基本介紹
- 中文名：醫學顯微鏡
- 外文名：MedicalMicroscope
- 分類名稱：醫用手術及診斷用顯微設備
- 管理類別：II類
發展歷史,分類,光學顯微鏡,1.光學顯微鏡的分類,2. 光學顯微鏡的基本結構,3. 放大倍數的計算,4. 工作原理,5. 使用方法,6. 注意事項,電子顯微鏡,1. 電子顯微鏡的基本結構,2. 電子顯微鏡的分類,3. 電子顯微鏡的工作原理,
發展歷史
11世紀，人類發明了首個視覺輔助裝置，它是一種叫做“閱讀石”的玻璃球體，將其放置在閱讀文字上方可以進行放大。
1590年，荷蘭的詹森（Z·Jansen）父子嘗試著把多塊透鏡組裝入鏡筒，驚奇地發現鏡筒前的物體被放大了，這就是複合型顯微鏡和望遠鏡的雛形。
1610年前後，義大利的伽利略和德國的克卜勒在研究望遠鏡的同時，改變物鏡和目鏡之間的距離，得出合理的顯微鏡光路結構。伽利略第一次通過顯微鏡對昆蟲的複眼進行了觀察並進行了描述。
1664年，英國物理學家胡克（Robert Hook）撰寫了一本名為Micrographia的書來推廣顯微鏡在科學研究中的套用。
1673～1677年期間，胡克和列文·虎克利用自製的顯微鏡，在動、植物機體微觀結構的研究方面取得了傑出的成就。
1872年，Ernst Abbe發明阿貝聚光鏡，為物鏡提供最大解析度；其後於1886年發明了復消色差物鏡。
1903年，Siedentopf和Richard Adolf Zsigmondy發明超顯微技術來觀察膠體。1904年，August Köhler發明紫外顯微鏡。
1931年4月7日，德國物理學家恩斯特·奧古斯特·弗里德里希·魯斯卡(Ernst August Friedrich Ruska Ruska) 成功用磁性鏡頭製成第一台二級電子光學放大鏡，實現了電子顯微鏡的技術原理，1938年起投入量產。並因此於1986年獲諾貝爾物理學獎。
1934年，荷蘭物理學家澤爾尼克(Frits Frederik Zernkie)發明了相差顯微鏡，並於1953年獲得諾貝爾物理學獎。
1950年，Albert Coons和Melvin Kaplan發明了免疫螢光顯微技術。
1965年，我國研製成功第一台電子顯微鏡，放大倍數為20萬倍。
過去的幾個世紀，顯微鏡從傳統的光學顯微鏡發展到第二代電子顯微鏡和第三代掃描探針顯微鏡。
分類
根據顯微原理分為光學顯微鏡和電子顯微鏡。
光學顯微鏡是指利用光學原理，把肉眼所不能分辨的實驗生物醫學樣品放大成像，以顯示其細微形態結構信息的儀器。
電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。其放大率和解析度遠勝於光學顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以不易觀察活的生物，而且電子束的照射也會使生物樣品受到輻照損傷。
光學顯微鏡
1.光學顯微鏡的分類
1) 按物鏡朝向可分為正置顯微鏡和倒置顯微鏡。
正置和倒置顯微鏡正置顯微鏡：物鏡從標本的上方觀察標本，是最常見的顯微鏡。
倒置顯微鏡：其結構和普通生物顯微鏡相比是顛倒的。照明系統位於載物台及標本上方，物鏡位於載物台器皿下方。由於受到生物學和醫學等領域樣本特點的限制，被檢物體（樣本）需放置在培養皿（或培養瓶）中，這樣就要求倒置顯微鏡的物鏡和聚光鏡的工作距離較長，能直接對培養皿中的被檢物體進行顯微觀察和研究。
2) 按使用目鏡的數目可分為單目、雙目和三目顯微鏡。
顯微鏡的目數單目顯微鏡：只供單眼觀察物像的顯微鏡。
雙目顯微鏡：供雙眼觀察物像的顯微鏡。
三目顯微鏡：三目顯微鏡除了雙眼觀察用的兩目，還有一目是用來外接電腦或者數位相機，也就組成了電腦型（生物/金相）顯微鏡和數碼型顯微鏡。
3) 按光源波長類型可分為可見光顯微鏡、不可見光顯微鏡。
可見光顯微鏡是指利用光譜中可見光部分成像的顯微鏡。這類顯微鏡有暗視野顯微鏡、螢光顯微鏡、相差顯微鏡、干涉相差顯微鏡、偏光顯微鏡、倒置顯微鏡、實體顯微鏡。
不可見光顯微鏡是利用光譜中的可見光部分以外的非可見光成像的顯微鏡。這類顯微鏡有紫外線顯微鏡、紅外線顯微鏡和X射線顯微鏡。
4) 按成像原理可分為幾何光學顯微鏡（落射光顯微鏡、倒置顯微鏡、金相顯微鏡、暗視野顯微鏡等）、物理光學顯微鏡（相差顯微鏡、偏振光顯微鏡、干涉顯微鏡）和信息轉換顯微鏡（螢光顯微鏡、顯微分光光度計顯微鏡、圖像分析顯微鏡、聲學顯微鏡、照相顯微鏡、電視顯微鏡）。
2. 光學顯微鏡的基本結構
目前，各類光學顯微鏡都是採用二次圖像放大的複式顯微鏡結構形式，其基本構成分為機械系統、光學系統和照明系統三大部分。
光學顯微鏡的結構1) 機械系統：支持部件有鏡座、鏡臂、鏡筒，運動部件包括載物台(移動台)、物鏡轉換器和調焦系統。
鏡座：是顯微鏡的底座，用以支持整個鏡體。
鏡臂：一端連於鏡座，一端連於鏡筒，是取放顯微鏡時手握部位。
鏡筒：連在鏡臂的前上方，鏡筒上端裝有目鏡，下端裝有物鏡轉換器。
物鏡轉換器：位於鏡筒下方，可自由轉動，盤上有3－4個圓孔，是安裝物鏡部位，轉動轉換器，可以調換不同倍數的物鏡。
載物台(移動台)：用於放置樣本/玻片。載物台上有片夾或標本夾，可以固定玻片或其他標本並作一定範圍的左右及前後移動。
調焦系統：調節物鏡與被檢樣本之間的距離，以達到清晰成像的目的。調焦系統一般有兩級調整旋鈕，分為粗準焦旋鈕和細準焦旋鈕。使用時，應先用粗準焦旋鈕大致地調節焦距，然後再通過細準焦旋鈕精確調焦。
物鏡：接近觀察物，裝在鏡筒下端的旋轉器上，一般有3~4個物鏡，其中短的刻有“10×”符號的為低倍鏡，較長的刻有“40×”符號的為高倍鏡，最長的刻有“100×”符號的為油鏡，此外，在高倍鏡和油鏡上還常加有一圈不同顏色的線，以示區別。
目鏡：靠近觀察者的眼睛，裝在鏡筒的上端，通常備有2－3個，上面刻有5×、10×或15×符號以表示其放大倍數，一般裝的是10×的目鏡。
3) 照明系統：裝在鏡台下方，包括集光鏡(反光鏡)、聚光鏡、光源。
3. 放大倍數的計算
顯微鏡的放大倍數是物鏡的放大倍數與目鏡的放大倍數的乘積。物鏡分低倍(5×)、中倍(10×)、高倍(40×)、油鏡(100×)等，目鏡有5×、10×、15×等。
顯微鏡目鏡長度與放大倍數呈負相關，物鏡長度與放大倍數呈正相關。即目鏡長度越長，放大倍數越低；物鏡長度越長，放大倍數越高。
4. 工作原理
光學顯微鏡是由兩組透鏡組成的光學折射系統，其中焦距較短、靠近觀察物、成實像的透鏡組稱為物鏡，焦距較長、靠近眼瞳、成虛像的透鏡組則稱為目鏡。位於物鏡前方的觀察物體由物鏡作第一級放大後成倒立的實像。然後，該實像再被目鏡作第二級放大，在位於人眼的明視距離處，得到最大放大效果的倒立虛像。通過顯微鏡機械調焦系統，可以調整並滿足相對於物鏡的成像條件以及觀察者明視距離的二次成像條件。
5. 使用方法
1) 右手握住鏡臂，左手拖住鏡座，置於胸前，鏡筒朝前，鏡臂朝後，把顯微鏡放在實驗台上。
2) 轉動粗準焦螺旋，使鏡筒徐徐上升，然後轉動轉換器，使低倍鏡對準通光孔。
3) 轉動遮光器，使最大光圈對準通光孔，左眼向目鏡內注視，同時轉動反光鏡，使視野亮度均勻合適。
4) 把所有要觀察的玻片標本放在載物台上，用壓片夾夾住，標本要正對通光孔的中心。
5) 雙手轉動粗準焦螺旋，使鏡筒徐徐下降，同時兩眼從側面注視物鏡鏡頭，直到物鏡接近玻片標本為止，左眼向目鏡內注視，同時反方向轉動粗準焦螺旋，使鏡筒緩緩上升，直到看清物象為止。如果不清楚，可以略微轉動細準焦螺旋，使看到的物象更加清楚。
6) 先將要觀察的標本或部位調到視野的正中央，然後轉動轉換器調節高倍鏡。換用高倍鏡後，視野內亮度變暗，因此一般選用較大的光圈並使用反光鏡的凹面，然後調節細準焦螺旋，使看到的物象更加清楚。
7) 實驗完畢，把顯微鏡外表擦拭乾淨。轉動轉換器，把兩個物鏡偏到兩旁，並將鏡筒緩緩下降到最低處，最後把顯微鏡放進鏡箱，送回原處。
6. 注意事項
1) 持鏡時必須是右手握臂、左手托座的姿勢，不可單手提取，以免零件脫落或碰撞到其它地方。
2) 輕拿輕放，不可把顯微鏡放置在實驗台的邊緣，應放在距邊緣10cm處，以免碰翻落地。
3) 保持顯微鏡的清潔，光學和照明部分只能用擦鏡紙擦拭，切忌口吹手抹或用布擦，機械部分用布擦拭。
4) 水滴、酒精或其它藥品切勿接觸鏡頭和鏡台，如果沾污應立即用擦鏡紙擦淨。
5) 放置玻片標本時要對準通光孔中央，且不能反放玻片，防止壓壞玻片或碰壞物鏡。
6) 要養成兩眼同時睜開觀察的習慣，以左眼觀察視野，右眼用以繪圖。
7) 不要隨意取下目鏡，以防止塵土落入物鏡，也不要任意拆卸各種零件，以防損壞。
電子顯微鏡
電子顯微鏡有與光學顯微鏡相似的基本結構特徵，但它有著比光學顯微鏡高得多的對物體的放大及分辨本領，它將電子流作為一種新的光源，使物體成像。
透射電子顯微鏡1. 電子顯微鏡的基本結構
電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源櫃三部分組成。
1) 鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、螢光屏和探測器等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體。
電子槍：它能發射並形成速度均勻的電子束。
電子透鏡：電子透鏡用來聚焦電子，其作用與光學顯微鏡中的光學透鏡（凸透鏡）使光束聚焦的作用是一樣的，是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件。
樣品架：可用來放置樣品。
螢光屏：可顯示樣本表面形貌的電子像。
探測器：用來收集電子的信號或次級信號。
2) 真空裝置由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構成，並通過抽氣管道與鏡筒相聯接。用以保障顯微鏡內的真空狀態，這樣電子在其路徑上不會被吸收或偏向。
3) 電源櫃由高壓發生器、勵磁電流穩流器和各種調節控制單元組成。
2. 電子顯微鏡的分類
常用的電子顯微鏡有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。
3. 電子顯微鏡的工作原理
電子顯微鏡是根據電子光學原理，利用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像。
1) 透射電子顯微鏡：電子槍提供電子束，電子束穿透樣品後，經聚光鏡透射到載物台的樣本上，並與樣品物質的原子核及核外電子相互作用，產生的電子或能量信號經過聚集與放大投射到螢光屏或底片後產生物像，進而顯示出樣品的結構和化學信息。在這種電子顯微鏡中，圖像細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。由於電子需要穿過樣本，因此樣本必須非常薄。
2) 掃描電子顯微鏡：電子束不穿過樣品，僅以電子束儘量聚焦在樣本的一小塊地方，對樣品進行掃描，電子與樣品相互作用而激發出各種物理信號，其中的二次電子的強度與樣品表面結構有關，經探測器接收後，進一步光電轉換和信號放大處理，最終在顯示器上顯示出樣品的特徵。
