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课堂 | 如何选择一款研究型显微镜？
哪款研究型显微镜适合我呢？
相信无论你是为实验室采购一款显微镜或者为实验选择成像设备，这都是首先考虑的问题。本文简要介绍了选择光学研究型显微镜应考虑的主要因素。
光学显微镜通常是生命科学研究实验室的核心设备之一。从明场到荧光成像，再到活细胞成像等相关应用领域中，显微镜的配置和功能都是至关重要的。
本文简要地介绍了相关的显微镜功能，并围绕着选择一款研究型显微镜应考虑的关键问题进行了概述。
您研究哪种类型的样本？
图 1：左图：载玻片用于放置固定样品，例如，组织切片。右图：细胞培养用培养皿。
选择研究型显微镜时，首先应考虑的是：要研究的样本类型。如果需要研究放在薄载玻片上的固定样品（如组织切片，细胞爬片），您可以选择正置显微镜。活细胞则对显微镜提出了特殊的功能要求，因为这些活细胞需要细胞培养液，因此需要较大的培养容器。
只有物镜朝下、聚光镜位于样本之上的倒置显微镜，才能提供活细胞成像必需的足够空间，此外，下方的物镜更容易靠近贴壁生长的细胞。同时，倒置显微镜能够保持良好的对细胞的可接触性，例如，添加显微操作器。
此外，活细胞生存还需要适当的环境，其中，温度和 CO2 浓度都必须控制在特定水平，必须配备相应控制器的培养系统才能满足这项要求。
图 2：左图：正置显微镜的特征是：物镜朝上，聚光镜位于样本之下。右图：在一台倒置显微镜上，这项设置反过来会为用户提供更多的空间，并确保物镜靠近样本。
您的样本尺寸如何呢？
显微镜样本尺寸包括：长度、宽度和高度。鉴于组织切片等样本仅在 X、Y 轴上成像，还有些应用领域需要在 Z 轴上获取图像。要实现活细胞的三维成像，建议配备电动物镜转换器，其能够引导样本逐步穿过焦点。成像软件应能够重建单幅图像，以实现三维观察。
针对活细胞，必须考虑尺寸、时间。在这种情况下，系统稳定性则变成了另一个重要特征。由于图像获取期间的温度变化会对成像系统造成影响，因而必须采取有效的防范措施。自动对焦调整，例如，Adaptive Focus Control (AFC) 能够弥补这些温度升高造成的影响，并始终定位预定义焦点。
图 3：在长期延时图像获取过程中，Adaptive Focus Control (AFC) 能够自动稳定显微镜焦点。如果携带样本的盖玻片因热活动等原因而发生位置变化，那么，传感器能够检测到 LED 光束 (850 nm) 的移动情况。
哪种反差观察法最适用于您的样本呢？
运用反差度较低的显微镜观察大部分细胞，尤其是动物细胞时，无法观察到细节。此时，研究人员必须采用反差观察法来解决这个问题。相差 (PH) 和微分干涉相差 (DIC) 能够控制光束穿过样本以增加反差，此外，您也可以用荧光染料对其进行染色（免疫荧光法），从而分别使用荧光蛋白进行观察。
根据反差观察法，显微镜需要特殊设备；例如，相差观察法需要特殊的物镜，而 DIC 则需采用切入光路的特殊棱镜。针对荧光显微镜，需要配备特殊的滤光块，确保适当长度的光波能够抵达并退出样本。
图 4：利用不同的反差观察法获取不同系列的神经元细胞。从左到右依次为：明场、DIC、相差、荧光
光源如何呢？
反差观察法的选择也决定了光源。利用卤素灯或 LED 照明装置可以为常规明场显微检测、相差和 DIC 观察法提供透射光照明，还可以使用 LED 照明装置或借助汞、氙或汞金属卤化物灯进行荧光显微检测。
您是否需要记录或发布检测结果？
如果您需要给样本拍照或进行活细胞成像，则需要一台数码显微镜照相机，尤其在荧光活细胞成像时，推荐运用灵敏的照相机最大程度减少造成细胞受损的激发光数量。除了完善的 CCD 和 EMDDC照相机之外，如今，sCMOS 照相机也因其高量子效率和采集速度而在相关领域占据了一席之地。
此外，大视场 (FOV) 有助于更迅速地寻找感兴趣区域，同时，成像的细胞数量也将进一步增加。现代化研究显微镜的特征包括：照相机端口搭载 19mm 视场，后者与 19mm sCMOS 照相机芯片实现完美匹配。
视频：19mm 视场的优势
通常，仅为样本拍照是远远不够的，还需要对获取的数据进行分析。为此，简单易用的成像和分析软件有助于获取定量数据，并进行可靠的数据分析。
您是否要在显微镜上进行细胞操作？
近几年来，对样本进行光操作已经变得非常普遍。这项技术意味着，研究人员不仅能够观察到活细胞，而且还可以借助光对其进行处理。例如，荧光漂白恢复 (FRAP) 有助于解密复杂的动态细胞过程。对于这些光操作技术，通常需要采用额外的光源，后者必须集成到显微镜的光路之中。
徕卡显微系统的无限远光路接口是一项通用型解决方案，能够将额外的光源接入显微镜光路之中，而且不会对图像质量造成影响，例如，FRAP、光转换、光消融或光遗传学等。运用适当的适配器，研究人员甚至可以连接自制的设备。
图 5：Leica WF FRAP 模块（左图的黑盒子）可以通过Infinity无限远接口与倒置研究型显微镜 Leica DMi8 相连
您的采购预算是多少？
如果您是需要购置显微镜，还需考虑一个重要问题：您手里有多少资金可以用于购置显微镜。有些显微镜供应商常常会提供适用于特殊应用领域的固定配置。然而，您无需为一切用不到的固定配置组件“买单”。这就是自由配置组件价格低于固定配置显微镜系统的原因所在。
此外，随着时间的推移，您对显微镜的要求可能会发生变化。在这种情况下，一个可以升级的系统将具备特殊优势，而预定义和固定配置将会使应用领域受到限制。可升级性为您日益变化的需求提供了自由和灵活性。
综合考虑以上因素，模块化显微镜平台，例如，Leica DMi8，能够令研究人员在研究初期拥有一台能够负担得起的显微镜系统，这个系统随着未来需求的变化，还可以升级和完善。
图 6：由于 Leica DMi8 具有模块性，因此，它可以依据研究人员的需求予以配置。此外，如果未来的要求有所变化，这台显微镜亦可升级。
谁将使用这台显微镜？
显微镜的用户范围很广，层次不一，尤其在高校中，显微镜的用户既有富有经验的“老手”，亦有毫无经验的“新手小白”。因此，一个简单易用的显微镜系统搭载一款直观软件，例如，Leica Application Suite X (LAS X)，有助于确保用户快速入门，并迅速获取数据。例如，面向工作流程的设计、图像分析向导以及外围设备无缝集成到系统之中，这些优势都会简化您的工作。
关于徕卡显微系统Leica Microsystems
徕卡显微系统是全球显微科技与分析科学仪器之领导厂商，总部位于德国维兹拉(Wetzlar, Germany)。主要提供显微结构与纳米结构分析领域的研究级显微镜等专业科学仪器。自公司十九世纪成立以来，徕卡以其对光学成像的极致追求和不断进取的创新精神始终得到业界广泛认可。徕卡在复合显微镜、体视显微镜、数码显微系统、激光共聚焦扫描显微系统、电子显微镜样品制备和医疗手术显微技术等多个显微光学领域处于全球领先地位。
徕卡显微系统在全球有七大产品研发与生产基地，在二十多个国家拥有服务支持中心。徕卡在全球一百多个国家设有区域分公司或销售分支机构，并建有遍及全球的完善经销商服务网络体系。
