1650362154466972138
menu

从原理到应用：显微镜光学系统的样品适配性分析

2025年12月22日

显微镜光学系统的性能优化不仅取决于仪器本身的技术参数，更依赖于光学模式与样品特性的精准匹配。本文基于不同观察模式的光学原理，结合实际科研场景中的操作数据，系统探讨明场、暗场、相差、微分干涉相差、偏光及荧光等模式在各类样品观察中的适配逻辑，以期为科研工作者提供可操作的设备使用范式。

 

一、明场观察：适用于高对比度染色样品

       明场显微镜是最基础的观察模式，其成像依赖于样品对光线的吸收差异。该模式对未经染色的透明样品（如活细胞、未染色组织切片）分辨率有限，但却是染色样品的标准观察方式。

· 适配样品类型：

1. 苏木精-伊红（H&E）染色的组织切片

2. 革兰氏染色的微生物涂片

3. 吉姆染色的血细胞标本 

17661317713433432.png

· 操作要点：

1. 切片厚度需控制在3-5μm，过厚会导致光线散射降低对比度

2. 推荐使用平面消色差物镜（如Leica N PLAN 40×/0.65）以减少色差

3. 可搭配蓝色滤光片增强苏木精染色区域的对比度


二、暗场观察：揭示微小折射率差异结构

暗场模式通过环形光阑屏蔽直射光，仅收集样品散射的光线，适用于观察折射率差异微小的未染色样品。

· 适配样品类型：

1. 螺旋体、细菌鞭毛等亚显微结构

2. 硅藻、浮游生物等微体化石

3. 纳米材料悬浮液中的颗粒分布

 

暗场里高立体度的单细胞生物.jpg


· 操作要点：

o 需使用抛物面聚光镜（如Zeiss Ultracondenser）产生中空锥形照明

o 载玻片厚度需严格匹配聚光镜设计参数（通常为1.0-1.2mm）

o 样品浓度需优化，过高浓度会导致多重散射形成光晕


三、相差观察：透明生物样品的首选

相差显微镜将光程差转换为振幅差，特别适用于观察未经染色的活体样品。

· 适配样品类型：

1. 贴壁培养的活细胞动态过程（如分裂、迁移）

2. 微生物悬液中的形态学观察

3. 植物表皮细胞液泡变化

 

明场彩色俯视拍图.jpg


· 操作要点：

o 需严格匹配物镜的相差环与聚光镜的环形光阑（如Olympus Ph1/Ph2/Ph3）

o 推荐使用长工作距离物镜（如Nikon ELWD 20×/0.4）观察培养皿中的细胞

o 培养液厚度需控制在2mm以内，避免光程差过大导致相位反转


四、微分干涉相差（DIC）：三维表面形貌重构

DIC利用偏振光干涉原理，将样品折射率梯度转换为伪三维图像，适用于观察表面精细结构。

· 适配样品类型：

1. 细胞器边界、膜结构等亚细胞结构

2. 材料表面微纳级刻痕

3. 晶体生长界面动力学

骨骼切面三维重构建.jpg


· 操作要点：

o 需使用诺马斯基棱镜与偏振片组件（如Zeiss DIC III）

o 样品需具有光学各向异性，各向同性材料需进行表面处理

o 物镜数值孔径应＞0.8以获得最佳剪切效果


五、偏光观察：晶体与有序结构的分析

偏光显微镜通过分析样品对偏振光的作用，揭示材料的有序结构特征。

· 适配样品类型：

1. 矿物薄片的光学性质鉴定

2. 高分子材料的结晶形态

3. 骨骼、牙齿等生物矿化组织

 

黄长石晶体的高炉炉渣.jpg


· 操作要点：

o 需使用应变消光物镜（如Olympus UPLFLN-P）避免自身双折射干扰

o 样品厚度需控制在30μm以下以获得清晰干涉色

o 推荐使用λ补偿片（如石膏试板）增强弱双折射样品的对比度


六、荧光观察：特异性标记结构的定位

荧光显微镜利用特定波长激发荧光物质发光，实现分子级别的特异性观察。

· 适配样品类型：

1. 免疫荧光标记的蛋白定位

2. GFP标记的转基因生物

3. FISH染色的染色体结构

 

荧光观察法染色样彩照.jpg


· 操作要点：

o 需严格匹配激发滤光片/二向色镜/发射滤光片组合（如Chroma 49002 ET-EGFP）

o 高数值孔径物镜（如Nikon CFI Apo 60×/1.49）可提升荧光收集效率

o 推荐使用抗淬灭封片剂（如ProLong Diamond）延长观察时间

 

七、多模态联用策略示例

现代显微镜常集成多种观察模式，以下为典型联用方案：

1. 细胞骨架研究方案：

o 先用DIC观察细胞整体形态

o 切换荧光观察F-actin（鬼笔环肽标记）

o 使用共聚焦Z-stack功能重构三维分布

 

癌细胞.jpg


2. 病理切片分析方案：

o 明场观察H&E染色整体结构

o 荧光多色标记观察特定生物标志物

o 使用图像配准软件进行多模态数据融合

显微镜光学模式的选择本质上是光子与样品相互作用的精细化调控。科研工作者应在充分理解样品光学特性的基础上，结合实验目标（形态观察、动态追踪、定量分析等），构建“样品-模式-物镜-照明”的协同优化体系。随着计算光学与智能算法的深度融合，未来显微镜将逐步从“通用观察工具”进化为“智能光学分析系统”，为科学研究提供更深层次的洞察能力。

17661323502830368.png17645828173578397_thumb.jpg

上一篇：浅谈显微镜光学系统在不同观察模式中的样品适配性
返回
下一篇：整合赋能科研：德瑞科仪一站式高端进口实验室设备华南区服务商

联系我们

仪器咨询：139 2234 2821（黄小姐）

仪器咨询：139 2212 2875（罗小姐）

仪器咨询：153 6177 1410（罗小姐）

技术售后：139 2210 4902（侯先生）

返回顶部

客服热线

未标题-1
关注微信公众号

友情链接： 中国生物器材网 | 仪表展览网 | 德瑞科仪（广州）科技有限公司 |

德瑞科仪（广州）科技有限公司© All Rights Reserved. 粤ICP备2022043594号