相襯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(duì)象,例如生物切片、油膜和位相光柵等等。光波通過(guò)這些物體,往往只改變?nèi)肷涔獠ǖ奈幌喽桓淖內(nèi)肷涔獠ǖ脑龇捎谌搜奂八心芰繖z測(cè)器只能辨別光波強(qiáng)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(guò)空間濾波器將物體的位相信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的振幅信息,從而大大提高透明物體的可分辨性,所以從這個(gè)意義上說(shuō),相襯法是一種光學(xué)信息處理方法,而且是較早的信息處理的成果之一,因此在光學(xué)的發(fā)展史上具有重要意義。
相襯顯微鏡的基本原理
利用物體不同結(jié)構(gòu)成分之間的折射率和厚度的差別,把通過(guò)物體不同部分的光程差轉(zhuǎn)變?yōu)檎穹ü鈴?qiáng)度)的差別,經(jīng)過(guò)帶有環(huán)狀光闌的聚光鏡和帶有相位片的相差物鏡實(shí)現(xiàn)觀測(cè)的顯微鏡。主要用于觀察活細(xì)胞或不染色的組織切片,有時(shí)也可用于觀察缺少反差的染色樣品。
把透過(guò)標(biāo)本的可見(jiàn)光的光程差變成振幅差,從而提高了各種結(jié)構(gòu)間的對(duì)比度,使各種結(jié)構(gòu)變得清晰可見(jiàn)。光線透過(guò)標(biāo)本后發(fā)生折射,偏離了原來(lái)的光路,同時(shí)被延遲了1/4λ(波長(zhǎng)),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(qiáng),振幅增大或減下,提高反差。在構(gòu)造上,相差顯微鏡有不同于普通顯微鏡之處
1.環(huán)形光闌:位于光源與聚光器之間,作用是使透過(guò)聚光器的光線形成空心光錐,焦聚到標(biāo)本上。
2.相位板: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(biāo)本結(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變亮,形成亮反差(或稱負(fù)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(jié)構(gòu)比周圍介質(zhì)更加變暗。
3.合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡:用于調(diào)節(jié)環(huán)狀光闌的像與相板共軛面完全吻合。
4.綠色濾光片:縮小照明光線波長(zhǎng)范圍,減少由于照明光線的波長(zhǎng)不同引起的相位變化。
修理維護(hù)
相襯顯微鏡使用中的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)相位倒轉(zhuǎn) 當(dāng)n’<n或n’>n時(shí)得到象的明暗反差正好相反,稱為相位倒轉(zhuǎn)。當(dāng)相位差δ=0時(shí)是無(wú)法識(shí)別的,隨著δ的增大反差變大,當(dāng)δ繼續(xù)增大到某一值后會(huì)出現(xiàn)相位倒轉(zhuǎn)。用90%高吸光值(高反差)物鏡時(shí),這個(gè)轉(zhuǎn)變值約為0.55λ,用70%標(biāo)準(zhǔn)吸光值的物鏡時(shí)約為0.33λ。較高吸光值的物鏡應(yīng)該用于分辨較小的光程差。
(2)暈輪和漸暗效應(yīng) 在相差顯微鏡成象過(guò)程中,某一結(jié)構(gòu)由于相位的延遲而變暗時(shí),并不是光的損失,而是光在象平面上重新分配的結(jié)果。因此在黑暗區(qū)域明顯消失的光會(huì)在較暗物體的周圍出現(xiàn)一個(gè)明亮的暈輪。這是相差顯微鏡的缺點(diǎn),它妨礙了精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察,當(dāng)環(huán)狀光闌很窄時(shí)暈輪現(xiàn)象更為嚴(yán)重。相差顯微鏡的另一個(gè)現(xiàn)象是漸暗效應(yīng),指相差觀察相位延遲相同的較大區(qū)域時(shí),該區(qū)域邊緣會(huì)出現(xiàn)反差下降。
(3)樣品厚度的影響 當(dāng)進(jìn)行相差觀察時(shí),樣品的厚度應(yīng)該為5μm或者更薄,當(dāng)采用較厚的樣品時(shí),樣品的上層是很清楚的,深層則會(huì)模糊不清并且會(huì)產(chǎn)生相位移干擾及光的散射干擾。
(4)蓋玻片和載玻片的影響 樣品一定要蓋上蓋上蓋玻片,否則環(huán)狀光闌的亮環(huán)和相板的暗環(huán)很難重合。相差觀察對(duì)載玻片和蓋玻片的玻璃質(zhì)量也有較高的要求,當(dāng)有劃痕,厚薄不均或凹凸不平時(shí)會(huì)產(chǎn)生亮環(huán)歪斜及相位干擾。另外玻片過(guò)厚或過(guò)薄時(shí)會(huì)使環(huán)狀光闌亮環(huán)變大或變小。
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