原位觀察顯微鏡可在樣品原始環境下進行實時、動態觀察，其構造和組成部分通常如下：
光學系統
??照明系統??：為觀察提供光源，有透射式和反射式之分。透射式照明光線從樣品下方穿過，適用于透明或半透明樣品；反射式照明光線從樣品上方照射，用于不透明樣品。光源類型多樣，如鹵素燈、LED燈、汞燈等，不同光源具有不同光譜特性，可按需選擇。
??物鏡和目鏡??：物鏡是顯微鏡最重要的光學部件之一，直接決定顯微鏡的放大倍數和分辨率，有不同放大倍數可供選擇，如 5X、10X、20X 等。目鏡則進一步放大物鏡所成的像，常見放大倍數為 10X，也有 15X、20X 等。
??聚光鏡??：其作用是將光源發出的光線聚焦到樣品上，增強樣品的照明亮度，提高觀察的清晰度。聚光鏡有不同的數值孔徑，可根據觀察需要進行更換。
機械系統
??載物臺??：用于放置樣品，有固定式和移動式兩種。移動式載物臺可以通過手動或電動方式在 X、Y 方向移動，方便觀察樣品的不同區域。
??調焦裝置??：包括粗調焦旋鈕和細調焦旋鈕，用于調節物鏡與樣品之間的距離，使樣品成像清晰。粗調焦旋鈕用于快速調整焦距，細調焦旋鈕用于精確調整焦距。
??物鏡轉換器??：可以在多個物鏡之間進行切換，方便改變顯微鏡的放大倍數。物鏡轉換器通常有 4 - 6 個物鏡安裝位置。
成像系統
??圖像傳感器??：將光學圖像轉換為電信號，常見的圖像傳感器有 CCD(電荷耦合器件)和 CMOS(互補金屬氧化物半導體)。CCD 具有高靈敏度、低噪聲等優點，適用于對圖像質量要求較高的場合；CMOS 則具有成本低、功耗小等優勢。
??圖像采集卡??：負責將圖像傳感器輸出的電信號轉換為數字信號，并傳輸到計算機中進行處理和存儲。
??顯示器??：用于顯示觀察到的圖像，可根據需要選擇不同尺寸和分辨率的顯示器。
原位環境控制系統
??溫控系統??：可精確控制樣品周圍的溫度，模擬不同的環境溫度條件，溫度控制范圍通常為 - 196℃至 600℃，甚至更寬。
??氣氛控制系統??：能夠調節樣品周圍的氣體成分和壓力，如提供氧氣、氮氣、氫氣等不同的氣體環境，以及控制氣壓范圍，以滿足不同實驗需求。
??液體環境系統??：對于需要在液體環境中進行觀察的樣品，該系統可以提供穩定的液體環境和液體流動控制，以模擬生物體內的液體環境或化學反應中的液相環境。
電氣系統和軟件系統
??電氣系統??：為顯微鏡的各個部件提供穩定的電源供應，確保顯微鏡的正常運行。同時，還具備過流、過壓保護等功能，以保護顯微鏡的安全。
??軟件系統??：用于控制顯微鏡的操作，如調節照明強度、焦距、物鏡轉換等，還能對采集到的圖像進行處理、分析和存儲，如圖像增強、測量、拼接等。
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