相差顯微鏡是一種將光線通過透明標本細節時所產生的光程差(即相位差)轉化為光強差的特種顯微鏡。
光線通過比較透明的標本時,光的波長(顏色)和振幅(亮度)都沒有明顯的變化。因此,用普通光學顯微鏡觀察未經染色的標本(如活的細胞)時(shi),其(qi)形(xing)態(tai)和(he)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)往(wang)往(wang)難(nan)以(yi)分(fen)辨(bian)。然(ran)而(er),由(you)於(yu)細(xi)胞(bao)各(ge)部(bu)分(fen)的(de)折(zhe)射(she)率(lv)和(he)厚(hou)度(du)的(de)不(bu)同(tong),光(guang)線(xian)通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)標(biao)本(ben)時(shi),直(zhi)射(she)光(guang)和(he)衍(yan)射(she)光(guang)的(de)光(guang)程(cheng)就(jiu)會(hui)有(you)差(cha)別(bie)。隨(sui)著(zhe)光(guang)程(cheng)的(de)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao),加(jia)快(kuai)或(huo)落(luo)後(hou)的(de)光(guang)波(bo)的(de)相(xiang)位(wei)會(hui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)(產生相位差)。光的相位差人的肉眼感覺不到,但相差顯微鏡能通過其特殊裝置——環狀光闌和相板,利用光的幹涉現象,將光的相位差轉變為人眼可以察覺的振幅差(明暗差),從cong而er使shi原yuan來lai透tou明ming的de物wu體ti表biao現xian出chu明ming顯xian的de明ming暗an差cha異yi,對dui比bi度du增zeng強qiang,使shi我wo們men能neng比bi較jiao清qing楚chu的de觀guan察cha到dao普pu通tong光guang學xue顯xian微wei鏡jing和he暗an視shi野ye顯xian微wei鏡jing下xia都dou看kan不bu到dao或huo看kan不bu清qing的de活huo細xi胞bao及ji細xi胞bao內nei的de某mou些xie細xi微wei結jie構gou。
(二)相差顯微鏡的成像原理
鏡(jing)檢(jian)時(shi)光(guang)源(yuan)隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)環(huan)狀(zhuang)光(guang)闌(lan)的(de)透(tou)明(ming)環(huan),經(jing)聚(ju)光(guang)器(qi)後(hou)聚(ju)成(cheng)光(guang)束(shu),這(zhe)束(shu)光(guang)線(xian)通(tong)過(guo)被(bei)檢(jian)物(wu)體(ti)時(shi),因(yin)各(ge)部(bu)分(fen)的(de)光(guang)程(cheng)不(bu)同(tong),光(guang)線(xian)發(fa)生(sheng)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)偏(pian)斜(xie)(衍射)。youyutoumingyuanhuansuochengdexiangqiahaoluozaiwujinghoujiaodianpingmianhexiangbanshangdegongemianzhonghe。yinci,weifashengpianxiedezhisheguangbiantongguogongemian,erfashengpianxiedeyansheguangzejingbuchangmiantongguo。youyuxiangbanshangdegongemianhebuchangmiandexingzhibutong,tamenfenbiejiangtongguozheliangbufendeguangxianchanshengyidingdexiangweichaheqiangdudejianruo,liangzuguangxianzaijinghoutoujingdehuiju,youfuzaitongyiguanglushangxingjin,ershizhisheguangheyansheguangchanshengguangdeganshe,bianxiangweichaweizhenfucha。zheyangzaixiangchaxianweijingjingjianshi,tongguowusetoumingtideguangxianshirenyanbukefenbiandexiangweichazhuanhuaweirenyankeyifenbiandezhenfucha(明暗差)。
(三)相差顯微鏡的結構和裝置
相差顯微鏡與普通光學顯微鏡的基本結構是相同的,所不同的是它具有四部分特殊結構:即環狀光闌、相板、合軸調節望遠鏡及綠色濾光片。
1、環狀光闌 具ju有you環huan形xing開kai孔kong的de光guang闌lan。位wei於yu聚ju光guang器qi的de前qian焦jiao點dian平ping麵mian上shang,光guang闌lan的de直zhi徑jing大da小xiao是shi與yu物wu鏡jing的de放fang大da倍bei數shu相xiang匹pi配pei的de,並bing有you一yi個ge明ming視shi場chang光guang闌lan,與yu聚ju焦jiao器qi一yi起qi組zu成cheng轉zhuan盤pan聚ju光guang器qi。在zai使shi用yong時shi隻zhi要yao把ba相xiang應ying的de光guang闌lan轉zhuan到dao光guang路lu即ji可ke。
2、相板 位於物鏡內部的後焦平麵上。相板上有兩個區域,直射光通過的部分叫“共軛麵”,衍射光通過的部分叫“補償麵”。帶有相板的物鏡叫相差物鏡,常以“Ph”字樣標在物鏡外殼上。
相板上鍍有兩種不同的金屬膜:吸收膜和相位膜。吸收膜常為鉻、銀等金屬在真空中蒸發而鍍成的薄膜,它能把通過的光線吸收掉60%—93%,相位膜為氟化鎂等在真空中蒸發鍍成,它能把通過的光線相位推遲1/4波長。
genjuxuyao,liangzhongmoyoubutongdedufa,congerzhizaochubutongleixingdexiangchawujing。ruguoxishoumohexiangweimodouduzaixiangfandegongemianshang,tongguogongemiandezhisheguangbudanzhenfujianruo,erqiexiangweiyebeituichi1/4λ,衍射光因通過物體時相位也被推遲1/4λ,這(zhe)樣(yang)就(jiu)使(shi)得(de)直(zhi)射(she)光(guang)與(yu)衍(yan)射(she)光(guang)維(wei)持(chi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)相(xiang)位(wei)上(shang)。根(gen)據(ju)相(xiang)長(chang)幹(gan)涉(she)原(yuan)理(li),合(he)成(cheng)光(guang)等(deng)於(yu)直(zhi)射(she)光(guang)與(yu)衍(yan)射(she)光(guang)振(zhen)幅(fu)之(zhi)和(he),因(yin)背(bei)景(jing)隻(zhi)有(you)直(zhi)射(she)光(guang)的(de)照(zhao)明(ming),所(suo)以(yi)通(tong)過(guo)被(bei)檢(jian)物(wu)體(ti)的(de)合(he)成(cheng)光(guang)就(jiu)比(bi)背(bei)景(jing)明(ming)亮(liang)。這(zhe)樣(yang)的(de)效(xiao)果(guo)叫(jiao)負(fu)相(xiang)差(cha),鏡(jing)檢(jian)效(xiao)果(guo)是(shi)暗(an)中(zhong)之(zhi)明(ming)。
如(ru)果(guo)吸(xi)收(shou)膜(mo)鍍(du)在(zai)共(gong)軛(e)麵(mian),相(xiang)位(wei)膜(mo)鍍(du)在(zai)補(bu)償(chang)麵(mian)上(shang),直(zhi)射(she)光(guang)僅(jin)被(bei)吸(xi)收(shou),振(zhen)幅(fu)減(jian)少(shao),但(dan)相(xiang)位(wei)未(wei)被(bei)推(tui)遲(chi),而(er)通(tong)過(guo)補(bu)償(chang)麵(mian)的(de)衍(yan)射(she)光(guang)的(de)相(xiang)位(wei),則(ze)被(bei)推(tui)遲(chi)了(le)兩(liang)個(ge)1/4λ,因此衍射光的相位要比直射光相位落後1/2λ。根據相消幹涉原理,這樣通過被檢物體的合成光要比背景暗,這種效果叫正相差,即鏡檢效果是明中之暗。
負相差物鏡(Negative contrast)用縮寫字母“N”表示,正相差物鏡(Positive contrast)用縮寫字母“P”表示,由於吸收膜對通過它的光線的透過率不同,可分為高、中、低及低低,如Olympus光的透過率分為:7%、15%、20%、40%四個等級,因此分為高(High略寫為H),中(Medium略寫為M),低(Low略寫為L)及低低(Low—Low略寫成LL)四類,構成了負高(NH)、負中(NM)、正低(PL)和正低低(PLL)四種類型相差物鏡,這些字母符號都寫在相差物鏡的外殼上。可根據被檢物體的特性來選擇使用不同類型的相差物鏡。
3、合軸調節望遠鏡 是shi相xiang差cha顯xian微wei鏡jing一yi個ge極ji為wei重zhong要yao的de結jie構gou。環huan狀zhuang光guang闌lan的de像xiang必bi須xu與yu相xiang板ban共gong軛e麵mian完wan全quan吻wen合he,才cai能neng實shi現xian對dui直zhi射she光guang和he衍yan射she光guang的de特te殊shu處chu理li。否fou則ze應ying被bei吸xi收shou的de直zhi射she光guang被bei泄xie掉diao,而er不bu該gai吸xi收shou的de衍yan射she光guang反fan被bei吸xi收shou,應ying推tui遲chi的de相xiang位wei有you的de不bu能neng被bei推tui遲chi,這zhe樣yang就jiu不bu能neng達da到dao相xiang差cha鏡jing檢jian的de效xiao果guo。由you於yu環huan狀zhuang光guang闌lan是shi通tong過guo轉zhuan盤pan聚ju光guang器qi與yu物wu鏡jing相xiang匹pi配pei的de,因yin而er環huan狀zhuang光guang闌lan與yu相xiang板ban常chang不bu同tong軸zhou。為wei此ci,相xiang差cha顯xian微wei鏡jing配pei備bei有you一yi個ge合he軸zhou調tiao節jie望wang遠yuan鏡jing(在鏡的外殼上標有“CT”符號),用(yong)於(yu)合(he)軸(zhou)調(tiao)節(jie)。使(shi)用(yong)時(shi)撥(bo)去(qu)一(yi)側(ce)目(mu)鏡(jing),插(cha)入(ru)合(he)軸(zhou)調(tiao)節(jie)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),旋(xuan)轉(zhuan)合(he)軸(zhou)調(tiao)節(jie)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)焦(jiao)點(dian),便(bian)能(neng)清(qing)楚(chu)看(kan)到(dao)一(yi)明(ming)一(yi)暗(an)兩(liang)個(ge)圓(yuan)環(huan)。再(zai)轉(zhuan)動(dong)聚(ju)光(guang)器(qi)上(shang)的(de)環(huan)狀(zhuang)光(guang)闌(lan)的(de)兩(liang)個(ge)調(tiao)節(jie)鈕(niu),使(shi)明(ming)亮(liang)的(de)環(huan)狀(zhuang)光(guang)闌(lan)圓(yuan)環(huan)與(yu)暗(an)的(de)相(xiang)板(ban)上(shang)共(gong)軛(e)麵(mian)暗(an)環(huan)完(wan)全(quan)重(zhong)疊(die)。如(ru)明(ming)亮(liang)的(de)光(guang)環(huan)過(guo)小(xiao)或(huo)過(guo)大(da),可(ke)調(tiao)節(jie)聚(ju)光(guang)器(qi)的(de)升(sheng)降(jiang)旋(xuan)鈕(niu),使(shi)兩(liang)環(huan)完(wan)全(quan)吻(wen)合(he)。如(ru)果(guo)聚(ju)光(guang)器(qi)已(yi)升(sheng)到(dao)最(zui)高(gao)點(dian)或(huo)降(jiang)到(dao)最(zui)低(di)點(dian)而(er)仍(reng)不(bu)能(neng)矯(jiao)正(zheng),說(shuo)明(ming)玻(bo)片(pian)太(tai)厚(hou)了(le),應(ying)更(geng)換(huan)。調(tiao)好(hao)後(hou)取(qu)下(xia)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),換(huan)上(shang)目(mu)鏡(jing)即(ji)可(ke)進(jin)行(xing)鏡(jing)檢(jian)觀(guan)察(cha)。
4、綠色濾光片 youyushiyongdezhaomingguangxiandebochangbutong,changyinqixiangweidebianhua,weilehuodelianghaodexiangchaxiaoguo,xiangchaxianweijingyaoqiushiyongbochangfanweibijiaozhaidedanseguang,tongchangshiyonglvselvguangpianlaitiaozhengguangyuandebochang。Olympus廠家生產的相差顯微鏡在鏡檢時要使用該廠規定的IF550綠色濾光片作為配套器件。
(四)相差顯微鏡的使用範圍、操作步驟及注意事項
1、使用範圍 相差顯微鏡能觀察到透明樣品的細節,適用於對活體細胞生活狀態下的生長、運動、增殖情況及細微結構的觀察。因此,是微生物學、細胞生物學、細胞和組織培養、細胞工程、雜交瘤技術等現代生物學研究的必備工具。
2、操作步驟
(1)根據觀察標本的性質及要求,挑選適合的相差物鏡。
(2)將標本片放到載物台上。
(3)進行光軸中心的調整。
(4)取(qu)下(xia)一(yi)側(ce)目(mu)鏡(jing),換(huan)上(shang)合(he)軸(zhou)調(tiao)節(jie)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),調(tiao)整(zheng)環(huan)狀(zhuang)光(guang)闌(lan)與(yu)相(xiang)板(ban)上(shang)的(de)共(gong)軛(e)麵(mian)圓(yuan)環(huan)完(wan)全(quan)重(zhong)疊(die)吻(wen)合(he),然(ran)後(hou)取(qu)下(xia)合(he)軸(zhou)調(tiao)節(jie)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),換(huan)回(hui)目(mu)鏡(jing)。在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong),如(ru)需(xu)要(yao)更(geng)換(huan)物(wu)鏡(jing)倍(bei)數(shu)時(shi),必(bi)須(xu)重(zhong)新(xin)進(jin)行(xing)環(huan)狀(zhuang)光(guang)闌(lan)與(yu)相(xiang)板(ban)共(gong)軛(e)麵(mian)圓(yuan)環(huan)吻(wen)合(he)的(de)調(tiao)整(zheng)。
(5)放上綠色濾光片,即可進行鏡檢,鏡檢操作與普通光學顯微鏡方法相同。
3、注意事項
(1)視場光闌與聚光器的孔徑光闌必須全部開大,而且光源要強。因環狀光闌遮掉大部分光,物鏡相板上共軛麵又吸收大部分光。
(2)不同型號的光學部件不能互換使用。
(3)載玻片、蓋玻片的厚度應遵循標準,不能過薄或過厚。
(4)切片不能太厚,一般以5—10μm為宜,否則會引起其他光學現象,影響成像質量。
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