显微镜成像方法与技术-1

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1、显微成像方法与技术第一讲、显微镜的发展简史和分类显微镜的发展简史早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像。后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。1590年，荷兰眼镜商ZacchariasJansen和他的儿子以及意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器，放大200倍左右。1604年，Jansen创造地球上第一台显微镜。1611年，Kepler(克卜勒)：提议复合式显微镜的制作方式。1665年，胡克（HookeRobert，1635-1703）发表了《显微

2、图集》一书，这是在他全部成就中最重要的一部著作，也是欧洲17世纪最主要的科学文献之一。他开始应用显微镜于生物研究，他将蜜蜂的刺、苍蝇的脚、鸟的羽毛、鱼鳞片以及跳蚤、蜘蛛、草麻等，用显微镜详细地予以考察比较。他观察到软木塞等物品的结缔组织，并使用“细孔”和“细胞”来说明，“细胞”（“cell”）一词从此被生物界直接采用。胡克的这一发现，引起了人们对细胞学的研究。现在知道，一切生物都是由无数的细胞所组成的。胡克对细胞学的发展作出了极大的贡献。单式镜列文虎克设计的显微镜列文虎克用他的显微镜观察细菌的记录列文虎克关于甲壳虫

3、眼睛的一封信中的插图用列文虎克制作的显微镜观察到的人血涂片1674年，Leeuwenhoek(列文虎克)：发现原生动物学的报导问世，并于九年后成为首位发现「细菌」存在的人。荷兰人安东尼·冯·列文虎克（AnthonyVonLeeuwenhoek，1632-1723）制造的显微镜让人们大开眼界。列文虎克自幼学习磨制眼镜片的技术，热衷于制造显微镜。他制造的显微镜其实就是一片凸透镜，而不是复合式显微镜。不过，由于他的技艺精湛，磨制的单片显微镜的放大倍数将近300倍，超过了以往任何一种显微镜。1830年，英国外科医生李斯特改

4、良了球面晶片所映的影像不清的问题，制作出日后「复式显微镜（compoundmicroscope）」的原型。1833年，Brown(布朗)：在显微镜下观察紫罗兰，随后发表他对细胞核的详细论述。1838年，SchliedenandSchwann(施莱登和施旺)：皆提倡细胞学原理，其主旨即为「有核细胞是所有动植物的组织及功能之基本元素」。1857年，Kolliker(寇利克)：发现肌肉细胞中之线粒体。1872年，德国数学及物理学家阿贝提出阿贝正弦条件（AbbeSineCondition），从而令显微镜在设计过程中能达到最

5、高清晰度。1876年，Abbe(阿贝)：剖析影像在显微镜中成像时所产生的绕射作用，试图设计出最理想的显微镜。1879年，Flrmming(佛莱明)：发现了当动物细胞在进行有丝分裂时，其染色体的活动是清晰可见的。1881年，Retziue(芮祖)：动物组织报告问世，此项发表在当世尚无人能凌驾逾越。然而在20年后，却有以Cajal(卡嘉尔)为首的一群组织学家发展出显微镜染色观察法，此举为日后的显微解剖学立下了基础。1882年，Koch(寇克)：利用苯安染料将微生物组织进行染色，由此他发现了霍乱及结核杆菌。往后20年间，

6、其它的细菌学家，像是Klebs和Pasteur(克莱柏和帕斯特)则是藉由显微镜下检视染色药品而证实许多疾病的病因。1886年，Zeiss(蔡氏)：打破一般可见光理论上的极限，他的发明--阿比式及其它一系列的镜头为显微学者另辟一新的解像天地。1898年，Golgi(高尔基)：首位发现细菌中高尔基体的显微学家。他将细胞用硝酸银染色而成就了人类细胞研究上的一大步。1924年，Lacassagne(兰卡辛)：与其实验工作伙伴共同发展出放射线照相法，这项发明便是利用放射性钋元素来探查生物标本。1930年，Lebedeff(莱

7、比戴卫)：设计并搭配第一架干涉显微镜。另外由Zernike(卓尼柯)在1932年发明出相位差显微镜，两人将传统光学显微镜延伸发展出来的相位差观察使生物学家得以观察染色活细胞上的种种细节。1933年，德国电子工程师恩斯特·魯斯卡制作出全球第一部「电子显微镜（electronicmicroscope）」并于1986年获得诺贝尔物理奖。对科学界迈进原子层面有著不可或缺的地位。1938年，德国工程师MaxKnoll和ErnstRuska制造出了世界上第一台透射电子显微镜（TEM）。这种显微镜是通过发射电子穿过极薄的标本切片

8、来成像的。对于观察细胞的内部结构非常有用，TEM能把标本放大50万倍。1941年，Coons(昆氏)：将抗体加上萤光染剂用以侦测细胞抗原。1952年，Nomarski(诺马斯基)：发明干涉相位差光学系统。此项发明不仅享有专利权并以发明者本人命名之。1952年，英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜（SEM）。1953年，德国物理学家