全自動顯微鏡是一款無窮遠熒光顯微鏡，它是光學顯微鏡的一種，是在某些光學顯微鏡的基礎上添加一個熒光組件，可以將一些經(jīng)過特殊處理的細胞進行熒光激發(fā)而后得到比較有特色的熒光照片。原理是用特定波長的激發(fā)光照射樣品，使之發(fā)出熒光，從而讓觀察者對樣品的內部結構進行觀察。光學顯微鏡則是利用透鏡組合將物體放大幾百至千倍進行觀察。一般如果被觀察物是透明的，或者內部結構不能很好地從顏色上進行很好的區(qū)分，那么熒光顯微鏡是一個不錯的選擇，能夠解決普通顯微鏡無法觀察透明物質的問題。
用于研究應用的全自動顯微鏡都是基于一套光學濾光片而工作：一個激發(fā)濾光片、一個分束片和一個發(fā)射濾光片。這些過濾片通常是一起插在濾光塊(復合顯微鏡)或在一個扁平的盛放器(主要是立體顯微鏡)中。激發(fā)濾光片會選擇波長來激發(fā)標本內一個特定的染料，發(fā)射濾光片作為一種質量控制，只讓特定的熒光團發(fā)射的波長通過。二向分色鏡是用來反射激發(fā)帶中的光并在發(fā)射帶中傳遞光，從而產生經(jīng)典的熒光入射光。熒光是生物和分析顯微鏡中常用的物理現(xiàn)象之一，主要是因為它具有靈敏度高、特異性強的特點。
熒光是冷發(fā)光的一種形式。全自動顯微鏡甚至允許用戶決定單個分子種類的分布、數(shù)量及其在細胞內的位置。可以實現(xiàn)共區(qū)域化和相互作用的研究，離子濃度以及觀察細胞內間的胞吞和胞吐過程。借助超分辨率熒光顯微鏡，甚至可以成像亞分辨率結構。
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