顯微鏡是人們洞察微觀世界的眼睛。當(dāng)今,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展離不開對微觀形態(tài)的研究和認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)代光學(xué)顯微鏡是人們進(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的工具和助手。
從遠(yuǎn)古時(shí)代人們對光學(xué)起源的認(rèn)識(shí),到今天光學(xué)顯微鏡發(fā)展成為欣欣向榮的高科技產(chǎn)業(yè),經(jīng)歷了漫長的歷史時(shí)期。早在兩千多年的春秋戰(zhàn)國時(shí)期,中國墨翟所著《墨經(jīng)》中,就記載了關(guān)于光的直線傳播和光在鏡面上的反射等現(xiàn)象,這是人類關(guān)于物體成像放大和縮小的zui早認(rèn)識(shí)。公元十一世紀(jì),我國宋代的沈括在《夢溪筆談》中記載了凹面鏡、凸面鏡的成像規(guī)律,測定凹面鏡焦點(diǎn)的原理等創(chuàng)造性的闡述。十三世紀(jì),培根描述了透鏡焦點(diǎn)的位置,提出了用透鏡校正視力和采用透鏡組構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡的可能性。十四世紀(jì),阿瑪?shù)侔l(fā)明了眼鏡。十六世紀(jì),荷蘭人列文虎克研制出放大200多倍的顯微鏡,使人們看到了細(xì)菌和細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由細(xì)菌等微生物組成的微觀世界。十七世紀(jì),達(dá)森和馮特納制作了世界上zui早的復(fù)臺(tái)顯微鏡;161 9年,伽利略*了兩級放大的顯微鏡。顯微鏡的發(fā)明使生物學(xué)的研究有了強(qiáng)有力的工具,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,各種光學(xué)顯微鏡、超聲顯微鏡、電子顯微鏡相繼誕生,形成了興旺發(fā)達(dá)的顯微鏡大家族,成為人們洞察微觀世界的*的眼睛。
在龐大的顯微鏡家族中,光學(xué)顯微鏡是zui古老,也是運(yùn)用zui廣泛的一支,它包括生物顯微鏡、體視顯微鏡、金相顯微鏡、干涉顯微鏡、偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、比較顯微鏡等。雖然它們的結(jié)構(gòu)和功能各不相同,但基本原理卻是一樣的。光學(xué)顯微鏡的主要部件是兩組透鏡,每組透鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。對著物體的一組透鏡叫物鏡,靠近眼睛的一組透鏡叫目鏡。物鏡的作用是將被觀察物體放大成一個(gè)倒立的實(shí)像,然后由目鏡把它進(jìn)一步放大成虛像?,F(xiàn)代光學(xué)顯微鏡可將特體的像放大二三千倍,能看清物體萬分之一毫米左右的細(xì)微結(jié)構(gòu)。它是現(xiàn)代光學(xué)、材料科學(xué)、電子技術(shù)、機(jī)械加工、信息處理等多種科學(xué)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物,體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)綜合運(yùn)用的成果。
比較生物顯微鏡是一種特種光學(xué)顯微鏡,它自三四十年代問世以來,得到了廣泛的使用,特別是80年代以來,其運(yùn)用領(lǐng)域從科研擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)許多相關(guān)領(lǐng)域。本文僅就比較顯微鏡的技術(shù)特點(diǎn),運(yùn)用領(lǐng)域及發(fā)展前景,作初步介紹,展一孔之見。比較顯微鏡的原理及運(yùn)用領(lǐng)域
比較顯微鏡屬于特種顯微鏡。它不僅具有普通顯微鏡的放大作用,而且能用一組目鏡同時(shí)觀察到左右兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)物方物體的像。并通過對接、切割、重疊、旋轉(zhuǎn)等手段,對兩個(gè)或兩個(gè)以上物體進(jìn)行宏觀或微觀上的比較,以檢查、分析和鑒別它們在形式、組織、結(jié)構(gòu)、色彩或材料上存在的微小差別,達(dá)到鑒別、比較的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)各部門不同用戶的需要,比較顯微鏡逐步形成完整的系列,從放大倍率較低的普通比較顯微鏡到高倍率的生物、金相等常用比較顯微鏡,各類比較顯微鏡品種齊全。現(xiàn)代比較顯微鏡的功能集中了現(xiàn)代光學(xué)儀器的成果,與電子、信息、圖像處理等*結(jié)合使用十分方便。高倍比較顯微鏡配備圖像監(jiān)視器后,可以達(dá)到五千至一萬倍的放大倍率,比較顯微鏡一般設(shè)有攝像、攝影的計(jì)算機(jī)接口。通過數(shù)碼相機(jī)和CCD,可將顯微鏡的比較形象輸入監(jiān)視器,多人觀察,共同研討;還可通過視頻打印機(jī)直接輸出彩色圖像,比較顯微鏡聯(lián)接計(jì)算機(jī)后,比較圖像可運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理,比較結(jié)果可以輸入電腦貯存或用彩色打印機(jī)輸出。
比較顯微鏡作為特種光學(xué)顯微鏡,它的綜合、新穎的性能是其他單一用途光學(xué)顯微鏡*的,已成為光學(xué)顯微鏡家族的新秀,受到越來越多的科研人員和有關(guān)專業(yè)人員的青睞,在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的運(yùn)用。
物理學(xué)方面:三束材料改性研究;分子動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定態(tài)結(jié)構(gòu)的分析;人工微結(jié)構(gòu)與介觀物理研究;晶體薄膜、生物膜和膜生物工程研究;表面物理現(xiàn)象的研究;凝聚態(tài)物理、固體微生物結(jié)構(gòu)物理及內(nèi)耗與固體缺陷的研究等等。
化學(xué)方面:晶體化學(xué)研究;高分子材料結(jié)構(gòu)和性能的分析;碳纖維及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)分析;工業(yè)添加劑、催化劑、固化劑的研究;染料、表面活性劑、精細(xì)化工合成研究;無機(jī)物質(zhì)性能結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量的分析;配位化學(xué)研究;油田巖芯和石油制品性能結(jié)構(gòu)的研究和成分分析;酶工程和生化微生物研究;新能源材料、煤化工和彈藥的研究;光電子薄膜材料器件與技術(shù)的研究等等。
冶金和機(jī)械加工方面:有色金屬冶金及成分分析;金屬材料及表面強(qiáng)化研究;鋼鐵材料斷口分析;高強(qiáng)度、耐高溫金屬材料及超導(dǎo)材料的研究;金屬材料的金相分析;金屬材料、精密合金材料的熱處理、焊接、鍛壓、鑄造等工藝研究;材料失效和防腐研究;固體電解質(zhì)冶金測試和分析等等。
硅酸鹽和建材方面:各種陶瓷、玻璃、云母、石墨、人造金剛石及新型建筑材料的性能結(jié)構(gòu)和工藝研究及成分分析;無相非金屬材料、阻燃材料、超硬材料、稀土材料和混凝土材料研究和結(jié)構(gòu)分析;固體廢物新技術(shù)研究、電力工業(yè)耐磨材料、耐高壓材料研究等等。
醫(yī)藥衛(wèi)生、生物學(xué)方面:生物醫(yī)學(xué)工程研究;分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)及遺傳工程研究;海洋生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物藥人工合成蛋白質(zhì)研究;癌癥發(fā)病機(jī)理的研究及早期診斷;計(jì)劃生育和節(jié)育藥物的研究;病毒及干擾素方面的研究以及臨床診斷等;藥用植物資源開發(fā)研究;腫瘤、皮膚病、血液病、性病、艾滋病防治研究;天然藥物及仿生藥物的研究;真菌與真菌病研究;遺傳和基因工程研究;醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)和醫(yī)學(xué)檢測、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、美容醫(yī)學(xué)、磁生物、血紅蛋白及生物活性物質(zhì)研究等等。
輕紡工業(yè)方面:羊毛纖維、紙張、印刷和糧食的質(zhì)量評定;合成纖維性能的研究、感光膠片乳劑的研究;制漿、造紙工程、發(fā)酵工程研究;高分子材料成型加工分析;紡織復(fù)合材料研究;膜分離工程研究;激光加工研究等等。
航空和空間技術(shù)方面:航空和宇航材料的研究;高空生物和太空生物的研究;宇宙物質(zhì)的研究分析等。
農(nóng)林畜牧方面:植物遺傳育種,果樹、蔬菜、觀賞園藝、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物、食用菌、植物保護(hù)、農(nóng)業(yè)昆蟲、植物病理、植物檢疫研究;動(dòng)物遺傳育種、獸醫(yī)、中獸醫(yī)、動(dòng)物檢疫和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究;生物技術(shù)、微生物學(xué)和植物營養(yǎng)研究、分析;植物生理與生物化學(xué)的研究;動(dòng)物解剖、組織學(xué)與胚胎學(xué)研究;獸醫(yī)微生物學(xué)、免疫學(xué)及傳染病學(xué)研究;水土保持和沙漠治理研究;雜交水稻、雜交小麥和食用菌研究;水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)研究。
地質(zhì)和考古方面:地質(zhì)古生物研究;地層的研究、分析、識(shí)別;礦石的分析研究;化石、古尸、古瓷及各種出土文物的分析研究;文物古董的真?zhèn)舞b別等;古藉整理研究和分析。
電子元件方面:各種半導(dǎo)體器件,如超大規(guī)模集成電路等的失效分析和性能檢查;硅單晶等各種半導(dǎo)體材料性能的分析研究;各種開關(guān)、電位器、接插件的可靠性研究及耐久性分析;錄音磁帶、磁場晶形的分析檢查;微電子材料與元器件分析研究等。
環(huán)境保護(hù)方面:大氣或水中的固體粉塵、微粒的分析研究和粒度測定;海洋及江河湖泊油污染分析和水文檢測。
在法學(xué)方面:比較顯微鏡是國家刑偵技術(shù)、檢察技術(shù)和法醫(yī)鑒定的主要科學(xué)技術(shù)手段之一,在司法鑒定技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。同時(shí)在法律古籍整理上,也是有效的輔助手段。
在國家有關(guān)企事業(yè)單位、行政或執(zhí)法部門中,比較顯微鏡也得到廣泛的使用。如國家的衛(wèi)生防疫、藥口檢驗(yàn)、食品衛(wèi)生檢測、動(dòng)植物檢疫、白蟻防治、海關(guān)、邊防檢查、商品檢驗(yàn)、金融反假、郵政、稅務(wù)、質(zhì)量監(jiān)督、環(huán)境監(jiān)測、種子質(zhì)量檢查和黃金、珠寶、寶石等品質(zhì)鑒定等。
以上僅是目前比較顯微鏡使用情況的簡單的不*羅列,實(shí)際上比較顯微鏡使用領(lǐng)域和范圍更廣闊。比較顯微鏡生產(chǎn)技術(shù)狀況及今后發(fā)展前景
比較顯微鏡作為一種特種顯微鏡,從其他光學(xué)顯微鏡中分離出來,開始于本世紀(jì)三四十年代。當(dāng)時(shí)的瑞士、德國、前蘇聯(lián)及日本等國均有不同類型和檔次的比較顯微鏡生產(chǎn)。我國從50年代初期開始從國外引進(jìn)比較顯微鏡,并在有關(guān)科研院所和中心城市的司法鑒定部門使用。從70年代開始,國內(nèi)光學(xué)儀器廠家開始注重比較顯微鏡研制,并按進(jìn)口樣機(jī)仿制。到 80年代中期,我國比較顯微鏡的使用逐步普及,比較顯微鏡的研制和生產(chǎn)水平有了長足的進(jìn)步和提高。
經(jīng)過三十多年的發(fā)展,我國比較顯微鏡研制和生產(chǎn)注重學(xué)習(xí)*水平,同時(shí)立足國內(nèi)市場實(shí)際,已形成了完整體系。從用途上,有通用型和型之分。通用型比較顯微鏡可分離成比較橋與左右兩臺(tái)*相同的顯微鏡,它既能作對比、比較之用,又能單獨(dú)使用顯微鏡作一般觀察、分析之用。型比較顯微鏡把左右*相同的顯微系統(tǒng)及比較目鏡做成一體,作用專一。二者各有優(yōu)缺點(diǎn),通用型價(jià)格低廉,一機(jī)多用;型使用方便,整體性能好。
從使用對象上,根據(jù)不同用戶的需要有不同的品種,其中有適合司法鑒定、銀行、電子、商檢、質(zhì)檢、農(nóng)科等部門的普通比較顯微鏡;有適合醫(yī)藥、生物、化工等部門使用的生物比較顯微鏡;還有適合冶金、機(jī)械、材料學(xué)等部門需要的金相比較顯微鏡。
從儀器的精密程度和功能上,它可分為大型、中型和普及型三類。大型比較顯微鏡多為型,儀器精度高,附件多,能進(jìn)行熒光、偏光、相襯、干涉相襯等觀察、電動(dòng)操作等;普及型比較顯微鏡,結(jié)構(gòu)簡單,操作靈活,便于攜帶,實(shí)用性強(qiáng);中型比較顯微鏡性能介于大型和普及型之間。
在技術(shù)指標(biāo)上,國產(chǎn)與進(jìn)口比較顯微鏡的差距正在縮小,就光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平而言,國產(chǎn)比較顯微鏡毫不遜色。國產(chǎn)儀器的主要缺陷表現(xiàn)在款式設(shè)計(jì)、表面工藝處理、儀器傳動(dòng)精度等方面。某些國產(chǎn)比較顯微鏡的整機(jī)性能和技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到進(jìn)口儀器水平。如蕪湖光學(xué)儀器有限公司與國家*檢察技術(shù)科學(xué)研究所合作研制的XZB-5型比較顯微鏡,該儀器屬中檔比較顯微鏡,其整體性能和主要技術(shù)指標(biāo)均可與國外同類型儀器相媲美。核心技術(shù)切割視場中心核線寬窄及一致性可調(diào)、*,獲國家,并被列入*保密項(xiàng)目。該產(chǎn)品同時(shí)被列為安徽省“八·五”火炬計(jì)劃項(xiàng)目,得到大力推廣。該儀器的改進(jìn)型XZB-型,已采用數(shù)碼和計(jì)算機(jī)處理技術(shù),光機(jī)電的有機(jī)結(jié)合,極大地提高了儀器技術(shù)含量和使用效能。除在國內(nèi)市場銷售之外,每年均有小批量出口南美、歐洲和東南亞等市場。
目前,國內(nèi)比較顯微鏡市場除了大型比較顯微鏡國外“徠卡”尚占一席之地外,主要由國內(nèi)光學(xué)儀器廠家控制。進(jìn)入90年代以來,隨著國家“科教興國”戰(zhàn)略方針的確立,顯微鏡作為科研單位和有關(guān)技術(shù)部門常規(guī)儀器,其研制水平和生產(chǎn)技術(shù)越來越受到國家科技管理部門的重視。顯微鏡發(fā)展水平,不僅要與我國科技發(fā)展和運(yùn)用的水平相適應(yīng),而且還要超前發(fā)展,趕超世界光學(xué)儀器的*水平。
根據(jù)我國科技發(fā)展水平多樣性的特征,經(jīng)預(yù)測,我國光學(xué)比較顯微鏡將朝著多極化方向發(fā)展,系列更完整。其中大型比較顯微鏡,將會(huì)更多地采用其他學(xué)科的*技術(shù)成果,建立起更完備的綜合功能,并突破光學(xué)顯微鏡的狹窄局限,向超聲和電子比較顯微鏡的方向發(fā)展;中檔比較顯微鏡則多注重光機(jī)電一體化,強(qiáng)調(diào)光學(xué)比對系統(tǒng)與數(shù)碼技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合;普及型比較顯微鏡主要在基層單位使用,直接為科研和有關(guān)專業(yè)技術(shù)現(xiàn)場服務(wù),提高儀器的實(shí)用性和整體性能的可靠性、穩(wěn)定性,將是各生產(chǎn)廠家考慮的重點(diǎn)。
總之,進(jìn)入世紀(jì)之交,面對二十一世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展,比較顯微鏡運(yùn)用領(lǐng)域?qū)?huì)更寬闊,發(fā)展前景更令人矚目。
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