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徕卡显微镜:微分干涉对比(DIC)

2013-04-16  发布者:admin 

 微分干涉对比显微镜(DIC)是一个很好的替代明视场显微镜未染色标本,获得适当的图像往往只提供一个弱的形象在明

Transdescantia__DIC

 

浮雕般的图像与偏振光

未染色标本往往显得不起眼,在明显微镜的细节耗尽。但实际上它们与显着的光发生相移,与人眼是不可检测的。染色会导致幅移,通过光的强度的差异,但主要是这是唯一可能的死材料。DIC的显微镜是一种技术,它使用的光路长度和相移的梯度,以使在光学显微镜下可见的相位对象。以这种方式,可以观察活细胞和生物具有足够的对比度和分辨率。

图片由DIC显微镜产生浮雕般的,似乎有一个阴影。他们有没晕文物和比较厚的标本,也可以成像光学切片的可能性。

在DIC的显微镜中,只有偏振光,用来照亮标本。被分散成两个不同的光线的偏振面正交的偏振光。这两条光线极为接近对方。当他们遇到不同的折射或散射在试样会发生不同的相移。如果这些光线团聚,他们会互相干扰。光现在是椭圆偏振光。这的偏振可以改成通过分析仪的振幅移位。以这种方式,可取得明显的相移的波长之间的差异高达1/200波长(或什至1/1000波长使用相机上)和一个全波长。

Amoeba_Proteus__DIC

图 1A:Amobeba变形杆菌,DIC


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图 1B:Amobeba变形杆菌,明场

 

光波的振荡

在非偏振光的光的波在其传播的轴线在所有方向上摆动。然而,在直线偏振光的光,所有的光波的振荡具有相同的角度的偏振面。圆偏振是另一种可能的形式的偏振。光波的振荡如下圆形运动,并具有稳定的绝对值,而以恒定的角速度的方向变化。椭圆偏振光的混合物,线性和圆偏振光。

的装置称为偏振器可以通过将偏振光。一个类似的组件被称为分析仪,如果它是用来确定的平面的振动。有吸收和分束器的偏振器。

Polarisation-Mathematische-Beschreibung-sp_03

Polarisation-Mathematische-Beschreibung-sp_03

图 2:偏振光。组合物中的直线,圆或椭圆偏振波(黑色)的线性偏振光分量(红色和灰色)

 

DIC显微镜的光路

在DIC显微镜,偏振光通过在聚光镜前面的偏振片。该偏振光与垂直的两个直线偏振光的偏振面被分成通过更好地了解作为一个Wollaston棱镜的DIC棱镜。Wollaston棱镜中可以找到的平面中的聚光镜。甲标准的渥拉斯顿棱镜建立的双折射材料制成的两个楔形件胶合在一起的他们的基地,具有平行于光轴的外表面和彼此垂直的。

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图 3:在第一部分中的渥拉斯顿棱镜45°偏振光被分离成两个相互垂直的偏振光线与0°和90°(左),分别。随后的第二部分改变他们的分散液,根据偏振(右)。通过聚光镜后,这两种光线成为平行。

 

偏振光通过这个棱镜剪成两个紧密间隔的波有不同角度的偏转,普通和特殊波。他们有偏振垂直的平面,这两个波的介质的行为,就好像它有一个单一的有效折射率。的波阵面的剪切发生上面的的干涉平面,位于两个棱镜的折射率之间的交界处。光波在空间上分离的剪切角。它们的方向和它们之间的距离在整个棱镜的所有匹配的光波是相同的。这两个波之间的空间小于显微镜的分辨率极限。

 

因此,试样被照亮间隔紧密的对光波进入平行的横向位移。如果这两个光波与具有不同折射率的或不同的厚度的试样份,将其光路长度的差异,因为它们的出现从检体。的光路长度的光学路径上的两个点之间的折射率和厚度的商品。这是相关的渡越时间和光速。的光路长度的光的渡越时间,两者之间的匹配光波发生的相移。

光波所走过的标本后,他们一起带回通过另一个沃拉斯顿棱镜。现在,他们互相干扰,形成椭圆偏振光。椭圆偏振光通过的分析仪。唯一的光具有不同的偏振面能够通过,因此产生不同的振幅对于不同的光波。的相移变换成幅移,导致生成图像中的不同的光强度。

 

现代DIC显微镜沃拉斯顿棱镜经常修改。其中一个例子是利用Nomarski棱镜。它由两个双折射楔的很好,但只有一个楔子是相同的在Wollaston棱镜中的一项。另一种修改的光轴被倾斜的位置。这会导致干涉平面位于棱镜外。因此,棱镜可以位于外的物镜的开口面,并更容易使用。

 

在DIC的显微镜相邻对象点的相移的差异的图像形成。其中有一个在其折射指数梯度或它们的厚度试样详细信息的可视化。由于光束是偏振光垂直于彼此不同的图像可以通过显微镜载物台旋转。

 

重要的是要记住不要用塑料DIC的显微镜,因为许多聚合物具有光去极化作用会破坏对比度。Figure-5_03

 

Figure-5_03

图 4:将来自光源的非偏振光通过偏振过滤器,并在45℃极化。通过渥拉斯顿棱镜后,光被分离成正交偏振分量,一个与0°和90°偏振。其后的聚光镜指示通过样品的光。由两个相干的平行光线不同极化的样品被点亮。基本上,这产生两个略有偏移的明视场图像的样品,与0°和90°偏振光。由于不同的光的偏振,这些图像不干扰。分离的光线遇到不同的光路长度,因为有可能会对上面的点,它们穿过样品的厚度或折射率的差异。这将导致在一个射线的相移相比,其他。垂直偏振的光通过物镜后,进行重新组合,以在135℃极化。据中的光路长度的差异,现在两条射线的干扰产生变亮或变暗,使得以其他方式几乎不可见的结构出现。最后,直接透射光,没有遇到任何相移,135°方向(也叫分析仪)的偏光过滤器除去。

 

 

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图 5A:老鼠的Fibroplasts,DIC


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图 5B:Transdescantia,DIC


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图 5C:Microsterias,DIC

 

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图 6A-C:线虫微分干涉对比(DIC)和沃拉斯顿棱镜,不同的分割角度记录