Introduction à la classification et à l'utilisation de divers microscopes optiques
Il existe de nombreuses méthodes de classification des microscopes optiques : selon le nombre d'oculaires utilisés, on peut les diviser en microscopes binoculaires et monoculaires ; selon que l'image a un effet stéréo, elle peut être divisée en microscopes stéréo et microscopes non stéréo ; selon l'objet d'observation, il peut être divisé en microscopes biologiques et microscopes en or. microscope. Microscope de phase, etc. ; selon le principe optique, il peut être divisé en microscope à lumière polarisée, microscope à contraste de phase et microscope à interférence différentielle, etc.; selon le type de source lumineuse, elle peut être divisée en lumière ordinaire, fluorescence, lumière ultraviolette, lumière infrarouge et microscope laser, etc. selon le type de récepteur, il peut être divisé en vision, microscope numérique (caméra), etc. Les microscopes couramment utilisés comprennent le stéréomicroscope binoculaire, le microscope métallographique, le microscope à lumière polarisée, le microscope à fluorescence, etc.
1. Microscope stéréo binoculaire
Le stéréomicroscope binoculaire, également appelé "microscope solide" ou "miroir de dissection", est un instrument visuel avec un sens stéréoscopique positif. Il est largement utilisé en chirurgie des tranches et en microchirurgie dans le domaine biomédical ; dans l'industrie, il est utilisé pour l'observation, l'assemblage et l'inspection de petites pièces et de circuits intégrés. Il a les caractéristiques suivantes :
(1) En utilisant un chemin optique à double canal, les faisceaux gauche et droit dans le tube binoculaire ne sont pas parallèles, mais ont un certain angle - l'angle de vision du volume (généralement 12 degrés -15 degrés), c'est-à-dire le faisceaux gauche et droit. Les deux yeux fournissent une image en trois dimensions. Il s'agit essentiellement de deux microscopes à tube unique placés côte à côte. L'angle de vision formé par les axes optiques des deux barillets d'objectif est équivalent à l'angle de vision formé lorsqu'une personne observe un objet avec les deux yeux, formant ainsi une image visuelle tridimensionnelle dans un espace tridimensionnel.
(2) L'image est droite, facile à utiliser et à disséquer, car le prisme sous l'oculaire rend l'image à l'envers.
(3) Bien que le grossissement ne soit pas aussi bon que celui d'un microscope traditionnel, il a une longue distance de travail.
(4) La profondeur focale est grande, ce qui est pratique pour observer toute la couche de l'objet inspecté.
(5) Le diamètre du champ de vision est grand.
La structure optique du stéréoscope actuel est la suivante : à travers une lentille d'objectif principale ordinaire, les deux faisceaux de lumière après l'imagerie de l'objet sont séparés par deux ensembles de lentilles d'objectif intermédiaires-zooms pour former un angle de vue global, puis imagés à travers les oculaires respectifs , en changeant l'intermédiaire La distance entre les groupes de miroirs pour obtenir le changement de son grossissement, on l'appelle aussi "Zoom-stéréomicroscope". Selon les exigences de l'application, le stéréoscope actuel peut être équipé d'une multitude d'accessoires optionnels, tels que la fluorescence, la photographie, la vidéographie, la source de lumière froide, etc.
2. Microscope métallographique
Un microscope métallographique est un microscope spécialement utilisé pour observer la structure métallographique d'objets opaques tels que les métaux et les minéraux. Ces objets opaques ne peuvent pas être observés avec des microscopes à lumière transmise ordinaires, de sorte que la principale différence entre la métallographie et les microscopes ordinaires est que le premier utilise la lumière réfléchie, tandis que le second utilise la lumière transmise pour l'éclairage. Dans le microscope métallographique, le faisceau d'éclairage est émis depuis la direction de la lentille d'objectif vers la surface de l'objet observé, réfléchi par la surface de l'objet, puis renvoyé vers la lentille d'objectif pour l'imagerie. Cette méthode d'éclairage réfléchissant est également largement utilisée dans l'inspection des tranches de silicium de circuits intégrés.
3. Microscope polarisant
Les microscopes polarisants sont des microscopes utilisés pour étudier les matériaux anisotropes dits transparents et opaques. Toutes les substances biréfringentes peuvent être clairement distinguées au microscope polarisant. Bien entendu, ces substances peuvent également être observées par coloration, mais certaines ne sont pas possibles et des microscopes polarisants doivent être utilisés.
(1) Caractéristiques des microscopes polarisants
Une méthode de transformation de la lumière ordinaire en lumière polarisée pour la microscopie afin d'identifier si une substance est monoréfringente (dans toutes les directions) ou biréfringente (anisotrope). La biréfringence est une propriété fondamentale des cristaux. Par conséquent, les microscopes à lumière polarisée sont largement utilisés dans les minéraux, la chimie et d'autres domaines, et ont également des applications en biologie, en botanique et dans d'autres domaines.
(2) Le principe de base du microscope à lumière polarisée
Le principe de la microscopie à lumière polarisée est plus compliqué, je ne vais donc pas trop l'introduire ici. Le microscope polarisant doit être équipé des accessoires suivants : polariseur, analyseur, compensateur ou lame de phase, objectif spécial sans contrainte, platine tournante.
(3) Méthode au microscope polarisant
Une sorte de. Orthoscope : Également connu sous le nom de microscope sans distorsion, il se caractérise par l'utilisation d'une lentille d'objectif à faible grossissement au lieu d'une lentille de Bertrand pour étudier le sujet. Etude directe en lumière polarisée. Dans le même temps, afin de réduire l'ouverture d'éclairage, la lentille supérieure du condenseur est écartée. Un microscope à phase normale est utilisé pour examiner la biréfringence d'un objet.
b. Conoscope : Également connu sous le nom de microscope interférentiel, il étudie les motifs d'interférence créés lorsque la lumière polarisée interfère. Cette méthode est utilisée pour observer l'uniaxialité ou la biaxialité d'un objet. Dans cette méthode, un faisceau de lumière polarisé fortement convergent est utilisé pour l'éclairage.
(4) Exigences pour les microscopes polarisants
Une sorte de. Source de lumière : Il est préférable d'utiliser une lumière monochromatique, car la vitesse de la lumière, l'indice de réfraction et les phénomènes d'interférence varient avec les longueurs d'onde. Les microscopes généraux peuvent utiliser la lumière ordinaire.
b. Oculaires : Oculaires avec réticule.
C. Condenseur : Afin d'obtenir une lumière polarisée parallèle, un condenseur pivotant qui peut faire sortir la lentille supérieure doit être utilisé.
ré. Lentille de Bertrand : un élément auxiliaire dans le chemin optique du condenseur, qui est une lentille auxiliaire qui amplifie la phase primaire provoquée par l'objet dans la phase secondaire. Il garantit l'observation avec l'oculaire d'une figure d'interférence planaire formée au plan focal arrière de l'objectif.
(5) Exigences pour les microscopes polarisants
Une sorte de. Le centre de la platine est coaxial à l'axe optique.
b. Le polariseur et l'analyseur doivent être en position de quadrature.
C. La prise de vue ne doit pas être trop mince.
4. Microscopie à fluorescence
La microscopie à fluorescence utilise une lumière à courte longueur d'onde pour irradier un objet coloré à la fluorescéine afin d'exciter et de générer une fluorescence à longue longueur d'onde, puis d'observer. La microscopie à fluorescence est largement utilisée en biologie, en médecine et dans d'autres domaines.
(1) Les microscopes à fluorescence sont généralement divisés en deux types : le type à transmission et le type à épi-illumination.
Une sorte de. Type de transmission : la lumière d'excitation est émise par la surface inférieure de l'objet inspecté et le condenseur est un condenseur à fond noir, de sorte que la lumière d'excitation ne pénètre pas dans l'objectif et que la fluorescence pénètre dans l'objectif. Il est clair à faible grossissement et sombre à fort grossissement. Les opérations d'immersion et de neutralisation dans l'huile sont difficiles, en particulier la plage d'éclairage à faible grossissement est difficile à déterminer, mais des fonds très sombres peuvent être obtenus. Le type transmissif n'est pas utilisé pour les objets d'inspection opaques.
Le type de transmission est actuellement presque éliminé. La plupart des nouveaux microscopes à fluorescence sont épitaxiés. La source lumineuse vient du dessus de l'objet à tester et il y a un séparateur de faisceau dans le chemin optique, qui convient aux objets à tester transparents et opaques. Étant donné que l'objectif agit comme un condenseur, il est non seulement facile à utiliser, mais peut également obtenir un éclairage uniforme de tout le champ de vision, du faible grossissement au fort grossissement.
(2) Précautions pour la microscopie à fluorescence
Une sorte de. Une exposition à long terme à la lumière d'excitation entraînera une décroissance et une extinction de la fluorescence, de sorte que le temps d'observation doit être raccourci autant que possible. .
b. Pour la visualisation de l'huile, utilisez une "huile non fluorescente".
C. La fluorescence est presque toujours faible et doit être effectuée dans une pièce plus sombre.
ré. Il est préférable d'installer un stabilisateur de tension dans l'alimentation, sinon l'instabilité de la tension réduira non seulement la durée de vie de la lampe au mercure, mais affectera également l'effet du microscope.
À l'heure actuelle, de nombreux domaines de recherche biologique émergents sont appliqués aux techniques de microscopie à fluorescence, telles que l'hybridation génique in situ (FISH).
5. Microscope à contraste de phase
Dans le développement du microscope optique, l'invention réussie du microscope à contraste de phase est une réalisation importante de la technologie moderne du microscope. Nous savons que l'œil humain ne peut distinguer que la longueur d'onde (couleur) et l'amplitude (luminosité) des ondes lumineuses. Pour les spécimens biologiques incolores et transparents, lorsque la lumière passe à travers, la longueur d'onde et l'amplitude ne changent pas beaucoup, il est donc difficile d'observer le spécimen en champ clair. .
Le microscope à contraste de phase consiste à utiliser la différence de chemin optique de l'objet inspecté pour effectuer une détection microscopique, c'est-à-dire à utiliser efficacement le phénomène d'interférence de la lumière pour changer la différence de phase qui ne peut pas être distinguée par l'œil humain en une différence d'amplitude distinguable, même s'il est incolore et transparent. La matière peut aussi devenir clairement visible. Cela facilite grandement l'observation des cellules vivantes, de sorte que la microscopie à contraste de phase est largement utilisée pour les microscopes inversés.
Le microscope à contraste de phase est différent du fond clair dans l'équipement et a des exigences particulières :
un. Installé sous le condenseur et combiné avec le condenseur - condenseur à contraste de phase. Il se compose de diaphragmes annulaires de différentes tailles montés sur un disque, avec les mots 10X, 20X, 40X, 100X, etc. à l'extérieur, qui sont utilisés en conjonction avec des lentilles d'objectif avec des multiples correspondants.
b.Phaseplate : Installé sur le plan focal arrière de l'objectif, il est divisé en deux parties, l'une est la partie à travers laquelle passe la lumière directe, qui est un anneau translucide appelé plan conjugué ; l'autre est la partie par laquelle la lumière diffractée « compense » . Les objectifs avec plaques de phase sont appelés "objectifs à contraste de phase", et le mot "Ph" est souvent écrit sur le boîtier.
La microscopie à contraste de phase est une méthode de microscopie relativement complexe. Afin d'obtenir un bon effet d'observation, le débogage du microscope est très important. En outre, les aspects suivants doivent également être notés :
Une sorte de. La source lumineuse doit être puissante et tous les diaphragmes d'ouverture doivent être ouverts ;
b. Utilisez des filtres de couleur pour rendre les ondes lumineuses presque monochromatiques.
6. Microscopie à contraste interférentiel différentiel (Contraste d'interférence différentielle DIC)
La microscopie à contraste interférentiel différentiel est apparue dans les années 1960. Il peut non seulement observer des objets incolores et transparents, mais également présenter de fortes images stéréoscopiques et présente certains avantages que la microscopie à contraste de phase ne peut pas atteindre. , l'effet d'observation est plus réaliste.
(1) Principes
La microscopie à contraste interférentiel différentiel utilise des prismes de Wollaston spéciaux pour briser le faisceau. Les directions de vibration des faisceaux divisés sont perpendiculaires les unes aux autres et l'intensité est égale. Les deux points du faisceau traversant l'objet à inspecter sont très proches l'un de l'autre et les phases sont légèrement différentes. Étant donné que la distance de séparation entre les deux faisceaux de lumière est extrêmement petite, il n'y a pas de phénomène d'image fantôme, ce qui fait apparaître l'image en trois dimensions.
(2) Pièces spéciales requises pour le microscope à contraste interférentiel différentiel :
un. Polariseur
b. Analyseur
C. 2 prismes de Wollaston
(3) Précautions en microscopie à contraste interférentiel différentiel
Une sorte de. En raison de la sensibilité élevée des interférences différentielles, il ne doit y avoir ni saleté ni poussière sur la surface de la plaque.
b. Les substances à biréfringence ne peuvent pas obtenir l'effet de la microscopie à contraste interférentiel différentiel.
C. Les boîtes de Pétri en plastique ne peuvent pas être utilisées lors de l'application d'interférences différentielles à un microscope inversé.
7. Microscope inversé (microscope inversé)
Le microscope inversé convient à l'observation microscopique de la culture tissulaire, de la culture cellulaire in vitro, du plancton, de la protection de l'environnement, de l'inspection des aliments, etc. dans le domaine biomédical.
En raison des limitations des caractéristiques de l'échantillon mentionnées ci-dessus, placer l'objet à inspecter dans une boîte de Pétri (ou une bouteille de culture) nécessite une longue distance de travail de l'objectif du microscope inversé et du condenseur, et l'objet inspecté dans la boîte de Pétri peut être directement inspecté. Observation et recherche microscopiques. Par conséquent, les positions de la lentille d'objectif, de la lentille du condenseur et de la source lumineuse sont toutes inversées, c'est pourquoi on l'appelle "microscope inversé".
En raison des limites de distance de travail, les objectifs de microscope inversé ont un grossissement maximal de 60X. Généralement, les microscopes inversés pour la recherche sont équipés d'objectifs à contraste de phase 4X, 10X, 20X et 40X, car les microscopes inversés sont principalement utilisés pour l'observation in vivo incolore et transparente. Si l'utilisateur a des besoins particuliers, d'autres accessoires peuvent également être sélectionnés pour compléter l'observation des interférences différentielles, de la fluorescence et de la lumière polarisée simple.
Les microscopes inversés sont largement utilisés dans le patch clamp, l'ICSI transgénique et d'autres domaines.
8. Microscope numérique
Un microscope numérique est un microscope qui utilise une caméra (c'est-à-dire un objectif de caméra de télévision ou un dispositif à couplage de charge) comme élément récepteur. Une caméra est installée sur la surface d'image réelle du microscope pour remplacer l'œil humain en tant que récepteur. Le dispositif optoélectronique convertit l'image optique en une image de signal électrique, puis effectue une détection de taille et un comptage de particules. Ce type de microscope peut être utilisé en conjonction avec un ordinateur pour faciliter l'automatisation de la détection et du traitement de l'information, et est principalement utilisé dans les occasions qui nécessitent un travail de détection fastidieux.
2. L'utilisation de divers microscopes optiques
La microscopie à fluorescence utilise la fluorescence émise par l'échantillon pour observer les objets ;
Les stéréomicroscopes peuvent être utilisés pour observer des images tridimensionnelles d'objets;
Le microscope à projection peut projeter l'image de l'objet sur l'écran de projection pour que plusieurs personnes puissent l'observer en même temps ;
microscopes inversés pour la culture cellulaire, la culture tissulaire et la recherche microbienne ;
Le microscope à contraste de phase est utilisé pour observer des spécimens incolores et transparents;
Par exemple, la microscopie à fond noir est utilisée pour observer les bactéries et les spirochètes. sportif.
