 |
应用领域
医学诊断:
病理学(组织切片癌变分析)、血液学(血涂片寄生虫检测)。
生物学研究:
细胞形态学、微生物鉴定(细菌/真菌)、植物解剖。
教学与培训:
高校实验室基础显微观察教学。
工业质检:
材料表面缺陷、纤维结构分析(需反射光配件)。
正置 vs. 倒置显微镜
特性 | 正置显微镜 | 倒置显微镜 |
---|---|---|
物镜位置 | 样本上方 | 样本下方 |
适用样本 | 薄切片、玻片固定样本 | 活细胞(培养皿/培养瓶)、厚组织块 |
工作距离 | 较短(高倍镜易触玻片) | 较长(可直接观察培养容器底部) |
主要用途 | 病理切片、固定细胞 | 细胞培养、活体观察 |
技术演进与高端配置
模块化扩展:
荧光附件:激发块+汞灯/LED光源,用于特异性标记(如免疫荧光)。
相差环:观察未染色活细胞的内部结构。
DIC(微分干涉相衬):提升三维立体感与对比度。
数字化升级:
内置摄像头 → 实时图像采集、测量分析软件(细胞计数、尺寸测量)。
电动化:自动聚焦、载物台扫描、多视野拼接。
共聚焦兼容:
部分高端正置镜可升级为激光共聚焦显微镜,实现光学切片与3D重构。
使用注意事项
玻片清洁:避免指纹或灰尘影响成像。
油镜操作:
滴浸油后轻调避免产生气泡,使用后立即用二甲苯拭镜纸清洁油渍。
光源管理:
关闭光源前调至最低亮度,延长灯泡寿命;汞灯需冷却后重启。
防震防潮:
放置稳定平台,存放于干燥环境(避免镜头霉变)。
选购要点
参数 | 建议 |
---|---|
光学质量 | 物镜需镀膜(消色差/平场复消色差),支持齐焦性。 |
照明类型 | LED光源优于卤素灯(低发热、长寿命)。 |
扩展性 | 预留荧光/DIC接口,兼容数字化配件。 |
品牌与售后 | 尼康、奥林巴斯、蔡司、徕卡等主流品牌,确保维修与校准支持。 |
总结
正置生物显微镜是微观世界观察的基石设备,以其对固定样本的高分辨率成像能力,成为生命科学和医学诊断的必备工具。随着模块化与数字化发展,其功能已从基础形态学拓展至多维动态分析,持续推动科研与临床的进步。
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