顯微鏡[xiǎn wēi jìng]

顯微鏡是由一個透鏡或幾個透鏡的組合構成的一種光學儀器，是人類進入原子時代的標志。 [1]顯微鏡是主要用于放大微小物體為人的肉眼所能看到的儀器。顯微鏡分光學顯微鏡和電子顯微鏡：光學顯微鏡是在1590年由荷蘭的詹森所首創(chuàng)。現(xiàn)在的光學顯微鏡可把物體放大1600倍，分辨的最小極限達波長的1/2，國內(nèi)顯微鏡機械筒長度一般是160毫米。對顯微鏡研制，微生物學有巨大貢獻的人為列文虎克，荷蘭籍人。

發(fā)明過程

顯微鏡是人類最偉大的發(fā)明之一。在它發(fā)明出來之前，人類關于周圍世界的觀念局限在用肉眼，或者靠手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。

顯微鏡把一個全新的世界展現(xiàn)在人類的視野里，人們第一次看到了數(shù)以百計的“新的”微小動物和植物，以及從人體到植物纖維等各種東西的內(nèi)部構造。顯微鏡還有助于科學家發(fā)現(xiàn)新物種，有助于醫(yī)生治療疾病。

最早的顯微鏡是16世紀末期在荷蘭制造出來的。發(fā)明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商，或者另一位荷蘭科學家漢斯·利珀希，他們用兩片透鏡制作了簡易的顯微鏡，但并沒有用這些儀器做過任何重要的觀察。

后來有兩個人開始在科學上使用顯微鏡。第一個是意大利科學家伽利略。他通過顯微鏡觀察到一種昆蟲后，第一次對它的復眼進行了描述。第二個是荷蘭亞麻織品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己學會了磨制透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動物。

1931年，恩斯特·魯斯卡通過研制電子顯微鏡，使生物學發(fā)生了一場革命。這使得科學家能觀察到像百萬分之一毫米那樣小的物體。1986年他被授予諾貝爾獎。

顯微鏡結構

光學顯微鏡由目鏡，物鏡，粗準焦螺旋，細準焦螺旋，壓片夾，通光孔，遮光器，轉換器，反光鏡；載物臺，鏡臂，鏡筒，鏡座，聚光器，光闌組成。

顯微鏡分辨率

D=0.61λ/N*sin（α/2）

D：分辨率

λ：光源波長

α：物鏡鏡口角（標本在光軸的一點對物鏡鏡口的張角）

想要提高分辨率，可以通過：1、降低λ，例如使用紫外線作為光源；2、增大N，例如放在香柏油中；3、增大α，即盡可能地使物鏡與標本的距離降低

顯微鏡分類

顯微鏡以顯微原理進行分類可分為偏光顯微鏡、光學顯微鏡、電子顯微鏡、數(shù)碼顯微鏡等。

偏光顯微鏡

偏光顯微鏡（Polarizing microscope）是用于研究所謂透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡，在地質學等理工科專業(yè)中有重要應用。凡具有雙折射的物質，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，當然這些物質也可用染色法來進行觀察，但有些則不可用，而必須利用偏光顯微鏡。反射偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對具有雙折射性物質進行研究鑒定的必備儀器， 可供廣大用戶做單偏光觀察，正交偏光觀察，錐光觀察。

光學顯微鏡

通常皆由光學部分、照明部分和機械部分組成。無疑光學部分是最為關鍵的，它由目鏡和物鏡組成。早于1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者已經(jīng)造出類似顯微鏡的放大儀器。光學顯微鏡的種類很多，主要有明視野顯微鏡（普通光學顯微鏡）、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡、偏光顯微鏡、微分干涉差顯微鏡、倒置顯微鏡。

電子顯微鏡

電子顯微鏡有與光學顯微鏡相似的基本結構特征，但它有著比光學顯微鏡高得多的對物體的放大及分辨本領，它將電子流作為一種新的光源，使物體成像。自1938年Ruska發(fā)明第一臺透射電子顯微鏡至今，除了透射電鏡本身的性能不斷的提高外，還發(fā)展了其他多種類型的電鏡。如掃描電鏡、分析電鏡、超高壓電鏡等。結合各種電鏡樣品制備技術，可對樣品進行多方面的結構 或結構與功能關系的深入研究。顯微鏡被用來觀察微小物體的圖像。常用于生物、醫(yī)藥及微小粒子的觀測。電子顯微鏡可把物體放大到200萬倍。

臺式顯微鏡,主要是指傳統(tǒng)式的顯微鏡,是純光學放大，其放大倍率較高，成像質量較好，但一般體積較大,不便于移動,多應用于實驗室內(nèi),不便外出或現(xiàn)場檢測。

便攜式顯微鏡

便攜式顯微鏡,主要是近幾年發(fā)展出來的數(shù)碼顯微鏡與視頻顯微鏡系列的延伸。和傳統(tǒng)光學放大不同,手持式顯微鏡都是數(shù)碼放大,其一般追求便攜,小巧而精致,便于攜帶;且有的手持式顯微鏡有自己的屏幕,可脫離電腦主機獨立成像,操作方便,還可集成一些數(shù)碼功能,如支持拍照,錄像,或圖像對比,測量等功能。

數(shù)碼液晶顯微鏡，最早是由博宇公司研發(fā)生產(chǎn)的，該顯微鏡保留了光學顯微鏡的清晰，匯集了數(shù)碼顯微鏡的強大拓展、視頻顯微鏡的直觀顯示和便攜式顯微鏡的簡潔方便等優(yōu)點。

掃描隧道顯微鏡

掃描隧道顯微鏡亦稱為“掃描穿隧式顯微鏡”、“隧道掃描顯微鏡”，是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器。它于1981年由格爾德·賓寧（G．Binning）及海因里希·羅雷爾（H．Rohrer）在IBM位于瑞士蘇黎世的蘇黎世實驗室發(fā)明，兩位發(fā)明者因此與恩斯特·魯斯卡分享了1986年諾貝爾物理學獎。

它作為一種掃描探針顯微術工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下（4K）可以利用探針尖端精確操縱原子，因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具。

STM使人類第一次能夠實時地觀察單個原子在物質表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關的物化性質，在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景，被國際科學界公認為20世紀80年代世界十大科技成就之一。