Войти
 Фазово-контрастный микроскоп | |
| Использует | Микроскопическое исследование неокрашенного биологического материала |
|---|---|
| Изобретатель | Фриц Зернике |
| Производитель | Leica, Zeiss, Nikon, Olympus и другие |
| Модель | kgt |
| Сопутствующие товары | Дифференциальная интерференционная контрастная микроскопия, Модуляционно-контрастная микроскопия Хоффмана, Количественная фазовая- Контрастная микроскопия |
Фазово-контрастная микроскопия - это метод оптической микроскопии, который преобразует фазовые сдвиги света, проходящего через прозрачный образец, в изменения яркости изображения. Сами фазовые сдвиги невидимы, но становятся видимыми, когда отображаются как изменения яркости.
Когда световые волны проходят через среду, отличную от вакуума, взаимодействие со средой приводит к изменению амплитуды волны и фазы в способ зависит от свойств среды. Изменения амплитуды (яркости) возникают из-за рассеяния и поглощения света, которое часто зависит от длины волны и может вызывать появление цветов. Фотографическое оборудование и человеческий глаз чувствительны только к колебаниям амплитуды. Таким образом, без специальных мер фазовые переходы невидимы. Тем не менее, фазовые изменения часто несут важную информацию.
Те же клетки, полученные с помощью традиционной светлопольной микроскопии (слева) и с помощью фазово-контрастной микроскопии (справа) Фазово-контрастная микроскопия особенно важна в биологии. Он выявляет множество клеточных структур, которые не видны в светлопольном микроскопе , как показано на рисунке. Эти структуры были сделаны видимыми для более ранних микроскопистов с помощью окрашивания, но это потребовало дополнительной подготовки и гибели клеток. Фазово-контрастный микроскоп позволил биологам изучить живые клетки и то, как они пролиферируют посредством деления клеток. Это один из немногих доступных методов количественной оценки клеточной структуры и компонентов, в котором не используется флуоресценция. После изобретения в начале 1930-х годов фазово-контрастная микроскопия оказалась таким достижением в микроскопии, что ее изобретатель Фриц Зернике был удостоен Нобелевской премии по физике в 1953 году.
Воспроизведение носителя Принцип работы темнопольной и фазово-контрастной микроскопии Основным принципом визуализации фазовых изменений в фазово-контрастной микроскопии является отделение освещающего (фонового) света от образца. рассеянный свет (который составляет детали переднего плана) и управлять ими по-разному.
Кольцевой световой индикатор (зеленый), проходящий через кольцевое пространство конденсатора, фокусируется конденсатором на образце. Часть света рассеивается образцом (желтым). Оставшийся свет не зависит от образца и образует фоновый свет (красный). При наблюдении за неокрашенным биологическим образцом рассеянный свет слабый и обычно сдвинут по фазе на -90 ° (из-за типичной толщины образцов и разницы показателей преломления между биологической тканью и окружающей средой) относительно к фоновому свету. Это приводит к тому, что передний план (синий вектор) и задний план (красный вектор) имеют почти одинаковую интенсивность, что приводит к низкой контрастности изображения.
В фазово-контрастном микроскопе контраст изображения увеличивается двумя способами: путем создания конструктивного интерференция между рассеянными и фоновыми световыми лучами в областях поля зрения, в которых находится образец, и за счет уменьшения количества фонового света, который достигает плоскости изображения. Во-первых, фоновый свет сдвигается по фазе на -90 °, пропуская его через кольцо фазового сдвига, что устраняет разность фаз между фоном и рассеянными световыми лучами.
Когда свет затем фокусируется на плоскости изображения (где размещается камера или окуляр), этот фазовый сдвиг вызывает фон и рассеянные световые лучи, исходящие из областей поля зрения, содержащих образец (т. Е. Передний план) конструктивно мешать, что приводит к увеличению яркости этих областей по сравнению с областями, не содержащими образец. Наконец, фон затемняется на ~ 70-90% кольцом серого фильтра ; этот метод максимизирует количество рассеянного света, генерируемого освещающим (т. е. фоновым) светом, в то же время сводя к минимуму количество освещающего света, достигающего плоскости изображения. Часть рассеянного света, который освещает всю поверхность фильтра, будет сдвинут по фазе и затемнен кольцами, но в гораздо меньшей степени, чем фоновый свет, который освещает только кольца фазового сдвига и серого фильтра.
Выше описан отрицательный фазовый контраст. В своей положительной форме фоновый свет сдвинут по фазе на + 90 °. Таким образом, фоновый свет будет сдвинут по фазе на 180 ° по сравнению с рассеянным светом. Затем рассеянный свет будет вычтен из фонового света, чтобы сформировать изображение с более темным передним планом и более светлым фоном, как показано на первом рисунке.
Клетки S cerevisiae, полученные с помощью ДИК-микроскопия 
A количественная фазово-контрастная микроскопия изображение клеток в культуре. Высота и цвет точки изображения соответствуют оптической толщине, которая зависит только от толщины объекта и относительного показателя преломления . Таким образом, объем объекта может быть определен, если известна разница в показателе преломления между объектом и окружающей средой. Успех фазово-контрастного микроскопа привел к ряду последующих фазовых изображений методы. В 1952 году Жорж Номарски запатентовал то, что сегодня известно как микроскопия с дифференциальным интерференционным контрастом (ДИК). Он увеличивает контраст за счет создания искусственных теней, как будто объект освещен сбоку. Но ДИК-микроскопия не подходит, когда объект или его контейнер меняют поляризацию. С ростом использования поляризационных пластиковых контейнеров в клеточной биологии, ДИК-микроскопия все чаще заменяется микроскопией с модуляционным контрастом Хоффмана, изобретенной Робертом Хоффманом в 1975 году.
Традиционные методы фазового контраста увеличивают контраст оптически., совмещение информации о яркости и фазе в одном изображении. С момента появления цифровой камеры в середине 1990-х годов было разработано несколько новых методов цифровой фазовой визуализации, известных под общим названием количественная фазово-контрастная микроскопия. Эти методы создают в цифровом виде два отдельных изображения, обычное изображение светлого поля и так называемое изображение с фазовым сдвигом. В каждой точке изображения изображение с фазовым сдвигом отображает количественный фазовый сдвиг, индуцированный объектом, который пропорционален оптической толщине объекта.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с фазово-контрастной микроскопией. |
