显微镜的类型及其用途

显微镜是一种用于观察细胞和微生物等小物体的仪器。显微镜大致可分为几种;一种是用可见光作为光源(光学显微镜)，另一种是用电子束(电子显微镜)。

光学显微镜根据所使用光源的性质进一步分为两大类，分别是;简易和复合光学显微镜。电子显微镜也分为两种不同的类型;扫描和透射电子显微镜。

光学显微镜

光学显微镜使用玻璃透镜来弯曲和聚焦光线，并产生小物体的放大图像。光学显微镜的最大分辨率约为0.2 μm。光的波长及其透镜系统的数值孔径决定了分辨率。根据所使用光源的性质，大致分为两类;简单和复合。

简单显微镜是一种光学显微镜，它使用自然光，结构简单，比如没有聚光镜，只有一个透镜。它被用于简单的实验室，因为它有非常低的放大功率(高达300倍)。

复合显微镜是一种光学显微镜，它使用两组透镜来获得高倍率(高达2000倍)。最常见的复合光显微镜有明场、暗场、相位对比和荧光。每一种显微镜都能产生物体的不同图像，并用于观察物体的不同方面微生物的形态。

亮场显微镜

亮场显微镜使用可见光作为光源，图像在较亮的背景下显得较暗。通常被称为普通显微镜，这种类型的显微镜产生大约1000倍的有用放大倍率，但不能解析小于约0.2微米的结构。染色标本通常需要增加对比和颜色区分。光场显微镜用于诊断和教学实验室的常规显微工作。

暗视野显微镜

暗视野显微镜用于检查在亮场显微镜下不可见、不容易染色或因染色而扭曲的活微生物。例如，在梅毒疑似病例中，用暗场显微镜检查下疳液以检测梅毒螺旋体．

暗场显微镜使用暗场聚光镜而不是普通的聚光镜。聚光镜上的一个不透明圆盘挡住了直接进入物镜的光。被样品反射或折射的唯一光进入物镜并形成像。标本周围的光场呈暗态，而标本则被明亮地照射，因此称为暗场显微镜。

荧光显微镜

荧光显微镜与传统光学显微镜非常相似，但它使用更高强度的光作为光源，而不是可见光。

标本用荧光染料(荧光色素)染色，然后暴露在较短波长的光(紫外线或蓝光)下。光被荧光染色的标本吸收，并释放较长波长的荧光(或绿色)光。这将在黑暗背景上产生明亮的图像。

使用

• 用荧光染料染色后鉴别不同的细菌病原体。例如:金胺-罗丹明染色技术用于检测结核分枝杆菌．
• 做生态研究。荧光染料等吖啶橙染色微生物。这些染色的生物体即使在其他颗粒物质中间也会发出橙色或绿色荧光。
• 当用一种特殊的混合染色剂处理活细菌时，根据它们荧光的颜色来区分活细菌和死细菌。

相差显微镜

相衬显微镜是一种明亮的场光显微镜，它增加了一个特殊的相衬物镜(相板)和一个相衬聚光镜(环形挡板)。当光从一种物质穿过另一种折射率或厚度略有不同的物质时，它会改变相位。相位的差异转化为结构亮度的变化，因此可以被眼睛探测到。

使用

• 不染色地研究活细胞。活细胞中正在进行的不同生物过程可以被研究。
• 研究微生物运动。
• 观察含有聚羟基丁酸盐、聚偏磷酸盐、硫或其他物质的孢子内和包涵体。

其他类型的光学显微镜

立体显微镜

立体显微镜又称解剖显微镜。它是一种光学显微镜，设计用于低倍率观察样品，通常使用从物体表面反射的光，而不是通过物体透射的光。它也被称为解剖显微镜，用于显微外科手术，制表，以及建造和检查电路板。学生可以使用立体显微镜观察植物的光合作用。

便携式显微镜

体积小且便于携带的显微镜称为便携式显微镜。市面上有两种便携式显微镜;袖珍显微镜还有手持数码显微镜。袖珍显微镜靠电池工作，放在口袋里非常合适。它在户外环境中很有用。业余爱好者、专业人士和儿童都可以使用，因为它操作简单。它还具有成本效益。

同样，手持数码显微镜也很小，便于携带。然而，它是靠电力工作的，所以它需要电源，可能不适合户外设置。它很容易使用，成本也很低。

电子显微镜

电子显微镜使用电子束作为照明源，检查光学显微镜无法分辨的小结构。电子显微镜的分辨能力远远大于光学显微镜。由于使用较短波长的电子，获得了更好的分辨率。电子的波长大约比可见光的波长小10万倍。

电子在真空中运动，磁铁将电子束聚焦在样品上。在显示器上，一个图像被创建，总是黑白的，可以人为上色。

使用

• 研究较小的物体，如病毒或尺寸小于0.2微米的物体或分子。
• 研究细胞内部结构的细节。
• 观察微生物、大分子、活检样本、金属和晶体的超微结构。

两种主要类型的电子显微镜是透射电子显微镜和扫描电子显微镜。

找出扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜之间的主要区别在这里

透射电子显微镜(TEM)

透射电子显微镜用于在非常高的放大倍率和分辨率下检查细胞和细胞结构(甚至单个蛋白质和核酸分子都可以被观察到)。高质量TEM的分辨率约为0.2纳米。

在透射电镜下观察细菌细胞需要一种特殊的薄切片技术。将细菌细胞切成薄片(20-60纳米)，用重金属染色剂(如渗透酸、高锰酸盐和铀)处理，以获得足够的对比度。

扫描电子显微镜(SEM)

扫描电子显微镜(SEM)用于观察生物体的外部特征。标本表面涂有一层像金这样的重金属薄膜。然后电子束在标本上来回扫描。从金属涂层中散射的电子被收集起来，并激活一个观察屏幕以产生图像。扫描电镜可以获得低至15倍至高至100,000倍的放大倍率。

扫描电子显微镜可以产生微生物表面的三维图像。扫描电镜有助于检查微生物在生态位(如人体皮肤和肠道内膜)中的实际原位位置。

扫描探针显微镜

扫描探针显微镜是一种显微镜，可以生成纳米级表面和结构的图像。它应用于观察原子、活细胞的突起、表面的粗糙度以及许多其他常规和基础科学。扫描探针显微镜的部件是;带有锋利尖端的探针，与标本表面相互作用，有助于控制探针的扫描仪，以及探测探针产生的不同信号的探测器。它有以下几种类型:

1. AFM(原子力显微镜):当探针的尖端与样品接触时，它检测悬臂挠度/弯曲所需的静电力，反之亦然。
2. 磁力显微镜(MFM):它检测探针尖端和标本之间的磁力。
3. STM(扫描隧道显微镜):用于检测在已知电压下探针与试样之间的隧道电子所产生的信号。

悬臂梁是一种长投影/梁，它的一边是自由的，另一边是固定的。

参考文献和进一步阅读

1. 马迪根，马丁科，J. M.，斯塔尔，D. A.和克拉克，D. P.(2011)。微生物生物学(13^th版)。本杰明Cumming。
2. 普雷斯科特，l.m.(2002)。微生物学（5^th版)。麦格劳-希尔公司。