光学显微镜的工作原理与应用

Optical Microscopy Application: Darkfield Illumination

Darkfield illumination is a technique in optical microscopy that eliminates scattered light from the sample

image. This yields an image with a dark background around the specimen, and is essentially the complete

opposite of the brightfield illumination technique. The primary imaging goal of the darkfield illumination

technique is to enhance the contrast of an unstained sample, which is incredibly powerful, yet simple, for

live cellular analysis or samples that have not gone through the staining process.

IMAGE APPEARANCE

A typical darkfield illumination image has a white/bright specimen with a dark background and

environment filling the image. This is the exact opposite of a brightfield illumination image, and is useful

for unstained specimens or images that require increased contrast. The advantage with using darkfield

显微镜的主要分类、功能及应用领域

一、显微镜的分类

(一)、按使用目镜的数目可分为单目、双目和三目显微镜。

单目价格比较便宜，可以作为初学爱好者的选择，双目稍贵点，观察的时候两眼可以同时观察，观察得舒适些，三目又多了一目，它的作用主要是连接数码相机或电脑用，比较适合长时间工作的人员选用。

(二)、根据其用途以及应用范围分为生物显微镜、金相显微镜、体视显微镜等。

1、生物显微镜是最常见的一种显微镜，在很多实验室中都可以见到，主要是用来观察生物切片、生物细胞、细菌以及活体组织培养、流质沉淀等的观察和研究，同时可以观察其他透明或者半透明物体以及粉末、细小颗粒等物体。生物显微镜供医疗卫生单位、高等院校、研究所用于微生物、细胞、细菌、组织培养、悬浮体、沉淀物等的观察，可连续观察细胞、细菌等在培养液中繁殖分裂的过程等。在细胞学、寄生虫学、肿瘤学、免疫学、遗传工程学、工业微生物学、植物学等领域中应用广泛。

2、体视显微镜又称为实体显微镜、立体显微镜，解剖镜，是一种具有正像立体感的目视仪器，广泛的应用于生物学、医学、农林等。它具有两个完整的光路，所以观察时物体呈现立体感。主要用途有：①作为动物学、植物学、昆虫学、组织学、考古学等的研究和解剖工具。②做纺织工业中原料及棉毛织物的检验。③在电子工业，做晶体等装配工具。④对各种材料气孔形状腐蚀情况等表面现象的检查。⑤对文书纸币的真假判断。⑥透镜、棱镜或其它透明物质的表面质量，以及精密刻度的质量检查等。

3、金相显微镜主要是用来鉴定和分析金属表面组织结构，是金属学研究金相的重要仪器，是工业部门鉴定产品质量的关键设备，专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。这些不透明物体无法在普通的透射光显微镜中观察，故金相和普通显微镜的主要差别在于前者以反射光，而后者以透射光照明。不仅可以鉴别和分析各种金属、合金材料、非金属物质的组织结构及集成电路、微颗粒、线材、纤维、表面喷涂等的一些表面状况，金相显微镜还可以广泛地应用于电子、化工和仪器仪表行业观察不透明的物质和透明的物质。如金属、陶瓷、集成电路、电子芯片、印刷电路板、液晶板、薄膜、粉末、碳粉、线材、纤维、镀涂层以及其它非金属材在金相显微镜中照明光束从物镜方向射到被观察物体表面，被物面反射后再返回物镜成像。所以用金相显微镜来检验分析金属内部的组织结构在工业生产中是十分重要的。体视显微镜在工业生产中也可以用到，但是它只是用来观察金属表面划伤、划痕等，放大倍数一般在10X-50X之间，金相的放大倍数一般在40X-400X，有些可以达到800X。

光学显微镜和电子显微镜的区别

光学显微镜和电子显微镜在许多方面都有显著的区别。下面将从定义、工作原理、分辨率、应用领域和局限性五个方面来详细讨论这两种显微镜的区别。

一、定义

光学显微镜：光学显微镜是一种利用可见光和光学透镜成像的显微观察工具，其放大倍数一般在20到2000倍之间。

电子显微镜：电子显微镜（通常简称为电镜）是一种利用电子束和电磁透镜成像的显微观察工具，其放大倍数一般在数千到数十万倍之间。

二、工作原理

光学显微镜：光学显微镜的工作原理主要是基于凸透镜的成像原理。光线通过显微镜的镜头后，由凸透镜将光线聚焦并形成物体的放大图像。

电子显微镜：电子显微镜则是利用电子枪发射电子束打到样品上，然后通过电磁透镜将电子束聚焦并形成物体的放大图像。由于电子的波长比光子短，因此电子显微镜能够获得比光学显微镜更高的分辨率。

三、分辨率

光学显微镜：由于可见光的波长限制，光学显微镜的分辨率受到限制，通常最大分辨率约为0.2微米。

电子显微镜：由于电子的波长比光子短，因此电子显微镜具有更高的分辨率。在最佳条件下，现代电子显微镜的分辨率可以低于0.1纳米。

四、应用领域

光学显微镜：光学显微镜在许多领域都有广泛的应用，如生物学、医学、地质学、化学等。例如，生物学家可以用光学显微镜观察细胞结构，医学工作者可以用它观察病理切片。 电子显微镜：电子显微镜主要用于观察微小的物体结构，如材料科学中的晶体结构、生物学中的病毒和细菌等。此外，电子显微镜还可以用于观察样品的内部结构，这是光学显微镜无法做到的。

五、局限性

光学显微镜：虽然光学显微镜具有广泛的应用，但在观察微小物体或高分辨率成像时可能会受到限制。此外，由于可见光的限制，光学显微镜无法观察到某些非透明样品。

电子显微镜：虽然电子显微镜具有很高的分辨率，但它需要非常昂贵的设备和专业的操作技能。此外，由于电子束对样品的穿透能力有限，因此在对厚样品进行成像时可能会受到限制。同时，由于电子显微镜需要真空环境工作，因此对于某些需要在自然环境条件下观察的样品（如生物活体）可能不太适用。

光学显微镜的原理及构造

显微镜是人类认识物质微观世界的重要工具，是现代科学研究工作

不可缺少的仪器之一。显微镜自1666年问世以来已有300多年的历史

了，其间随着科学技术不断发展，显微镜的品种不断增加，结构和性能

逐步得到完善和提高。 根据不同的使用用途，光学显微镜可分为普通

光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜、倒置显微镜、

体视显微镜、偏光显微镜等10多种。目前，世界上许多国家都可以生产

光学显微镜，牌名、种类繁杂，其中德国、日本等国制造的显微镜品

质、数量占优势，但价格昂贵。 对于现代的光学显微镜，包括各种简

单的常规检验用显微镜、万能研究以及万能照相显微镜等，首先要认识

其构造及各部件的功能，同时要掌握正确的调试、使用和保养方法，才

能在实际应用中面对各种要求时以不同的显微镜检方法，充分发挥显微

镜应有的功能，提高常规检验工作效率.

光学显微镜的原理和构造

随着科学技术的发展，显微镜检方法由最传统的明视野、暗视野发

展出了相差法、偏光方法；荧光方法也由透射光激发进展为落射光激

发，使荧光效率大为提高；微分干涉相衬方法基于偏光方法，而巧妙地

利用了微分干涉棱镜，使之能应用于医学与生物学的样品，又能应用于

金相样品的分析与检验。

下面以德国ZEISS公司生产的Axioplan万能研究用显微镜，简单介

绍万能显微镜的基本组成部件。

1. 显微镜主机体（stand）　显微镜的主机体设计成金字塔形，而底

座的截面呈T字形，使显微镜的整体相当稳固。显微镜的光学部件和机

构调节部件、光源的灯室、显微照相装置、电源变压稳压器等，都可安

装在主机体上或主机体内。

2. 显微镜的底座（base）　底座和主机体通常组成一个稳固的整体。

底座内通常装有透射光照明光路系统（聚光、集光和反光）部件，光源

的滤光片组，粗/微调焦机构，光源的视场光阑也安装在底座上。

3. 透射光光源（tranilluminator）　透射光光源由灯室（lamp

housing）、灯座（lamp socket）、卤素灯（halogen lamp）、集光与