光场显微镜是如何让图像可视化的？
发布时间：2023-03-09 08:00:00 阅读数： 196
明视场显微镜使用光线在明亮的背景下产生一个黑暗的图像。通常被认为是最简单的显微镜类型之一，明视场显微镜使用物镜、聚光镜和目镜来放大样品的图像，以便眼睛能够看到更多的细微特征。
明视场显微镜使用透射测量来观察样品，光线直接通过。眼睛观察到的最终图像的对比度源于样品的不同区域吸收了不同数量的入射光。
虽然在显微镜中使用透射几何学确实限制了可以测量的样品厚度，但与其他成像方法（如荧光）相比，明视场显微镜的一个关键优势是样品的准备工作非常简单明了。
在成像之前，明视场显微镜不需要对样品进行染色，也不需要用荧光剂来标记特定的细胞结构。
简单易用、相对紧凑、价格低廉的显微镜使明视场显微镜广泛用于多个领域，包括食品科学1、土壤科学2和医学应用3。
明视场显微镜的原理
光学明视野显微镜由光源、聚光器、样品台和支架、物镜和支架组成。
光源从仪器的底部向上指向，放在样品台的下面。用于光学测量的典型光源包括卤素灯或发光二极管（LED）。
聚光器尽可能多地收集来自光源的光线，并将其聚焦到样品上。
当使用高度发散的光源时，如灯或LED，它们不表现为点光源，有必要使用聚光器而不是单透镜来产生一个良好的聚焦光束。专业的聚光器还可以帮助纠正光束中的畸变，以提高测量的整体分辨率，或在必要时创造特定的光束形状。
一旦光线穿过样品，就会进入物镜，它决定了显微镜的最终放大率。
物镜和目镜放大了眼睛所能看到的样品图像。在实现更大的样品视野和同时看到更多的重要区域之间，可能会有一个权衡，以达到最大的放大率。
正确的目镜选择也可以帮助纠正图像失真，并用于颜色校正和确保图像看起来很清晰。
为了达到良好的性能，在目镜的成本和所用镜头的质量方面有一个权衡。为了使显微镜在医疗点设备中更便于携带，以及更经济实惠，已经开发了使用智能手机摄像头作为光源和成像器的方法。4 这种仪器可用于活细胞成像和浮游生物等物种的可视化，使其成为现场测量的有力工具。
图像可视化
该方法的一些挑战包括样品的焦外区域图像模糊，弱吸收剂在明亮的背景上没有足够的对比度，因此成像具有挑战性。像曙红和血红蛋白这样的分子用光学明视野方法更容易成像，因为它们有大的吸收截面，即使是很薄的样品也能产生良好的背景对比。
明视场显微镜方法不仅要与光学技术一起使用，还可以与基于电子的显微镜方法兼容，如透射电子显微镜。6
电子显微镜通常比光学显微镜有更好的空间分辨率，因为可见光的衍射极限是数百纳米。最好是使用电子而不是光学来源来对具有小于100纳米大小的特征的纳米级结构进行成像，并具有足够的分辨率。
明视场电子显微镜图像可视化的设置与光学显微镜相似，只是光源被高功率电子枪取代，图像被记录在成像板或相机上。
一组电子透镜的功能与聚光镜、物镜和目镜相似，用于控制仪器中的光束形状，确保以良好的分辨率实现样品的精确图像可视化。
明视场成像的简单性和广泛的适用性意味着它可能仍然是许多不同领域中的一项主要技术，包括医疗诊断。
染色剂的使用可以帮助克服与试图对吸收力弱的物种进行成像有关的一些限制，并增加明视野显微镜可用于的标本数量。
明视场显微镜发展的两个领域是寻找进一步自动化聚焦和图像分析的方法，以获得更高的样品产量，以及寻找使显微镜更紧凑的方法，如使用智能手机。
参考资料
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