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光学显微镜的观察方式之荧光介绍

时间:2024-10-28      阅读:93

光学显微镜的观察方式中,荧光观察是一种重要且广泛应用的技术。以下是对荧光观察的详细介绍:

一、荧光现象与原理

荧光是一种光致发光现象,指的是某些分子在吸收特定波长的光线(激发光)后,能够再发射出其他波长的光线(发射光)。这种分子被称为荧光团,其激发光谱和发射光谱之间存在差值,发射光能量比激发光低,波长比激发光长,这个差值称为“斯托克斯位移”。荧光现象包括自发荧光与继发荧光两种,自发荧光是指样品自带荧光团,经照射后就能发出荧光,如叶绿体;继发荧光也称二次荧光,样品经照射后不能发出荧光,需先用荧光染料标记处理,再经照射才能发生荧光。荧光显微镜主要利用的是继发荧光。

二、荧光显微镜的构造与部件

荧光显微镜是利用荧光特性进行观察、成像的光学显微镜,其构造主要包括以下几个关键部件:

荧光光源:用于提供荧光激发光,核心规格是光谱特征波长,要求能覆盖染料的激发特征波长,并提供足够光强。常用的荧光光源有汞灯、氙灯、金属卤素灯以及LED荧光光源。其中,LED荧光光源在开关性能、使用寿命、光强可控性和免维护等方面具有显著优势。

荧光激发块:一组激发块由激发滤光片、发射滤光片和二向分光镜组成。激发滤光片只让特定波长激发光通过,用以激发特定荧光染料;发射滤光片匹配荧光染料特性,只让特定波长的发射荧光通过;二向分光镜反射激发波段的光,透过发射波段的光。荧光激发块的作用是筛选特定的激发光和发射光,透过目标荧光信号。

荧光臂/荧光模块:用来安装荧光光源和激发块的载体,核心规格是通道数和光源接口,影响配件适配和扩展性。

此外,荧光显微镜还可能配备有外置快速转轮等部件,以实现高速多色实验。

三、荧光显微镜的应用

荧光显微镜广泛应用于细胞生物学、神经生物学、植物学、微生物学、病理学、遗传学以及医疗诊断、产业应用等领域。其具体应用包括:

生物学研究:借助荧光染料标记,荧光显微镜可准确而详细地识别细胞和亚微观细胞成分和活动,如细胞和亚微观细胞结构、细胞生理、动物生理病理等。

医疗诊断:荧光显微镜可用于原位荧光杂交技术(FISH)检测癌症、呼吸道病毒检测、真菌镜检等。

产业应用:在材料科学领域,荧光显微镜可用于检测矿物、纺织、纸张等材料的成分;在药品检测方面也有重要应用。

四、荧光显微镜的成像优势

荧光成像具有高灵敏度和高特异性的优点,非常适合进行特定蛋白、细胞器等在组织及细胞中的分布的观察,共定位和相互作用的研究,以及离子浓度变化等生命动态过程的追踪。此外,荧光显微镜还可实现活体、离体、标记、自发等多种方式的荧光成像,对样本限制较少。

五、荧光显微镜的注意事项

在使用荧光显微镜时,需要注意以下几点:

选择合适的荧光染料:荧光染料的选择应基于其激发和发射光谱特性,以及与目标样本的兼容性。

优化光源和滤光片:确保荧光光源的光谱特征波长能够覆盖染料的激发特征波长,并选择合适的滤光片以匹配染料的激发和发射光谱。

控制光毒性与荧光染料毒性:在生物学领域的荧光成像中,需考虑光毒性与荧光染料毒性对样本的影响,如细胞内的有机分子在与氧反应时吸收光发生分解并产生自由基,部分荧光染料本身也能产生自由基,这是引起细胞等生物样本损伤的主要来源。

综上所述,荧光观察作为光学显微镜的一种重要观察方式,在生物学、医学以及产业应用等领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。

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