李曉舟 王 林 廖仁梅

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 陜西 咸陽 712100）

0 引言

光學(xué)顯微鏡是一種用來觀察微觀世界的有效和必備的工具[1]，相比電子顯微鏡更加廉價，且觀測樣品不需真空環(huán)境，可以實現(xiàn)原位觀測[2]，如溶液中顆粒的流動行為。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡是通過目測樣品獲取信息的，無法準確描述樣品的尺寸、形貌等重要數(shù)據(jù)，且無法獲取顯微鏡照片。隨著數(shù)碼成像技術(shù)的發(fā)展，電子目鏡[3]應(yīng)運而生。電子目鏡是針對光學(xué)顯微鏡配置的一種可將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)碼信息的目鏡，常用CMOS圖像傳感器，它可以捕獲顯微鏡觀察到的圖像信息并以圖片的形式存入電腦，通過相關(guān)軟件(如Photoshop)根據(jù)標尺計算樣品的尺寸、形貌等。配有電子目鏡的光學(xué)顯微鏡在可視化教學(xué)[4]與科研[5]當(dāng)中日益重要。

本文利用配有電子目鏡的光學(xué)顯微鏡，研究磁性微粒的尺寸和聚集體形貌，并研究了其在溶液中靶向移動的規(guī)律。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗儀器與試劑

XSP02型光學(xué)顯微鏡，130萬像素的電子目鏡，永磁鐵。Fe3O4@SiO2磁性微球參考文獻[6]制備，磁分離后分散在去離子水中。

1.2 實驗步驟

光學(xué)顯微鏡和電子目鏡按照說明書安裝調(diào)試，電子目鏡通過usb線接入電腦，圖像捕獲軟件為minisee1.1.2，使用前先安裝到電腦中。樣品滴在載玻片表面，輕輕蓋上蓋玻片，置于10×目鏡下，運行minisee軟件，通過調(diào)節(jié)對焦旋鈕使圖像在顯示器上更加清晰，捕獲圖像并保存至指定文件夾。將永磁鐵置于樣品一端，迅速選擇連拍模式，拍攝間隔1s，連續(xù)捕獲圖像并保存至指定文件夾。

2 實驗結(jié)果與討論

圖1 水溶液中Fe3O4@SiO2磁性微球的顯微鏡照片

圖1為Fe3O4@SiO2磁性微球在水溶液中的靜態(tài)顯微鏡照片，由圖可見微球的球狀形貌非常規(guī)整，利用Photoshop7.0計算微球的平均尺寸為～1.08μm，少數(shù)微球形成聚集形態(tài)。由于光學(xué)顯微鏡自身的限制，即可見光發(fā)生散射或衍射，測量結(jié)果可能比實際尺寸偏大。

圖2 水溶液中Fe3O4@SiO2磁性微球的磁靶向移動過程的顯微鏡照片

圖2為Fe3O4@SiO2磁性微球在外加磁場作用下靶向移動照片，照片采取連拍模式，拍攝間隔為1s。利用Photoshop7.0確定微球的坐標，計算微球在7s內(nèi)的平均直線位移為～295.14μm，平均移動速率為～42.16μm·s-1。由圖可見，在外加磁場作用下微球并非直線運動，這是由于其尺寸非常小，在溶液中做無規(guī)則的布朗運動所導(dǎo)致的，因此我們又計算了其在x軸的平均移動速率為～37.00μm·s-1、在y軸的平均移動速率為～20.22μm·s-1，由此可推出磁場方向和x軸的夾角θ為～28.7°。

由于圖片獲取過程都能從顯示器上直接觀察，可以為學(xué)生直觀的演示微觀粒子在溶液中的運動行為，提高學(xué)生對科學(xué)研究的興趣及對科學(xué)前沿的認識，啟發(fā)創(chuàng)新思維，并且可以提出科學(xué)問題如移動速率、磁場方向的計算等等，讓學(xué)生課堂討論并布置作業(yè)。因此該方法用于物理化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等課堂教學(xué)的效果應(yīng)該十分顯著。

3 結(jié)論

本文成功的利用配有電子目鏡的光學(xué)顯微鏡，研究了磁性微粒的尺寸和形貌，并研究了其在溶液中靶向移動的規(guī)律。這種廉價的、直觀的、可原位觀察微觀物質(zhì)定向移動的方法，將有望在科學(xué)研究及可視化教學(xué)當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。

［1］魏秋芬，孫寶清，邵長玲，孔軍伶.普通光學(xué)顯微鏡在形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)中的使用注意事項[J].醫(yī)學(xué)信息，2010，23：4708-4709.

［2］蔣成義，詹曉東，王文忠，張明潔.顯微耳科學(xué)的可視化教學(xué)研究[J].蚌埠醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2007，32：494-495.

［3］徐進，倪旭翔，曹向群，陸祖康.CMOS光柵圖像納米細分技術(shù)研究[J].光學(xué)儀器，2006，28：56-60.

［4］李疆.生物學(xué)顯微鏡的“數(shù)碼化”及應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2011，36：33-35.

［5］胡楊，夏順仁，陳睿，夏強.基于視頻的血管壓力灌注系統(tǒng)的設(shè)計[J].浙江大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2010，44：1098-1102.

［6］Lei Z L.,Li Y.L.,Wei X.Y.Journal of Solid State Chemistry[J]. 2008，181：480-486.