相差顯微鏡的原理

……你是否經常使用相差顯微鏡來觀察你的細胞？

……相差顯微鏡是如何工作的？

在這篇短片中，我們將向您展示：

……為什么這種顯微鏡技術對科學家如此重要?

……相位對比如何使幾乎透明的細胞清晰可見?

來吧，先睹為快，對對對，就是下面這個視頻NA圖片  點它?。?！

什么是相差顯微鏡（Phas Contrast Microscopy）?

相差顯微鏡是荷蘭科學家澤尼克Zernike于1935年發(fā)明的，并于1955年獲得諾貝爾物理學獎。相差顯微鏡是一種特殊的顯微鏡，特別適用于觀察具有很高透明度的對象，例如生物切片、油膜和位相光柵等等。光波通過這些物體，往往只改變入射光波的位相而不改變入射光波的增幅，由于人眼及所有能量檢測器只能辨別光波強度上的差別，也即振幅上的差別，而不能辨別位相的變化，因此用普通顯微鏡是難以觀察到這些物體的。透明度很高的物體，也稱為位相物體。相襯法（也叫位相反襯法）是通過空間濾波器將物體的位相信息轉換為相應的振幅信息，從而大大提高透明物體的可分辨性，該方法使科學家能夠以高水平的細節(jié)觀察有機和生物樣品，而不需要進行樣品制備、染色或標記。所以從這個意義上說，相襯法是一種光學信息處理方法，而且是*早的信息處理的成果之一，因此在光學的發(fā)展史上具有重要意義。

相差顯微鏡和普通顯微鏡的區(qū)別是: 用環(huán)狀光闌代替可變光闌，用帶相板的物鏡代替普通物鏡，并帶有一個合軸用的望遠鏡。

用途

相差顯微鏡主要用于觀察未經染色的標本和活細胞。

基本原理：

相差顯微鏡利用物體不同結構成分之間的折射率和厚度的差別，把通過物體不同部分的光程差轉變?yōu)檎穹ü鈴姸龋┑牟顒e，經過帶有環(huán)狀光闌的聚光鏡和帶有相位片的相差物鏡實現(xiàn)觀測的顯微鏡。主要用于觀察活細胞或不染色的組織切片，有時也可用于觀察缺少反差的染色樣品。

相差顯微鏡把透過標本的可見光的光程差變成振幅差，從而提高了各種結構間的對比度，使各種結構變得清晰可見。光線透過標本后發(fā)生折射，偏離了原來的光路，同時被延遲了1/4λ（波長），如果再增加或減少1/4λ，則光程差變?yōu)?/2λ，兩束光合軸后干涉加強，振幅增大或減下，提高反差。在構造上，相差顯微鏡有不同于普通光學顯微鏡4個特殊之處：

1.環(huán)形光闌（annular diaphragm） 位于光源與聚光器之間，作用是使透過聚光器的光線形成空心光錐，焦聚到標本上。

2.相位板（annular phaseplate）在物鏡中加了涂有氟化鎂的相位板，可將直射光或衍射光的相位推遲1/4λ。分為兩種：

（1）A+相板：將直射光推遲1/4λ，兩組光波合軸后光波相加，振幅加大，標本結構比周圍介質更加變亮，形成亮反差（或稱負反差）。

（2）B+相板：將衍射光推遲1/4λ，兩組光線合軸后光波相減，振幅變小，形成暗反差（或稱正反差），結構比周圍介質更加變暗。

3.合軸調節(jié)望遠鏡 (centring telescope)：用于調節(jié)環(huán)狀光闌的像與相板共軛面完全吻合。

相差顯微鏡有哪些優(yōu)點？

相位對比顯微鏡的一個重要優(yōu)勢是可以自然地研究任何活細胞，而不需要固定、標記或染色。

該技術產生的所有圖像可以是無標簽的。這也為研究人員節(jié)省了時間，并減少了實驗之間出現(xiàn)錯誤或變化的機會。

相位對比法對透明樣品效果很好，因為額外的干擾使樣品更加明顯。在這種技術中，整個物體都被照亮了。

對于研究活細胞的細胞內成分，相襯顯微鏡提供了相對較高的分辨率。細胞線粒體、有絲分裂的染色體、空泡和其他活細胞成分都可以用這種方法來研究。

相差顯微鏡的組件也可以添加到幾乎所有類型的光學顯微鏡中，只要相位物鏡符合顯微鏡的管長參數(shù)，聚光器可以與正確尺寸的環(huán)形相位環(huán)聯(lián)姻。這使得它成為一種靈活和廣泛適用的技術。

相差顯微鏡要考慮的一個重要問題是什么？以及ibidi提供的解決方式是？