螢光顯微鏡用於研究細胞內物質的吸收、運輸、化學物質的分布及定位等。
基本介紹
- 中文名：螢光顯微鏡
- 外文名：Fluorescence microscope
介紹,（一）光源,（二）濾色系統,（三）反光鏡,（四）聚光鏡,（五）物鏡,（六）目鏡,（七）落射光裝置,
介紹
螢光顯微鏡是以紫外線為光源， 用以照射被檢物體， 使之發出螢光， 然後在顯微鏡下觀察物體的形狀及其所在位置。螢光顯微鏡用於研究細胞內物質的吸收、運輸、化學物質的分布及定位等。
螢光顯微鏡
螢光顯微鏡
螢光顯微鏡細胞中有些物質，如葉綠素等，受紫外線照射後可發螢光；另有一些物質本身雖不能發螢光，但如果用螢光染料或螢光抗體染色後，經紫外線照射亦可發螢光，螢光顯微鏡就是對這類物質進行定性和定量研究的工具之一。
螢光顯微鏡和普通顯微鏡有以下的區別：
1.照明方式通常為落射式，即光源通過物鏡投射於樣品上；
2.光源為紫外光，波長較短，分辨力高於普通顯微鏡；
3.有兩個特殊的濾光片，光源前的用以濾除可見光，目鏡和物鏡之間的用於濾除紫外線，用以保護人目。
1.照明方式通常為落射式，即光源通過物鏡投射於樣品上；
2.光源為紫外光，波長較短，分辨力高於普通顯微鏡；
3.有兩個特殊的濾光片，光源前的用以濾除可見光，目鏡和物鏡之間的用於濾除紫外線，用以保護人目。
螢光顯微鏡也是光學顯微鏡的一種，主要的區別是二者的激發波長不同。由此決定了螢光顯微鏡與普通光學顯微鏡結構和使用方法上的不同。
螢光顯微鏡是免疫螢光細胞化學的基本工具。它是由光源、濾板系統和光學系統等主要部件組成。是利用一定波長的光激發標本發射螢光，通過物鏡和目鏡系統放大以觀察標本的螢光圖像。
（一）光源
現在多採用200W的超高壓汞燈作光源，它是用石英玻璃製作，中間呈球形，內充一定數量的汞，工作時由兩個電極間放電，引起水銀蒸發，球內氣壓迅速升高，當水銀完全蒸發時，可達50～70個標準大氣壓力，這一過程一般約需5～15min。超高壓汞燈的發光是電極間放電使水銀分子不斷解離和還原過程中發射光量子的結果。它發射很強的紫外和藍紫光，足以激發各類螢光物質，因此，為螢光顯微鏡普遍採用。
超高壓汞燈也散發大量熱能。因此，燈室必須有良好的散熱條件，工作環境溫度不宜太高。
新型超高壓汞燈在使用初期不需高電壓即可引燃，使用一些時間後，則需要高壓啟動（約為15000V），啟動後，維持工作電壓一般為50～60V，工作電流約4A左右。200W超高壓汞燈的平均壽命，在每次使用2h的情況下約為200h，開動一次工作時間愈短，則壽命愈短，如開一次只工作20min，則壽命降低50%。因此，使用時儘量減少啟動次數。燈泡在使用過程中，其光效是逐漸降低的。燈熄滅後要等待冷卻才能重新啟動。點燃燈泡後不可立即關閉，以免水銀蒸發不完全而損壞電極，一般需要等15min。由於超高壓汞燈壓力很高，紫外線強烈，因此燈泡必須置燈室中方可點燃，以免傷害眼睛和發生爆炸時造成操作。
超高壓汞燈（100W或200W）光源的電路和包括變壓、鎮流、啟動幾個部分。在燈室上有調節燈泡發光中心的系統，燈泡球部後面安裝有鍍鋁的凹面反射鏡，前面安裝有集光透鏡。
國產超高壓汞燈GCQ-200型性能良好，可以代替HBO-200等型的進口燈泡，平均壽命在200h以上，價格也比較低。
我國研製的一種簡易輕便型高色溫溴鎢螢光光源裝置，體積小，重量輕，功率小，交、直流兩用（自帶直流電源），易於攜帶，使用方便，已推廣套用。
超高壓汞燈也散發大量熱能。因此，燈室必須有良好的散熱條件，工作環境溫度不宜太高。
新型超高壓汞燈在使用初期不需高電壓即可引燃，使用一些時間後，則需要高壓啟動（約為15000V），啟動後，維持工作電壓一般為50～60V，工作電流約4A左右。200W超高壓汞燈的平均壽命，在每次使用2h的情況下約為200h，開動一次工作時間愈短，則壽命愈短，如開一次只工作20min，則壽命降低50%。因此，使用時儘量減少啟動次數。燈泡在使用過程中，其光效是逐漸降低的。燈熄滅後要等待冷卻才能重新啟動。點燃燈泡後不可立即關閉，以免水銀蒸發不完全而損壞電極，一般需要等15min。由於超高壓汞燈壓力很高，紫外線強烈，因此燈泡必須置燈室中方可點燃，以免傷害眼睛和發生爆炸時造成操作。
超高壓汞燈（100W或200W）光源的電路和包括變壓、鎮流、啟動幾個部分。在燈室上有調節燈泡發光中心的系統，燈泡球部後面安裝有鍍鋁的凹面反射鏡，前面安裝有集光透鏡。
國產超高壓汞燈GCQ-200型性能良好，可以代替HBO-200等型的進口燈泡，平均壽命在200h以上，價格也比較低。
我國研製的一種簡易輕便型高色溫溴鎢螢光光源裝置，體積小，重量輕，功率小，交、直流兩用（自帶直流電源），易於攜帶，使用方便，已推廣套用。
（二）濾色系統
濾色系統是螢光顯微鏡的重要部位，由激發濾板和壓制濾板組成。濾板型號，各廠家名稱常不統一。濾板一般都以基本色調命名，前面字母代表色調，後面字母代表玻璃，數字代表型號特點。如德國產品（Schott）BG12，就是種藍色玻璃，B是藍色的第一個字母，G是玻璃的第一個字母；我國產品的名稱已統一用拼音字母表示，如相當於BG12的藍色濾板名為QB24，Q是青色（藍色）拼音的第一個字母，B是玻璃拼音的第一個字母。不過有的濾板也可以透光分界濾長命名，如K530，就是表示壓制濾長530nm以下的光而透過530nm以上的光。還有的廠家的濾板完全以數字命名，如美國Corning廠的NO：5-58，即相當於BG12。
1．激發濾板 根據光源和螢光色素的特點，可選用以下三類激發濾板，提供一定波長範圍的激發光。
紫外光激發濾板：此濾板可使400nm以下的紫外光透過，阻擋400nm以上的可見光通過。常用型號為UG-1或UG-5，外加一塊BG-38，以除去紅色尾波。
紫外藍光激發濾板：此濾板可使300～450nm範圍內的光通過。常用型號為ZB-2或ZB-3，外加BG-38。
紫藍光激發濾板：它可使350～490nm的光通過。常用型號為QB24（BG12）。
最大吸收峰在500nm以上者的螢光素（如羅達明色素）可用藍綠濾板（如B-7）激發。
紫外光激發濾板：此濾板可使400nm以下的紫外光透過，阻擋400nm以上的可見光通過。常用型號為UG-1或UG-5，外加一塊BG-38，以除去紅色尾波。
紫外藍光激發濾板：此濾板可使300～450nm範圍內的光通過。常用型號為ZB-2或ZB-3，外加BG-38。
紫藍光激發濾板：它可使350～490nm的光通過。常用型號為QB24（BG12）。
最大吸收峰在500nm以上者的螢光素（如羅達明色素）可用藍綠濾板（如B-7）激發。
近年開始採用金屬膜干涉濾板，由於針對性強，波長適當，因而激發效果比較玻璃濾更好。如西德Leitz廠的FITC專用KP490濾板和羅達明的S546綠色濾板，均遠比玻璃濾板效果好。
激發濾板分薄厚兩種，一般暗視野選用薄濾板，亮視野螢光顯微鏡可選用厚一些。基本要求是以獲得最明亮的螢光和最好的背景為準。
2．壓制濾板 壓制濾板的作用是完全阻擋激發光通過，提供相應波長範圍的螢光。與激發濾板相對應，常用以下3種壓制濾板：
紫外光壓制濾板：可通過可見光、阻擋紫外光通過。能與UG-1或UG-5組合。常用GG-3K430或GG-6K460。
紫藍光壓制濾板：能通過510nm以上波長的光（綠到紅），能與BG-12組合。通常用OG-4K510或OG-1K530。
紫外紫光壓制濾板：能通過460nm以上波長的光（藍到紅），可與BG-3組合，常用OG-11K470AK 490，K510。
激發濾板分薄厚兩種，一般暗視野選用薄濾板，亮視野螢光顯微鏡可選用厚一些。基本要求是以獲得最明亮的螢光和最好的背景為準。
2．壓制濾板 壓制濾板的作用是完全阻擋激發光通過，提供相應波長範圍的螢光。與激發濾板相對應，常用以下3種壓制濾板：
紫外光壓制濾板：可通過可見光、阻擋紫外光通過。能與UG-1或UG-5組合。常用GG-3K430或GG-6K460。
紫藍光壓制濾板：能通過510nm以上波長的光（綠到紅），能與BG-12組合。通常用OG-4K510或OG-1K530。
紫外紫光壓制濾板：能通過460nm以上波長的光（藍到紅），可與BG-3組合，常用OG-11K470AK 490，K510。
（三）反光鏡
反光鏡的反光層一般是鍍鋁的，因為鋁對紫外光和可見光的藍紫區吸收少，反射達90%以上，而銀的反射只有70%；一般使用平面反光鏡。
（四）聚光鏡
專為螢光顯微鏡設計製作的聚光器是用石英玻璃或其他透紫外光的玻璃製成。分明視野聚光器的暗視野聚光器兩種。還有相差螢光聚光器。
1．明視野聚光器 在一般螢光顯微鏡上多用明視野聚光器，它具有聚光力強，使用方便，特別適於低、中倍放大的標本觀察。
2．暗視野聚光器 暗視野聚光器在螢光顯微鏡中的套用日益廣泛。因為激發光不直接進入物鏡，因而除散射光外，激發光也不進入目鏡，可以使用薄的激發濾板，增強激發光的強度，壓制濾板也可以很薄，因紫外光激發時，可用無色濾板（不透過紫外）而仍然產生黑暗的背景。從而增強了螢光圖像的亮度和反襯度，提高了圖像的質量，觀察舒適，可能發現亮視野難以分辨的細微螢光顆粒。
3．相差螢光聚光器 相差聚光器與相差物鏡配合使用，可同時進行相差和螢光聯合觀察，既能看到螢光圖像，又能看到相差圖像，有助於螢光的定位準確。一般螢光觀察很少需要這種聚光器。
1．明視野聚光器 在一般螢光顯微鏡上多用明視野聚光器，它具有聚光力強，使用方便，特別適於低、中倍放大的標本觀察。
2．暗視野聚光器 暗視野聚光器在螢光顯微鏡中的套用日益廣泛。因為激發光不直接進入物鏡，因而除散射光外，激發光也不進入目鏡，可以使用薄的激發濾板，增強激發光的強度，壓制濾板也可以很薄，因紫外光激發時，可用無色濾板（不透過紫外）而仍然產生黑暗的背景。從而增強了螢光圖像的亮度和反襯度，提高了圖像的質量，觀察舒適，可能發現亮視野難以分辨的細微螢光顆粒。
3．相差螢光聚光器 相差聚光器與相差物鏡配合使用，可同時進行相差和螢光聯合觀察，既能看到螢光圖像，又能看到相差圖像，有助於螢光的定位準確。一般螢光觀察很少需要這種聚光器。
（五）物鏡
各種物鏡均可套用，但最好用消色差的物鏡，因其自體螢光極微且透光性能（波長範圍）適合於螢光。由於圖像在顯微鏡視野中的螢光亮度與物鏡鏡口率的平方成正比，而與其放大倍數成反比，所以為了提高螢光圖像的亮度，應使用鏡口率大的物鏡。尤其在高倍放大 時其影響非常明顯。因此對螢光不夠強的標本，應使用鏡口率大的物鏡，配合以儘可能低的目鏡（4×,5×，6.3×等）。
（六）目鏡
在螢光顯微鏡中多用低倍目鏡，如5×和6.3×。過去多用單筒目鏡，因為其亮度比雙筒目鏡高一倍以上，但目前研究型螢光顯微鏡多用雙筒目鏡，觀察很方便。
（七）落射光裝置
新型的落射光裝置是從光源來的光射到干涉分光濾鏡後，波長短的部分（紫外和紫藍）由於濾鏡上鍍膜的性質而反射，當濾鏡對向光源呈45。傾斜時，則垂直射向物鏡，經物鏡射向標本，使標本受到激發，這時物鏡直接起聚光器的作用。同時，濾長長的部分（綠、黃、紅等），對濾鏡是可透的，因此，不向物鏡方向反射，濾鏡起了激發濾板作用，由於標本的螢光處在可見光長波區，可透過濾鏡而到達目鏡觀察，螢光圖像的亮度隨著放大倍數增大而提高，在高放大時比透射光源強。它除具有透射式光源的功能外，更適用於不透明及半透明標本，如厚片、濾膜、菌落、組織培養標本等的直接觀察。近年研製的新型螢光顯微鏡多採用落射光裝置，稱之為落射螢光顯微鏡。
