光学显微镜的应用领域

wuzhen9418 2007-03-31 06:31:08 941 浏览

光学显微镜的应用领域(急!!!!)

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陈可2 2007-04-01 00:00:00

自然，生物，物理，化学，天文，雕刻，考古

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酷酷坤坤ok 2017-12-15 13:56:51

光学显微镜是一种既古老又年轻的科学工具，从诞生至今，已有三百年的历史光学显微镜的用途十分广泛，例如在生物学中，化学中，物理学中，天文等等在一些科研工作中都是离不开显微镜。目前，几乎成了科学技术的形象代言，你只需看媒体上有关科学技术的报道中频频出现其身影，便可见此言之不谬也。生物学中，实验室是离不开这种实验仪器，它可以帮助学习者去研究未知的世界；去认识世界。医院是显微镜的Z大应用场所，主要用来检查患者的体液变化、入侵人体的病菌、细胞组织结构的变化等等信息，为医生提供制定ZL方案的参考依据和验证手段，在基因工程、显微外科手术中，显微镜更是医生必备的工具；农业方面，育种、病虫害FZ等工作离不开显微镜的帮助；工业生产中，精细零件的加工检测和装配调整、材料性能的研究是显微镜可以的显身手的地方；刑侦人员常常依靠显微镜来分析各种微观的罪迹，作为确定真凶的重要手段；环保部门检测各种固体污染物时也得助显微镜；地矿工程师和文物考古工作者借助显微镜所发现的蛛丝马迹可以判断深埋地下的矿藏或推断出尘封的历史真像；甚至人们的日常生活也离不开显微镜，如美容美发行业，能用显微镜对皮肤、发质等进行检测，当能获得Z佳的效果。可见显微镜与人们的生产生活结合得是多么的紧密。按照不同的应用目的，可以大致对显微镜进行分类，常见的有生物显微镜、金相显微镜、体视显微镜、偏光显微镜等四大类。顾名思义，生物显微镜主要用在生物医学方面，观察对象多为透明或半透明微体；金相显微镜主要用来观察不透明物体的表面，如材料的金相结构和表面缺陷；体视显微镜在将微物放大成像的同时，还使物与像相对于人眼的方位一致，并且有纵深感，符合人的常规视觉习惯；偏光显微镜利用不同材料对偏振光的透射或反射特性来区分不同的微物组份。另外，还可细分出一些特殊的种类，如倒置生物显微镜或称培养显微镜是主要用来透过培养器皿底部观察培养的一种生物显微镜；荧光显微镜利用某些物质吸收特定较短波长光线而发射特定较长波长光线的特性，去发现这些物质的存在，判断其含量；比较显微镜可以在同一视场中形成两个物体的并列或重合图像，以便对比两个物体的异同。传统的光学显微镜主要由光学系统及支撑它们的机械结构组成，光学系统包括物镜、目镜和聚光镜，都是由各种光学玻璃做成的复杂化了的放大镜。物镜将标本放大成像，其放大倍率M 物由下式决定： M物 =Δ∕f'物，式中 f'物是物镜的焦距， Δ可理解为物镜与目镜间的距离。目镜将物镜所成之像再次放大，成一个虚像在人眼前 250mm 处供人观察，这是多数人感觉Z舒适的观察位置，目镜的倍率M 目 =250/f' 目，f' 目是目镜的焦距。显微镜的总放大倍率是物镜与目镜的乘积，即 M=M 物*M 目=Δ*250∕f' 目 *f; 物。可见，减小物镜及目镜焦距将使总放大倍率提高，这是用显微镜可以看到细菌等微生物的关键，也是其与普通放大镜的区别所在。那么，是否可以设想无限制地减少 f' 物f' 目，以便提高放大倍率，使我们能看到更加细微的物体呢 ? 回答是否定的！这是因为用以成像的光本质是一种电磁波，因而在传播过程中免不了产生衍射和干涉现象，就像日常所见水面的波纹遇到障碍时能绕行，两列水波相遇时能互相加强或削弱一样。当从一个点状的发光物点发出的光波进入物镜时，物镜的边框阻碍了光的传播，产生衍射和干涉，经物镜后无法再会集于一点，而是形成有一定大小的光斑，外围还有强度微弱并逐渐减弱的一系列光环，我们称ZX亮斑为艾里斑，两个发光点靠近到一定距离时两光斑就会重叠，直至无法确认为两个光斑。瑞利提出了一个判定标准，认为当两光斑ZX相距等于艾里斑半径时，两光斑是能分辨的，经计算，这时候两个发光点间的距离 e=0.61 入∕n.sinA=0.61 入 ∕N.A ，式中，入为光波波长，人眼可接收的光波波长约为0.4—0.7um ，n 为发光点所处介质的折射率，如处在空气中， n≈1 ，处在水中，n≈1.33 ，而 A 为发光点对物镜边框张角之半，N.A 称为物镜的数值孔径。从上式可见，物镜能分辨的两点间的距离受到了光的波长和数值孔径的限制，由于人眼视觉Z敏锐的波长约为 0.5um ，而A 角不可能超过90 度， sinA 总小于1 ，对于可用的透光介质Z大折射率约为1.5 ，故 e 值始终大于0.2um ，这是光学显微镜能分辨的Z小极限距离。通过显微镜放大成像，若想将能被具有某些 N.A 值的物镜分辨率的物点间距e 放大到足以被人眼分辨，则需M.e≥0.15mm ，此处 0.15mm 为实验得出的人眼能分辨的置于眼前250mm 处两微物间的Z小距离，故 M≥ （0.15∕0.61 入）N.A≈500N.A ，为使观察不致太费力， M 扩大一倍便足够了，即500N.A≤M≤1000N.A ，是显微镜总倍率的合理选取范围，再大的总放大倍率是没有意义的，因为物镜数值孔径已经限制了Z小可分辨距离，提高放大倍率已不可能分辨出更小的物体细节了。成像衬度是光学显微镜的另一个关键问题，所谓衬度，即是像面上相邻部份间的黑白对比度或颜色差，人眼对于0.02 以下的亮度差别是很难判定的，对颜色差别则稍微敏感一些。有些显微镜观察对象，如生物标本，其细节间亮度差别甚小，加之显微镜光学系统设计制造误差使其成像衬度进一步降低而难于分辨，此时，看不清物体细节，不是总放大倍率过低，也不是物镜数值孔径太小，而是由于像面衬度太低的缘故。多少年来，人们为提高显微镜的分辨能力和成像衬度付出了艰辛的劳动，随着计算机技术和工具的不断进步，光学设计的理论和方法也在不断改进，加上原材料性能的提高，工艺和检测手段的不断完善，观察方法的创新，使光学显微镜的成像质量已经接近衍射极限的完善程度，人们将用标本染色、暗场、相衬、荧光、干涉、偏光等观察技术，使得光学显微镜已能适应形形标本的研究，虽然近年来电子显微镜，超声显微镜等放大成像仪器先后问世，在某些方面具有优势的性能，但在廉价、方便、直观、特别是适合生物活体的研究等方面仍无法与光学显微镜匹敌，光学显微镜仍然牢固地占据着自己的阵地。另一方面，与激光、计算机、新材料技术、信息技术相结合，古老的光学显微镜正焕发青春，显示了旺盛的生命力，数码显微镜、激光共焦扫描显微镜、近场扫描显微镜、双光子显微镜及具有各种新的功能或能适应各种新的环境条件的仪器层出不穷，更加扩大了光学显微镜的应用领域，作为Z新的例子。从火星探测车上传回的岩层显微图片是多么令人振奋！我们完全可以相信，光学显微镜将会以更新的姿态，造福人类。由于近场光学显微镜能克服传统光学显微镜低分辨率以及扫描电子显微镜和扫描隧道显微镜对生物样品产生损伤等缺点，因此得到了越来越广泛的应用，特别是在生物医学以及纳米材料和微电子学等领域。高分辨率光学成像由于近场光学显微镜对所观察的生物样品无损伤等优点，因此被广泛应用于生物样品的观察，成为探索生物大分子活动奥秘的光学手段，给生物学家们带来强有力的实验武器。利用近场光学显微镜，已在生物学研究所涉及的许多领域展开了工作，不仅有静态的形貌像的观察研究，如细胞的有丝分裂，染色体的分辨与局域荧光，原位 DNA，RNA 的测序，基因识别等，还有利用观察形貌像随时间变化的动力学过程的研究。下面我们将举例说明近场光学显微镜在生物分子研究的具体应用 1、单个荧光分子的标记 2、高密度信息存储 3、近场光谱

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光学显微镜的应用领域: 光学显微镜的应用领域(急!!!!)

光学显微镜的调试:

氮气发生器的应用领域: 氮气发生器是一套能提取氮气的设备，它主要应用领域为：航空航天、核电核能、食品医药、石油化工、电子工业、材料工业、工和科学实验等领域。为便于大家了解现状，下面我来介绍几种应用于气相色谱分析实验的氮气发生器原理，仅供大家参考。

1、电化学法制氮；

2、采用中空纤维膜分离法；

3、变压吸附制氮。

氮气发生器采用电化学法制氮的发生器可以制取纯氮、氧气等气体。它利用恒定电位电解法，采用微孔膜（例如石棉膜）作为两电极的分隔板，多孔气体扩散型氧电极为阴极，镍网为阳极，且电极安装是采用硬支撑结构。该发生器可在氮、氧气室压差（1MPa）下稳定工作，可避免阴极氢析出，保证产生气体的纯度氮。具体制取氮气的方法是以空气为原料将气体送入有电解液的电解槽，在两电极间加上电压≤1.5V的直流电，此时在槽内空气中氧气被吸收而获得氮气。其电解液采用“强制循环方式”，由电磁泵带动电解液在液路中循环，提高了电解效率。

这种方法可以产出高99.995%的氮气，但有几个明显的缺陷：其一，需用到高浓度氢氧化钾溶液做电解液，这种强碱溶液与气体直接接触，对气体质量有潜在影响，并有随气路输出的可能性；其二，单位成本高，不适合做大流量氮气发生器；其三，反应过程只去除了空气中的氧气，其它杂质气体并没有涉及，并且反应过程对电解池制作技术要求很高，不合适的电解池制作技术会造成氮气纯度数量级的降低。但是，这类氮气发生器作为一种小流量氮气来源，常被用于色谱载气和小容量保护，总费用不过几千元，是一种低成本的解决方案。

两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。根据这一特性，可将气体分为“快气”和“慢气”。

当混合气体在驱动力——膜两侧压差的作用下，渗透速率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。

当以加压净化空气为气源时，氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产应用，由渗透侧排空的为富氧空气。氮膜系统可将廉价的空气中氮从78%提高到95%以上，可得到99.9%的纯氮。

这种制氮方法膜分离制氮在工业上有不少的应用，在实验室主要用于对气体纯度要求不特别高的吹扫、保护、对氧气的置换等。这类发生器的主要优点是流量大，同时寿命长，且维护成本极低；缺点是氮气纯度不能达到高纯级，膜组件目前均为进口，不能提供，成本较高，仪器价格也相对高。

利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异，形成浓度差异的积累，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。同时利用两根分子筛柱，一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析，实现分子筛在线再生，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。

这类发生器可根据需要，调节氮气的纯度和流量，可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活，可根据每个需求具体定制，适用于各种气相色谱检测器。

氮气发生器特点

1、程序控制。仪器的控制系统采用专用芯片。是全部工作过程均有程序控制完成。自动恒压，恒流，氮气流量可根据用量实现0-300ml/min全自动调节。

2、工艺先进：电解池采用立式单液面双阴极。膜分离技术，催化层使用PCAN载体及贵金属催化物，使电解池催化效率高，产气量大，氮气纯度高，电解池出厂前经过100小时以上高压，大电流老化试验，使电解池性能和工作状态极为稳定。

3、三级催化，除电解池中两级催化外另有第三极催化，催化剂选用新型贵金属，使输出的氮气含氧量小于3ppm

4、产氮湿度低。氮气发生器采用了超高分子量渗透麽分离技术及有效的除湿装置，因而降低了原始湿度，并能在停机后自动排出水分。采用了金属聚合物除湿及两级吸附，是氮气纯度大大提高。

5、操作方便，免运输钢瓶之劳，省搬运钢瓶之苦，使用是只需打开电源开关即可产氮，可连续使用，也可间断使用，产氮量稳定不衰减。

6、安全可靠，配有安装装置，灵敏可靠。

金相显微镜的应用领域: 金相显微镜主要是通过对组织形貌的检查来分析钢材的组织与其化学成分的关系；可以确定各类钢材通过不一样的加工和热处理后的显微组织；以此来判断钢材的质量的好坏，如各类型的钢材夹杂物——氧化物、硫化物等在组织中的分布情况和数量以及金属晶粒度的大小等。

钢材组织及相的研究

浸蚀处理后的检测样品，可以利用金相显微镜观测到钢材的亚显微组织情况。大多数情况下，晶界处被漫反射所以不能进入物镜，因而晶界大多数情况呈现为黑色。被晶界分割的即为钢材的组织结构，可以依靠检测结果对钢材进行定性分析，包括：材料的组织形貌、晶粒大小、非金属杂质——氧化物、硫化物等在组织中的含量和分布情况；材料的组织结构与其化学成分之间的关系；可以确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织；可以判别材料质量的优劣等。可锻铸铁为退火态，石墨是黑色团絮状组织，类似棉絮，外形较为规则。没有进行浸蚀，基体显示为白色。检测样品是白口铸铁生坯。通过退火的固态石墨化处理，使一次、二次、三次渗碳体经过充分的石墨化而得。在金相显微镜下石墨是黑色片状组织，因为没有对其进行浸蚀，故基本未显示，呈白色，石墨主要以单独的片状散布在基体上，主要是分开的，相互间不发生关联。片状石墨长度不尽相同，其性能也具有差异。

钢材杂质的分析

采用金相显微镜对杂质分析大多是是定量分析，采用明视场来对杂质的的颜色、形态、大小和分布进行观察；采用暗视场来对杂质的固有色彩与透明度进行观察；利用偏振光正交下的各种光学性质对杂质进行观察,进而对杂质的类型进行判断。大多数情况下硅酸盐单独呈现的是孤粒形状分布, 氧化铝、氧化亚铁和氢氧化氧锰等氧化物聚集成群呈现串状分布,而硫化亚铁及硫化亚铁·氧化亚铁则是沿晶界分布。

偏光显微镜的相差分析

在钢材组织中,有时会碰到反射光的性能相同或者相近,表面高低只有很小的组织。两种组织表明当入射光波射到其上经过反射后, 这两种的振幅基本相同,但其周相差。这种振幅相同但是周相差的反射光，肉眼是很难分辨。解决方法就是采用环形光光阑和相板,利用透过光线体现或滞后 1/4 的波长,从而产生正或者负的相差，就是将周相差的光转变为强度差的光，进而提高辨别能力。

XRF的应用领域

传统的检测领域包括废料分拣与回收、合金材料成分辨别、贵金属、RoHS合规筛查、地球化学和矿业勘探、科研教育等。

其中的废料分拣和合金辨别利用的就是不同材料的X射线荧光光谱不同，同时设备能够自动进行数据匹配，以找到与该检测对象Z为匹配的材料型号。

而对于贵金属检测，可以得到贵金属的纯度级别

在合规与保障消费者安全的宗旨下，XRF技术可以迅速筛查出消费产品中的铅、镉、砷、汞、铬以及其它有毒金属，并做出正/负或通过/失败的判定结果。

勘探和环境评估中，XRF技术同样发挥着重要的作用，通过分析土壤中的重金属元素，可以得知整个区域的矿产分布和污染分布。

XRF技术还可应用于管材与棒材的在线质量控制与材料成分的分析。

2020-04-01 10:56:52 282 0

紫外分析仪的应用领域: 紫外分析仪应用域：
1、在生物化学、医学中，紫外分析仪可对DNA、RNA电泳凝胶样品进行观察分析，检测蛋白质、核甘酸等。
2、在制药工业中，紫外分析仪可用来检查**生物碱、维生素等能产生萤光的药品品质，特别适宜作薄层分析、纸层分析和检测。
3、在化工、染料工业中，紫外分析仪可辨别不同种类的原油和橡胶制品，测定多种萤光材料、萤光指示剂、添加剂等。
4、在纺织工业中可用在辨别棉花、合成纤维、真丝人造纤维、羊毛等多种原料。
5、在食品工业中可用在检验黄曲meisu、食品添加剂、以及粮食、蔬菜、水果、可可豆脂、糖、蛋等的品质。
6、在GA部门可用在法医鉴定等场合。