显微技术发展简史

泰山学院生物与酿酒工程学院主讲人：马继波泰山学院生物与酿酒工程学院课程设置总学时：32（理论20，实践12）考核方式：综合考核（考试+实践+平时）泰山学院生物与酿酒工程学院教材泰山学院生物与酿酒工程学院教学内容第1章显微技术发展简史第2章显微镜及其附加设备第3章显微镜解剖及切片技术第4章荧光显微技术和荧光染色第5章显微操作技术第6章显微记录方法泰山学院生物与酿酒工程学院第1章显微技术发展简史1.1显微镜的发明史1.2显微解剖切片机发展史1.3染色技术发展史泰山学院生物与酿酒工程学院1.1显微镜的发明史1.1.1显微技术的概念1.1.2显微镜的发明史1.1.3显微镜的用途1.1.4显微镜技术的发展方向泰山学院生物与酿酒工程学院1.1.1显微技术的概念•生物显微技术是指在显微镜的观测范围内用生物材料作实验对象的专门技术。•主要包括生物的组织、细胞化学，生物切片技术，显微观察，绘图测量及显微摄影技术，显微注射、切割、挑离等操作技术，还包括显微镜及相关设施的使用和保养。泰山学院生物与酿酒工程学院•1665年，从英国物理学家罗伯特.虎克发现细胞开始，产生了显微技术。•罗伯特.虎克：第一位显微技术学家泰山学院生物与酿酒工程学院1.1.2显微镜的发明史•我国伟大科学家墨子早在二千多年前就研究了放大和缩小的作用，即研究了放大的基本原理。中国人戴眼睛已有一千多年的历史，是世界上最早的。•因此可以说显微镜是中国人最早发明的。泰山学院生物与酿酒工程学院国外•对大自然打磨的奇妙石头的记忆一直延续到公元1世纪初，在罗马哲学家的笔记中，它们被称为“放大器”（magnifier）或“点火石”（burningglasses）。•直到13世纪，这些石头终于从脚下一路登鼻子上脸，被赐名透镜（lense），因为它们长得好像一颗小扁豆（lentil）。泰山学院生物与酿酒工程学院•小扁豆”又被人们粘进一根细长筒里。人们就像看万花筒一样，举着这个小筒偷看跳蚤打架，所以这只筒名叫“跳蚤镜”。泰山学院生物与酿酒工程学院•1550～1600年荷兰人詹森于1590年制造了第一台由二块透镜组成的复式显微镜。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•1600～1650年伽利略进一步发展了显微镜技术，制造了几台更完善的显微镜，并提出“显微镜”这一术语。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•1611年开普勒提议复式显微镜的制作方法。•1650～1700年建立了第一架显微镜镜架，有螺旋调焦机构，并用油灯作人工光源，在油灯前放集光镜使光线会聚，作被观察物体的反射照明。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•在1695年惠更斯设计成功二片式目镜，这就是至今仍采用的惠更斯目镜。•1700～1750年制成了透射光显微镜，利用平面和凹面反光镜使光线自下往上进行照明。泰山学院生物与酿酒工程学院•1750～1800年发明消色差透镜，制造了具有粗调及微调的调焦机构，并出现了聚光镜，载物台上标本可借助螺杆进行移动。•1800～1850年制造了成套消色差物镜，其中有高达100X的消色差物镜，利用皮腔照相机进行显微摄影，提出要观察细小物体需要大的数值孔径。•1847年蔡司耶拿厂成批生产了2000台直筒显微镜。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院齿轮泰山学院生物与酿酒工程学院齿轮泰山学院生物与酿酒工程学院水生显微镜泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•1850～1900年已能成批生产带“C”型弯臂及马蹄型底脚的直筒显微镜，弯臂可倾斜，出现了暗视野聚光镜，并制造了反射照明器，光学设计上计算成功高质量消色差物镜。泰山学院生物与酿酒工程学院•1876年阿比：剖析影像在显微镜中成像所产生的绕射作用，试图设计出最理想的显微镜。•1886年阿贝计算成功复消色差物镜，出现斜筒目镜，并利用库勒照明照明标本。泰山学院生物与酿酒工程学院•1886年蔡司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影像天地。•德国化学家O·肖特成功地研制出供制作透镜的优质光学玻璃。他们和德国显微镜制作家卡尔·蔡司合作，建立了蔡司光学仪器厂，于1886年生产出具复消色差油镜的现代光学显微镜，达到了光学显微镜的分辨限度。泰山学院生物与酿酒工程学院•1900～1950年出现了波长λ=275纳米的紫外光显微镜，利用它观察生物标本对紫外线的吸收性，并提高分辨率。•出现了干涉显微镜，相衬显微镜，计算了平场消色差物镜，制造了具有大物镜的体视显微镜，并能制造透反射的万能显微镜。泰山学院生物与酿酒工程学院•1930年lebedeff设计并搭配第一架干涉显微镜。Zermicker在1932年发明出相位差显微镜，可观察活细胞的种种细节。•1952年Nomarski发明干涉相位差光学系统，次发明不仅享有专利，并以发明者本人名字名之。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•至今现在，按照各种科学领域及研究对象的不同要求，利用不同的光学原理，已设计制造出多种多样的显微镜，泰山学院生物与酿酒工程学院电镜•在1924年，32岁的德布罗意证明电子也和光子一样具有波动性，其波长本身就比光子短。这位未来的法国公爵和德国亲王，早年曾毕业于历史专业，却在刚刚萌发科学兴致不久投身第一次世界大战。•上述研究使德布罗意马上博士毕业，5年后，为他赢得了诺贝尔物理学奖。泰山学院生物与酿酒工程学院•1931年，一束轻盈的电子在一米多高的巨型金属柱中加速，继而被汇聚在一些小网格样品上，将小格放大了14.4倍。这台试验品就被定义为“世上第一台电子显微镜”（电镜）。•它标志人类首次以电代光“照”出了物体的影像。执行这项工程的德国科学家卢斯卡也因此在55年后被颁予诺贝尔奖。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院•1952年，英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。•1988年共轭焦扫描显微镜广泛使用。泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院泰山学院生物与酿酒工程学院1.1.3显微镜的用途•利用光学原理及明视场、暗视场、相衬、微分干涉相衬、荧光、偏光等。加配各种附件，如摄影、示教镜等可广泛地应用于解剖学、生物学、组织学、药物学、地质学、微纤维学、土壤研究、皮革工业、医学、射线学、血清学、毒物学、兽医学，泰山学院生物与酿酒工程学院•在病虫害防治、检疫、中草药鉴定、石油探矿、木材鉴定、纤维品质检定、法医学、考古学、矿物学以及其它工业材料和工业产品等广泛应用。泰山学院生物与酿酒工程学院1.1.4显微镜技术的发展方向技术上将更快地向定量显微术方向发展；在仪器上不论是光学显微镜还是电子显微镜，都将从单一功能的仪器向多功能组合的大型仪器发展；在操作上将在更大程度上引入电子学技术，从而向更高的自动化操作发展；图象分析技术将迅速地在显微技术中广泛的应用；设法解决在超微结构水平上作活体的观察。泰山学院生物与酿酒工程学院1.2显微解剖切片机发展史•1665年罗伯特.虎克《植物解剖学》，小刀削木栓。•1682格雷韦，世界上最早的《植物解剖学》。•1770年JohnHill首次发明制作一种圆筒式切片机。•1775年Custance发明另一种卧式切片机。•1787年Adams易操纵的切片机。•1830年Pritchard制造另一种切片机。泰山学院生物与酿酒工程学院•1839年切片机在法国的Chevalier的著作中首先提到。•显微镜切片学在1885年出版的李氏《显微切片学家手册》问世后，正式确定，该书也是国际上公认的现代显微技术的最早、最著名的书籍。泰山学院生物与酿酒工程学院•1856年Welcker首次设计制作小型的台式切片机。•1859年冷冻切片和冷冻切片机泰山学院生物与酿酒工程学院•滑动切片机和旋动切片机泰山学院生物与酿酒工程学院1.3染色技术发展史1.3.1显微技术的用具及其方法演进1.3.2染色技术发展史泰山学院生物与酿酒工程学院1.3.1显微技术的用具及其方法演进•夹木（固定装置）•载玻片（75*25*1mm）•盖玻片（0.17mm）•染色缸和染色片架:1895年Borinmann首创。1897年Coplin重新改良，使用至今。•烫板•包埋模具•温箱泰山学院生物与酿酒工程学院1.3.2染色技术发展史•染色：单染、复染、多染•染料：天然和人工合成染料泰山学院生物与酿酒工程学院•固定剂•脱水剂•包埋剂•封藏剂泰山学院生物与酿酒工程学院