显微技术发展简史
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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）
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教材
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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
• 1847 年蔡司耶拿厂成批生产了2000 台直筒显微 镜。
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• 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。
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• 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，
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• 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。
• 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。
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• 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。
• 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”（burning glasses）。
• 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）。
• 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。
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• 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。
• 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。
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• 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。
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• 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，
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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。
• 1859年冷冻切片和冷冻切片机
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• 滑动切片机和旋动切片机
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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
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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。
• 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。
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• 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。
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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John Hill 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。
1897年Coplin重新改良，使用至今。 • 烫板 • Baidu Nhomakorabea埋模具 • 温箱
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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
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• 固定剂 • 脱水剂 • 包埋剂 • 封藏剂
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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。
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• 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
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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 。
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国外
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• 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”。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
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齿轮
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齿轮
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水生显微镜
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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
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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
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• 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。
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• 1856年 Welcker 首次设计制作小型的台式切 片机。
• 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。
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• 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。
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• 1952年，英国工程师Charles Oatley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。
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1.1.3显微镜的用途
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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。
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• 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。
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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
• 1847 年蔡司耶拿厂成批生产了2000 台直筒显微 镜。
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• 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。
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• 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，
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• 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。
• 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。
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• 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。
• 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”（burning glasses）。
• 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）。
• 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。
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• 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。
• 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。
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• 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。
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• 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，
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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。
• 1859年冷冻切片和冷冻切片机
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• 滑动切片机和旋动切片机
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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
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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。
• 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。
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• 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。
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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John Hill 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。
1897年Coplin重新改良，使用至今。 • 烫板 • Baidu Nhomakorabea埋模具 • 温箱
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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
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• 固定剂 • 脱水剂 • 包埋剂 • 封藏剂
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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。
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• 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
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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 。
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国外
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• 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”。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
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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
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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
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• 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。
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• 1856年 Welcker 首次设计制作小型的台式切 片机。
• 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。
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• 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。
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• 1952年，英国工程师Charles Oatley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。
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1.1.3显微镜的用途
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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。
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• 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。
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