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1．熒光顯微鏡（fluorescencemicroscope）是用來觀察標本中的自發熒光物質或以熒光素染色或標記的細胞和結構。熒光顯微鏡是以高壓汞燈產生的短波紫外線為光源，并配有激發、阻斷、吸熱和吸收紫外線等濾片系統，標本中的熒光物質在紫外線激發下產生各種顏色的熒光，借以研究該熒光物質在細胞和組織內的分布。組織中的自發性熒光物質如神經細胞和心肌細胞等內的脂褐素呈棕黃色熒光，肝貯脂細胞和視網膜色素上皮細胞內的維生素A呈綠色熒光，某些神經內分泌細胞和神經纖維內的單胺類物質（兒茶酚胺、5－羥色胺、組胺等）在甲醛作用下呈不同顏色的熒光，組織內含有的奎寧、四環素等藥物也呈現一定的熒光。細胞內的某些成分可與熒光素結合而顯熒光，如溴化乙錠與吖啶橙可與DNA綜合，進行細胞內DNA含量測定。熒光顯微鏡更廣泛用于免疫細胞化學研究，即以異硫氰酸或羅丹明等熒光素標記抗體（一抗或二抗），用該標記抗體直接或間接地與細胞內的相應抗原結合，以檢測該抗原的存在與分布。
2．相差顯微鏡（phasecontrastmicroscope）是用于觀察組織培養中活細胞形態結構的。活細胞無色透明，一般光鏡下不易分辨細胞輪廓及其結構。相差顯微鏡的特點是將活細胞不同厚度及細胞內各種結構對光產生的不同折射作用，轉換為光密度差異（明暗差），使鏡下結構反差明顯，影像清楚。組織培養研究常用的是倒置相差顯微鏡（invertedphasecontrastmicroscope），它的光源和聚光器在載物臺的上方，物鏡在載物臺的下方，便于觀察貼附在培養器皿底壁上的活細胞。
3．暗視野顯微鏡（dark-fieldmicroscope）主要用于觀察因反差或分辨力不足的微小顆粒。此種顯微鏡主要是有一個暗視野集光器，使光線不直接進入物境，故呈暗視野。而標本內的小顆粒產生的衍射光或散射光進入物鏡，暗視野中的顆粒呈明亮小點，如同在暗室可見一束光線中的微小塵粒一般。普通通光鏡最大分辨率為0.2μm，暗視野顯微鏡則可分辨0.004～0.2μm的微粒，適用于觀察細胞內線粒體運動及標本中細菌等微粒的運動等。
4．共集激光掃描顯微鏡（confocallaserscanningmicroscope,CLSM）是近10年研制成的高光敏度、高分辨率的新型儀器。它以激光為光源，光束經聚焦后落在樣品（組織厚片或細胞）不同深度的微小一點，并作移動掃描，通過電信號彩色顯像，經過微機圖像分析系統進行二維和三維分析處理。CLSM可對細胞進行三維結構圖像分析，細胞內各種熒光標記物的微量分析，細胞內Ca2+、pH值等的動態分析測定，細胞的受體移動、膜電位變化、酶活性和物質轉運的測定，并以激光對細胞及其染色體進行切割、分離、篩選和克隆。因此，CLSM是一種高技術產品，可對細胞的多種功能進行全自動、高效、快速的微量定性和定量測定。
其他如偏光顯微鏡用于研究組織晶體物質及纖維等的光學性質，紫外光顯微鏡用于研究細胞內核酸的分布與定量等。
