第３６卷，第６期 ２ ０ １ １年１ ２月 公 路 工 程 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．，２ ０ １ １
荧光显微分析技术在沥青研究中的应用
樊亮 ，马士杰 ，林江涛 ，王林
（１．高速公路养护技术交通行业重点实验室（济南），山东济南２５００３１；２．山东省交通科学研究所，山东济南 ２５００３１）
［摘要】对现有沥青的荧光显微分析技术进行了总结，结合本试验室内沥青荧光显微检测案例，探讨了荧光 显微镜在改性沥青质量检测、性能辅证等方面具有的直接、形象的使用优势，并提供了在沥青荧光显微镜使用中的 某些经验和体会。 ［关键词】荧光显微镜；沥青；快速检测 【中图分类号］Ｕ ４１４．Ｉ ［文献标识码］Ａ 【文章编号］１６７４—０６１０（２０１１）０６—００７０—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ａｓｐｈａｌｔ Ｓｔｕｄｙ
ＦＡＮ Ｌｉａｎｇ！ ，ＭＡ Ｓｈｉｊｉｅ ，ＬＩＮ Ｊｉａｎｇｔａｏ ，ＷＡＮＧ Ｌｉｎ ，
（１．Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５００３ １，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ｒｅｐｏｒｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａｓ— ｐｈａｌｔ ｓｔｕｄｙ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｆｏｒ ｂｅｔｔｅｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｉｎａｌｌｙ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ；Ａｓｐｈａｌｔ；Ｒａｐｉｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
就像天文学研究离不开望远镜一样，生物学研究也离不开一种仪器，那就是显微镜。传统光学显微镜观察物体借助的是可见光。可见光的波长范围在400～800纳米之间。1873年，德国物理学家阿贝得出结论：传统的光学显微镜分辨率有一个物理极限，即不能分辨比所用光波波长一半更小的距离。这个极限后来被称为“阿贝分辨率”。所以对于传统的光学显微镜，两点之间的距离一旦小于200纳米，它就分辨不清了。光学显微镜的分辨极限为什么会有这么个极限？我们在高中都学过光的圆孔衍射实验：当一束光经过小孔之后，在对应位置上，会出现一个亮斑，亮斑周围，即光线被小孔边缘挡住的地方，则是暗的。如果小孔缩小，亮斑也会随着缩小。但当缩小到一定程度，一个奇怪的现象发生了。亮斑不但没变小，反而变大了，周围也不再完全是暗的，而是出现了一圈圈明暗交替的衍射条纹。这是因为光并非严格意义上的直线，而是一种电磁波的缘故。光遇到与其波长相当的物体（这里是圆孔）时会发生衍射，正是它的波动特性之一。同样的道理，由于衍射的存在，光学显微镜无法把光线汇聚成无限小的点，而只会在像平面上形成有限大小的光斑。这样的结果是，当两点之间的距离小于光波波长一半的时候，在像平面上这两个点的光斑就交叠重合在一起，以至于让人无法区分。很久以来，人们都认为这个极限是光学显微技术无法突破的。为了达到更高的分辨率，很多人选择了其他显微技术，如电子显微镜（分辨率能达到0.2纳米）。虽然电子也会发生衍射，也有其分辨率极限，但电子的波长不到可见光波长的1/1000，所以其分辨率比光学显微镜高1000多倍。然而，电子显微镜有一个很明显的缺点：电子束对活细胞的杀伤力要比光波大得多，所以它很难用于活体生物样品的观察；相反，光学显微镜对于所观察的样品基本上是没有损害的。给单个荧光蛋白定位但是，另有一些人却倔强地设法让光学显微镜绕过这一极限。他们多年的努力终于得到了回报。2014年，美国物理学家威廉·莫纳、艾力克·贝齐格和德国物理学家斯特凡·赫尔，被授予诺贝尔化学奖，以表彰他们对于发展超分辨率荧光显微镜做出的卓越贡献。物理学家获得化学奖，这说明物理学已经深入到化学领域，或者说，在微观领域，物理学已经在某种程度上取代了化学，这次获奖的三位物理学家，就是因为他们突破性工作使光学显微技术进入了纳米尺度，帮助了化学的发展。他们是如何突破这一极限的呢？2014年诺贝尔科学奖专题 [化学奖]
电子显微分析技术及应用
材料测试技术是材料科学与工程研究以及应用的重要手段和方法,目的就是要了解、获知材料的成分、组织结构、性能以及它们之间的关系,即材料的基本性质和基本规律。同时为发展新型材料提供新途径、新方法或新流程。在现代制造业中,测试技术具有非常重要的地位和作用。材料的组织形貌观察,主要是依靠显微镜技术,光学显微镜是在微米尺度上观察材料的组织及方法，电子显微分析技术则可以实现纳米级的观察。透射电子显微镜、扫描电子显微镜和电子探针仪等已成为从生物材料、高分子材料到金属材料的广阔范围内进行表面分析的不可缺少的工具。下面将主要介绍其原理及应用。
1.透射电子显微镜（TEM）
a）透射电子显微镜 b)透射光学显微镜
图1：透射显微镜构造原理和光路
透射电子显微镜(TEM)是一种现代综合性大型分析仪器，在现代科学、技术的研究、开发工作中被广泛地使用。
所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲，形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象，所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”，从而开发出电子显微镜。而作为透射电子显微镜(TEM)其特点在于我们是利用透过样品的电子束来成像，这一点有别于扫描电子显微镜。由于电子波的波长大大小于可见光的波长(100kV的电子波的波长为0．0037nm，而紫光的波长为400nm)，根据光学理论，我们可以预期电子显微镜的分辨本领应大大优于光学显微镜。
图l是现代TEM构造原理和光路。可以看出TEM的镜筒(Column)主要有三部分所构成：(1)照明系统，即电子枪；(2)成像系统，主要包括聚光镜、物镜、中间镜和投影镜；(3)观察系统。
通过TEM中的荧光屏，我们可以直接几乎瞬时观察到样品的图像或衍射花样。我们可以一边观察，一边改变样品的位置及方向，从而找到我们感兴趣的区域和方向。在得到所需图像后，可以利用相机照相的方法把图像记录下来。现在新一代TEM也有的装备了数字记录系统，可以将图像直接记录到计算机中去，这样可以大大提高工作效率。
光学显微分析
摘 要：对于各种材料及其原料的性能、质量的评价，除了考虑其化学组成外，还必须考虑它的晶相组成及显微结构。所谓显微结构就是指构成材料的晶相形貌、大小、分布以及它们之间的相互关系。利用光学显微分析技术进行物相分析就是研究材料和其原料的物相组成及显微结构，并以此来研究形成这些物相结构的工艺条件和产品性能间的关系。
0 引言
自古以来，人们就对微观世界充满了敬畏和好奇心。光学显微分析技术则是人类打开微观物质世界之门的第一把钥匙。通过五百多年来的发展历程，人类利用光学显微镜步入微观世界，绚丽多彩的微观物质形貌逐渐展现在人们的面前。
15世纪中叶，斯泰卢蒂（Francesco Stelluti）利用放大镜，即所谓单式显微镜研究蜜蜂，开始将人类的视角由宏观引向微观世界的广阔领域。此后，人们从简单的单透镜开始学会组装透镜具组，进而学会透镜具组、棱镜具组、反射镜具组的综合使用。约在1590年，荷兰的詹森父子（Hans and Zacharias Janssen）创造出最早的复式显微镜。17世纪中叶，物理学家胡克（R. Hooke）设计了第一台性能较好的显微镜，此后惠更斯（Christiaan
Huygens）又制成了光学性能优良的惠更斯目镜，成为现代光学显微镜中多种目镜的原型，为光学显微镜的发展作出了杰出的贡献。19世纪德国的阿贝（Ernst Abbe）阐明了光学显微镜的成像原理，并由此制造出的油浸系物镜，使光学显微镜的分辨本领达到了0.2微米的理论极限，制成了真正意义的现代光学显微镜
1 光学显微分析方法
光学显微分析是利用可见光观察物体的表面新貌和内部结构，鉴定晶体的光学性质。透明晶体的观察可利用透射显微镜，如偏光显微镜。而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微镜，即金相显微镜。利用偏光显微镜和金相显微镜进行晶体光学鉴定，是研究材料的重要方法之一。
1.1 偏光显微镜
是目前研究材料晶相显微结构最有效的工具之一。随着科学技术的发展，偏光显微镜技术在不断地改进中，镜下的鉴定工作逐步由定性分析发展到定量鉴定，为显微镜在各个科学领域中的应用开辟了广阔的前景。
