显微镜光学显微镜

p　　在国家自然科学基金项目等资助下，中国科学院生物物理研究所徐涛院士和纪伟教授级高级工程师在提高光学显微镜分辨率技术领域取得重要进展。相关成果以“Molecular Resolution Imaging by Repetitive Optical Selective Exposure”( 基于重复光学选择曝光的分子分辨率成像技术)为题，于2019年9月9日在Nature Methods(《自然方法学》)杂志在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-019-0544-2。/pp　　该工作提出了一种基于激光干涉条纹定位成像的新技术，并据此研制出新型单分子干涉定位显微镜(Repetitive Optical Selective Exposure, ROSE)，将荧光显微镜分辨率提升至3 nm以内的分子尺度，单分子定位精度接近1 nm，可以分辨点距为5 nm的DNA origami(DNA 折纸)结构。为降低单分子发光时的闪烁和漂白对亮度和定位精度产生的不良影响，研发团队对显微镜光路进行了创造性地设计，分别为：基于电光调制器的干涉条纹快速切换激发光路，基于谐振振镜扫描的6组共轭成像光路，两种光路的同步实现了高达8 kHz的分时成像，确保在相机的单次曝光时间里把每个单分子发光状态均匀分配给6个干涉条纹，有效避免了荧光分子发光能力波动对定位精度的干扰。/pp　　研发团队利用该技术对不同荧光位点间距的DNA origami阵列进行验证测试，证明干涉成像分辨率达到了3 nm的分子水平。后续的细胞实验结果显示，该技术在免疫标记的微管、CCP(clathrin coated pits，网格蛋白有被小窝)以及较致密的细胞骨架成像时展现出良好性能，该工作使得超高分辨光学显微镜家族再添新成员，光学显微镜分辨率被进一步突破，将为进一步解析精细亚细胞的组分和生物大分子的纳米结构提供有力工具。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/a05a7f71-279c-47d6-855f-34acf83f1e5f.jpg" title="tpxw2019-09-19-01.jpg" alt="tpxw2019-09-19-01.jpg"//pp style="text-align: center "strong图. ROSE干涉定位与传统质心定位的原理示意，以及用于DNA origami和细胞微丝成像效果比较/strong/p

荧光显微镜是现代生物学和医学研究中的重要工具，能够通过荧光染料来照亮和观察样本，荧光染料被激发并发出荧光，从而使样本更加清晰可见。而荧光光源是荧光显微镜中的关键部件。正确的荧光光源可以提供高分辨率、高对比度的成像效果，而错误的选择则会使成像质量受到影响。因此，选择适合的荧光光源至关重要，因此介绍在选购显微镜荧光光源时需要考虑的关键因素。①波长：荧光染料只能在特定的波长下被激发。因此，选择荧光光源时需要确保其波长与所使用的荧光染料相匹配。荧光光源的光谱有连续的和非连续的，在不同波段能量不同。光源的波长需根据荧光物质来确定，常用的波长为365nm，470nm等。常用的荧光波段为UV紫外，B蓝，G绿，根据自己具体应用来选择某个具体波段，也可以根据需要定制波段。有单色荧光、双色荧光及多色荧光等多种配置方案可选，能够满足大部分的显微镜荧光实验需求。②亮度：荧光光源的亮度越高，样本就越容易被观察到。因此，选择亮度高的荧光光源可以提高观察效果。③稳定性：荧光光源的稳定性直接影响到观察的可靠性。因此，选择稳定性高的荧光光源可以减少实验误差。④寿命：荧光光源的寿命也是一个重要的考虑因素。选择寿命长的荧光光源可以减少更换光源的频率，LED荧光光源具有非常大的吸引力，提供高品质、稳定性的荧光照明，寿命更长，安全性更高，使用更加轻便以及节省实验成本等优点。综上所述，选择适合自己实验需求的荧光光源非常重要。需要考虑到波长、亮度、稳定性和寿命等因素，并且选择高品质的荧光光源可以提高实验的效率和准确性。这里要介绍的是荧光显微镜光源的最佳选择——LED光源，新型LED作为光源，提供高品质、稳定性的荧光照明，远优于传统的汞灯照明。相较其他光源具有明显的性能优势和成本优势，将逐步的替代超高压汞灯、氙灯、金属卤素灯，成为荧光显微镜主流的荧光光源，可满足科研、分析、检验不同用户的需求。此外，多波段LED光源可选，并可控制每一个LED的亮度，实现多波长的选择激发，便捷高效。广州明慧公司自主研发的显微镜LED荧光光源适用于目前市面上大部分正置显微镜、倒置显微镜和体视显微镜，通用型荧光光源，安装简便易操作，体积小不占空间，可定制，非常适合实验室需要将普通显微镜升级为荧光显微镜的应用需求，性价比高，方便高效。如果您对我们的显微镜LED荧光光源感兴趣，可与我们技术交流。

应用专家 易海英 荧光现象荧光是指荧光物质在特定波长光照射下，几乎同时发射出波长更长光的过程(图1)。当特定波长(激发波长)的光照射一个分子(如荧光团中的分子)时，光子能量被该分子的电子吸收。接着，电子从基态(S0)跃迁至较高的能级，即激发态(S1’)。这个过程称为激发①。电子在激发态停留10-9–10-8秒，在此过程中电子损失一些能量②。电子离开激发态(S1)并回到基态的过程中③，会释放出激发过程中吸收的剩余能量。荧光分子在激发态驻留的时间为荧光寿命，一般为纳秒级别，是荧光分子本身固有的特性。利用荧光寿命进行成像的技术叫荧光寿命成像(Fluorescence Lifetime Imaging，FLIM)，可以在荧光强度成像之外，更加深入地进行功能性精准测量，获取分子构象、分子间相互作用、分子所处微环境等常规光学成像难以获得的信息。荧光的另一个重要特性是Stokes位移，即激发峰和发射峰之间的波长差异（图2）。通常发射光波长比激发光波长更长。这是由于荧光物质被激发之后、释放光子之前，电子经过弛豫过程会损耗一部分能量。具有较大Stokes位移的荧光物质更易于在荧光显微镜下进行观察。图2：Stokes位移荧光显微镜及荧光滤块荧光显微镜是利用荧光特性进行观察、成像的光学显微镜，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、遗传学等各领域。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，离子浓度变化等生命动态过程的追踪等等。细胞中大部分分子不发荧光，想要观察它们，必须进行荧光标记。荧光标记的方法非常多，可以直接标记（比如使用DAPI标记DNA），或利用抗体抗原结合特性进行免疫染色，也可以用荧光蛋白（如GFP，绿色荧光蛋白）标记目标蛋白，还可以用可逆结合的合成染料（如Fura-2）等。图3：Leica DMi8倒置荧光显微镜及滤片转轮目前荧光显微镜已成为各个实验室及成像平台的标配成像设备，是我们日常实验的好帮手。荧光显微镜主要分为三大类：正置荧光显微镜（适合切片）、倒置荧光显微镜（适合活细胞，兼顾切片）、荧光体视镜（适合较大标本，如植物、斑马鱼（成体/胚胎）、青鳉、小鼠/大鼠器官等）。荧光滤块是显微镜荧光成像的核心部件，由激发滤片、发射滤片和二向分光镜三部分组成，安装在滤片转轮里，如Leica DMi8配有6位滤片转轮（图3）。不同的显微镜转轮位数会有区别，也有些显微镜使用滤块滑板。滤块在荧光成像中起着重要作用：激发滤片选择激发光来激发样品，阻挡其他波长的光；通过激发滤片的光经过二向分光镜（其作用是反射激发光和透射荧光），反射后通过物镜聚焦，照射到样品，激发出对应的荧光即发射光，发射光被物镜收集，透过二向分光镜，到达发射滤片。如图4中：激发波长为450-490nm，二向分光镜反射短于510nm的光、透过长于510nm的光，发射光接收范围为520-560nm。图4：荧光显微镜光路图荧光显微镜常用荧光滤块可分为长通（long pass，简称LP）和带通（band pass，简称BP）两种类型。带通通常由中心波长和区间宽度确定，如480/40表示可通过460-500nm的光。长通滤色片如515 LP，表示可以通过波长长于515nm的光（图5）。图5：FITC光谱曲线及滤片荧光物质具有其特征性激发（吸收）曲线和发射曲线，激发峰为最佳激发波长（激发效率最高，从而可以降低激发光能量，保护细胞和染料），发射曲线为发射荧光波长范围。因此，在实验中，我们会尽可能选择与激发峰最接近的波长进行激发，而接收范围需包括发射峰。如Alexa Fluor 488的激发峰为500nm，在荧光显微镜中可以选择480/40的激发滤片。图6：Alexa Fluor 488光谱曲线滤块的详细信息可以在显微镜成像软件里看到。了解染料并找到最匹配样品的滤块对于荧光成像有着至关重要的作用。荧光染料和荧光蛋白的光谱信息一般在说明书中会注明，也可在网上查阅（如https://www.leica-microsystems.com/science-lab/fluorescent-dyes/、https://www.leica-microsystems.com/science-lab/fluorescent-proteins-introduction-and-photo-spectral-characteristics/）。滤块的选择除考虑荧光探针的激发、发射波长，对于多色标记样品还需考虑是否有非特异激发、是否串色。此外还需考虑所使用的荧光光源，目前常用的荧光光源有汞灯、金属卤素灯，以及近年来飞速发展的LED光源。荧光光源的光谱有连续的和非连续的，在不同波段能量也会不同。LED光源因为其相对较窄的光谱带、更稳定的能量输出、超长的寿命、更安全环保等诸多优点，正逐步成为荧光显微镜的主要光源。除了显微镜内置的滤块，还有外置快速转轮（图7），徕卡的外置快速转轮相邻位置滤片转换速度为27ms，可实现高速多色实验，如FRET及Fura2比例钙成像（图8）等。图7：徕卡外置快速转轮EFW图8：钙成像，Fura2, Cultured hippocampal astrocytes from 18-day-old embryos of Sprague-Dawley rats. Courtesy of: Drs. Kazunori Kanemaru and Masamitsu Iino, Department of Pharmacology, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo 丰富多样的荧光显微成像技术为了满足不同的荧光成像需求，除荧光显微镜外，还发展出了各种荧光显微成像解决方案：? 宽场高清成像系统，如Leica THUNDER Imager，采用Leica创新的Clearing专利技术，在成像时高效去除非焦平面干扰信号，呈现清晰图像，同时兼有高速成像的优点；? 共聚焦激光扫描显微镜，利用针孔排除非焦平面干扰，实现光学切片，得到高清图像及三维立体图像；? 突破衍射极限的超高分辨率显微镜及纳米显微镜，可对小于200nm的精细结构进行观察；? 利用多光子激发原理进行厚组织及活体深层成像的多光子成像系统；? 具有高时空分辨率的光片成像技术，成像速度快、分辨率高、光毒性低，特别适合进行发育、活体动态观察等研究；? 荧光寿命成像(FLIM），不受荧光物质浓度、光漂白、激发光强度等因素的影响，能更加深入地进行功能性精准测量；? 荧光相关光谱(FCS)及荧光互相关光谱(FCCS），测量荧光分子的分子数、扩散系数，从而分析分子浓度、分子大小、粘性、分子运动、分子结合/解离、分子的光学特性等；? 全内反射荧光显微镜(TIRF)，极高的z轴分辨率，非常适合细胞膜表面的分子结构和动力学研究。 荧光显微成像技术应用广泛，种类丰富，而且新技术还在不断涌现，大家可以选择最适合的技术去完成自己的研究。

p　　最近，由宁波国家高新区(新材料科技城)企业——宁波永新光学股份有限公司主导制订的“显微镜光学关键部件连接尺寸”国际标准通过委员会审查，进入终审阶段，这是光学显微镜领域有史以来首次由中国团队承担制订的国际标准，也预示着在光学精密仪器领域，中国人第一次拥有话语权和主导权。/pp　　永新光学是中国光学显微镜的龙头企业，拥有七十余年光学仪器产品设计和专业生产历史，曾制造过中国第一台生物显微镜、第一台电子显微镜等，被誉为“中国光学显微镜的摇篮”，目前拥有“NOVEL”、“江南”和“INOVO” 等自主品牌。/pp　　为支持优秀企业参与标准制定等工作，高新区质监分局充分发挥职能作用，在帮扶企业在标准化示范、标准化项目研究、标准制修订等领域取得积极进展，大力帮扶企业参与标准化活动，引导企业通过主持、参与标准的制修订占领行业高端，进而提升我区标准化战略水平。同时，与市标准化研究院签订技术合同，通过购买服务，聘请质量管理、标准化工作的专家为重点培育企业开展上门指导标准立项制订和申报工作，提高标准立项的成功率。截至目前我区企业参与国际标准制修订6项，主持国家、行业、团体标准制修订26项，参与国家、行业、团体标准制修订206项。/p

微球透镜（SMAL）成像技术，突破传统光学显微镜光学衍射分辨率极限（200nm），将用户带入全新的显微镜时代。　　 微球成像专利技术提高了光的功率，横向分辨率可达50nm，SMAL物镜可放大到400x。　　 通过SMAL成像技术，用户能够得到超高分辨率图像并保留光学显微镜所有优势——快速、简单、无损、完整、真实颜色。我们致力于为所有人能获得超高分辨率图像，无需昂贵的设备和严格的使用环境也无需大量的样品，只需光源、透镜和相机。　　 定制软件算法将高分辨率的微球图像拼接在一起，机械台会将样品移动到镜头下方。使用户能够快速的得到全彩色和超高分辨率的大区域样品图像。创新点：微球透镜（SMAL）成像技术，突破传统光学显微镜光学衍射分辨率极限（200nm），将用户带入全新的显微镜时代。　　微球成像专利技术提高了光的功率，横向分辨率可达50nm，SMAL物镜可放大到400x。　　通过SMAL成像技术，用户能够得到超高分辨率图像并保留光学显微镜所有优势——快速、简单、无损、完整、真实颜色。我们致力于为所有人能获得超高分辨率图像，无需昂贵的设备和严格的使用环境也无需大量的样品，只需光源、透镜和相机。　　定制软件算法将高分辨率的微球图像拼接在一起，机械台会将样品移动到镜头下方。使用户能够快速的得到全彩色和超高分辨率的大区域样品图像。

人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，我们是怎么一步步地看见细菌、病毒，乃至蛋白质结构的呢？这背后离不开这群“强迫症”。采访专家：张德添（军事医学科学院国家生物医学分析中心教授）“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物，它们如此漂亮而动人，有的如长矛穿水而过，有的像陀螺原地打转，还有的灵巧地徘徊前进，成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年，一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信，向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件，这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证，而是用朴实的语言，在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员，正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里，列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物，并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下，人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜：拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界，主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜，与今日我们熟知的显微镜存在很大不同，列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜，仅由一个小黄铜板构成，使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的，则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年，在英国皇家学会负责科学试验的胡克，就制作了一台显微镜，与列文虎克使用的单透镜显微镜不同，这是一台复式显微镜，其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片，发现了密密麻麻的格子状结构，酷似当时僧侣居住的单人房间，因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构，而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久，胡克写就了《显微图谱》一书，将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意，他曾研究过胡克的显微镜，但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差，就是在光线经过透镜时，不同颜色的光因折射率不同，会聚焦于不同的点上，使得样品的成像被一层色彩光斑所包围，严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单，就是在透镜研磨的精细程度上下功夫，将单透镜制成小玻璃珠，并将之嵌入黄铜板的细孔内，这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上，最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是，由于观察时是需要对着阳光，对观测者的眼睛伤害很大。除了色差，早期显微镜还存在着球面像差问题，即光线在经过透镜折射时，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上，使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起，色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”，一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪，光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变，从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差：逐渐清晰的微观视角首先是1830年，一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战，他创造性地用几个特定间距的透镜组，成功减小了球面像差影响。此后，改进显微镜的主阵地很快转移到了德国，其中1846年成立的蔡司光学工厂，更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜，并成功打入市场。不过在研制和生产过程中，蔡司也深受色差之苦：当时通行的增加透镜数量的做法，虽能提升显微镜的放大倍数，却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年，德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论，详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟，并研制出一批划时代的光学部件，其中就包括复消色差透镜，一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下，蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者，很快成为欧美各大实验室的抢手货，并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久，蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙，将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年，蔡司更是联合阿贝与肖特，成立了“耶拿玻璃厂”，专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善，透过高分辨率的透镜，微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的，为了让他们在镜头下变得清晰可见，当时的科学家普遍将生物样品染色，以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于，染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构，这一时期染剂落后的材质，也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理，并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术，利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像，使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授，长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道：“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米（1毫米=1000微米）的水平，能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性，衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后，随着各种新理论新技术的不断应用，光学显微镜得到了长足进步，但也是在这一时期，光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”，认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米，再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”，这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前，迫使科学家们另寻他途。电子显微镜：另辟蹊径，重新发现既然可见光存在这样的短板，那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢？张德添进一步介绍道：“1924年后，人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子，从而发明了电子显微镜，其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年，德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜，制成了世界首台电子显微镜，就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏，在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进，分辨率一举达到纳米级别（1微米=1000纳米）。在这个观测深度，人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年，鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身，而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明，张德添这样评价道：“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具，它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题，将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度，到光学显微镜能够达到的微米尺度，再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度，显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现，在真空环境之下，生物样品往往要经过脱水与干燥，这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品，此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构，这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年，IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔，用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法，首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”，制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同，这种显微镜连镜头都没有。在工作时，用一根探针接近样品，并在两者之间施加电压，当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过，形成微弱的电流，这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化，通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与，扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”，“在微米甚至纳米水平，动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律，原子力显微镜是有其独特优势的”，张德添向记者解释说，“如果条件允许，还可以检测生物大分子间相互作用力的大小，为结构与功能关系研究提供便利。”1986年，宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜，获得当年的诺贝尔物理学奖，有趣的是，与他们一起分享荣誉的，还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡，当时的他已是耄耋老人，而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖，成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽：突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间，极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡，还是宾尼希和罗雷尔，他们所作的贡献不仅让自己享誉世界，还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖，而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年，以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜，发现了准晶体的存在，并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域，电子显微镜本身对生物样品的损害，依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道：一条是研发冷冻电镜技术，这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式，而是从生物样品本身入手，对其进行超低温冷冻处理。这样状态下，即使处在真空环境中，样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低，生物样品也处于含水状态，分子也处于天然状态，样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态，观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后，冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年，西湖大学周强实验室就利用这种技术，首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构，让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代，不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜，甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”，而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶，科学家们就发现：某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线（比如紫外光）时，能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的，这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年，德国科学家首次研制出荧光显微镜装置，用荧光色素对样品进行荧光染色处理，并以紫外光激发样品的荧光物质发光，但成像效果不佳，而且把荧光物质当作染色剂，和早期的染色剂一样，本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年，日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白，其毒性远弱于以往的荧光物质，是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年，供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测，使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上，美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法：控制样品内的荧光分子，让少量分子发光，借此确定分子中心和每个分子的位置，通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法，贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时，德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想：根据荧光现象原理，如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光，同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光，这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到，不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗？他随即开始了试验，并制成了一台全新显微镜，将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题，就这样历经几代科学家的呕心沥血，终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日，在探索微观世界的征途上，光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中，科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月，英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术，成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来，多种显微成像技术相结合，各施所长，将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构，把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。

自然界中一些最基本的过程发生在微观尺度上，远远超出了我们肉眼所能看到的极限，这推动了技术的发展，使我们能够超越这个极限。早在公元4世纪，人们发现了光学透镜的基本概念，并在13世纪，人们已经在使用玻璃镜片，以提高他们的视力和放大植物和昆虫等对象以便更好地了解他们。随着时间的推移，这些简单的放大镜发展成为先进的光学系统，被称为光学显微镜，使我们能够看到和理解超越我们感知极限的微观世界。今天，光学显微镜是许多科学和技术领域的核心技术，包括生命科学、生物学、材料科学、纳米技术、工业检测、法医学等等。在这篇文章中，我们将首先探讨光学显微镜的基本工作原理。在此基础上，我们将讨论当今常用的一些更高级的光学显微镜形式，并比较它们在不同应用中的优缺点。　　　　什么是光学显微镜?　　光学显微镜用于通过提供它们如何与可见光相互作用(例如，它们的吸收、反射和散射)的放大图像来使小结构样品可见。这有助于了解样品的外观和组成，但也使我们能够看到微观世界的过程，例如物质如何跨细胞膜扩散。　　显微镜的部件以及光学显微镜的工作原理　　从根本上说，显微镜包括两个子系统：一个用于照亮样品的照明系统和一个成像系统，该系统产生与样品相互作用的光的放大图像，然后可以通过眼睛或使用相机系统进行观察。　　早期的显微镜使用包含阳光的照明系统，阳光通过镜子收集并反射到样品上。今天，大多数显微镜使用人造光源，如灯泡、发光二极管(LED)或激光器来制造更可靠和可控的照明系统，可以根据给定的应用进行定制。在这些系统中，通常使用聚光透镜收集来自光源的光，然后在聚焦到样品上之前对其进行整形和光学过滤。塑造光线对于实现高分辨率和对比度至关重要，通常包括控制被照亮的样品区域和光线照射到它的角度。照明光的光学过滤，使用修改其光谱和偏振的光学过滤器，可用于突出样品的某些特征。图1：复合显微镜的基本构造：来自光源的光使用镜子和聚光镜聚焦到样品(物体)上。来自样品的光被物镜收集，形成中间图像，该图像由目镜再次成像并传递到眼睛，眼睛看到样品的放大图像。　　成像系统收集与样品相互作用的照明光，并产生可以查看的放大图像(如上图1)。这是使用两组主要的光学元件来实现的：首先，物镜从样品中收集尽可能多的光，其次，目镜将收集的光中传递到观察者的眼睛或相机系统。成像系统还可包括诸如选择来自样品的光的某些部分的孔和滤光器之类的元件，例如仅看到已从样品散射的光，或仅看到特定颜色或波长的光。与照明系统的情况一样，这种类型的过滤对于挑出某些感兴趣的特征非常有用，这些特征在对来自样本的所有光进行成像时会保持隐藏。　　总的来说，照明和成像系统在光学显微镜的性能方面起着关键作用。为了在您的应用中充分利用光学显微镜，必须充分了解基本光学显微镜的工作原理以及当今存在的变化。　　简单复合显微镜　　单个镜头可以用作放大镜，当它靠近镜头时，它会增加物体的外观尺寸。透过放大镜看物体，我们看到物体的放大和虚像。这种效果用于简单的显微镜，它由单个镜头组成，该镜头对夹在框架中并从下方照明的样品进行成像，如下图2所示。这种类型的显微镜通常可以实现2-6倍的放大倍率，这足以研究相对较大的样本。然而，实现更高的放大倍率和更好的图像质量需要使用更多的光学元件，这导致了复合显微镜的发展(如下图3)。图2：通过创建靠近它的物体的放大虚拟图像，将单个镜头用作放大镜。图3：左：简单显微镜。右：复合显微镜。　　在复合显微镜中，从底部照射样品以观察透射光，或从顶部照射样品以观察反射光。来自样品的光由一个由两个主要透镜组组成的光学系统收集：物镜和目镜，它们各自的功率倍增，以实现比简单显微镜更高的放大倍率。物镜收集来自样品的光，通常放大倍数为40-100倍。一些复合显微镜在称为“换镜转盘(nose piece)”的旋转转台上配备多个物镜，允许用户在不同的放大倍数之间进行选择。来自物镜的图像被目镜拾取，它再次放大图像并将其传递给用户的眼睛，典型的目镜放大率为10倍。　　可以用标准光学显微镜观察到的最小特征尺寸由所使用的光学波长(λ)和显微镜物镜的分辨率决定，由其孔径数值(NA)定义，最大值为NA =1空中目标。定义可区分的最小特征尺寸(r)的分辨率极限由瑞利准则给出：　　r=0.61×(λ/NA)　　例如，使用波长为550nm的绿光和典型NA为0.7的物镜，标准光学显微镜可以分辨低至0.61×(550nm)/0.7≈480nm的特征，这足以观察细胞(通常为10µm大小)，但不足以观察较小生物的细节，例如病毒(通常为250-400nm)。要对更小的特征成像，可以使用具有更高NA和更短波长的更先进和更昂贵的物镜，但这可能不适用于所有应用。　　在标准复合显微镜(如下图4a)中，样品(通常在载玻片上)被固定在一个可以手动或电子移动以获得更高精度的载物台上，照明系统位于显微镜的下部，而成像系统高于样本。然而，显微镜主体通常也可以适应特定用途。例如，立体显微镜(如下图4b)的特点是两个目镜相互成一个小角度，让用户可以看到一个略有立体感的图像。在许多生物学应用中，使用倒置显微镜设计(如下图4c)，其中照明系统和成像光学器件都在样品台下方，以便于将细胞培养容器等放置在样品台上。最后，比较显微镜(如下图4d)常用于法医。图4：复合显微镜。a)标准直立显微镜指示(1)目镜，(2)物镜转台、左轮手枪或旋转鼻镜(用于固定多个物镜)，(3)物镜、调焦旋钮(用于移动载物台)(4)粗调，(5)微调，(6)载物台(固定样品)，(7)光源(灯或镜子)，(8)光阑和聚光镜，(9)机械载物台。b)立体显微镜。c)倒置显微镜。　　光学显微镜的类型　　下面，我们将介绍一些当今可用的不同类型的光学显微镜技术，讨论它们的主要操作原理以及每种技术的优缺点。　　亮视野显微镜　　亮视野显微镜(Brightfield microscopy，BFM)是最简单的光学显微镜形式，从上方或下方照射样品，收集透射或反射的光以形成可以查看的图像。图像中的对比度和颜色是因为吸收和反射在样品区域内变化而形成的。BFM是第一种开发的光学显微镜，它使用相对简单的光学装置，使早期科学家能够研究传输中的微生物和细胞。今天，它对于相同的目的仍然非常有用，并且还广泛用于研究其他部分透明的样品，例如透射模式下的薄材料(如下图5)，或反射模式下的微电子和其他小结构。图5：亮视野显微镜。左图：透射模式-在显微镜下看到的石墨(深灰色)和石墨烯(最浅灰色)薄片。在这里，图像上看到的亮度差异与石墨层的厚度成正比。右图：反射模式-SiO2表面上的石墨烯和石墨薄片，小的表面污染物也是可见的。　　暗视野显微镜　　暗视野显微镜是一种仅收集被样品散射的光的技术。这是通过添加阻挡照明光直接成像的孔来实现的，这样只能看到被样品散射的照明光。通过这种方式，暗场显微镜突出显示散射光的小结构(如下图6)，并且对于揭示BFM中不可见的特征非常有用，而无需以任何方式修改样品。然而，由于在最终图像中看到的唯一光是被散射的光，因此暗场图像可能非常暗并且需要高照明功率，这可能会损坏样品。　　图6：亮视野和暗视野成像。a)亮视野照明下的聚合物微结构。b)与a)中结构相同的暗视野图像，突出显示边缘散射和表面污染。c)与a)和b)相似的结构，被直径为100-300nm的纳米晶体覆盖。仅观察到纳米晶体散射的光，而背景光被强烈抑制。　　相差显微镜　　相差显微技术(Brightfield microscopy，PCM)是一种可视化由样品光路长度变化引起的光学相位变化的技术.这可以对在BFM中产生很少或没有对比度的透明样品进行成像，例如细胞(如下图7)。由于肉眼不易观察到光学相移，因此相差显微镜需要额外的光学组件，将样品引起的相移转换为最终图像中可见的亮度变化。这需要使用孔径和滤光片来操纵照明系统和成像系统。这些形状和选择性地相移来自样品的光(携带感兴趣的相位信息)和照明光，以便它们建设性地干涉眼睛或检测器以创建可见图像。图7：人类胚胎干细胞群落的相差显微图像。　　微分干涉显微镜　　与PCM类似，微分干涉显微镜(differential interference contrast microscopy，DICM)通过将由于样品光路长度变化引起的光学相位转换为可见对比度，从而使透明样品(例如活的未染色细胞)可视化。然而，与PCM相比，DICM可以实现更高分辨率的图像，并且减少了由PCM所需的光学器件引入的清晰度和图像伪影。在DICM ，照明光束被线性偏振器偏振，其偏振旋转，使其分裂成两个偏振光束，它们具有垂直偏振和小(通常低于1µm)间隔。穿过样品后，两束光束重新组合，从而相互干扰。这将创建一个对比度与图像成正比的图像差在两个偏振光束之间的光相位，因此命名为“差”干涉显微镜。DICM产生的图像出现与采样光束之间的位移方向相关的三维图像，这导致样品边缘具有亮区或暗区，具体取决于两者之间的光学相位差的符号(如下图8)。图8：微分干涉对比显微镜。左：DICM的原理图。右图：通过DICM成像的活体成年秀丽隐杆线虫(C.elegans)。　　偏光显微镜　　在偏振光显微镜中，样品用偏振光照射，光的检测也对偏振敏感。为了实现这一点，偏振器用于控制照明光偏振并将成像系统检测到的偏振限制为仅一种特定的偏振。通常，照明和检测偏振设置为垂直，以便强烈抑制不与样品相互作用的不需要的背景照明光。这种配置需要一个双折射样品，它引入了照明光偏振角的旋转，以便它可以被成像系统检测到，例如，观察晶体的双折射以及它们的厚度和折射率的变化(如下图9)。图9：偏光显微镜。橄榄石堆积物的显微照片，由具有不同双折射的晶体堆积而成。整个样品的厚度和折射率的变化会导致不同的颜色。　　荧光显微镜　　荧光显微镜用于对发出荧光的样品进行成像，也就是说，当用较短波长的光照射时，它们会发出长波长的光。示例包括固有荧光或已用荧光标记物标记的生物样品，以及单分子和其他纳米级荧光团。该技术采用了滤光片的组合，可阻挡短波长照明光，但让较长波长的样品荧光通过，因此最终图像仅显示样品的荧光部分(如下图10)。这允许从由许多其他非荧光颗粒组成的样品中挑出和可视化荧光颗粒或已被染料染色的感兴趣细胞的分布。同时，荧光显微镜还可以通过标记小于此限制的粒子来克服传统光学显微镜的分辨率限制。例如，可以用荧光标记标记病毒以显示其位置在生物样品的情况下，可以表达荧光蛋白，例如绿色荧光蛋白。结合各种新颖形式的样品照明，荧光显微镜的这一优势实现了“超分辨率”显微镜技术，打破了传统光学显微镜的分辨率限制。荧光显微镜的主要限制之一是光漂白，其中标记物或颗粒停止发出荧光，因为吸收照明光的过程最终会改变它们的结构，使它们不再发光。图10：荧光显微镜。左：工作原理-照明光由短通激发滤光片过滤，并由二向色镜反射到样品。来自样品的荧光通过二向色镜，并被发射滤光片额外过滤以去除图像中残留的激发光。右图：有机晶体中分子的荧光图像(晶体轮廓显示为黄色虚线)。由于来自其他分子和晶体材料的荧光，背景并不完全黑暗。　　免疫荧光显微镜　　免疫荧光显微镜是主要用于在微生物的细胞内的生物分子可视化的位置荧光显微镜的具体变化。在这里，用荧光标记物标记或固有荧光的抗体与感兴趣的生物分子结合，揭示它们的位置。(如下图11)图11：免疫荧光显微镜。肌动蛋白丝(紫色)、微管(黄色)和细胞核(绿色)的免疫荧光标记的两个间期细胞。　　共聚焦显微镜　　共聚焦显微镜是一种显微镜技术，它可以逐点成像来自样品的散射或荧光。不是一次对整个样品进行照明和成像，而是在样品区域上扫描源自点状光源的照明点，敏感检测器仅检测来自该点的光，从而产生2D图像。这种方法允许以高分辨率对弱信号样本进行成像，因为来自采样点之外的不需要的背景信号被有效抑制。在这里，所使用的波长和物镜在所有三个维度上都限制了成像光斑的大小。这允许通过将物镜移动到距样品不同的距离，在样品内的不同深度处制作2D图像。然后可以组合这些2D图像“切片”以创建样本的3D图像，这是所讨论的其他宽视场显微镜技术无法实现的，并且还允许以3D方式测量样品尺寸。这些优势的代价是无法一次性拍摄图像，而是必须逐点构建图像，这可能非常耗时并阻碍样本的实时成像(如下图12)。图12：单分子荧光的共聚焦荧光图像。小点对应于单个分子的荧光，而较大的点对应于分子簇。此处的荧光背景比简单的荧光显微镜图像弱得多，如亮点之间的暗区所见。　　双光子显微镜　　双光子显微镜(Two-photonmicroscopy，TPM)是荧光显微镜的一种变体，它使用双光子吸收来激发荧光，而不是单光子激发。在这里，通过吸收两个光子的组合来激发荧光，其能量大约是单个光子激发所需能量的一半。例如，在该方案中，通常由单个蓝色光子激发的荧光团可以被两个近红外光子激发。在TPM中，图像是逐点建立的，就像在共聚焦显微镜中一样，也就是说，双光子激发点在样品上扫描，样品荧光由灵敏的检测器检测。与传统荧光显微镜相比，激发和荧光能量的巨大差异导致了多重优势：首先，它允许使用更长的激发波长，在样品内散射较少，因此穿透更深，以允许在其表面下方对样品进行成像并创建3D样品图像。同时，由于激发能量低得多，光漂白大大减少，这对易碎样品很有用。激发点周围的荧光背景也大大减少，因为有效的双光子吸收仅发生在激发光束的焦点处，因此可以观察到来自样品小部分的荧光(如下图13)。　　TPM的一个缺点是双光子吸收的概率远低于单光子吸收，因此需要高强度照明，如脉冲激光，才能达到实用的荧光信号强度。图13：双光子显微镜。花粉的薄光学切片，显示荧光主要来自外层。　　光片显微镜　　光片显微技术是荧光显微术的一种形式，其中样品被垂直于观察方向的薄“片”光照射，从而仅对样品的薄切片(通常为几微米)进行成像。通过在样品在光片中旋转的同时拍摄一系列图像，可以形成3D图像。这要求样品大部分是透明的，这就是为什么这种技术通常用于形成小型透明生物结构的3D图像，例如细胞、胚胎和生物体。(如下图14)图14：光片显微镜。左：工作原理。右：通过荧光成像用光片显微镜拍摄的小鼠大脑的荧光图像。　　全内反射荧光显微镜　　全内反射荧光(Totalinternal reflection fluorescence microscopy ，TIRF)是一种荧光显微技术，可通过极薄(约100nm厚)的样品切片制作2D荧光图像。这是通过照明光的渐逝场激发样品的荧光来实现的，当它在两种不同折射率(n)的材料之间的边界处经历全内反射时就会发生这种情况。消逝场具有与照明光相同的波长，但与界面紧密结合。在TIRF显微镜中，激发光通常在载玻片(n=1.52)和样品分散的水介质(n=1.35)之间的界面处发生全内反射。渐逝场的强度随距离呈指数下降来自界面，这样在最终图像中只能观察到靠近界面的荧光团。这也导致来自切片外区域的荧光背景的强烈抑制，这允许拾取微弱的荧光信号，例如在定位单个分子时。这使得TIRF非常适用于观察参与细胞间相互作用的荧光蛋白(如下图15)的微弱信号，但也需要将样品分散在水性介质中，这可能会限制可以测量的样品类型。图15：TIRF图像显示培养的视网膜色素上皮细胞中的蛋白质荧光。每个像素对应67nm。　　膨胀显微镜　　膨胀显微镜背后的基本概念是增加通常需要高分辨率显微镜的样品尺寸，以便可以使用标准显微镜技术(尤其是荧光显微镜)对其进行成像。这适用于保存的标本，例如生物分子、细胞、细菌和组织切片，可以使用下图16中所示的化学过程在所有维度(各向同性)均匀扩展多达50倍。扩展样本可以隔离感兴趣的个别特征通常是隐藏的，可以使它们透明，从而可以对它们的内部进行成像。图16：膨胀显微镜的样品制备。细胞首先被染色，然后连接到聚合物凝胶基质上。然后细胞结构本身被溶解(消化)，使染色的部分随着凝胶各向同性地膨胀，从而使染色的结构更详细地成像。　　光学显微镜中的卷积　　除了使光学系统适应特定用例之外，现代光学显微镜还利用了数字图像处理，例如图像去卷积。该技术通过补偿光学系统本身固有的模糊，可以提高空间分辨率以及光学显微镜拍摄图像的定位精度。这种模糊可以在校准步骤中测量，然后可以用于对图像进行去卷积，从而减少模糊。通过将高性能光学元件与先进的图像处理相结合，数字显微镜可以突破分辨率的极限，以更深入地观察微观世界。(如下图17)图17：图像解卷积。左：原始荧光图像。右：解卷积后的图像，显示细节增加。　　光学显微镜与电子显微镜　　光学显微术通常使用可见光谱中的光波长，由于瑞利准则，其空间分辨率固有地限制为所用波长的大约一半(最多约为200nm)。然而，即使使用具有高NA和高级图像处理的物镜，也无法克服这一基本限制。相反，观察较小的结构需要使用较短波长的电磁辐射。这是电子显微镜的基本原理，其中使用电子而不是可见光照亮样品。电子具有比可见光短得多的相关波长，因此可以实现高达10000000倍的放大倍数，甚至可以分辨单个原子。(如下图18)　　图18：同心聚合物结构中纳米晶体放大15000倍的扫描电子显微镜图像，即使是细微的细节，例如基材的孔隙，也能分辨出来。　　总结与结论　　光学显微镜是一种强大的工具，可用于检查各种应用中的小样本。通过调整用于特定用例的照明和成像技术，可以获得高分辨率图像，从而深入了解样品中的微观结构和过程。文中，我们讨论了各种光学显微镜技术的特点、优势和劣势，这些技术在光线照射和收集方式上有所不同。显微镜种类优点技术限制典型应用亮视野显微镜结构相对简单，光学元件很少低对比度、完全透明的物体不能直接成像，可能需要染色对彩色或染色样品和部分透明材料进行成像暗视野显微镜显示小结构和表面粗糙度，允许对未染色样品进行成像所需的高照明功率会损坏样品，只能看到散射图像特征细胞内颗粒成像，表面检测相差显微镜实现透明样品的成像复杂的光学设置，需要的高照明功率会损坏样品，通常图像较暗跟踪细胞运动，成像幼虫微分干涉对比显微镜比PCM更高的分辨率复杂的光学设置，需要的高照明功率会损坏样品，通常图像较暗活的、未染色的细胞和纳米颗粒的高分辨率成像偏光显微镜来自样品非双折射区域的强背景抑制，允许测量样品厚度和双折射需要双折射样品成像胶原蛋白，揭示晶体中的晶界荧光显微镜允许挑出样品中的单个荧光团和特定的感兴趣区域，可以克服分辨率限制需要荧光样品和灵敏的检测器，光漂白会减弱信号成像细胞成分、单分子、蛋白质免疫荧光显微镜使用抗体靶向可视化特定的生物分子大量样品制备，需要荧光样品，光漂白识别和跟踪细胞和蛋白质共聚焦显微镜低背景信号，可以创建3D图像成像速度慢，需要复杂的光学系统3D细胞成像，荧光信号较弱的成像样品，表面分析双光子显微镜样品穿透深度、背景信号低、光漂白少成像速度慢，需要复杂的光学系统和大功率照明神经科学，深层组织成像光片显微镜图像仅样品的极薄切片，可通过旋转样品创建3D图像成像速度慢，需要复杂的光学系统细胞和生物体的3D成像全内反射荧光显微镜强大的背景抑制，极精细的垂直切片成像仅限于样品的薄区域，需要复杂的光学系统，样品需要在水介质中单分子成像，成像分子运输膨胀显微镜提高标准荧光显微镜的有效分辨率需要对样品进行化学处理，不适用于活体样品生物样品的高分辨率成像　　参考：　　1. Rochow TG, Tucker PA. A Brief History of Microscopy. In: Introduction to Microscopy by Means of Light, Electrons, X Rays, or Acoustics. Springer US 1994:1-21. doi:10.1007/978-1-4899-1513-9_1　　2. Smith WJ. Modern Optical Engineering: The Design of Optical Systems. McGraw-Hill 1990. ISBN: 0070591741　　3. Shribak M, Inoué S. Orientation-independent differential interference contrast microscopy. Collected Works of Shinya Inoue: Microscopes, Living Cells, and Dynamic Molecules. 2008 (Dic):953-962. doi:10.1142/9789812790866_0074　　4. Gao G, Jiang YW, Sun W, Wu FG. Fluorescent quantum dots for microbial imaging. Chinese Chem Lett. 2018 29(10):1475-1485. doi:10.1016/j.cclet.2018.07.004　　5. Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G, Ward W, Prasher D. Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science. 1994 263(5148):802-805. doi:10.1126/science.8303295　　6. Baranov M V., Olea RA, van den Bogaart G. Chasing Uptake: Super-Resolution Microscopy in Endocytosis and Phagocytosis. Trends Cell Biol. 2019 29(9):727-739. doi:10.1016/j.tcb.2019.05.006　　7. Miller DM, Shakes DC. Chapter 16 Immunofluorescence Microscopy. In: Current Protocols Essential Laboratory Techniques. Vol 10. 1995:365-394. doi:10.1016/S0091-679X(08)61396-5

这里是TESCAN电镜学堂第四期，将继续为大家连载《扫描电子显微镜及微区分析技术》(本书简介请至文末查看)，帮助广大电镜工作者深入了解电镜相关技术的原理、结构以及最新发展状况，将电镜在材料研究中发挥出更加优秀的性能！扫描电子显微镜主要由电子光学系统、信号收集处理系统、真空系统、图像处理显示和记录系统、样品室样品台、电源系统和计算机控制系统等组成。第一节 电子光学系统电子光学系统主要是给扫描电镜提供一定能量可控的并且有足够强度的，束斑大小可调节的，扫描范围可根据需要选择的，形状完美对称的，并且稳定的电子束。电子光学系统主要由电子枪、电磁聚光镜、光阑、扫描系统、消像散器、物镜和各类对中线圈组成，如图3-1。图3-1 SEM的电子光学系统§1. 电子枪（Electron Gun）电子枪是产生具有确定能量电子束的部件，是由阴极（灯丝）、栅极和阳极组成。灯丝主要有钨灯丝、LaB6和场发射三类。① 钨灯丝电子枪：如图3-2，灯丝是钨丝，在加热到2100K左右，电子能克服大约平均4.5eV的逸出功而逃离，钨灯丝是利用热效应来发射电子。不过钨灯丝发射电子效率比较低，要达到实用的电流密度，需要较大的钨丝发射面积，一般钨丝电子源直径为几十微米。这样大的电子源直径很难进一步提高分辨率。还有，钨灯丝亮度差、电流密度低、单色性也不好，所以钨灯丝目前最高只能达到3nm的分辨率，实际使用的放大倍数均在十万倍以下。不过由于钨灯丝价格便宜，所以钨灯丝电镜得到了广泛的应用。图3-2 钨灯丝电子枪② LaB6电子枪：要提高扫描电镜的分辨率，就要提高电子枪的亮度。而一些金属氧化物或者硼化物在加热到高温之后（1500～2000K），也能克服平均逸出功2.4eV而发射热电子，比如LaB6，曲率半径为几微米。LaB6灯丝亮度能比钨灯丝提高数倍。因此LaB6灯丝电镜有比钨灯丝更好的分辨率。除了LaB6外，类似的还有CeB6等材料。不过目前在扫描电镜领域，LaB6灯丝价格并不便宜，性能相对钨灯丝提升有限，另外就是场发射的流行，使得LaB6灯丝的使用并不多见。图3-3 LaB6电子枪② 场发射电子枪：1972年，拥有更高亮度、更小电子束直径的场发射扫描电镜（FE-SEM）实现商品化，将扫描电镜的分辨率推向了新的高度。场发射电子枪的发射体是钨单晶，并有一个极细的尖端，其曲率半径为几十纳米到100nm左右，在钨单晶的尖端加上强电场，利用量子隧道效应就能使其发射电子。图3-4为场发射电子枪的结构示意图。钨单晶为负电位，第一阳极也称取出电极，比阴极正几千伏，以吸引电子，第二阳极为零电位，以加速电子并形成10nm左右的电子源直径。图3-5为场发射电子枪的钨单晶灯丝结构，只有钨灯丝支撑的非常小的尖端为单晶。图3-4 场发射电子枪结构示意图图3-5 场发射电子枪W单晶尖端场发射电子枪又分为冷场发射和热场发射。热场发射的钨阴极需要加热到1800K左右，尖端发射面为100或111取向，单晶表面有一层氧化锆（如图3-6），以降低电子发射的功函数（约为2.7eV）。图3-6 热场发射电子枪钨单晶尖端冷场发射不需加热，室温下就能进行工作，其钨单晶为310取向，逸出功最小，利用量子隧道效应发射电子。冷场电子束直径，发射电流密度、能量扩展（单色性）都优于热场发射，所以冷场电镜在分辨率上比热场更有优势。不过冷场电镜的束流较小（一般为2nA），稳定性较差，每个几小时需要加热（Flash）一次，对需要长时间工作和大束流分析有不良影响。不过目前Hitachi最新的冷场SEM，束流已经能达到20nA，稳定性也比以往提高了很多，能够满足一些短时间EBSD采集的需要，不过对于WDS、阴极荧光等分析还不够。热场发射虽然电子束直径、能量扩展不及冷场，但是随着技术的发展，其分辨率也越来越接近冷场的水平，有的甚至还超越了冷场。特别是热场电镜束流大，稳定性好，有着非常广阔的应用范围。从各个电镜厂商对待冷场和热场的态度来看，欧美系厂商钟情于热场电镜，而日系厂商则倾向于冷场电镜。不过目前日系中的日本电子也越来越多的推出热场电镜，日立也逐步推出热场电镜，不过其性能与自家的冷场电镜相比还有较大差距。① 各种类型电子源对比：各类电子源的对比如表3-1。表3-1 不同电子源的主要参数SEM的分辨率与入射到试样上的电子束直径密切相关，电子束直径越小，分辨率越高。最小的电子束直径D的表达式为：其中D为交叉点电子束在理想情况下的最后的束斑直径，CS为球差系数、CC为色差系数、ΔV/V0为能量扩展、I为电子束流、B为电子源亮度，a为电子束张角。由此可以看出，不同类型的电子源，其亮度、单色性、原始发射直径具有较大的差异，最终导致聚焦后的电子束斑有明显的不同，从而使得不同电子源的电镜的分辨率也有如此大的差异。通常扫描电镜也根据其电子源的类型，分为钨灯丝SEM和冷场发射SEM、热场发射SEM。§2. 电磁透镜电磁透镜主要是对电子束起汇聚作用，类似光学中的凸透镜。电磁透镜主要有静电透镜和磁透镜两种。① 静电透镜一些特定形状的并成旋转对称的等电位曲面簇可以使得电子束在库仑力的作用下进行聚焦，形成这些等电位曲面簇的装置就是静电透镜，如图3-7。图3-7 静电透镜静电透镜在扫描电镜中使用相对较少。不过电子枪外的栅极和阳极之间，自然就形成了一个静电透镜。另外一些特殊型号的电镜在某些地方采用了所谓的静电透镜设计。② 磁透镜电子束在旋转对称的磁场中会受到洛伦兹力的作用，进而产生聚焦作用。能使产生这种旋转对称非均匀磁场并使得电子束聚焦成像的线圈装置，就是磁透镜，如图3-8。图3-8 磁透镜磁透镜主要有两部分组成，如图3-9。第一部分是软磁材料（如纯铁）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。第二部分是环形极靴的铜线圈，当电流通过线圈的时，极靴被磁化，并在心腔内建立磁场，对电子束产生聚焦作用。图3-9 磁透镜结构磁透镜主要包括聚光镜和物镜，靠近电子枪的透镜是聚光镜，靠近试样的是物镜，如图3-10。一般聚光镜是强励磁透镜，而物镜是弱励磁透镜。图3-10 聚光镜和物镜聚光镜的主要功能是控制电子束直径和束流大小。聚光镜电流改变时，聚光镜对电子束的聚焦能力不一样，从而造成电子束发散角不同，电子束电流密度也随之不同。然后配合光阑，可以改变电子束直径和束流的大小，如图3-11。当然，有的电镜不止一级聚光镜，也有的电镜通过改变物理光阑的大小来改变束流和束斑大小。图3-11 聚光镜改变电流密度、束斑和束流物镜的主要功能是对电子束做最终聚焦，将电子束再次缩小并聚焦到凸凹不平的试样表面上。虽然电磁透镜和凸透镜非常像似，不过电子束轨迹和光学中的光线还是有较大差别的。几何光学中的光线在过凸透镜的时候是折线；而电子束在过磁透镜的时候，由于洛伦兹力的作用，其轨迹是既旋转又折射，两种运动同时进行，如图3-12。图3-12 电子束在过磁透镜时的轨迹§3. 光阑一般聚光镜和物镜之间都有光阑，其作用是挡掉大散射角的杂散电子，避免轴外电子对焦形成不良的电子束斑，使得通过的电子都满足旁轴条件，从而提高电子束的质量，使入射到试样上的电子束直径尽可能小。电镜中的光阑和很多光学器件里面的孔径光阑或者狭缝非常类似。光阑一般大小在几十微米左右，并根据不同的需要选择不同大小的光阑。有的型号的SEM是通过改变光阑的孔径来改变束流和束斑大小。一般物镜光阑都是卡在一个物理支架上，如图3-13。图3-13 物理光阑的支架在电镜的维护中光阑的状况十分重要。如果光阑合轴不佳，那将会产生巨大的像散，引入额外的像差，导致分辨率的降低。更有甚者，图像都无法完全消除像散。另外光阑偏离也会导致电子束不能通过光阑或者部分通过光阑，从而使得电子束完全没有信号，或者信号大幅度降低，有时候通过的束斑也不能保持对称的圆形，如图3-14，从而使得电镜图像质量迅速下降。还有，物镜光阑使用时间长了还会吸附其它物质从而受到污染，光阑孔不再完美对称，从而也会引起额外的像差，信号的衰弱和图像质量的降低。图3-14 光阑偏离后遮挡电子束因此，光阑的清洁和良好的合轴，对扫描电镜的图像质量来说至关重要。光阑的对中调节目前有手动旋拧和电动马达调节两种方式。TESCAN在电镜的设计上比较有前瞻性，所有型号的电镜都采用了中间镜技术，利用电磁线圈代替了传统的物镜光阑。中间镜是电磁线圈，可以受到软件的自动控制，并且连续可调，所以TESCAN的中间镜相当于是一个孔径可以连续可变的无极孔径光阑，而且能实现很多自动功能。 §4. 扫描系统① 扫描系统扫描系统是扫描电镜中必不可少的部件，作用是使电子束偏转，使其在试样表面进行有规律的扫描，如图3-15。图3-15 扫描线圈改变电子束方向扫描系统由扫描发生器和扫描线圈组成。扫描发生器对扫描线圈发出周期性的脉冲信号，如图3-16，扫描线圈通过产生相应的电场力使得电子束进行偏转。通过对X方向和Y方向的脉冲周期不同，从而控制电子束在样品表面进行矩形的扫描运动。此外，扫描电镜的像素分辨率可由X、Y方向的周期比例进行控制；扫描的速度由脉冲频率控制；扫描范围大小由脉冲振幅进行控制；另外改变X、Y方向脉冲周期比例以及脉冲的相位关系，还可以控制电子束的扫描方向，即进行图像的旋转。图3-16 扫描发生器的脉冲信号另外，从扫描发生器对扫描线圈的脉冲信号控制就可以看出，电子束在样品表面并不是完全连续的扫描，而是像素化的逐点扫描。即在一个点驻留一个处理时间后，跳到下一个像素点。值得注意的是扫描电镜的放大率由扫描系统决定，扫描范围越大，相应的放大率越小；反之，扫描的区域越小，放大率越大。显示器观察到的图像和电子束扫描的区域相对应，SEM的放大倍数也是由电子束在试样上的扫描范围确定。① 放大率的问题有关放大率，目前不同的电镜上有不同的形式，即所谓的照片放大率和屏幕放大率，不同的厂家或行业有各自使用上的习惯，故而所用的放大率没有明确说明而显得不一样。这只是放大率的选择定义不一样而已，并不存在放大率不同的问题。首先是照片放大率。照片放大率使用较早，在数字化还不发达的年代，扫描电镜照片均是用照片冲洗出来。业内普遍用宝丽来的5英寸照片进行冲洗。所用冲洗出来的照片的实际长度除以照片对应样品区域的实际大小之间的比值，即为照片放大率。不过随着数字化的到来，扫描电镜用冲洗出来的方式进行观察已经被淘汰，扫描电镜几乎完全是采用显示器直接观察。所以此时用显示器上的长度除以样品对应区域的实际大小，即为屏幕放大率。同样的扫描区域，照片放大率和屏幕放大率会显示为不同的数值。不过不管采用何种放大倍数，在通常的图片浏览方式下，其放大率通常都不准确。对于照片放大率来说，只有将电镜图像冲印成5英寸宝丽来照片时观察，其实际放大倍数才和照片放大率一致，否则其它情况都会存在偏差；对屏幕放大率来说，只有将电镜照片在控制电镜的电脑上，按照1：1的比例进行观察时，实际放大倍数才和屏幕放大率一致。否则照片在电脑上观察时放大、缩小、或者自适应屏幕，或者照片被打印成文档、或者被投影出来、或者不同的显示器之间会有不同的像素点距，都会造成实际放大率和照片上标出的放大率不同。不过不管如何偏差，照片上的标尺始终一致。所以在针对放大率倍数发生争执时，首先要弄清楚照片上标的放大倍数为何种类型，尽量回避放大率的定义，改用视野宽度或者标尺来进行比对。 §5. 物镜扫描电镜的物镜也是一组电磁透镜，励磁相对较弱，主要用于电子束的最后对焦，其焦距范围可以从一两毫米到几厘米范围内做连续微小的变化。① 物镜的类型：物镜技术是相对来说比较复杂，不同型号的电镜可能其它部件设计相似，但是在物镜技术上可能有较大的差异。目前场发射的物镜通常认为有三种物镜模式，即所谓的全浸没式、半磁浸没式和无磁场式，如图3-17。或者各厂家有自己特定的名称，但是业界没有统一的说法，不过其本质是一样的。图3-17 全浸没式（左）、无磁场式（中）、半磁浸没式（右）透镜A．全浸没式：也被称为In-LensOBJ Lens，其特点是整个试样浸没在物镜极靴以及磁场中，顾名思义叫全浸没模式。但是其试样必须做的非常小，插入到镜筒里面，和TEM比较类似。这种电镜在市场里面非常少，没有引起人们的足够重视。B．无磁场式：也叫Out-lensOBJ Lens，这也是电镜最早发展起来的，大部分钨灯丝电镜都是这种类型的物镜。此类电镜的特点是物镜磁场开口在极靴里面，所以物镜产生的磁场基本在极靴里面，样品附近没有磁场。但是绝对不漏磁是不可能的，只要极靴留有让电子束穿下来的空隙，就必然会有少量磁场的泄露。这对任何一家电镜厂商来说都是一样，大家只能减少漏磁，而不可能彻底杜绝漏磁，因为磁力线总是闭合的。采用这种物镜模式的电镜漏磁很少，做磁性样品是没有问题的。特别是TESCAN的极靴都采用了高导磁材料，进一步减少了漏磁。TESCAN的VEGA、MIRA、LYRA系列均是采用此种物镜。C． 半磁浸没式：为了进一步提高分辨率，厂商对物镜做了一些改进。比较典型的就是半浸没式物镜，也叫semi-in-lens OBJ Lens。因为全浸没式物镜极少，基本别人忽视，所以有时候也把半浸没式物镜称为浸没式物镜。半浸没式物镜的特点是极靴的磁场开口是在极靴外面，故意将样品浸没在磁场中，以减少物镜的球差，同时产生的电子信号会在磁场的作用下飞到极靴里面去，探测器在极靴里面进行探测。这种物镜最大的优点是提高了分辨率，但是缺点是对磁性样品的观察能力相对较弱。为了弥补无磁场物镜分辨率的不足和半浸没物镜不能做磁性样品的缺点，半磁浸没物镜的电镜一般将无磁场式物镜和半磁浸没式物镜相结合，形成了多工作模式。从而兼顾无磁场和半浸没式的优点，做特别高的分辨率时，使用浸没式物镜（如TESCAN MAIA3和GAIA3的Resolution模式），做磁性样品的时候，关闭浸没式物镜使用一般的物镜（如TESCAN的Field模式）。从另一个角度来说，在使用无磁场模式物镜时，对应的虚拟透镜位置在镜筒内，距离样品位置较远；使用半浸没式物镜时，对应的透镜位置在极靴下，距离样品很近。根据光学成像的阿贝理论也可以看出，半浸没式物镜的分辨率相对更高，如图3-18。图3-18 无磁场式（左）和半磁浸没式（右）透镜对应的位置① 物镜的像差电磁透镜在理想情况下和光学透镜类似，必须满足高斯成像公式，但是光学不可避免的存在色差和像差以及衍射效应，在电子光学中一样存在。再加上制造精度达不到理论水平，磁透镜可能存在一定的缺陷，比如磁场不严格轴对称分布等，再加上灯丝色差的存在，从而使得束斑扩大而降低分辨率。所以减少物镜像差也一直是电镜在不断发展的核心技术。A．衍射的影响：由于高能电子束的波长远小于扫描电镜分辨率，所以衍射因子对分辨率的影响较小。图3-19 球差、色差、衍射的对束斑的影响B．色差的影响：色差是指电子束中的不同电子能量并不完全相同，能量范围有一定的展宽，在经过电磁透镜后焦点也不相同，导致束斑扩大。不同的电子源色差像差很大，也造成了分辨率的巨大差异。C．像差的影响：像差相对来说比较复杂，在传统光学理论中，由于成像公式都是基于旁轴理论，所以在数学计算上做了一定的近似。不过如果更严格的考虑光学成像，就会发现在光学成像中存在五种像差。a. 球差：电子在经过透镜时，近光轴的电子和远光轴电子受到的折射程度不同，从而引起束斑的扩大。而电镜中的电子束不可能细成完美的一条线，总会有一定的截面积，故而球差总是存在。不过球差对扫描电镜的影响相对较小，对透射电镜的影响较大。b. 畸变：原来横平竖直的直线在经过透镜成像后，直线变成曲线，根据直线弯折的情况分为枕形畸变和桶形畸变，如图3-20。不过在扫描电镜中因为倍数较大，所以畸变不宜察觉，但是在最低倍率下能观察到物镜的畸变。特别是扫描电镜的视场往往有限，有的型号的电镜具有了“鱼眼模式”，虽然增加了视场但却增加了畸变。TESCAN的电镜很有特点，利用了独特的技术，既保证了大视野，又将畸变减小到了最低甚至忽略不计，如图3-21。图3-20 透镜的畸变图3-21鱼眼模式和TESCAN的视野模式c. 像散：像散是由透镜磁场非旋转对称引起的一种像差，使得本应呈圆形的电子束交叉点变成椭圆。这样一个的束斑不再是完美对称的圆形，会严重影响电镜的图像质量。以前很多地方都说极靴加工精度、极靴材料不均匀、透镜内线圈不对称或者镜头和光阑受到污染，都会产生像散。但是，像散更是光学中的一种固有像差，即使极靴加工完美，镜头、光阑没有污染，也同样会有像散。当然由于加工及污染的问题，会进一步加大像散的影响。在光学理论中，不在光轴上的物点经过透镜后，用屏去截得到的光斑一般不再是圆形。其中有三个特殊位置如图3-23，一个叫做明晰圆位置，这里的光斑依然是圆形；而另外两个特殊的位置称为子午与弧矢，这里截到的是两条正交的直线；其它任意位置截到的是一个会随位置而变化的椭圆。图3-22 电镜中的消像散图3-23 光学理论中的像散 对于电子束来说也一样，原来圆形的束斑在经过电磁透镜后，会因为像散的存在变得不再是完美的圆形，引起图像质量的降低。要消除像散需要有消像散线圈，它可以产生一个与引入像散方向相反、大小相等的磁场来抵消像散，为了能更好的抵消各个方向的像散，消散线圈一般都是两组共八级线圈，构成一个米字形，如图3-24。如果电镜的像散没有消除，那么图像质量会受到极大的影响。图3-24 八级消像散线圈d. 慧差和像场弯曲：慧差也总是存在的，只是在扫描电镜中不易被发觉，不过在聚焦离子束中对中状况不好时可以发现慧差的存在；由于扫描电镜的成像方式和TEM等需要感光器件的仪器不同，像场弯曲在扫描电镜中也很难发现。慧差和像场弯曲在扫描电镜中都可以忽略。 福利时间每期文章末尾小编都会留1个题目，大家可以在留言区回答问题，小编会在答对的朋友中选出点赞数最高的两位送出本书的印刷版。奖品公布上期获奖的这位童鞋，请后台私信小编邮寄地址，我们会在收到您的信息并核实后即刻寄出奖品。【本期问题】哪种物镜设计的扫描电镜可以观测磁性样品（特指可充磁性样品）？（快关注微信去留言区回答问题吧~）简介《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师（原上海交通大学扫描电镜专家，现任TESCAN技术专家）、焦汇胜博士（英国伯明翰大学材料科学博士，现任TESCAN技术专家）、李香庭教授（电子探针领域专家，兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事）编著，并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者，在科研领域工作多年，李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验，对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣，本教材从实战的角度出发编写，希望能够帮助到广大电镜工作者，特别是广泛的TESCAN客户。↓ 往期课程，请关注微信“TESCAN公司”查阅以下文章：电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(一) - 电子与试样的相互作用电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(二) - 像衬度形成原理电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(三) - 荷电效应

2000亿贴息贷款政策点燃了整个十月的仪器采购市场，数十个高校发布了采购意向，预算动辄过亿。本文汇总了本轮采购潮中光学显微镜的情况，供相关从业者参考。据不完全统计，本轮高校仪器采购意向，共有255项光学显微镜采购及相关项目，涉及30所高校，累计金额约15.3亿元（含少数整体采购项目中的其他仪器）。技术难度高、单台货值高的高端光学显微镜在本轮采购中成为“常见”需求货物。对255项采购意向进行梳理分析发现，共聚焦显微镜63台/套，预算约3亿元，其中双光子显微镜13台/套；超分辨显微镜27台/套，占比约1/10，预算约1.5亿，上述类别显微镜统计有重叠。光片显微镜13台/套，预算约8000万。以光学显微镜意向采购数量将29所高校排序，中山大学以70台/套居首，前五分别是中山大学（预算2亿元）、浙江大学（25台/套，预算1.17亿）、华南理工大学（22台/套，预算1.13亿元）、南京农业大学（20台/套，预算4976万）、清华大学（18台/套，预算7286万）。附表：各高校光学显微镜采购详情列表采购单位项目名称预算金额(万元)预计采购时间查看北京大学双光子扫描光遗传学显微镜500Nov-22意向原文北京大学多功能共聚焦显微拉曼成像系统300Dec-22意向原文北京大学多功能共聚焦显微拉曼成像系统298Dec-22意向原文北京理工大学压电力显微镜180Nov-22意向原文北京理工大学激光共聚焦荧光显微镜200Nov-22意向原文北京理工大学分析测试中心原位微区气氛系统采购项目290Dec-22意向原文北京理工大学分析测试中心冷冻传输系统和冷冻传输样品杆采购项目320Dec-22意向原文北京理工大学多功能超高分辨荧光分析与激光共聚焦系统970Nov-22意向原文北京师范大学珠海校区高分辨共聚焦拉曼成像系统采购项目476.93Dec-22意向原文北京师范大学正置荧光显微镜采购项目105Nov-22意向原文北京师范大学光片荧光显微镜采购项目580Nov-22意向原文复旦大学转盘式激光共聚焦显微镜675Dec-22意向原文复旦大学原位催化型XPS互联高空间分辨表征系统540Dec-22意向原文复旦大学复杂结构解析及电热功能原位分析高通量-高分辨表征平台580Dec-22意向原文复旦大学超高分辨率活细胞三维长时程成像系统877.5Dec-22意向原文复旦大学材料加工-原位加热-结构表征双束多功能综合平台360Dec-22意向原文广东农工商职业技术学院广东农工商职业技术学院化学品智能安全管理与实验教学中心设备建设项目372.9Nov-22意向原文哈尔滨工程大学全通道激光共聚焦显微镜800Dec-22意向原文哈尔滨工程大学傅里叶红外光谱/红外显微镜400Nov-22意向原文哈尔滨工程大学单光子计数共聚焦显微镜1500Nov-22意向原文哈尔滨工业大学离子/电子双束系统1400Nov-22意向原文哈尔滨工业大学多场耦合原位微纳米力学可视化测试系统1350Nov-22意向原文华北电力大学新能源高效转换与特性研究4400Dec-22意向原文华北电力大学新能源发电国家工程研究中心平台建设与设备更新4000Dec-22意向原文华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室仪器设备升级更新项目7241.55Dec-22意向原文华北电力大学水利工程学科科学研究706.6Dec-22意向原文华北电力大学清洁高效燃煤发电关键技术与装备集成攻关大平台4272.25Dec-22意向原文华北电力大学氢能科学与工程学科及高水平科研平台建设5036.5Dec-22意向原文华北电力大学国家储能技术产教融合创新平台5000Dec-22意向原文华北电力大学电能转换与智慧用电教育部工程研究中心实验平台建设1889.4Dec-22意向原文华北电力大学材料科学与工程教学实验室规划、改造与建设630Nov-22意向原文华北电力大学（保定）光伏制储氢发电一体化技术研究平台340Nov-22意向原文华北电力大学（保定）多元多相燃料高效清洁混燃研究平台建设665Dec-22意向原文华南理工大学自旋科技研究院购置激光共聚焦荧光显微镜设备项目380Nov-22意向原文华南理工大学研究级倒置显微镜系统100Nov-22意向原文华南理工大学橡胶类冷冻扫描分析系统520Nov-22意向原文华南理工大学微纳米尺度红外光谱成像系统725Nov-22意向原文华南理工大学微纳光学成像工作站557Nov-22意向原文华南理工大学双转盘激光共聚焦高内涵系统550Nov-22意向原文华南理工大学双光子激光微纳加工系统480Nov-22意向原文华南理工大学双光子激光共聚焦显微镜1000Nov-22意向原文华南理工大学双光子激光共聚焦显微镜1000Nov-22意向原文华南理工大学生物医学科学与工程学院-扫描探针及激光共聚焦成像系统600Nov-22意向原文华南理工大学生物医学科学与工程学院-超高分辨率倒置荧光显微镜320Nov-22意向原文华南理工大学扫描隧道显微镜185Nov-22意向原文华南理工大学冷冻切片传输微加工系统585Nov-22意向原文华南理工大学冷冻切片传输微加工系统585Nov-22意向原文华南理工大学多势阱光镊操控系统190Nov-22意向原文华南理工大学电子增益探测正置光学显微系统160Nov-22意向原文华南理工大学单分子成像和捕获系统530Nov-22意向原文华南理工大学超快激子扩散四维成像显微镜1050Nov-22意向原文华南理工大学超高分辨率原位动态显微成像系统575Nov-22意向原文华南理工大学STED超分辨成像系统620Nov-22意向原文华南理工大学CSU转盘式扫描高速共聚焦成像380Nov-22意向原文华南理工大学3D单分子定位显微镜260Nov-22意向原文华中科技大学转盘共聚焦显微镜450Nov-22意向原文华中科技大学智能超灵敏活细胞超分辨显微镜450Nov-22意向原文华中科技大学近红外上转化共聚焦显微镜440Nov-22意向原文华中科技大学超高分辨激光共聚焦显微镜420Nov-22意向原文华中农业大学水生动物疫病专业实验室建设项目734.62Jan-23意向原文吉林大学双束拉曼一体化显微镜联用分析系统647.85Dec-22意向原文吉林大学全自动数字玻片扫描系统280Nov-22意向原文吉林大学激光差动共焦显微镜120Nov-22意向原文吉林大学活细胞工作站320Nov-22意向原文吉林大学多功能高分辨磁光克尔显微成像系统109Dec-22意向原文吉林大学倒置荧光显微成像及显微操作系统200Nov-22意向原文吉林大学超高分辨率激光共聚焦显微镜360Nov-22意向原文吉林大学超高分辨激光共聚焦显微镜315Nov-22意向原文吉林大学超分辨共聚焦扫描显微镜368Nov-22意向原文暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院科研设备121.5Dec-22意向原文暨南大学暨南大学番禺校区药学院实验教学示范中心改善教学条件填平补缺建设项目200Dec-22意向原文暨南大学基础医学与公共卫生学院科研设备429Dec-22意向原文暨南大学光子技术研究院科研设备987.7Dec-22意向原文江南大学显微镜操作平台250Dec-22意向原文江南大学全自动3D全息无标记活细胞成像系统200Nov-22意向原文江南大学tirf全内返荧光显微镜180Jun-23意向原文兰州大学医学实验中心十人共览显微镜采购项目28Nov-22意向原文兰州大学生态学院研究级正置显微镜设备采购项目35Nov-22意向原文兰州大学生态学院基因编辑与显微注射平台设备采购项目38.6Nov-22意向原文兰州大学生态学院共聚焦扫描成像显微镜采购项目130Nov-22意向原文兰州大学生态学院倒置荧光显微镜设备采购项目22Nov-22意向原文兰州大学生命科学学院细胞、免疫及显微技术科教一体化平台-荧光相差显微成像系统采购项目126Nov-22意向原文兰州大学生命科学学院生物学野外实习科教一体化平台-农作物生长箱等设备采购项目85Nov-22意向原文兰州大学兰州大学中长期贷款项目投资估算表-拔尖创新人才培养平台60Nov-22意向原文兰州大学兰州大学生命科学学院红外相机等采购19.48Nov-22意向原文兰州大学兰州大学草地农业科技学院显微数码互动系统采购108Nov-22意向原文兰州大学基础医学院显微数码互动教学实验室采购项目192Nov-22意向原文兰州大学基础医学院显微数码互动教学实验室采购项目144Nov-22意向原文兰州大学基础医学院双光子激光共聚焦成像系统设备采购项目500Nov-22意向原文兰州大学核科学与技术学院+核材料制备装置120Dec-22意向原文兰州大学草业科学国家级实验教学示范中心一流草学人才培养平台建设项目43Nov-22意向原文南京大学高倍显微镜260Nov-22意向原文南京大学多功能可控环境扫描探针显微镜300Nov-22意向原文南京农业大学植物保护学院教学中心仪器设备采购项目680Nov-22意向原文南京农业大学荧光倒置显微镜48Nov-22意向原文南京农业大学眼科手术显微镜20Nov-22意向原文南京农业大学显微镜5Nov-22意向原文南京农业大学体视显微镜26Nov-22意向原文南京农业大学双光子激光共聚焦显微镜680Nov-22意向原文南京农业大学受激发射损耗显微镜620Nov-22意向原文南京农业大学生命科学学院植物生理实训平台采购项目45Nov-22意向原文南京农业大学人文与社会发展学院生物显微镜100Dec-22意向原文南京农业大学人文与社会发展学院金相显微镜100Dec-22意向原文南京农业大学全内反射荧光显微镜175Nov-22意向原文南京农业大学免疫荧光显微系统60Nov-22意向原文南京农业大学教务处、国家级实验教学中心显微互动系统采购项目383.7Nov-22意向原文南京农业大学激光片层扫描显微系统410Nov-22意向原文南京农业大学光电联用激光共聚焦显微镜400Nov-22意向原文南京农业大学高级正置显微镜（含成像系统）5Nov-22意向原文南京农业大学高光谱显微镜--显微平台220Nov-22意向原文南京农业大学动物科技学院显微镜等仪器采购项目248.9Nov-22意向原文南京农业大学动物科技学院显微操作系统等仪器采购项目249.66Nov-22意向原文南京农业大学Spinning disk激光共聚焦荧光显微镜500Nov-22意向原文南开大学激光共聚焦显微镜210Dec-22意向原文南开大学超分辨共聚焦显微镜468Dec-22意向原文清华大学智能超灵敏活细胞超分辨显微镜480Nov-22意向原文清华大学正置全样品双超分共振快速成像系统350Nov-22意向原文清华大学原位冷冻超分辨激光共聚焦系统400Nov-22意向原文清华大学连续光谱激光共聚焦显微镜650Nov-22意向原文清华大学快速超高分辨激光共聚焦显微镜450Nov-22意向原文清华大学激光共聚焦显微镜（更正）490Nov-22意向原文清华大学基于高通量成像筛选设备150Nov-22意向原文清华大学活细胞晶格激光片层扫描显微镜830Nov-22意向原文清华大学高通量切片扫描成像系统206Nov-22意向原文清华大学高通量快速转盘共聚焦成像分析系统350Nov-22意向原文清华大学高速双光子显微镜220Nov-22意向原文清华大学高分辨在体双光子激光扫描共聚焦成像系统680Nov-22意向原文清华大学高分辨率激光片层扫描显微成像系统490Nov-22意向原文清华大学高分辨率光片系统470Nov-22意向原文清华大学大组织样本激光片层扫描显微镜430Nov-22意向原文清华大学材料特征微区原位拉伸形貌分析仪150Nov-22意向原文清华大学白激光共聚焦显微镜490Nov-22意向原文山东大学自动活细胞成像系统180Nov-22意向原文山东大学显微高速摄像系统190Dec-22意向原文山东大学显微操作系统、倒置显微镜160Nov-22意向原文山东大学微流场测试系统190Dec-22意向原文山东大学激光扫描共聚焦显微镜195Dec-22意向原文山东大学光片显微成像系统580Nov-22意向原文山东大学单细胞荧光扫描显微镜120Dec-22意向原文山东大学表面共振显微镜400Nov-22意向原文山东大学FRET显微镜测定分析系统155Nov-22意向原文武汉大学显微成像光谱系统150Dec-22意向原文西安电子科技大学白激光共聚焦系统410Nov-22意向原文西北农林科技大学未来农业研究院平台建设项目1815Nov-22意向原文西北农林科技大学家畜生物学国家重点实验室培育建设项目2097.76Nov-22意向原文西南交通大学西南交通大学轨道结构材料响应细微观表征分析平台采购120Nov-22意向原文西南交通大学西南交通大学复杂环境路面材料耐久性能测试系统采购177Nov-22意向原文西南交通大学西南交通大学分析测试中心测试能力提升建设项目采购120Oct-22意向原文浙江大学自适应照明STED超高分辨显微镜1150Nov-22意向原文浙江大学智能超灵敏活细胞超分辨显微镜430Nov-22意向原文浙江大学线扫描激光共聚焦显微镜450Nov-22意向原文浙江大学微结构加工与成像系统138Oct-22意向原文浙江大学四轴光片显微成像系统480Nov-22意向原文浙江大学双光子显微镜系统300Nov-22意向原文浙江大学双光子显微镜530Nov-22意向原文浙江大学数码生物显微镜185.6Nov-22意向原文浙江大学全自动数字切片扫描仪220Dec-22意向原文浙江大学全光谱高分辨激光共聚焦成像系统500Nov-22意向原文浙江大学全功能扫描光电化学显微镜210Nov-22意向原文浙江大学全玻片高分辨数字扫描系统280Nov-22意向原文浙江大学晶格光片显微成像系统780Nov-22意向原文浙江大学激光共聚焦显微镜350Dec-22意向原文浙江大学活细胞转盘式共聚焦显微镜660Nov-22意向原文浙江大学共聚焦激光扫描显微镜315Nov-22意向原文浙江大学共聚焦激光扫描显微镜520Nov-22意向原文浙江大学高分辨全视野三维组织成像系统150Nov-22意向原文浙江大学高分辨激光共聚焦显微镜280Nov-22意向原文浙江大学多维度单分子超分辨表征系统600Nov-22意向原文浙江大学多维度单分子超分辨表征系统1214.65Nov-22意向原文浙江大学多功能化学成像系统1050Nov-22意向原文浙江大学单分子时间分辨共聚焦荧光显微系统（已有显微镜光谱系统更新）150Nov-22意向原文浙江大学超高分辨激光共聚焦显微镜520Dec-22意向原文浙江大学表面等离子体共振显微镜300Nov-22意向原文中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高通量脑切片成像系统230Nov-22意向原文中国科学院宁波材料技术与工程研究所多光子共聚焦显微镜350Dec-22意向原文中国农业科学院蔬菜花卉研究所中国农业科学院蔬菜花卉研究所国家蔬菜种质资源中期库建设项目122Nov-22意向原文中国药科大学中国药科大学光片显微成像系统项目600Nov-22意向原文中国药科大学中国药科大学共聚焦显微镜项目500Nov-22意向原文中国药科大学中国药科大学超高分辨率激光共聚焦项目560Nov-22意向原文中国医学科学院病原生物学研究所开办费实验室设备购置第二包322.18Nov-22意向原文中华人民共和国济南机场海关口岸检疫查验能力提升项目20.5Nov-22意向原文中南大学中南大学医学精准诊断实验平台、高端医学影像实验平台、医学智能计算实验平台建设采购项目3000Nov-22意向原文中南大学中南大学湘雅医学院形态学平台科研设备采购项目18053Nov-22意向原文中南大学中南大学高水平公共卫生学院建设采购项目6600Nov-22意向原文中山大学自动换液成像培养设备680Dec-22意向原文中山大学中山医学院转盘共聚焦显微镜（倒置型）采购495Nov-22意向原文中山大学中山医学院在体双光子显微成像系统采购600Nov-22意向原文中山大学中山医学院荧光显微镜采购150Nov-22意向原文中山大学中山医学院荧光显微镜(3台）采购105Nov-22意向原文中山大学中山医学院荧光显微镜（2台)采购150Nov-22意向原文中山大学中山医学院数字化组织原位多组学分析系统采购450Nov-22意向原文中山大学中山医学院数控剪切流活细胞自动分析系统采购240Nov-22意向原文中山大学中山医学院实时无标记电阻细胞分析仪采购250Nov-22意向原文中山大学中山医学院全自动玻片扫描系统采购250Nov-22意向原文中山大学中山医学院晶格层光显微成像系统采购800Nov-22意向原文中山大学中山医学院激光共聚焦显微镜（正置型）采购320Nov-22意向原文中山大学中山医学院激光共聚焦显微镜（正置型）采购420Nov-22意向原文中山大学中山医学院激光共聚焦显微镜（全光谱）采购415Nov-22意向原文中山大学中山医学院高通量活细胞功能分析系统采购200Nov-22意向原文中山大学中山医学院高通量共聚焦活细胞成像系统采购490Nov-22意向原文中山大学中山医学院高分辨率荧光成像系统（正置型）采购120Nov-22意向原文中山大学中山医学院高分辨率荧光成像系统（倒置型）采购120Nov-22意向原文中山大学中山医学院高分辨率激光共聚焦显微镜（正置型)采购480Nov-22意向原文中山大学中山医学院高分辨率激光共聚焦显微镜（倒置型)采购480Nov-22意向原文中山大学中山医学院多维活细胞灌流成像系统采购120Nov-22意向原文中山大学中山医学院多光谱组织成像分析系统采购400Nov-22意向原文中山大学中山医学院倒置显微镜（2台）采购100Nov-22意向原文中山大学中山医学院大组织样本光片显微镜采购435Nov-22意向原文中山大学中山医学院超分辨率显微镜采购720Nov-22意向原文中山大学中山大学科研设备更新改造专项-切片扫描系统采购168Jun-23意向原文中山大学中山大学科研设备更新改造专项-活细胞功能分析系统采购190Jun-23意向原文中山大学中山大学科研设备更新改造专项-化学发光成像系统采购40Jun-23意向原文中山大学荧光斑点分析仪ELISPOT85Dec-22意向原文中山大学一体化荧光显微成像系统270Dec-22意向原文中山大学液体闪烁计数器90Dec-22意向原文中山大学药学院激光共聚焦显微镜233.7Nov-22意向原文中山大学显微注射系统55Dec-22意向原文中山大学显微注射系统85Jun-23意向原文中山大学先进能源学院荧光显微镜采购项目120Nov-22意向原文中山大学先进能源学院 扫描电化学显微镜130Nov-22意向原文中山大学细胞荧光成像系统90Jun-23意向原文中山大学细胞无损实时监测系统100Dec-22意向原文中山大学生物医学工程学院激光共聚焦显微镜（正置型)采购项目275Nov-22意向原文中山大学生命科学学院全自动数字玻片扫描系统采购项目210Nov-22意向原文中山大学生命科学学院晶格层光显微镜采购项目980Nov-22意向原文中山大学全自动细胞荧光显微成像90Dec-22意向原文中山大学全自动外泌体提取纯化系统60Dec-22意向原文中山大学全自动活细胞荧光成像系统75Dec-22意向原文中山大学全自动高分辨快速成像系统采购152Nov-22意向原文中山大学全光谱成像及组织微环境定量分析系统440Jun-23意向原文中山大学脑片膜片钳系统（含钙成像）195Jun-23意向原文中山大学膜蛋白结晶工作站150Dec-22意向原文中山大学明场玻片扫描系统50Jun-23意向原文中山大学理学院聚焦离子束-电子束系统采购项目925Nov-22意向原文中山大学昆虫自动监测系统采购120Nov-22意向原文中山大学集成电路学院金相显微镜采购80Nov-22意向原文中山大学集成电路学院高精度光学显微镜采购84Nov-22意向原文中山大学集成电路学院操作显微镜采购12Nov-22意向原文中山大学激光共聚焦显微镜采购260Nov-22意向原文中山大学激光共聚焦显微镜260Dec-22意向原文中山大学激光共聚焦显微镜700Nov-22意向原文中山大学化学学院压电力显微镜采购项目300Mar-23意向原文中山大学化学学院形状测量激光显微系统采购项目120Feb-23意向原文中山大学化学学院扫描俄歇纳米探针采购项目750Nov-22意向原文中山大学化学学院多功能显微发光光谱测试系统采购项目150Dec-22意向原文中山大学共聚焦显微镜采购182Nov-22意向原文中山大学高内涵成像分析系统400Dec-22意向原文中山大学高分辨率激光共聚焦显微镜580Dec-22意向原文中山大学多功能激光成像仪220Dec-22意向原文中山大学超声波扫描显微镜采购项目141Nov-22意向原文中山大学超景深视频显微镜70Dec-22意向原文中山大学超高分辨率激光共聚焦显微镜500Nov-22意向原文中山大学超分辨率显微镜650Dec-22意向原文中山大学测试中心显微微区荧光寿命成像系统采购项目98Nov-22意向原文

一、正确安装的问题使用显微镜前，首先要把显微镜的目镜和物镜安装上去。目镜的安装极为简单，主要的问题在于物镜的安装，由于物镜镜头较贵重，万一学生安装时螺纹没合好，易摔到地上，造成镜头损坏，所以为了保险起见，强调学生安装物镜时用左手食指合中指托住物镜，然后用右手将物镜装上去，这样即使没安装好，也不会摔到地上。二、正确对光的问题对光是使用显微镜时很重要的一步，有些学生在对光时，随便转一个物镜对着通光孔，而不是按要求一定用低倍镜对光。转动反光镜时喜欢用一只手，往往将反光镜扳了下来。所以教师在指导学生时，一定要强调用低倍镜对光，当光线较强时用小光圈，平面镜，而光线较弱时则用大光圈，凹面镜，反光镜要用双手转动，当看到均匀光亮的圆形视野为止。光对好后不要随便的移动显微镜，以免光线不能准确的通过反光镜进入通光孔。三、正确使用准焦螺旋的问题使用准焦螺旋调节焦距，找到物象可以说是显微镜使用中最重要的一步，也是学生感觉最为困难的一步。学生在操作中极易出现以下错误：一是在高倍镜下直接调焦 二是不管镜筒上升或下降，眼睛始终在目镜中看视野；三是不了解物距的临界值，物距调到2～3厘米时还在往上调，而且转动准焦螺旋的速度很快。前两种错误结果往往造成物镜镜头抵触到装片，损伤装片或镜头，而第三种错误则是学生使用显微镜时最常见的一种现象。针对以上错误，教师一定要向学生强调，调节焦距一定要在低倍镜下调，先转动粗准焦螺旋，使镜筒慢慢下降，物镜靠近载玻片，但注意不要让物镜碰到载玻片，在这个过程中眼睛要从侧面看物镜，然后用左眼朝目镜内注视，并慢慢反向调节粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看到物像为止，同时向学生说明一般显微镜的物距在1厘米左右，所以如果物距已远远超过1厘米，但仍未看到物象，那可能是标本未在视野内或转动粗准焦螺旋过快，此时应调整装片位置，然后再重复上述步骤，当视野中出现模糊的物象时，就要换用细准焦螺旋调节，只有这样，才能缩小寻找范围，提高找到物象的速度。四、物镜转换的问题使用低倍镜后换用高倍镜，学生往往喜欢用手指直接推转物镜，认为这样比较省力，但这样容易使物镜的光轴发生偏斜，原因是转换器的材料质地较软，精度较高，螺纹受力不均匀很容易松脱。一旦螺纹破坏，整个转换器就会报废。教师应指导学生手握转换器的下层转动扳转换物镜。五、光学玻璃清洗的问题光学玻璃用于仪器的镜头、棱镜、镜片等。在制造和使用中容易沾上油污、水湿性污物、指纹等，影响成像及透光率。清洗光学玻璃，应根据污垢的特点、不同结构，选用不同的清洗剂，使用不同的清洗工具，选用不同的清洗方法。清洗镀有增透膜的镜头，如照相机、幻灯机、显微镜的镜头，可用20%左右的酒精和80%左右的一种有机物，结构式为C2H5OC2H5的配置清洗剂进行清洗。清洗时应用软毛刷或棉球沾有少量清洗剂，从镜头中心向外做圆运动。切忌把这类镜头浸泡在清洗剂中清洗，清洗镜头时不要用力擦拭，否则会损伤增透膜，损坏镜头。清洗棱镜、平面镜的方法，可依照清洗镜头的方法进行。

泰思肯(TESCAN) 位于欧洲电子光学研发和制造基地捷克布尔诺市，主要研发和生产扫描电子显微镜，其前身是世界电子光学设备制造的领航者TESLA，有超过60年电子显微镜的研发制造历史。　　一直以来，泰思肯在电子显微镜领域深耕细作，然而就在不久前，泰思肯推出了一台全息显微镜Q-Phase，开始进军光学显微镜市场。目前这款产品已在中国上市。为何泰思肯会选择推出光学显微镜产品，这款产品又有着怎样的特点和竞争优势呢?仪器信息网编辑采访了泰思肯的相关负责人。　　Instrument：作为一家电镜厂商，泰思肯为何选择推出光学显微镜产品?　　泰思肯：TESCAN Brno在欧洲一直是一个开放性实验室，与很多大学和科研院所保持紧密的合作。捷克的布尔诺技术大学的Radim Chmelí k教授团队一直从事全息显微镜的研究，并且在2011年之后，就进入TESCAN接续进行研发。由于双方有非常好的合作关系，并共同申请了专利。TESCAN本身也具有极强的研发和制造能力，于是成功的将全息显微镜进行了商品化。　　Instrument：新推出的Q-Phase全息显微镜有什么样的特点?　　泰思肯：Q-Phase利用全息干涉法以及相干门控技术，具备多种成像模式，有定量相位成像、荧光成像、模拟DIC成像和明场成像。其中定量相位成像可以提供式样的立体形态、以及细胞干重的定量信息，细胞干重精确度可到pg/um2。　　此外，Q-Phase还可以选配恒温箱等附件，可以对显微镜环境(如温度、湿度、气氛等)进行精确控制，可根据用户需要，进行细胞的培养或处理，同时实时观测。　　Instrument：与同类产品相比，Q-Phase有哪些技术优势?　　泰思肯：和目前已有的常规技术相比，Q-Phase具有众多优势：首先，不需要进行染色处理；其次，Q-Phase所需要的光强要比一般的全息显微镜低7个数量级，对样品的损伤更小，有利于长期观察；再次，可以做到细胞干重的定量测试；然后，Q-phase具有更好的空间分辨率，没有图像失真、渐晕、伪影等；还有，Q-phase具有超出同类方法很多的扫描速度，非常适合做原位观察。　　另外，Q-Phase可以在散射介质中对细胞进行直接的观察，而且依然有非常优秀的衬度。这在传统的相衬技术中是难以实现的。　　Instrument：Q-Phase全息显微镜适用于哪些应用领域?　　泰思肯：Q-Phase主要用于生物与生物成像领域，以及活细胞的动态成像观察。比如：细胞的分裂和繁殖、干重测试、细胞运动、生命周期的观察；癌细胞的研究，药物的测试、组织切片等领域。

仪器信息网译 根据MarketsandMarkets发布的全球显微镜市场报告显示：目前，光学显微镜占据了全球显微镜市场最大的份额，达到39.5%。但是从2014到2019年，电子显微镜预计将拥有显微镜领域最高的年均复合增长率。由于超分辨显微技术持续不断的进步，使得超分辨显微镜成为目前显微镜市场竞争的重要领域。　　从地域来看，由于政府优惠政策和企业投入，发展中的新兴市场，如中东、巴西、阿根廷、墨西哥、中国和印度，是显微镜供应商有利可图的重要市场。　　按照应用领域来分，显微镜重要的应用市场可以分为半导体、生物科学、纳米技术和材料科学。大家对于纳米技术不断增加的关注，政府和企业的良好投资，以及技术进步推动了这一领域的增长，预计这一应用领域将成为显微镜新的重要收入来源。　　归因于研究活动的增加和良好的政府资助，学术机构是目前最主要的显微镜终端用户，其次是工业用户。　　对于提高市场占有率，各个主要的显微镜供应商都将推出新的创新型产品作为主要的手段。

据不完全统计，10月份中国政府采购网上与扫描电镜、透射电镜、扫描探针、电子显微镜和能谱仪中标相关的词条有31条，其中可统计到的非光学显微镜中标24套，中标金额超1.7亿。科研院所是10月份非光学显微镜采购的主力军，金额超过10月份非光学显微镜总金额的50%；10月份非光学显微镜进口率100%，FEI表现突出。详细情况如下：从非光学显微镜的采购单位看10月采购非光学显微镜的单位共有17家，高校最多，有10家，其次是科研院所，共7家，医疗机构和其他机构各1家。各类型采购单位的数量各采购单位金额占比 从数量和金额两个方面综合来考虑，科研院所仍旧是10月份非光学显微镜的采购主力，5家科研院所共采购5套仪器，中标金额共计9672.9768万元，约占10月份非光学显微镜市场总额的54%。单台最高出自科研院所，北京生命科学研究所以7379.2万元的价格购得FEI Krios G4冷冻电子显微镜及制样环境配套系统一套。高校共采购仪器17套，中标金额总计7628.434179万元，约占10月份非光学显微镜市场总额的43%，其他采购单位金额较小。从非光学显微镜的中标品牌看10月份能统计到品牌的中标仪器有24套，从数量上来说。赛默飞中标仪器的数量最多，共10套，其次是日立，4套，飞纳为3套。各品牌中标仪器数量各品牌中标金额占比 从中标仪器的金额上看，FEI在10月份所占市场份额最高，以9932.7万元的金额占据了10月份约55%的市场份额，除上述“单台最高”出自FEI外，单台第二也同样出自FEI，北京科技大学以2553.5万元的价格采购一套FEI Thermoscientific Spectra 300 双球差校正透射电子显微镜一套。其次是赛默飞，总中标金额为5877.4026万元，约占33%。 众做周知，FEI已于几年前被赛默飞收购，这就相当于赛默飞世尔公司的产品占据了10月份非光学显微镜88%市场份额，是10月份当之无愧的第一名。中标仪器产地金额占比 从中标仪器的产地看，10月份可统计的中标的非光学显微镜100%为进口仪器，总金额为17888.31098万元。从非光学显微镜的中标类型看10月份成交数量最多的非光学显微镜类型是扫描电镜，共成交15套，；其次是能谱仪和透射电镜，数量分别为4套、3套。各类型非光学显微镜中标数量各类型非光学显微镜中标金额占比 从中标金额上看，10月份中标金额最多的是非光学显微镜类型是电子显微镜，可统计总金额为7489万元，约占10月份非光学显微镜总金额的42%；中标金额占比第二的是透射电镜，总金额为5319.668万元，约占总额的30%。

p　　12月26日，由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(简称“苏州医工所”)承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收，标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/f803a627-1300-4f36-923e-c53c4d3ad202.jpg" title="1123909972_15458328762871n_副本.jpg" alt="1123909972_15458328762871n_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong科研人员在用自主研制的激光扫描共聚焦显微镜观察细胞结构。/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/603787a6-59a2-4609-bb37-a8c293834c42.jpg" title="1123909972_15458328763351n_副本.jpg" alt="1123909972_15458328763351n_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong科研人员在用自主研制的双光子-STED显微镜观察亚细胞结构。/strong/pp　　在当今生物学和基础医学研究中，高/超分辨光学显微镜发挥着至关重要的作用，10-100nm尺度的超分辨显微光学成像是取得原创性研究成果的重要手段。我国对光学显微镜特别是高端光学显微镜的需求极其旺盛，但基本依赖于进口，这严重制约了我国生物学和基础医学等相关前沿领域的创新。/pp　　历时五年攻关，苏州医工所科研人员全面突破大数值孔径物镜、特种光源、新型纳米荧光增强试剂、系统集成与检测等关键技术，已经申请90余项国家发明专利，其中获得授权30余项 研制出激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、受激发射损耗(STED)超分辨显微镜、双光子-STED显微镜等高端光学显微镜整机 建成了高端显微光学加工、装调、检测以及显微镜整机技术集成工程化平台，培养出一支具备研制复杂精密高端光学显微镜能力的研发团队，为我国高端光学显微镜的发展提供了系统解决方案。/pp　　苏州医工所研制的超分辨显微镜或核心部件已在国内外多家研究机构使用并已取得部分成果。如：中科院动物所利用高端光学显微镜观察发育生物学中的基本现象，研究潜在调控机制。中科院药物所应用高端光学显微镜观察药物胞内靶向定位和输送，加速创新性新药研发。美国斯坦福大学、日本东京大学、陆军军医大学脑科学研究中心等专业实验室利用双光子显微成像技术进行了信息识别、行为控制等脑科学核心问题的研究以及动物在体成像实验，获得了高分辨实时神经元活动成像数据。/pp　　目前，显微镜和关键部件已有部分成果实现销售，例如：双光子显微镜已销往德国、以色列、美国等多家国外研究机构。北京大学、中科院神经科学研究所等国内科研机构也使用了该设备。具有自主知识产权的特种LED光源体系具备了国际竞争力，支撑了包括新一代投影、光医疗仪器以及远程照明等新兴产业的快速发展。共聚焦显微镜也已完成工程化，拟进行产业化生产和销售。/pp　　该项目的成功实施，极大改善了我国高端光学显微镜基本依赖进口的状况，对满足我国生物医学等前沿基础研究的定制化需求、提升创新能力，以及推动我国光学显微镜行业转型升级具有重要的战略意义。下一步，苏州医工所将结合研究所工程化及成果转化创新模式，实现科技成果在研发平台、工程化平台、产业化平台、市场平台的高效对接，通过系列化、组合化的产品布局，对显微镜系统和核心部件进行工程化、产业化。/p

2012年1月11日，奥林巴斯在全球同步推出了引领显微光学技术革命的DSX系列光学数码显微镜。奥林巴斯以高端的光学技术著称,而且数码技术也是屈指可数的。现在，利用两项卓越技术的完美融合,我们创造出了新型的光电数字显微镜，使我们在工业显微镜领域取得了巨大的领先。只有奥林巴斯的显微镜才能够使任何使用者满怀信心的进行操作,同时实现高清晰度的视频显示并且实现超高精确度的测量，这些方面我们都走在时代的前沿,并将引领工业显微镜行业的新标准。 &rlm DSX系列光学数码显微镜，是一个全新的产品。通过先进的光学数码技术颠覆了传统显微镜的定义，从以下几个方面，DSX 系列为用户在检测效率上提供了很大的帮助。&rlm 1. 操作的舒适性 ‣ DSX 是由显微镜、数码相机及软件组成的一个整体系统。 它能够实现前所未有的简单操作性和便捷性。 ‣ DSX 能够为客户实现最佳的观察方案。 &rlm 2. 更高的可靠性 ‣ DSX 将先进的光学技术与可靠的测量方法完美的整合成在一起。 ‣ DSX 能够为客户改善可靠性提高帮助有关DSX光学数码显微镜的详细信息，请访问DSX光学数码显微镜专用网址：http://www.olympus-ims.com/zh/microscope/opto-digital/奥林巴斯仪器信息网网址： http://olympus.instrument.com.cn2012年2月-3月，奥林巴斯（中国）有限公司将会陆续在上海、成都、广州、北京等城市举办大型新产品发布会，届时欢迎业内人士和媒体朋友莅临指导！活动联系：胡翠兰 奥林巴斯(中国)有限公司电话:(86)21-51706110 传真:(86)21-51706236地址:上海市徐汇区淮海中路1010号嘉华中心10F 邮编：200031E-mail:cuilan_hu@olympus.com.cn

自从1673年列文胡克发明显微镜，至今已经历了大约三百多年的历史，显微镜也从过去的单目变为双目乃至三目,由简单的观察变为可拍照，由初始的放大300倍左右到现在放大1000倍左右。 最近10年，随着数码摄影技术、信息技术和自动化技术的革新，显微镜的外观、舒适性、自动化程度以及方便性都出现了很大的发展。显微镜的外观上出现了一些革命性的变化，性能上有了进一步的提高。全球显微镜生产商都为此做出了不懈的努力。通过对一些特色产品的比较分析，不难发现显微镜设计上的一些特点，从中可以判断出未来显微镜的发展方向。 一、 拍得更清晰 显微镜目的就是为了更好地观察微生物，要求看得更清楚。显微镜厂商为此开发出各种各样的显微镜镜头来消除各种色差和场曲。最近，在显微镜上普遍采用了UIS2光学系统，它充分体现了无限远校正方式的优越性。光线通过物镜后成为平行光束通过镜筒，并在结象透镜处折射或完成无相差的中间象。UIS2无限远光学系统的物镜具有在宽波长范围内（由紫外至近红外区）具有一致的高透过率。同时具有更高的信噪比，不需要额外补偿就可以得到更为清晰的图像。例如美国AMG公司的EVOS fl大屏幕数码荧光显微镜所拍出的图像已经接近于激光共聚焦的水平。 二、 放大倍数更高 对于大多数显微镜来说，对样本的物理放大倍数是物镜放大倍数与目镜的放大倍数乘积。通常情况下，目镜的放大倍数为10倍或者16倍。以40倍物镜为例，也不过是放大400倍或者是640倍，如今却能够将放大倍数提高到840倍。例如美国AMG公司开发的倒置显微镜，在物镜下采用了21倍的光学放大，使得我们能够通过40倍的物镜就可以观察到放大倍数更高的图像了。如果换成100倍的油镜，就可以通过显示器观察到放大到惊人的2100倍甚至更高的图像，无不让人赞叹技术的发展之快。 三、 更为人性化的设计 一提到显微镜，我们的第一印象就是：弯着腰，低着头，抬着手臂，眼睛盯着目镜来观察。对于长期从事显微镜观察的科研人员来说，这一&ldquo 固定姿势&rdquo 往往会引起身体上的疲劳，肌肉损伤。曾经有一位科研人员因为长期观察显微镜而落下了颈椎病。因此改变传统的显微镜观察模式成为一项非常有必要而且紧迫的任务。 不过最近，各大显微镜厂商相继推出了一些更为人性化的显微镜，如美国AMG公司推出了大屏幕倒置显微镜系列，Nikon推出的Coolscope 显微镜，Olympus推出的智能生物导航仪FSX100，leica推出的DMD108等，均是无目镜的显微镜，直接通过液晶显示器来观察，实现了观察细胞就像玩电脑，就像看电影，大大减轻了显微镜观察时的疲劳。 四、 一体化的显微镜 也许现在我们接触到的显微镜大多是机械式的，需要手动来调焦距、调光源、调样品的位置，特别是针对细胞培养，出现了大量连续培养过程中显微观察的要求。为此，各个显微镜厂商设计了能够用于连续培养显微观察的显微镜或配件，如Nikon公司的显微活细胞工作站Biostation IM和Biostation CT，其中Biostation IM是专门针对35mm细胞培养皿设计的，系统中包含了温控系统，CO2气体系统和显微成像系统，可以实现自动化控制，连续培养显微成像。Biostation CT则是更为大型的系统。AMG公司整合了美国Ibidi公司开发的连续细胞培养配件，在其倒置显微镜上也可以实现温控和CO2的供气，从而实现细胞连续培养显微观察，它可以连续观察达60个小时，所采集的图像可进行视频连续播放，从而观察细胞生长过程中形态的动态变化。德国显微镜厂商Leica和Zeiss也开发了自己的连续培养显微观察配件。 五、 专门的网络化显微镜 在临床医学上，专家远程会诊，病理资源共享将会为疑难杂症的诊断和对症治疗提供更大的可能性，这就需要能够实现自动化远程操作的显微镜来观察病理切片。Nikon公司的Coolscope和Leica公司的DMD108为临床远程病理会诊提供了方便，它们专门为载玻片显微观察设计，自动转换物镜，自动对焦，得到的图像可直接通过网络发送到异地进行专家会诊。 六、 光源的革新 对于荧光显微镜，其稳定的激发光源对样本数码成像起着关键性的作用，到现在为止绝大多数显微镜还在使用卤钨灯或者是高压汞灯，一方面这类光源使用寿命短，需要3到4各月更换一次，每次更换后都需要专业工程师进行位置校准；另外一方面，这类光源的强度会随着使用寿命而衰减；还有一方面，这类光源对于显微镜操作来说需要预热来等待光源强度稳定，而且光源关闭后需要等待30分钟左右才能重启，这就造成了使用上的极大不便。 现在LED灯成为大家公认的新一代照明产品，它具有能耗低、光强稳定、寿命长等优点。AMG公司的倒置显微镜系列全部采用了LED光源系统，完全消除了前面所提到的卤钨灯和高压汞灯的使用不便，而且AMG针对荧光倒置显微镜开发了专利的Light cube&ldquo 光立方&rdquo 单色激发光源系统，光源强度可调，不同的单色激发光源可自由更换，在显微镜光源方面可以说是一场前所未有的革命。Leica的DMD108和Nikon的Coolscope也采用了LED光源，因此可以预见未来将会有更多的显微镜厂商采用LED光源。 结束语：综上所述，可以看出最近几年是显微镜出现革命性发展的阶段，越来越多的更为人性化、自动化的理念应用到显微镜设计上，显微镜的性能也大大提高，不仅仅是看到图像，还可以看得更大、更清晰，操作上可以自动化，可以远程控制。还有一些很鲜明的显微镜特点如Olympus 的FXS100的智能化设计，AMG 的EVOS fl荧光成像时无需暗室的独特暗盒设计等由于篇幅有限，无法详细介绍。 以前，在显微镜领域全球一直是Nikon、Olympus、Leica和Zeiss这四家占据着绝大多数的市场，如今美国AMG公司凭借其在倒置显微镜方面的独特设计，开始在显微镜市场上暂露头角。中国内地也出现了很多显微镜生产商，也许在不远的将来，中国制造的显微镜也可以让显微镜领域耳目一新，精神一振，我们期待着这一天早日到来。 参考资料网络来源： 1.http://www.amgmicro.com 2.http://www.leica-microsystems.com/ 3.http://www.nikoninstruments.com/content/download/5113/47632/version/2/file/BioStation-IM.pdf 4.http://www.olympusamerica.com/files/FSX100_brochure.pdf 5.http://www.szsn.cn/szsn_Article_11468.html 欢迎选购，详情请联系东胜创新各地办事处咨询。 　　东胜创新公司www.eastwin.com.cn 　　北京：010-51663168，上海：021-64814661，广州：020-38331360

首先介绍一下医用光学显微镜，它在很多的校园里用于教学科学研究，它的结构非常的匀称，显微镜的即体非常的稳定和刚性，整体上下是一体化结构，在电压方面，可以自我适应110伏特-220伏特的电压，无限远无应力物镜，提供像质更好，它能够提供给使用者非常清晰非常美观的微观世界。而且它的偏光载物台是专业的金属设置，转动、操作舒适，可以任意旋转，使用是非常方便的。　　显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。　　（一）、物镜　　物镜是决定显微镜性能的zui重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。　　1、物镜的分类　　物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。　　根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。　　根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别）　　（消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下降）　　2、物镜的主要参数：　　物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。　　①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。　　显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。　　②、数值孔径也叫镜口率，简写N• A 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。　　③、工作距离是指当所观察的标本zui清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位 mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。　　3、物镜的作用是将标本作*次放大，它是决定显微镜性能的zui重要的部件——分辨力的高低。　　分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的zui小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。　　显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。　　那么医用光学显微镜到底在哪些领域有所应用呢？适合电子、地质、矿产、冶金、化工和仪器仪表等行业，在这些行业领域中，用于观察透明、半透明或不透明的物资,例如金属陶瓷、集成块、印刷电路板、液晶板、薄膜、纤维、镀涂层以及其它非鑫属材料，除此之外，也适合医药、农林、*、学校、科研部门作观察分析用。透反射式矿相显微镜不仅能实时观察动态图像，还能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。透反射式矿相显微镜广泛应用于生物学、细胞学、组织学、药物化学等研究工作。如果医用光学显微镜物象不在视野中心，可移动玻片，将所要观察的部位调到视野范围内。（注意移动玻片的方向与视野物象移动的方向是相反的）。如果视野内的亮度不合适，可通过调整光圈的大小来调节，如果在调节焦距时，镜台下降已超过工作距离（5.40mm）而未见到物象，说明此次操作失败，则应重新操作，切不可心急而盲目地上升镜台。

2023年2月23日，北京大学程和平-王爱民团队在 Nature Methods 在线发表题为 Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection 的文章。 文中报道了重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜（图1），首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。 图1 小鼠佩戴微型化三光子显微镜实景图 解析脑连接图谱和功能动态图谱是我国和世界多国脑计划的一个重点研究方向，为此需要打造自由运动动物佩戴式显微成像类研究工具。2017年，北京大学程和平院士团队成功研制第一代 2.2 克微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。2021年，该团队的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩大了 7.8 倍，同时具备获取大脑皮层上千个神经元功能信号的三维成像能力。 微型化三光子显微镜突破成像深度极限 海马体位于皮层和胼胝体下面，在短期记忆到长期记忆的巩固、空间记忆和情绪编码等方面起重要作用。在啮齿类动物研究模型中，海马距离脑表面深度大于一个毫米。由于大脑组织，特别是胼胝体，具有对光的高散射光学特性，所以突破成像深度极限是长期以来困扰神经科学家的一个极大的挑战。此前的微型化单光子及微型化多光子显微镜均无法实现穿透全皮层直接对海马区进行无损成像。此次，北京大学最新研发的微型化三光子显微镜一举突破了此前微型化多光子显微镜的成像深度极限：1、显微镜激发光路可以穿透整个小鼠大脑皮层和胼胝体，实现对小鼠海马CA1亚区的直接观测记录（图2）。神经元钙信号最大成像深度可达1.2 mm，血管成像深度可达1.4 mm。2、在光毒性方面，全皮层钙信号成像仅需要几个毫瓦，海马钙信号成像仅需要20至50毫瓦，大大低于组织损伤的安全阈值。因此，该款微型化三光子显微镜可以长时间、不间断连续观测神经元功能活动，且不产生明显的光漂白与光损伤。图2 微型三光子显微成像记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。 全新的光学构型设计 北京大学微型化三光子显微镜成像深度的突破得益于全新的光学构型设计。（图3）图3 微型化三光子显微镜光学构型 通过对皮层、白质和海马体建立分层散射模型进行仿真，发现荧光信号从深层组织到达脑表面时已经处于随机散射的状态，使得显微物镜荧光收集效率降低，从而极大限制了成像深度。针对这一问题，经典阿贝聚光镜结构被引入构型设计中：微型阿贝聚光镜与简化的无限远物镜密接可以提高散射光的通透效率；阿贝聚光镜与激发光路中的微型管镜部分复用，可以进一步简化结构，降低损耗。总体上，新微型化显微镜的散射荧光收集效率实现了成倍的提升。 生物应用 同时，利用微型化三光子显微镜，作者研究了小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆这一感觉运动过程中的编码机制：发现大约37%的神经元在抓取动作之前就开始活跃且在抓取时最活跃，大约5.6%的神经元在抓取动作之后开始活跃，说明不同神经元参与了不同阶段的编码。（图4）这一结果初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研究中的应用潜力。 图4 小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆任务中的不同反应类型北京大学未来技术学院博士后赵春竹、北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生陈诗源、北京大学分子医学南京转化研究院研究员张立风为该论文的共同第一作者，北京大学程和平、王爱民、赵春竹为论文的共同通讯作者，北京超维景生物科技有限公司胡炎辉、李谊军、陈燕川、付强、高玉倩、江文茂、张颖也参与了此项工作的开发。该项目得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、中国医学科学院医学与健康科技创新工程—脑疾病的线粒体机制研究创新单元、国家自然科学基金委、国家重大科研仪器研制专项、科技部重点研发计划等经费支持。超维景一直致力于前沿生物医学成像技术的产业转化，为推动生命科学的研究与发展提供优质的、系统化的解决方案。 经过多年的沉淀 我们即将推出自主研发的最新一代微型化三光子显微成像系统敬 请 期 待 ！Nature Methods 原文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-023-01777-3

大会介绍 近期，国务院常务会议审议通过《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》。根据仪器信息网报告，重大科研设施与仪器国家网络管理平台所收录的重大仪器设备（价值100万以上），40%以上设备平均服役年份为10.1年。从使用10年以上的仪器设备数量来看，高校院所领域数量最多，高达31593台。 为帮助用户更快，更有针对性地筛选出各个品类中的新仪器、新设备，并放心选购，仪器信息网特推出系列直播活动。本期聚焦光学显微镜，携手徕卡显微系统，2024年5月13日13:30邀请行业资深专家共同探讨仪器技术新进展、行业应用趋势，为用户了解最新技术和选型采购带来实用经验。 亮点前瞻 圆桌论坛探讨显微成像前沿技术，现场互动，思想碰撞！ 显微成像领域权威齐聚，行业大咖现场分享经验，探索未来发展新趋势！ 徕卡显微镜产品家族：深度解读多通道成像、智能平台、宽场光学与工业新应用 徕卡显微咨询电话：400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。 徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

p　　由浙江省宁波永新光学股份有限公司主导制订的显微镜国际标准ISO 9345《Microscopes-Interfacing dimensions for imaging components》近日顺利进入DIS询问草案阶段。这标志着该项目已取得重大进展，预计今年进入批准及出版阶段。/pp　　据了解，该项目由ISO/TC172/SC5显微镜和内窥镜国际标准化组织工作代表团主要成员永新光学受全国光学和光子学标准化技术委员会委托负责具体实施。项目开展以来，在项目负责人、永新光学总经理兼技术总监毛磊的带领下，标准制订工作屡屡告捷，此前已分别于2016年进入WD工作草案阶段，2017年进入CD委员会草案阶段。/pp　　2015年9月ISO美国博尔德会议上，会议主席曾提出对几项传统显微镜标准是否作废进行讨论。该项提议如果通过，国内有几十万台显微镜将会成为非标产品，国产光学显微镜在世界市场上将失去一大块阵地。作为中国代表团主要成员的永新光学负责人毛磊总经理及时提出，可由中国来重新制订该项标准。该意见得到了与会各国代表团的一致通过。这意味着在显微光学精密仪器领域，中国将拥有更多的话语权和主导权。/pp　　作为一家光学仪器和各类光学元部件的专业制造企业，永新光学有着二十余年光学仪器产品设计和专业生产经验，是国家重点研发计划重大仪器专项《高分辨荧光显微成像仪研究及产业化》项目的课题承担单位，全国制造业单项冠军培育企业。作为中国显微镜国家标准主要起草和制定单位，目前已累计制修订国家标准项78项、浙江制造团体标准1项。/pp　　此项显微镜国际标准顺利进入DIS询问草案阶段，取得重大进展，展现了我国在显微镜标准制订领域的技术实力，有力促进了中国显微镜行业国际地位的确立和提升。/ppbr//p

来自美国霍华德休斯医学研究所，Janelia研究园的科学家们，借助其发展的新光学超分辨率成像技术，在前所未有的高分辨率条件下研究了活体细胞内的动态生物过程。他们的新方法显著的提高了结构光照明显微镜(structuredilluminationmicroscopy，SIM)的分辨率，一种最适合活体超分辨成像的技术。　　 　　新技术所拍摄的视频生动地展现了细胞内蛋白质的运动和相互作用。它们帮助生物学家理解细胞是怎样改变它们之间的依存结构，以及重整细胞膜结构使得细胞外的分子可以被吸收到细胞内。来自Janelia研究园的研究员EricBetzig博士，李栋博士后*和他们的同事们基于原有的SIM显微镜原理新发展了两种新的超分辨率成像技术。超分辨率光学显微成像技术能够跨越理论的分辨率极限，在极高的分辨率下展现细胞内的精细结构。但是，到目前为止，超分辨率显微镜技术却依然不能进行有效的活体细胞成像。　　“这些方法设立了超分辨率光学显微镜的成像速度和非侵入特性的新标准，它们使得超分辨率活体细胞成像成为现实。”Betzig博士说道。在传统的SIM显微镜中，物镜下的物体被非均匀的结构光(类似于条纹码)所照明。在实验中，几束不同的结构光用来照明物体，它们和物体在不同角度混频所产生的摩尔条纹被相机依次采集。然后计算机提取摩尔条纹编码的信息并将其解码生成三维的高分辨率图像。最终重建的SIM图像具有高于传统显微镜图像2倍的空间分辨率。　　Betzig博士和其他两位科学家因为发展超分辨率荧光显微镜而被授予2014年诺贝尔化学奖。他说道，SIM显微镜技术之所以没有得到像其它方法那样多的关注，是因为其它技术能够提供比两倍更高的分辨率改进效果。但是，他强调SIM拥有两大其它的超分辨率方法所没有的优势。这些其它方法包括了两种去年获得诺贝尔奖表彰的技术：他和同事HaraldHess博士于2006年开发的光激活定位显微镜(photoactivatedlocalizationmicroscopy，PALM)，和受激辐射耗尽(stimulatedemissiondepletion，STED)显微镜。但是，这两种技术都需要过多或过强的光来照明样品，以至于荧光蛋白很快被漂白，细胞样品很快被损害，从而不可能长时间进行成像。然而，SIM在这些方面不一样，“我爱上了SIM，因为它的速度很快，而且它所需的照明光强度远远小于其它方法。”Betzig博士说道。　　Betzig博士在2011年MatsGustafsson博士去世后不久开始与SIM相关的研究。Gustafsson博士是SIM技术的先驱之一，生前也是Janelia的研究员。Betzig博士那时已经深信SIM有潜力为解析细胞内部的工作机理提供重要的见解，如果SIM的空间分辨率可以被提高，它对于生物研究的可用性将被大大增强。　　在生前，Gustafsson博士和博士生HesperRego发展了一种利用饱和耗尽(saturateddepletion)的非线性SIM技术，但这种技术在改进分辨率的同时需要使用很多的光照并且散失了SIM成像速度快的优势。Betzig博士想到了一种可以避免这些缺陷的方法。　　饱和耗尽非线性SIM利用光可反复开关的荧光蛋白和其在开关过程中的饱和耗尽效应来提高分辨率。它产生图像的过程是，首先把所有的荧光蛋白分子激活到可发光的状态(亮态)，然后用一束结构光把大部份的亮态分子反激活到暗态。通过结构光反激活之后，仅有少数处于结构光最弱区域的分子仍然保持在亮态。这些光调控过程提供了物体的高空间频率信息，从而让图像更加清晰。这一过程需要重复25或更多次才能产生最终的高分辨率图像。Betzig博士说道，这一原理非常类似于STED或另一种与其相关的叫做RESOLFT的超分辨率技术的原理。　　这一技术并不适合于活体成像，因为激活和反激活荧光蛋白需要很长的时间。另外，反复的光照明会对细胞和荧光蛋白本身造成损伤。Betzig博士说道，“这一技术的问题在于你首先用光激活了所有的荧光蛋白分子，然后你马上又用另一束光反激活了大部份分子。这些被反激活的分子对最终的图像没有任何贡献，但却被你用光“油炸”了两次。你让分子承受了很大“压力”，并且花了很多你并没有的时间，因为这段时间内细胞在运动。”　　解决方法其实很简单，Betzig博士说道：“没有必要激活所有的分子。”在Betzig研究小组新发展的结构光激活非线性SIM的技术中，一开始用结构光只激活样品里的一部分荧光蛋白分子。“这一结构光激活过程已经给你一些高分辨率的信息了。”Betzig博士解释道。另外一束结构光用于反激活分子，额外的信息可以在反激活的过程中同时被读出。两个结构光叠加的效应给与最终图像62纳米的分辨率，这一结果好于原始的SIM，并且把由光波长决定的传统分辨率极限改进了三倍。　　“我们能够做到快速地超高分辨率成像。”Betzig博士说道。这很重要，他补充道，因为对于动态过程，单纯提高空间分辨率而没有相应地提高成像速度是没有意义的。“如果细胞内部有的结构以1微米每秒的速度运动，并且我有1微米的分辨率，那么我需要在一秒内采集图像。但如果我有1/10微米的分辨率，那么我就必需在1/10秒内采集图像，不然图像将变得模糊。”Betzig博士解释道。　　结构光激活非线性SIM可在1/3秒内采集25幅原始图像，并从中重建出一幅高分辨率图像。它的图像采集很高效，只需用较低的照明光强，并且收集每一个亮态荧光蛋白分子所携带的信息。从而有效地保护了荧光分子，使得显微镜能够进行更长时间的成像，让科学家们可以观测到更多的动态活动。　　Betzig博士的团队利用结构光激活非线性SIM获得了在细胞运动和改变形状的过程中骨架蛋白的解体和自身再组装过程，以及在细胞膜表面的叫做caveolae的微小内吞体动态过程的影像。　　在Science论文里，Betzig博士的团队也利用了已经商业化的高数值孔径物镜将传统SIM的空间分辨率提高到84纳米。高数值孔径限制了被光照明的样品范围，从而降低了光对细胞以及荧光蛋白分子的损伤。这一方法可以同时对多个颜色通道进行成像，使得科学家们可以同时跟踪几种不同蛋白质的活动。　　通过高数值孔径的方法，Betzig博士的团队观测了多个骨架蛋白质在形成粘着斑(链接细胞内外的物理链)过程中的运动和相互作用。他们也追踪了clathrin修饰的内吞体的成长和内吞过程(内吞体将细胞外的分子转移到细胞内)。他们的定量分析回答了几个不能被以往的成像技术所解决的问题，例如，内吞体的分布，以及内吞体尺寸和寿命之间的关系。最后，通过结合高数值孔径方法和结构光激活非线性SIM，Betzig博士和他的同事可以在超高分辨率条件同时追踪两种蛋白质的活动。　　Betzig博士的团队在进一步提高他们的SIM技术。他们也急切地盼望和生物学家一起探索潜在的应用并进一步改进这一技术的可用性。　　现在，科学家们可以通过现在，科学家们可以通过JaneliaJanelia的高级成像中心利用这些新的的高级成像中心利用这些新的SIMSIM技术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，技术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，BetzigBetzig博士说道，使得博士说道，使得SIMSIM成为能够被其他实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”成为能够被其他实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”

矿产资源是自然资源的重要组成部分，是经济发展和科技进步的重要物质基础。运用现代分析测试技术能够获取详实准确的矿石和矿物数据信息，掌握区域内矿石和矿物的分布情况，阐明岩石矿物的经济价值和应用价值，进而为矿产资源的开发和利用提供科学决策，为保障国家能源安全和实施新一轮找矿突破战略行动提供技术支撑。 为促进学术交流和思想碰撞，国家地质实验测试中心主办期刊《岩矿测试》携手仪器信息网于2023年8月24日组织召开新一期“现代地质及矿物分析测试技术与应用”网络研讨会。期间，徕卡显微系统应用工程师姚永朋将分享报告，从徕卡体视显微镜、数码显微镜、偏光显微镜、徕卡光学观测+元素分析二合一LIBS系统等方面，介绍光学显微镜在地质矿物分析中的应用。欢迎大家报名听会，在线交流。附：“现代地质及矿物分析测试技术与应用”网络研讨会 参会指南1、进入会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/geoanalysis230824/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年8月23日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（电话：010-51654077-8285 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：张老师（电话：010-51654077-8309 邮箱：zhangjy@instrument.com.cn）

p　　透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, 简称TEM)，是一种把经加速和聚集的电子束透射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度等相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏，胶片以及感光耦合组件)上显示出来的显微镜。/pp　strong　1 背景知识/strong/pp　　在光学显微镜下无法看清小于0.2微米的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超细结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM分辨力可达0.2纳米。/pcenterp style="text-align:center"img alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/e4bcd2dc67574096b089e3a428a72210_th.jpeg" height="316" width="521"//p/centerp style="text-align: center "strong电子束与样品之间的相互作用图/strong/pp 来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　透射的电子束包含有电子强度、相位以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。/pp　　strong2 TEM系统组件/strong/pp　　TEM系统由以下几部分组成：/pp　　电子枪：发射电子。由阴极，栅极和阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速和加压的作用。/pp　　聚光镜：将电子束聚集得到平行光源。/pp　　样品杆：装载需观察的样品。/pp　　物镜：聚焦成像，一次放大。/pp　　中间镜：二次放大，并控制成像模式(图像模式或者电子衍射模式)。/pp　　投影镜：三次放大。/pp　　荧光屏：将电子信号转化为可见光，供操作者观察。/pp　　CCD相机：电荷耦合元件，将光学影像转化为数字信号。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/077c0e70dca94509a9990ee4bf72b7c8_th.jpeg" height="359" width="358"//centerp style="text-align: center "strong透射电镜基本构造示意图/strong/pp 来源：中科院科普文章/pp　　strong3 原 理/strong/pp　　透射电镜和光学显微镜的各透镜及光路图基本一致，都是光源经过聚光镜会聚之后照到样品，光束透过样品后进入物镜，由物镜会聚成像，之后物镜所成的一次放大像在光镜中再由物镜二次放大后进入观察者的眼睛，而在电镜中则是由中间镜和投影镜再进行两次接力放大后最终在荧光屏上形成投影供观察者观察。电镜物镜成像光路图也和光学凸透镜放大光路图一致。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/e9d4e63ae7de44bdb90ac7b937a15169_th.jpeg" height="333" width="422"//centerp style="text-align: center "strong电镜和光镜光路图及电镜物镜成像原理/strong/pp 来源：中科院科普文章/pp　　strong4 样品制备/strong/pp　　由于透射电子显微镜收集透射过样品的电子束的信息，因而样品必须要足够薄，使电子束透过。/pp　　试样分类：复型样品，超显微颗粒样品，材料薄膜样品等。/pp　　制样设备：真空镀膜仪，超声清洗仪，切片机，磨片机，电解双喷仪，离子薄化仪，超薄切片机等。/pp　　/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/57ee42cd8391437292cd04cc7bd24694_th.jpeg" height="296" width="406"//centerp style="text-align: center "strong超细颗粒制备方法示意图/strong/pp 来源：公开资料/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/2ddf2c80dbe34a069bc51a3595a55160_th.jpeg" height="325" width="404"/br/strong材料薄膜制备过程示意图/strong/centerp　　来源：公开资料/pp　strong　5 图像类别/strong/pp　　strong(1)明暗场衬度图像/strong/pp　　明场成像(Bright field image):在物镜的背焦面上，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法。/pp　　暗场成像(Dark field image):将入射束方向倾斜2θ角度，使衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉得到图像衬度的方法。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/c458ccf5fa5c4ffa9cb948e2d28b76b0.png" height="306" width="237"/br/strong明暗场光路示意图/strong/centercenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/701e2e4343ea4409b3afdd92e1717804.jpeg" height="318" width="294"/br/strong硅内部位错明暗场图/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong(2)高分辨TEM(HRTEM)图像/strong/pp　　HRTEM可以获得晶格条纹像(反映晶面间距信息) 结构像及单个原子像(反映晶体结构中原子或原子团配置情况)等分辨率更高的图像信息。但是要求样品厚度小于1纳米。/pp　　/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/264c1d9b2f454ea9b8aa548033200a33.png" height="312" width="213"//centerp style="text-align: center "strongHRTEM光路示意图/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/d53de1201a4e41948d4d095401c3dc3b.jpeg" height="234" width="321"/br/strong硅纳米线的HRTEM图像/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong(3)电子衍射图像/strong/pp　　选区衍射(Selected area diffraction, SAD): 微米级微小区域结构特征。/pp　　会聚束衍射(Convergent beam electron diffraction, CBED): 纳米级微小区域结构特征。/pp　　微束衍射(Microbeam electron diffraction, MED): 纳米级微小区域结构特征。 br//pp　　/pcenterp style="text-align:center"img alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/f6fc1e403ef74234af93d4f9979429cd.png" height="296" width="227"//ppstrong电子衍射光路示意图/strong/p/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/b0631c33d4b44f10bf9bdb0f908830c5.png" height="174" width="173"//centerp style="text-align: center "strong单晶氧化锌电子衍射图/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/2ac3b6fb7b03421096ee3af0790b9acb.png" height="174" width="175"//centerp style="text-align: center "strongstrong无定形氮化硅电子衍射图/strong/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/02f2f6c3980a4450a36bc7bbc36f10e5.png" height="174" width="170"/br/strong锆镍铜合金电子衍射图/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong6 设备厂家/strong/pp　　世界上能生产透射电镜的厂家不多，主要是欧美日的大型电子公司，比如德国的蔡司(Zeiss),美国的FEI公司，日本的日立(Hitachi)等。/pp　　strong7 疑难解答/strong/pp　　strongTEM和SEM的区别：/strong/pp　　当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、背散射电子、俄歇电子、特征X射线、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。扫描电镜收集二次电子和背散射电子的信息，透射电镜收集透射电子的信息。/pp　　SEM制样对样品的厚度没有特殊要求，可以采用切、磨、抛光或解理等方法特定剖面呈现出来，从而转化为可观察的表面 TEM得到的显微图像的质量强烈依赖于样品的厚度，因此样品观测部位要非常的薄，一般为10到100纳米内，甚至更薄。/pp　　strong简要说明多晶(纳米晶体)，单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理：/strong/pp　　单晶花样是一个零层二维倒易截面，其倒易点规则排列，具有明显对称性，且处于二维网格的格点上。/pp　　多晶面的衍射花样为各衍射圆锥与垂直入射束方向的荧光屏或者照相底片的相交线，为一系列同心圆环。每一族衍射晶面对应的倒易点分布集合而成一半径为1/d的倒易球面，与Ewald球的相贯线为圆环，因此样品各晶粒{hkl}晶面族晶面的衍射线轨迹形成以入射电子束为轴，2θ为半锥角的衍射圆锥，不同晶面族衍射圆锥2θ不同，但各衍射圆锥共顶、共轴。/pp　　非晶的衍射花样为一个圆斑。/pp　strong　什么是衍射衬度?它与质厚衬度有什么区别?/strong/pp　　晶体试样在进行电镜观察时，由于各处晶体取向不同和(或)晶体结构不同，满足布拉格条件的程度不同，使得对应试样下表面处有不同的衍射效果，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布，这样形成的衬度称为衍射衬度。质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，适用于对复型膜试样电子图象做出解释。/pp　　strong8 参考书籍/strong/pp　　《电子衍射图在晶体学中的应用》 郭可信，叶恒强，吴玉琨著 /pp　　《电子衍射分析方法》 黄孝瑛著 /pp　　《透射电子显微学进展》 叶恒强，王元明主编 /pp　　《高空间分辨分析电子显微学》 朱静，叶恒强，王仁卉等编著 /pp　　《材料评价的分析电子显微方法》 (日)进藤大辅，及川哲夫合著，刘安生译。/pp　　来源：中国科学院科普文章《透射电子显微镜基本知识介绍》/p

光学显微镜，早期也叫复合式显微镜，利用目镜和物镜两组透镜系统来放大成像，由机械装置和光学系统两大部分组成，机械装置包括镜座、支架、载物台、调焦螺旋等部件，是显微镜的基本组成单位，主要是保证光学系统的准确配制和灵活调控，而光学系统由物镜、目镜、聚光器等组成，是显微镜的核心，直接影响显微镜的性能。历经三百多年发展，光学显微镜在光源、分辨率、成像倍数和成像软件等许方面取得了长足进步，并衍生出众多种类显微镜来满足不同观察需求，在科研、医疗、工业和教育等领域有着广泛而重要的应用。长期以来，我国光学显微镜生产制造主要集中中低端市场，而高端显微镜则被蔡司、徕卡、奥林巴斯和尼康等传统光学企业所垄断。近年来，我国在高端光学显微镜领域也取得了许多令人瞩目的成绩。为了系统地了解我国光学显微镜市场情况，仪器信息网特进行2021年光学显微镜市场调研，并形成《中国光学显微镜市场研究报告（2021版）》。本次研究主要通过光学显微镜中标信息整理、与主流厂商、主要科研单位人员交流、文献调研等方式获取数据及信息。本报告主要内容包括光学显微镜概述、光学显微镜市场分析（中国市场规模、主流品牌、竞争格局）、高中低端显微镜市场分布、近一年中标数据分析、相关政策、趋势及展望等。报告链接：https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=244如对本报告感兴趣，可通过以下邮箱survey@instrument.com.cn联系我司相关人员，咨询报告相关细节。目录：第一章 概 述1.1 光学显微镜概述1.2 光学显微镜历史1.3 光学显微镜分类第二章 光学显微镜市场分析2.1 概述2.2 主流光学显微镜品牌分析2.2.1 进口主流品牌2.2.2 国产主流品牌2.3 高端光学显微镜市场2.3.1 进口高端光学显微镜2.3.2 国产高端光学显微镜第三章 光学显微镜近一年中标数据分析3.1中标显微镜品牌3.2 中标显微镜价格区间3.3 招标采购单位性质3.4 采购单位地域第四章 总结和展望

2020年12月8-10日，第十八届中国国际科学仪器及实验室装备展览会（CISILE 2020）在京召开，宁波永新光学股份有限公司（以下简称：永新光学）携NIB900倒置生物显微镜、 NCM细胞培养成像仪两款产品亮相。展会期间，仪器信息网有幸采访了永新光学总经理助理/市场营销总监陈建军，请其就永新光学近期的发展概况以及展出的两款产品等进行了介绍。详细内容请查看视频：NIB900倒置生物显微镜（点击进入产品详情页）NCM细胞培养成像仪（点击进入产品详情页）

像差问题一直困扰着光学领域的工作者。像差会使光波前发生形变，不仅降低成像的信噪比和分辨率，使得很多时候我们只能&ldquo 雾里看花&rdquo ，更甚者，产生赝像，或无法获得有意义的图像。像差问题对双光子成像的影响尤为严重，因为在那里，荧光信号对入射光强度的依赖是平方关系，一旦入射光波前形变，不仅聚焦强度大幅下降，成像分辨率也急剧恶化。因此，如何解决像差问题，实现活体，例如小鼠大脑皮层，深层区域的高质量成像成为光学成像发展中最具挑战性的问题之一。　　美国Howard Hughes Medical Institute (霍华德· 休斯医学研究所)在Janelia Farm Research Campus的吉娜博士小组与来自中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的王琛博士最近成功将一种新的自适应光学的方法和双光子显微镜结合，研制出一种新的自适应光学双光子荧光显微镜。通过校正活体小鼠大脑的像差，在视觉皮层的不同深度处均获得了提高数倍的成像分辨率和信号强度，大大改进了成像质量，使得原来在活体鼠脑中不可见或者模糊的细节变得清晰可见，她们成功将该方法应用于老鼠视觉皮层第五层(约500µ m)的形貌结构成像和钙离子功能成像。这一新的自适应光学方法，首次使得在活体小鼠深层区域成像中获得近衍射极限的成像分辨率成为现实。这一成果以题Multiplexed aberration measurement for deep tissue imaging in vivo发表在最新一期的Nature Methods (自然· 方法)杂志上。　　在该自适应光学双光子荧光显微镜中，她们将空间光位相调制器光学共轭到显微物镜的后焦平面，通过位相调制器将入射光分成若干子区域，每一块子区域的波前都可以被独立控制。同时，她们用数字微阵列光处理器，以不同的频率同时调制其中一半子区域的入射光强度，以另一半子区域作为&ldquo 参考波前&rdquo 。来自所有子区域光束会在焦点处会聚干涉，通过监测焦点激发的双光子信号随时间的变化情况，并进行傅里叶变换分析，可以&ldquo 分解&rdquo 得到被调制的每一块子区域的&ldquo 光线&rdquo 的贡献信息，从而可以实现对一半子区域波前的并行测量。对另一半子区域重复这一测量过程，从而获得整个入射波前的信息并进行校正。该方法耗时很短，通常约1~3分钟左右即可完成像差的测量和校正，无需复杂的计算，适用于任何标记密度和标记类型的样品。更重要的是，得到的像差校正图案可以用于提高较大视场范围内的成像质量。该方法无疑为在体研究小鼠大脑皮层深层区域的生物、医学问题提供了可行性方案。

光学显微镜在生命科学领域有着广泛而重要的应用，而相较于普通光学显微镜，不断发展的高端光学显微镜在分辨率、成像深度和速度以及自动化等方面具有独特优势，对于科研人员来说更是发挥着越来越重要的作用。仪器信息网对近两年发布的高端光学生物显微镜新品进行盘点，包括共聚焦显微镜、超高分辨率显微镜、双光子显微镜、光片显微镜、全玻片扫描系统、光镊-共聚焦显微镜以及为了克服单一技术的缺陷而出现的多技术联用显微镜，带大家一起走进生命科学发展不可或缺的微观技术世界。进口篇：不断精进蔡司作为德国百年精密光学仪器公司，其创新研发能力的确优秀，产品更新换代速度较快，近一年就发布了多款新产品，包括Lattice Lightsheet 7晶格层光显微镜、Elyra 7 with Lattice SIM2超分辨显微成像系统、全自动数字玻片扫描系统Axioscan 7和紧凑型显微镜Primostar 3。蔡司Lattice Lightsheet 7晶格层光显微镜Lattice Lightsheet 7晶格层光显微镜于2020年底上市，晶格光片技术来源于诺贝尔奖获得者Eric Betizg教授发明的晶格层光显微成像技术，该技术对光进行结构化调制，使光片更薄，更长。光毒性低，可以实现长时间以亚细胞分辨率观察细胞及微小生物体的3D动态过程。Lattice Lightsheet 7晶格层光显微镜蔡司Elyra 7 with Lattice SIM2超高分辨率显微成像系统Elyra 7 with Lattice SIM2超高分辨率显微成像系统是应用于生命科学研究的高端光学显微镜产品，在2019年发布的Lattice SIM基础上进行升级迭代，属于晶格照明技术与SIM超分辨率显微技术的结合，用高光效率克服传统SIM在成像速度、深度和光毒性等方面的局限性。相关参数：分辨率：xy 60nm,z 200nm 成像速度：达到255fps；可用于活细胞成像等。Elyra 7 with Lattice SIM2超分辨显微成像系统蔡司全自动数字玻片扫描系统Axioscan 7Axioscan 7是在Axio Scan.Z1基础上优化和升级，有明场、荧光、偏光和TIE反差成像多种模式，可以实现批量样品的连续扫描，在神经生物学研究、肿瘤免疫研究和组织分析中有良好应用。全自动数字玻片扫描系统Axioscan7奥林巴斯也推出2款新产品，分别是光片显微镜Alghα3和研究级全玻片扫描系统VS200。奥林巴斯光片显微镜Alghα3光片显微镜Alghα3是今年年初在中国发布的一款新产品。该产品光片显微技术来源于PhaseView公司的多向选择平面光显微成像技术（mSPIM），还使用了“聚焦扩展”专利技术。产品介绍中，技术特点包括，可实现生物样本快速原位成像，双重照明技术能够实现亚细胞分辨率成像，超薄光片照明以及可以实现更多成像物镜和电动部件的组合等。光片显微镜Alghα3奥林巴斯研究级全玻片扫描系统VS200奥林巴斯研究级全玻片扫描系统VS200于2019年底上市，2020年正式在中国销售，利用明场、暗场、相衬、偏光、荧光五种成像，方式，主要用于教学、会诊、培训和科研等多种场合,可应用于神经生物学、发育生物学、组织病理学等领域研究。奥林巴斯研究级全玻片扫描系统VS200在我们现在常说的超分辨显微镜之前，共聚焦显微镜属于第一代超分辨显微镜，其分辨率同样可突破衍射极限（200nm）。共聚焦显微镜面世已经超过25年，对于科研用户来说相对较为惯用。尼康AX/AX R共聚焦显微镜今年4月，尼康发布了其第十代点扫描共聚焦——尼康AX/AX R共聚焦显微镜，在人工智能技术、分辨率、灵敏度和成像速度方面都有所改进。这款产品也是尼康时隔十年再次发布的该系列共聚焦显微镜，上一代产品还是A1。尼康AX/AX R共聚焦显微镜LUMICKS C-trap G2 超分辨光镊-共聚焦联用系统在近期的展会上，笔者还看到了一款光镊荧光共聚焦显微镜——C-trap G2光镊-共聚焦联用系统。据工作人员介绍，这也是全球首台超高分辨率光镊-共聚焦显微镜联用系统，进入中国市场不久。这款产品是集超高分辨率光镊、共聚焦显微镜（或STED超分辨显微镜）和微流控与一体的单分子操作分析系统据，用于对生物大分子进行操控，研究亚细胞结构，细胞器的力学特性、操控蛋白液滴，研究细胞相分离，将荧光-力学信号同时采集，可用于蛋白质与DNA相互作用以及对蛋白构象变化的研究。C-trap G2光镊-共聚焦联用系统国产篇：多点开花基于中国自主核心技术的产品近几年有很多喜讯，国内高端显微镜也出现了繁荣的景象。超视计HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜广州超视计是一家成立不足三年的高新技术企业，2020年11月推出HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜。该产品是自主设计和生产的结构光超分辨显微镜，核心技术来源于北京大学陈良怡教授团队，曾被评为“2018年中国光学十大进展”。目前该产品已经完成商业化生产并已有多家用户使用。相关参数：分辨率：60纳米，可辨识线粒体内嵴及其动态过程；灵敏度：光强相比其他结构光超分辨率显微镜：1/10，比PALM/STORM超分辨显微镜：1/1000，比STED超分辨显微镜：1/400000；成像速度：最快564Hz，可观察到囊泡分泌孔道和新中间态；超低毒性：连续1小时1Hz成像无漂白。HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜SIM-ultimate转盘-结构光多模态超分辨系统笔者认为SIM-ultimate转盘-结构光多模态超分辨系统是今年非常有看点的一款新品，今年7月在合肥的生物物理大会上发布，据介绍，这是国产显微镜企业和进口显微镜企业的第一款战略合作高端光学显微镜。该产品集合了是广州超视计的HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜和奥林巴斯的Spin SR超高分辨转盘共聚焦显微系统，产品介绍显示，两款显微镜的结合，打通Spinning Disk Confocal、Spinning SR、2D-SIM、TIRF-SIM等成像模式，并在各模态中全方位嵌入最新的实时重建和稀疏重建功能，联合开发跨平台硬件操控，根据各种不同的活细胞成像需求让用户来探索合适自己活细胞样本的成像流程和模式组合，让许多生命科学问题迎刃而解。“ultimate”有“终极”之意，体现了产品研发人员对其应用和功能的信心。SIM-ultimate转盘-结构光多模态超分辨系统纳析光电Multi-SIM多模态结构光超分辨智能显微镜北京纳析光电科技有限公司的Multi-SIM多模态结构光超分辨智能显微镜，这款产品目前还没有正式发布上市，在一些展会上已经能够看到它的身影，且据悉已经有多台样机在生命科学研究平台进行试用。该产品的技术来源于中科院生物物理所李栋研究员团队，曾获得2018年度“中国科学十大进展”。产品介绍显示，Multi-SIM实现了将超分辨成像实验室指标工程化为高稳定、可靠、易操作的商业产品，提供高速、长时程、超分辨活细胞成像全流程解决方案，具备多种独家研制的SIM超分辨成像模态。可为生物医学研究、临床病理，以及药物精准筛选提供五维（5-D：X-Y-Z-Time-Color） 超分辨成像解决方案。相关参数：2- D超分辨，84纳米（TIRF-SIM）；60纳米（Nonlinear-SIM）3- D超分辨，X-Y:100纳米；Z：320纳米成像速度快，大视野多模态：可以根据生物问题特点选择合适的SIM成像模态：TIRF-SIM-细胞膜；GI-SIM-细胞器；Single Slice-SIM-细胞内单一层次；Stacked Slices-SIM-细胞内多层次堆叠；3D-SIM-全细胞。Multi-SIM多模态结构光超分辨智能显微镜超维景微型化双光子显微镜FIRM-TPM北京超维景生物科技有限公司的微型化双光子显微镜FIRM-TPM于2018年上市，目前更新到第二代，是一款头戴式双光子显微镜。该产品技术来源于北京大学程和平院士团队，还有其他北京大学的专家参与，曾被Nature Methods 评为“2018年度方法”，被国家科技部评为“2017年度中国十大科学进展”。FIRM-TPM可实时记录自由行为动物的大脑神经元和树突棘活动，支持钙成像，并可在同一视野长时程反复成像。系统能够配置移动的轴向扫描模块，实现三维成像和多平面快速切换实时成像，用于脑神经回路观察；还可配置光遗传模块，对神经元和大脑神经回路活动进行精确控制。微型化双光子显微镜FIRM-TPM国产共聚焦显微镜也有一些突破，笔者了解到有正在研究的技术和工程样机，也有意欲上市的成型产品。近两年已经上市的，有永新光学的NCF950共聚焦显微镜和世纪桑尼的CSIM 110共聚焦扫描成像模块。永新光学NCF950共聚焦显微镜永新光学的NCF950共聚焦显微镜于2020年底发布，据称是国内首台商业化四色共聚焦显微镜，技术接近国际竞品水平，主要在生物学研究领域应用。据介绍，目前该产品在国内多个高校、科研院所和医院试用并得到良好反馈，且已经实现销售。其主要特点包括便捷的交互方式和多种操控方式；基于高灵敏度的光电倍增和稳定激光光源可得到高信噪比图像。采用高速扫描振镜，实现高达 4096x4096 的实时扫描分辨率；在扫描头、激光器、探测器和物镜方面根据用户使用体验也作了相应设计。NCF950共聚焦显微镜世纪桑尼CSIM 110共聚焦扫描成像模块世纪桑尼CSIM 110共聚焦扫描成像模块早在2020年1月上市，目前已经完成多项销售。CSIM 110共聚焦扫描成像模块的创新点包括（1）光路设计更简洁，降低光信号的损失，提高模块检测灵敏度；（2）优化信号的探测类型，获得更高效的信号采集。世纪桑尼共聚焦模块在国外篇最后提到的光镊技术是2018年诺贝尔物理学奖获奖技术。据了解，西安交通大学的雷铭教授团队也正在进行相关技术的研究工作。此外，雷铭团队还研发了结构光照明三维荧光显微镜、结构光照明三维彩色显微镜和结构光照明超分辨荧光显微镜，也有商业化的打算。笔者按：如今，高端光学显微镜尤其是在活细胞超分辨成像技术方面，进口产品以及国内不同团队的技术各有千秋，在被“四大家”长期统治的高端显微镜市场，出现了越来越多的国产显微镜身影，而且还有许多科研团队在投入研究更多技术。技术已然实现突破，再攻克产品商业化的难题，笔者相信，未来国产品牌在中国高端显微镜市场必将占有一席之地。

北京时间3月3日 近日英国曼彻斯特大学的研究学者研发出一种先进的仪器，它能够利用普通的白光将微小物体放大，这台“微球体纳米显微镜”能够检测小至50纳米宽的物体，比现存光学显微镜的极限还要小20倍。利用这台世上最强大的光学显微镜，也许在不久的将来，科学家可以首次直接观测病毒。图1 曼彻斯特大学的助理研究员郭伟博士正利用世上最强大的光学显微镜观察微小结构　　理论上来说，科学家利用显微镜可以观测到细胞内部的微小细节，甚至还能看到“活的”病毒。一个感冒病毒直径约20纳米(1000万纳米等于1厘米)。电子显微镜利用的是聚焦的电子束来代替光，它能看到极小的物体，但也有自身的局限性。它们或者用来观测表面细节，或者它对样本要求非常薄，导致观察精细的生物结构变得异常困难。图2 微小图片：a)显示了一张商业蓝光DVD光碟的微球体超级镜片反射图片。　　这个新仪器使用的是“超级镜片”而非微小的“微球体”(较小的球形颗粒)，来超越光学显微镜的技术限制。曼彻斯特大学机械、航空航天和土木工程学院的李林教授联合新加坡的同事开展了这个项目，他说道：“(新仪器)利用光谱范围内的光源直接成像，从光学显微镜能观测物体的微小程度上来讲，这项仪器已经破了世界纪录。它不仅能够观测50纳米大小的物体，而且我们相信，这仅仅是个开始，它能观测到的物体远不止这么小。理论上来说，无论多小的物体，我们都应该能够观测到。”图3 光学显微镜观测的虚拟图像(就在实际位置的背后，就像镜像原理)。　　现在观测微小物体一般是利用电子显微镜，但是你也只能够看到细胞的外面，细胞内部无法触及。然而光学荧光显微镜可以通过将细胞染色的方法间接的观测细胞内部，但是这种染色却无法渗透病毒。“无需染色而能直接观察细胞，以及能直接观看活的病毒，这将会使研究细胞的方式发生革命性的剧变。这使得我们首次能仔细的观察病毒和研究生物医学。”

2012年2月21日，奥林巴斯（中国）有限公司在上海成功举办了&ldquo DSX光学数码显微镜新产品发布会&rdquo 。本次发布会邀请了知名企业、大学院校、研究所以及媒体等代表百余人次。共同见证了奥林巴斯针对于工业领域上的又一次新的突破。 奥林巴斯以高端的光学技术著称,而且数码技术也是屈指可数的。现在，利用两项卓越技术的完美融合,我们创造出了新型的光学数码显微镜，使我们在工业显微镜领域取得了巨大的领先。&rlm DSX系列光学数码显微镜，是一个全新的产品。通过先进的光学数码技术颠覆了传统显微镜的定义，DSX 系列为用户在检测效率上提供了很大的帮助。 划时代的光学数码显微镜DSX系列 奥林巴斯（中国）有限公司工业机器部部长致开幕词 嘉宾代表为DSX新产品揭幕 发布会现场 为客户进行新产品演示有关DSX光学数码显微镜的详细信息，请访问DSX光学数码显微镜专用网址：http://www.olympus-ims.com/zh/microscope/opto-digital/奥林巴斯仪器信息网网址： http://olympus.instrument.com.cn

2023年2月23日，北京大学程和平/王爱民团队在Nature Methods在线发表题为“Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection”的文章。文中报道了重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜（图1），首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。图1 小鼠佩戴微型化三光子显微镜实景图解析脑连接图谱和功能动态图谱是我国和世界多国脑计划的一个重点研究方向，为此需要打造自由运动动物佩戴式显微成像类研究工具。2017年，北京大学程和平院士团队成功研制第一代2.2克微型化双光子显微镜，获取了小鼠在自由行为过程中大脑皮层神经元和神经突触活动的动态图像。2021年，该团队的第二代微型化双光子显微镜将成像视野扩大了7.8倍，同时具备获取大脑皮层上千个神经元功能信号的三维成像能力。此次，北京大学最新的微型化三光子显微镜一举突破了此前微型化多光子显微镜的成像深度极限：显微镜激发光路可以穿透整个小鼠大脑皮层和胼胝体，实现对小鼠海马CA1亚区的直接观测记录（图2，Video 1-2），神经元钙信号最大成像深度可达1.2 mm，血管成像深度可达1.4 mm。另外，在光毒性方面，全皮层钙信号成像仅需要几个毫瓦，海马钙信号成像仅需要20至50毫瓦，大大低于组织损伤的安全阈值。因此，该款微型三光子显微镜可以长时间不间断连续观测神经元功能活动，而不产生明显的光漂白与光损伤。图2 微型三光子显微成像记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。Video1 这是使用北大微型化三光子显微镜拍摄的小鼠大脑从大脑皮层到胼胝体再到海马CA1亚区的三维重建图。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。左上角显示成像深度，可以看到，激光进入大脑，以硬脑膜作为0点，向下移动z轴位移台，我们一次看到了皮层L1至L6分层的神经元胞体和微血管，之后我们看到了胼胝体致密的纤维结构。在穿过胼胝体后，我们继续向下，我们终于看到了位于海马CA1亚区的神经元胞体。Video2 左下图是小鼠佩戴着微型化三光子探头，在鼠笼(长29厘米× 17.5厘米宽× 15厘米高)中自由探索。左上图是此时小鼠佩戴的微型化三光子探头正在对深度为978 μm的海马CA1亚区神经元荧光钙信号进行成像（帧率8.35Hz，物镜后的光功率为35.9 mW）。右图展示了左上图中10个神经元的钙活动轨迹，尖峰代表钙信号发放。钙活动轨迹上移动的蓝线与小鼠自由行为视频同步。海马体位于皮层和胼胝体下面，在短期记忆到长期记忆的巩固、空间记忆和情绪编码等方面起重要作用。在啮齿类动物研究模型中，海马距离脑表面深度大于一个毫米。由于大脑组织，特别是胼胝体，具有对光的高散射光学特性，所以突破成像深度极限是长期以来困扰神经科学家的一个极大的挑战。此前的微型单光子及微型多光子显微镜均无法实现穿透全皮层直接对海马区进行无损成像。北京大学微型化三光子显微镜成像深度的突破得益于全新的光学构型设计（图3）。作者通过对皮层、白质和海马体建立分层散射模型进行仿真，发现荧光信号从深层组织到达脑表面时已经处于随机散射的状态，使得显微物镜荧光收集效率降低，从而极大限制了成像深度。针对这一问题，经典阿贝聚光镜结构被引入构型设计中：微型阿贝聚光镜与简化的无限远物镜密接可以提高散射光的通透效率；阿贝聚光镜与激发光路中的微型管镜部分复用，可以进一步简化结构，降低损耗。总体上，新微型化显微镜的散射荧光收集效率实现了成倍的提升。图3 微型化三光子显微镜光学构型同时，利用微型三光子显微镜，作者研究了小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆这一感觉运动过程中的编码机制：发现大约37%的神经元在抓取动作之前就开始活跃且在抓取时最活跃，大约5.6%的神经元在抓取动作之后开始活跃，说明不同神经元参与了不同阶段的编码（图4，Video 3）。这一结果初步展示了微型化三光子显微镜在脑科学研究中的应用潜力。图4 小鼠顶叶皮层第六层神经元在抓取糖豆任务中的不同反应类型Video3 左图是佩戴着微型化三光子显微镜的小鼠在0.5厘米狭缝中用手抓取糖豆吃。中间图是此时微型化三光子显微镜探头拍摄的PPC脑区皮层第6层神经元（位于650微米深度）荧光钙信号（GCaMP6s标记的神经元，帧率15.93 Hz）。右图是选取中间图中5个神经元的钙活动轨迹，其中每条绿线表示一次小鼠的抓取动作。移动的蓝色线与左图的小鼠行为视频以及中间图中的神经元活动同步。视频以正常(×1)、慢速(×0.5)和快速(×10)的速度播放，以便于查看抓取行为。北京大学未来技术学院博士后赵春竹、北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生陈诗源、北京大学分子医学南京转化研究院研究员张立风为该论文的共同第一作者，北京大学程和平、王爱民、赵春竹为论文的共同通讯作者。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-023-01777-3这是程和平院士领衔发表的又一重大微型化显微成像成果。更早之前，由程和平院士牵头研发的微型化双光子活体成像技术，被Nature Methods评为“2018年度方法”，被国家科技部评为“2017度中国十大科学进展”。该技术将传统双光子显微镜中的核心探头，都缩减在一个仅有2.2克重的微小部件中。这项自主研发的核心技术已经成功商业化生产，产品为配戴式双光子显微镜，目前已经在世界多地实现销售，被国内外科学家应用于神经科学研究的多个领域，并获得了业内知名专家学者的高度认可。