显微技术功夫茶4:实验室里的显微镜家族 为了适应多种研究用途,生命科学-医学的实验室里装备了不止一种光学 显微镜。不同显微镜有不同的功能和用途(例如,观察染色切片和观察活细 胞的不同),但显微镜厂家却普遍以显微镜的光学或机械特征来命名(如明 视野显微镜、相差显微镜和倒置显微镜等)。因此,我们必须对各种常用显 微镜进行基本了解,以便恰当使用之 从便于叙述出发,光学显微镜可大致分为两大类:普通光学显微镜和特 殊光学显微镜(如激光共焦扫描显微镜)。特殊光学显微镜比较复杂,往往 需专业人员管理,另当别论,本文只说实验室里自由开放的普通光学显微 镜。普通光学显微镜又可大致分为两类:单物镜/光路显微镜和双物镜/光路 显微镜。 (一)单物镜/光路显微镜 单物镜/光路显微镜是指只有一路光经过标本和镜筒形成一幅图像的显微 镜。这是人类首先发明出来的显微镜,起初只有一个物镜连接一个目镜,后 来发展成一个物镜之后加分光镜接两个目镜供双眼同时观察。但不论采用 个还是两个目镜,人左右眼所见到的是完全相同的一幅图像。这样的图像是 平面/二维( plane/two-dimensional)的,就像桌上或墙上的一幅画。 人类从发明第一台显微镜起,就习惯性把镜筒(物镜+目镜)置于标本上 方,眼睛自上而下看,就像低头看铺在桌上的画。久而久之,光源-标本-物 镜-目镜自下而上的安置方式成为默认方式,可谓“正置”。乃至于迄今人们说 起“显微镜”一词时,如果不加特定形容词又没有特定环境限制,往往默认这 种正置的单光路显微镜。然而,这样的安置无法透过厚厚的培养皿/瓶及其内 的培养液观察培养着的细胞,显微镜科学家只好又发明一种颠倒过来的制 式,使标本在上物镜在下,物镜之下再加上两个棱镜使光路折返到目镜来。 这样,培养皿/瓶下方的物镜可以透过薄薄的皿/瓶底观察培养着的细胞。于 是,单光路显微镜进一步分为两个亚类(型制):正置显微镜( Upright mIcroscope)和倒置显微镜( Invertedmicroscope)。 随着光学部件的不同设计,这类显微镜(不论正置还是倒置)又可分为 若干种,以下以表格概述
显微技术功夫茶 4：实验室里的显微镜家族 为了适应多种研究用途，生命科学-医学的实验室里装备了不止一种光学 显微镜。不同显微镜有不同的功能和用途（例如，观察染色切片和观察活细 胞的不同），但显微镜厂家却普遍以显微镜的光学或机械特征来命名（如明 视野显微镜、相差显微镜和倒置显微镜等）。因此，我们必须对各种常用显 微镜进行基本了解，以便恰当使用之。 从便于叙述出发，光学显微镜可大致分为两大类：普通光学显微镜和特 殊光学显微镜（如激光共焦扫描显微镜）。特殊光学显微镜比较复杂，往往 需专业人员管理，另当别论，本文只说实验室里自由开放的普通光学显微 镜。普通光学显微镜又可大致分为两类：单物镜/光路显微镜和双物镜/光路 显微镜。 （一）单物镜/光路显微镜 单物镜/光路显微镜是指只有一路光经过标本和镜筒形成一幅图像的显微 镜。这是人类首先发明出来的显微镜，起初只有一个物镜连接一个目镜，后 来发展成一个物镜之后加分光镜接两个目镜供双眼同时观察。但不论采用一 个还是两个目镜，人左右眼所见到的是完全相同的一幅图像。这样的图像是 平面/二维（plane/two-dimensional）的，就像桌上或墙上的一幅画。 人类从发明第一台显微镜起，就习惯性把镜筒（物镜+目镜）置于标本上 方，眼睛自上而下看，就像低头看铺在桌上的画。久而久之，光源-标本-物 镜-目镜自下而上的安置方式成为默认方式，可谓“正置”。乃至于迄今人们说 起“显微镜”一词时，如果不加特定形容词又没有特定环境限制，往往默认这 种正置的单光路显微镜。然而，这样的安置无法透过厚厚的培养皿/瓶及其内 的培养液观察培养着的细胞，显微镜科学家只好又发明一种颠倒过来的制 式，使标本在上物镜在下，物镜之下再加上两个棱镜使光路折返到目镜来。 这样，培养皿/瓶下方的物镜可以透过薄薄的皿/瓶底观察培养着的细胞。于 是，单光路显微镜进一步分为两个亚类（型制）：正置显微镜（Upright microscope）和倒置显微镜（Invertedmicroscope）。 随着光学部件的不同设计，这类显微镜（不论正置还是倒置）又可分为 若干种，以下以表格概述：
表1.生物-医学常用单物镜/光路显微镜 序显微镜名称特殊零件 优势 局限 用途 1.精细观察染色 明视野显微 难于清晰观察形态和组织细胞 明视野聚图像背景明亮,细节 不染色的活细化学产物 光器 清晰,分辨力高 (BF) 胞(透明)2有限的显微操 作 相差聚光 相差显微镜 使透明物体呈现高反 边缘效应(光 晕)妨碍精物/1快速检查活细 (PhC) 差的灰度差别 胞 相差物镜 观察与操作 1活细胞精细观 微分干涉使透明物体呈微细浮 微分干涉差 差聚光器|雕影像:高分辨光学细胞组织载察(分层聚焦和 3显微镜 体限用玻璃材自然彩色): 起偏器和切片:丰富的光学染 (DIC 料 2极精细的显微 检偏器色 操作 1活细胞精细观 霍夫曼调制|调制聚光 光学切片稍逊 同上(无光染色)且 4显微镜器 察(灰度); 于微分干涉差 可观察塑料载体 2精细方便的显 (HMC)特殊物镜 显微镜 微操作 荧光信号有时1高敏感显微定 激发光和|激发细胞内固有或标 荧光显微镜 效性; 位靶分子; 虑光组件记的荧光物质发出特 (Fluo 物镜和光源昂2.多分子标记显 萤石物镜征性示踪信号 微定位 附注:目前海滨实验室拥有本表中的1、2和5三种显微镜,其中1、5有 正置/倒置两型,2只有倒置的(在细胞间) 二)双物镜/光路显微镜 双光路显微镜则是有两路光以不同角度经过标本和成对分离的物镜组(装 在貌似单个的镜头内部),分别形成略微不同的两幅图像,经过不同的目镜 进入左右眼,通过人脑的视觉整合感知到标本的立体/三维( Stereo/ three
表 1. 生物-医学常用单物镜/光路显微镜 序 显微镜名称 特殊零件 优势 局限 用途 1 明视野显微 镜 （BF） 明视野聚 光器 图像背景明亮，细节 清晰，分辨力高 难于清晰观察 不染色的活细 胞（透明） 1.精细观察染色 形态和组织-细胞 化学产物； 2.有限的显微操 作 2 相差显微镜 （PhC） 相差聚光 器 相差物镜 使透明物体呈现高反 差的灰度差别 边缘效应（光 晕）妨碍精细 观察与操作 1.快速检查活细 胞 3 微分干涉差 显微镜 （DIC） 微分干涉 差聚光器 起偏器和 检偏器 使透明物体呈微细浮 雕影像；高分辨光学 切片；丰富的光学染 色 细胞-组织载 体限用玻璃材 料 1.活细胞精细观 察（分层聚焦和 自然彩色）； 2.极精细的显微 操作 4 霍夫曼调制 显微镜 （HMC） 调制聚光 器 特殊物镜 同上（无光染色）且 可观察塑料载体 光学切片稍逊 于微分干涉差 显微镜 1.活细胞精细观 察（灰度）； 2.精细方便的显 微操作 5 荧光显微镜 （Fluo） 激发光和 虑光组件 萤石物镜 激发细胞内固有或标 记的荧光物质发出特 征性示踪信号 荧光信号有时 效性； 物镜和光源昂 贵 1.高敏感显微定 位靶分子； 2.多分子标记显 微定位 附注：目前海滨实验室拥有本表中的 1、2 和 5 三种显微镜，其中 1、5 有 正置/倒置两型，2 只有倒置的（在细胞间）。 （二）双物镜/光路显微镜 双光路显微镜则是有两路光以不同角度经过标本和成对分离的物镜组（装 在貌似单个的镜头内部），分别形成略微不同的两幅图像，经过不同的目镜 进入左右眼，通过人脑的视觉整合感知到标本的立体/三维（Stereo/three-
dimensiona)形态。因此,双光路显微镜被称为体视/立体显微镜( Stereo mIcroscope)。由于这种显微镜可见放大了的立体实物,在较低倍物镜 (≤10×)时,实物与物镜之间又有较大空间距离,可用来对实物标本进行微 细的解剖甚至手术,所以体视显微镜又被称为解剖显微镜( Dissect ing microscope)或手术显微镜( Operat ingmicroscope),在实际工作场合往往 简称为“解剖镜 文章作者:江一平,教授,福建医科大学、厦门大学医学院生殖调控与生殖 健康福建省高校重点实验室
dimensional）形态。因此，双光路显微镜被称为体视/立体显微镜（Stereo microscope）。 由于这种 显微镜可 见放大 了的立体 实物，在 较低倍物 镜 （≤10×）时，实物与物镜之间又有较大空间距离，可用来对实物标本进行微 细 的 解剖 甚至 手术 ，所 以体 视显 微镜 又被 称为 解剖 显微 镜（Dissecting microscope）或手术显微镜（Operatingmicroscope），在实际工作场合往往 简称为“解剖镜”。 文章作者：江一平，教授，福建医科大学、厦门大学医学院生殖调控与生殖 健康福建省高校重点实验室