Tryby obserwacji za pomocą mikroskopu
Porównanie trybów obserwacji
Mikroskop biologiczny wykorzystuje do obserwacji światło przechodzące. Jednak opracowano różne tryby obserwacji, aby wykorzystać specyficzne właściwości światła do konkretnych próbek, takich jak próbki przezroczyste i próbki, które nie przepuszczają światła.
W tabeli poniżej przedstawiono cechy głównych trybów obserwacji. Każdy tryb obserwacji został opracowany w celu efektywnego wykorzystania właściwości światła, takich jak rozproszenie, dyfrakcja, polaryzacja, interferencja i fluorescencja.
| Tryby obserwacji | Funkcje | Typowe obiekty obserwacji |
|---|---|---|
| Mikroskopia w jasnym polu | Ogólny tryb obserwacji w mikroskopach biologicznych, który charakteryzuje się jasnym polem widzenia ze światłem przechodzącym. | Żywe organizmy, komórki |
| Mikroskopia w ciemnym polu | Wykorzystuje światło rozproszone, a nie bezpośrednie, aby próbki świeciły w ciemnym polu widzenia | Mikroorganizmy, komórki |
| Mikroskopia z kontrastem fazowym | Wykorzystuje fazę (zmiany światła), aby przekształcić próbkę na kontrast jasności dla celów obserwacji | Bezbarwne, przezroczyste próbki, żywe komórki |
| Mikroskopia w świetle spolaryzowanym | Oświetla próbkę światłem spolaryzowanym, aby przekształcić ją na kontrast jasności lub koloru dla celów obserwacji | Kryształy, takie jak skały i minerały, polimery. |
| Mikroskopia z kontrastem różnicowo-interferencyjnym | Wykorzystuje różnicę odległości, jaką pokonuje światło po przejściu przez próbkę, aby wygenerować kontrast koloru lub jasności do obserwacji 3D. | Bezbarwne, przezroczyste próbki, żywe komórki |
| Mikroskopia z kontrastem modulacyjnym (kontrastem reliefowym) | Przekształca różnicę wysokości próbki na kontrast jasności dla celów obserwacji 3D. | Komórki w plastikowych pojemnikach |
| Mikroskopia fluorescencyjna | Barwi próbki związkiem fluorescencyjnym lub białkiem fluorescencyjnym, takim jak GFP, w celu obserwacji części, która wykazuje fluorescencję. | Komórki i tkanki barwione lub znakowane barwnikiem fluorescencyjnym, organizmy żywe wykazujące samoistną fluorescencję |
| Mikroskopia w świetle odbitym | Wykorzystuje światło odbite do obserwacji próbek, które nie przepuszczają światła. | Metale |
| Mikroskopia z barwieniem dyspersyjnym | Próbkę zanurza się w olejku wskaźnikowym, a do obserwacji wykorzystuje się światło przechodzące rozproszone w olejku | Wykrywanie azbestu |
Cechy każdego trybu obserwacji
Mikroskopia w jasnym polu
Typ mikroskopii stosowany zazwyczaj w mikroskopach biologicznych. Cała próbka jest oświetlona światłem bezpośrednim, a obserwacje prowadzi się z użyciem światła przechodzącego lub odbitego. Ten rodzaj mikroskopii charakteryzuje się jasnym tłem i jest szeroko stosowany do kontroli barwionych próbek, nieprawidłowości i półprzewodników.
Mikroskopia w ciemnym polu
Ten typ mikroskopii pozwala na przedostanie się do obiektywu jedynie światła rozproszonego lub ugiętego przez próbkę, dzięki czemu światło może być rzucone w ciemnym polu widzenia. Nadaje się do obserwacji bezbarwnych, przezroczystych próbek, takich jak żywe komórki, które są trudne do zidentyfikowania za pomocą mikroskopii w jasnym polu. Mikroskopia w ciemnym polu umożliwia również obserwację drobnych cech powyżej granicy rozdzielczości mikroskopów optycznych. Do tego typu mikroskopii używany jest specjalny kondensor.
Mikroskopia z kontrastem fazowym
Ten rodzaj mikroskopii opiera się na kontraście fazowym (zmianach światła) spowodowanym dyfrakcją światła. Bezbarwne, przezroczyste próbki, takie jak żywe tkanki i komórki, są trudne do zobrazowania za pomocą jasnego pola, ale generują kontrast fazowy ze względu na ich różne współczynniki załamania światła lub grubości. Konwersja tego kontrastu na kontrast jasności umożliwia obserwację tego typu próbek.
Ten rodzaj mikroskopii pozwala na obserwację w jasnym polu komórek i innych obiektów, które można było zaobserwować tylko w ciemnym polu. Ponadto można oglądać żywe okazy, ponieważ nie trzeba ich farbować. W tego typu metodach obserwacji należy stosować płytkę fazową w kształcie pierścienia ze szczeliną.
Mikroskopia w świetle spolaryzowanym
Dzięki zastosowaniu polaryzacji (odchylenia kierunku drgań światła) w tym rodzaju mikroskopii próbka jest oświetlona i wykorzystuje się dwie płytki polaryzacyjne, które można obracać w celu obserwacji. Jeśli płytki są równoległe, próbka wydaje się jasna; jeśli płytki są prostopadłe, próbka wydaje się ciemna.
Ten rodzaj mikroskopii jest przydatny do obserwacji warstw skał i minerałów w celu identyfikacji ich struktur krystalicznych. Służy również do obserwacji włókien, polimerów, półprzewodników i tkanek kostnych.
Do obserwacji używa się specjalnego obiektywu oraz dwóch rodzajów płytek polaryzacyjnych – polaryzatora i analizatora.
Mikroskopia z kontrastem różnicowo-interferencyjnym
Podobnie jak w przypadku mikroskopii z kontrastem fazowym, mikroskopia z kontrastem różnicowo-interferencyjnym (DIC) jest odpowiednia do obserwacji bezbarwnych, przezroczystych próbek. Różni się techniką obrazowania, ponieważ DIC przekształca różnicę w sposobie przemieszczania się światła na zmiany jasności, podczas gdy kontrast fazowy wykorzystuje dyfrakcję światła.
Nadaje się do obserwacji stosunkowo grubych próbek, a także umożliwia obrazowanie 3D. Ponadto ze względu na to, że obrazy przechwycone za pomocą tego typu mikroskopii są uzupełnieniem obrazów przechwyconych za pomocą mikroskopii z kontrastem fazowym, bardziej dokładna obserwacja jest możliwa poprzez porównanie wyników obu analiz.
Obiektywy mają oznaczenie „DIC”, jeśli są odpowiednie do tego typu mikroskopii.
Mikroskopia z kontrastem modulacyjnym
Mikroskopia z kontrastem modulacyjnym, zwana także mikroskopią z kontrastem reliefowym, jest odpowiednia do obserwacji bezbarwnych, przezroczystych próbek. Kontrast modulacyjny przekształca różnicę wysokości powierzchni próbki na kontrast jasności w celu obserwacji.
Podobnie jak w przypadku kontrastu różnicowo-interferencyjnego, obraz można obserwować w 3D, choć zasady są różne. Kolejną różnicą jest to, że użycie plastikowych pojemników jest dozwolone w mikroskopii z kontrastem modulacyjnym, ale nie w mikroskopii z kontrastem różnicowo-interferencyjnym. W związku z tym ta mikroskopia jest odpowiednia do obserwacji plemników i komórek jajowych.
Mikroskopia w świetle odbitym
Ten rodzaj mikroskopii wykorzystuje światło odbite do obserwacji próbek, które nie przepuszczają światła, takich jak skały i minerały. Ta kategoria może być również dalej podzielona na podkategorie takie jak mikroskopia w polu jasnym, mikroskopia w polu ciemnym i mikroskopia z kontrastem różnicowo-interferencyjnym.
Mikroskopia z barwieniem dyspersyjnym
W mikroskopii z barwieniem dyspersyjnym próbkę zanurza się w olejku wskaźnikowym, a obserwacje wykonuje się przez wykrywanie rozproszenia światła na podstawie różnych współczynników załamania światła w olejku. Stosuje się ją głównie do identyfikacji azbestu i jego rodzajów.
