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工业应用中倒置显微镜相较于正置显微镜的五大优势

Material sample with a large height, size, and weight being observed with an inverted microscope. Inverted_microscope_with_large_sample_crop.jpg

使用倒置显微镜时,您需要从下方观察样本,因为倒置显微镜的光学元件位于样本下方,而使用正置显微镜时,您需要从上方观察样本。一直以来,倒置显微镜主要用于生命科学研究,因为重力将样本沉入含有水性溶液的托座底部,从上方则无法观察到太多内容。但近段时间以来,倒置显微镜在工业应用中也变得越来越流行。我们现在一起来了解倒置显微镜在工业应用中的优势。

1)与正置显微镜相比,倒置显微镜让您获得更大的自由

对于正置显微镜,样本的尺寸限制为80 mm的平均高度和3 kg的重量,这也取决于所使用的物镜。而这一限制并不适用于倒置显微镜。由于光学元件都安装在载物台下方,所以样本放在物镜上方。这意味着使用者获得了更佳的工作距离,可以处理重达30 kg的大型厚重样本。所以如果要处理较大且较重的样本,或者使用的样本在尺寸和重量方面存在着极大的差异变化,则倒置显微镜能够提供您所需的自由。

图1: 左:倒置显微镜的光通道。右:含有大样本的倒置显微镜。

2) 倒置显微镜能够让您在更短时间内观察更多的样本

使用倒置显微镜时,您只需要将样本摆放于载物台上,对焦表面进行成像即可。样本在所有放大倍数下都能保持对焦而且同类型的样本都能进一步保持同样的对焦。

使用正置显微镜时,其工作流程包含更多需要操作员完成的任务:您需要降低载物台,将其移出,取下样品架并安装新的样品架,将样本摆放到位并实施保护,再使用样本压块将样本表面调平,之后才能转换至更低的放大倍数进行定位。操作员需要练习全部这些步骤,但不同的步骤在每次操作当中依然存在着失败的风险。

对于未经培训的操作员来说,样本的放置可能是一项艰巨的任务;而使用倒置显微镜时,将样品放在载物台上可谓‘小菜一碟’,整个操作所需的步骤也更少。

还有一点:正置显微镜的所有步骤加起来会非常耗时,尤其是当您需要对样本逐一进行观察而且样本量较大时。假设经验丰富的使用者在操作正置显微镜。即便每个步骤只需要5秒的时间,倒置显微镜的使用者也能轻松领先其他的同事:以下举例了立式显微镜与倒置显微镜(如Leica DMi8 )在工业应用中的使用者耗时对比。他们的任务是分析标准的金相学样本。

操作

立式

总计

倒置

总计

降低载物台

5秒

5

-

 

将载物台移出

5秒

10

-

 

移除样品架/装入新的样品架

5秒

15

-

 

将样品架摆放到位并实施保护

5秒

20

-

 

使用样品压块将样本表面调平

5秒

25

-

 

变更为更低的放大倍数来进行定位

5秒

30

5秒

5

重新将样品放回载物台,向后移动重新对焦

10秒

40

5

10

表1:正置显微镜对比倒置显微镜的工作流程。

按照这里的假设,与正置显微镜的样本分析相比,倒置显微镜可以让您速度加快4倍,从而利用倒置显微镜完成更大的工作量。

3) 使用倒置显微镜时物镜不会压碎样本

物镜会压碎样本早已是众所周知的秘密。正置显微镜的这种风险最大。这种问题一旦产生,您不仅要购买新的物镜,还要将样本丢弃掉。大多数情况下,无法立即获得备用物镜而是需要重新订购。这就导致了样本产出效率的下降,而如果没有第二台显微镜可用,则最坏情况是导致工作的完全中断。

倒置显微镜的设计有助于大幅降低将物镜压迫样本的风险。首先,物镜位于载物台下方,因此得到了更多的保护。其次,诸如 Leica DMi8 等工业应用仪器具有上方对焦停止功能,通过定义转换器的上止点来提供额外的安全性。因此,在保护您投资的同时,您可以专注于任务工作而不必花时间担心工具和样本可能受到的损害。

4) 倒置显微镜能够节省样本制备的时间和成本

样本准备工作比较少,因为可以直接提取样本并放置于载物台上进行观察。此外,样本只有一边需要进行处理。由于不需要包埋样本,也不需要切割过大的样本,因此能够节省时间。在显微镜上对样本进行操作的同时并不需要使用样本压块来对样本进行调平。7个样本准备步骤变成了2个。这就能帮助您节省时间和成本。

图2: 左:用于倒置显微镜的带抛光表面的样本。右:对于正置显微镜,样品必须安放在样品架上。

5) 徕卡倒置显微镜跟随科技前沿的脚步

使用正置显微镜来观察样本时,您的大脑可能“转不过弯”:由于仪器的构造,将载物台移动到左边时眼睛通过物镜看到的样本图像会向右移。反之亦然。

如果通过工业用的倒置显微镜,如 Leica DMi8等,对样本进行观察就会发现,样本的移动方向与载物台的方向一致。移动表现和我们在真实世界中了解到的事物完全一样。尤其对于没有经过培训的使用者,这确实减轻了工作负担,因为使用者不必思考样本移动的方向,整个观察过程就好像完全没有使用任何光学元件一样。无论如何您都不用在这方面花太多的心思,可以相对节省时间并因此加快整个操作过程。

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