細胞研究のための顕微鏡分類と動作原理
顕微鏡は、細胞を観察するための主要なツールです。 異なる光源によると、光学顕微鏡と電子顕微鏡の 2 つのカテゴリに分けることができます。 前者は可視光（UV顕微鏡は紫外光）を光源に、後者は電子線を光源に用います。
-、光学顕微鏡
(1) 通常の光学顕微鏡
通常の生物顕微鏡は、次の 3 つの部分で構成されています。 ②顕微鏡の本体である対物レンズと接眼レンズで構成される光学倍率系。 球面収差と色収差をなくすために、接眼レンズと対物レンズ③機械装置の両方を使用して材料を固定し、観察を容易にします（図2-1）。
顕微鏡の画像が鮮明かどうかは、倍率だけでなく、顕微鏡の分解能にも関係しています。 分解能とは、顕微鏡 (または対象物から 25 cm 離れた人間の目) が物体間の最小距離を識別する能力を指します。 解像度の大きさは、光の波長と開口率、媒質の屈折率によって次の式で表されます。
式中: n=媒質の屈折率;=開口角 (対物レンズ開口に対する試料の開口角度)、NA=レンズ開口 (開口数)。 レンズ角度は常に 180 度未満であるため、sina/2 の最大値は 1 未満でなければなりません。
光学レンズに使われているガラスの屈折率は1.65～1.78で、媒質の屈折率はガラスに近いほど良いです。 乾式対物レンズの場合、媒体は空気であり、レンズの開口率は一般的に 0.05 ～ 0.95 です。 オイルレンズの場合、シダーオイルが媒体として使用され、レンズの開口率は1.5に近くなります。
通常の光の波長は {{0}} nm であるため、顕微鏡の分解能値は 0.2 μm を下回らず、人間の目の分解能は 0.2 mm であるため、一般的な顕微鏡設計の最大倍率は通常 1000X です。
(2) 蛍光顕微鏡
クロロフィルなどの細胞内の一部の物質は、紫外線が照射されると蛍光を発します。 物質自体は蛍光を発しないものもありますが、蛍光色素や蛍光抗体で染色すると、紫外線を照射すると蛍光を発することもあり、蛍光顕微鏡（図2-2、3、4）はそのツールの1つです。そのような物質の質的および量的研究のため。
蛍光顕微鏡と通常の顕微鏡には次のような違いがあります。
1. 照明方法は通常落射照明です。つまり、光源は対物レンズを通してサンプルに投影されます (図 2-3)。
2.光源は紫外光で、波長は短く、解像度は通常の顕微鏡よりも高いです。
3. 2 つの特殊フィルターがあり、光源の前にあるフィルターは可視光を除去するために使用され、接眼レンズと対物レンズの間のフィルターは紫外線を除去して目を保護するために使用されます。
(3) レーザー走査型共焦点顕微鏡
レーザー共焦点走査型顕微鏡 (レーザー共焦点走査型顕微鏡、図 2-5、6) はレーザーを走査光源として使用し、ポイントごと、ラインごと、面ごとにイメージングをスキャンし、走査レーザーと蛍光コレクションは対物レンズであり、対物レンズの焦点は、走査レーザーの焦点でもあり、瞬間的なイメージングの物点でもあります。 レーザー光の波長が短く、ビームが非常に細いため、共焦点レーザー走査型顕微鏡は、通常の光学顕微鏡の約3倍の解像度を持っています。 システムは一度フォーカスされ、スキャンはサンプルの 1 つの平面に制限されます。 焦点深度が異なると、サンプルの異なる深度レベルの画像を取得できます。 これらの画像情報はコンピュータに保存されます。 コンピュータ解析とシミュレーションにより、細胞サンプルの三次元構造を表示することができます。
共焦点レーザー走査型顕微鏡は、細胞形態の観察だけでなく、細胞内生化学成分の定量分析、光学密度統計、細胞形態の測定にも使用できます。
(4) 暗視野顕微鏡
暗視野顕微鏡（暗視野顕微鏡、図2-7）はコンデンサーの中央にライトシートを備えているため、照明光は人間のレンズに直接入らず、標本によって反射および回折された光のみが取り込まれます。対物レンズに入ることができるので、視野の背景は黒く、オブジェクトのエッジは明るいです。 この顕微鏡を使用すると、4-200 nm という小さな粒子を見ることができ、分解能は通常の顕微鏡の 50 倍になります。
(5) 位相差顕微鏡
P. Zernike による位相差顕微鏡 (位相差顕微鏡、図 2-8、9) は 1932 年に発明され、1953 年にノーベル物理学賞を受賞しました。 この顕微鏡の最大の特徴は、無染色標本や生きた細胞を観察できることです。
位相差顕微鏡の基本原理は、試料を通過する可視光の光路差を振幅差に変えることで、さまざまな構造のコントラストを向上させ、さまざまな構造をはっきりと見えるようにすることです。 試料を通過した光は屈折して元の光路から外れ、1/4λ（波長）だけ遅れます。 振幅を強化、増減し、コントラストを上げます。 構造上、位相差顕微鏡には、通常の光学顕微鏡とは異なる 2 つの特別な特徴があります。
1. 環状ダイヤフラムは光源と集光器の間にあり、集光器を通過する光を中空の光円錐に形成し、試料に焦点を合わせます。
2. 位相板 (環状位相板) は、対物レンズにフッ化マグネシウムをコーティングした位相板を追加し、直接光または回折光の位相を 1/4λ 遅らせることができます。 次の 2 つのタイプがあります。
①プラス位相板：直接光を1/4λ遅らせる。 光波の 2 つのグループが結合された後、光波が一緒に追加され、振幅が増加します。 標本の構造は周囲の媒体よりも明るく、明るいコントラスト (または負のコントラスト) を形成します。
②Bプラス位相板：回折光を1/4λ遅らせる。 2組の光線が組み合わされた後、光波が差し引かれ、振幅が小さくなり、暗いコントラスト（または正のコントラスト）が形成され、構造は周囲の媒体よりも暗くなります.
(6) 偏光顕微鏡
偏光顕微鏡は、フィラメント、紡錘体、コラーゲン、染色体などの複屈折を持つ物質を検出するために使用されます。 通常の顕微鏡との違いは、光源の前に偏光子（ポラライザー）があるので顕微鏡に入る光は偏光で、検光子（偏光子と偏光方向が直交する偏光子）があります。レンズバレル。 この顕微鏡のステージは回転できます。 単屈折物質をステージ上に置くと、ステージをいくら回転させても、2 つの偏光子が垂直であるため、顕微鏡で光が見えず、顕微鏡で光が見えません。 複屈折材料に入射すると、光がそのような材料を通過するときに屈折するため、回転ステージはそのような物体を検出できます。
