光学显微镜作为利用可见光进行成像的精密仪器,对样品的要求需围绕其成像原理和观察需求展开,具体涵盖以下方面:
一、光学特性适配性
透明度与透光性
样品需允许可见光穿透,或通过特殊处理(如切片、减薄)实现透光。例如:
生物组织需切成薄片(通常5-20微米),避免光线被完全吸收或散射;
金属等不透明材料需通过抛光至镜面状态,利用反射光模式观察表面形貌,或通过电解抛光等手段制备透光薄片。
颜色与对比度
样品颜色需与背景形成差异,或通过染色增强对比度。例如:
细胞观察中常用苏木精-伊红染色区分细胞核与细胞质;
透明材料(如塑料)可通过添加荧光染料或干涉膜提高可见性。
折射率匹配
样品与周围介质(如浸油、水)的折射率需接近,以减少光线折射导致的图像失真。例如:
高倍物镜观察时需使用浸油(折射率≈1.5)填充样品与镜头间隙;
活体细胞观察常采用水浸物镜以匹配细胞培养液的折射率。
二、尺寸与形状规范
厚度限制
透射光观察的样品厚度需小于物镜的工作距离(通常0.1-10毫米),避免光线无法穿透。例如:
植物叶片需剥离上表皮或使用双面刀片切取薄层;
矿物颗粒需研磨至粉末状并分散在载玻片上。
平面度要求
样品表面需平整,避免因凹凸不平导致局部离焦。例如:
金属试样需通过机械抛光消除划痕;
半导体晶圆需化学机械抛光(CMP)达到原子级平整度。
边缘处理
样品边缘需光滑,避免锐利边角划伤载玻片或物镜。例如:
玻璃碎片需用磨轮倒角;
生物组织切片需用封片剂包裹边缘防止卷曲。
三、表面状态与清洁度
污染控制
样品表面需无指纹、油污、灰尘等污染物,避免光线散射或吸收。例如:
金属样品需用丙酮超声清洗;
光学元件需在超净间内用无尘布擦拭。
氧化层处理
金属样品表面氧化层需通过酸洗、电解抛光等方法去除,或保留作为观察对象。例如:
铝合金需用硝酸溶液去除自然氧化膜;
钢铁热处理组织观察需保留淬火形成的马氏体层。
生物活性保持
活体样品需维持生理环境,避免脱水或变质。例如:
细胞观察需使用含血清的培养液;
组织切片需用多聚甲醛固定并低温保存。
四、制备工艺兼容性
切片技术
生物组织需通过石蜡包埋、冷冻切片等方法制备薄片,矿物需用金刚石线锯切割。例如:
脑组织切片需经脱水、透明、浸蜡等步骤;
钻石需用激光切割并抛光至镜面。
染色与标记
样品需通过染色或荧光标记突出目标结构。例如:
DNA观察需用DAPI染色;
蛋白质定位需用免疫荧光标记。
导电处理(反射光模式)
非导电样品(如陶瓷、塑料)需喷镀金、碳等导电膜,避免电子束充电效应。例如:
聚合物需用溅射仪镀10纳米厚金层;
陶瓷需用石墨涂层增强导电性。
五、环境适应性要求
温度稳定性
样品需在观察过程中保持形态稳定,避免热胀冷缩导致变形。例如:
高分子材料需在恒温箱中平衡至室温;
金属热疲劳观察需控制加热速率。
湿度控制
吸湿性样品需在干燥环境中制备和观察,避免水汽干扰。例如:
盐类晶体需在干燥皿中保存;
纸张纤维观察需用硅胶干燥剂除湿。
光照耐受性
光敏样品需避免长时间曝光导致褪色或分解。例如:
荧光染料需用遮光载玻片封装;
感光乳剂需在暗室中处理。
六、操作安全与规范
毒性控制
有毒样品(如重金属化合物、放射性物质)需在通风橱内处理,并佩戴防护装备。例如:
砷化物需用聚乙烯手套操作;
铀矿石需在铅玻璃屏蔽下观察。
生物安全
病原微生物样品需在生物安全柜内操作,并遵循灭菌程序。例如:
病毒颗粒需用戊二醛固定;
细菌涂片需火焰灭菌。
废弃物处理
化学废液、尖锐物等需分类收集并交由专业机构处理。例如:
含铬废液需中和后排放;
盖玻片需用碎纸机破碎后回收。