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迪克变形虫变形虫
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讲解

差分干扰对比度(DIC)

微分干涉对比(迪克)显微镜是明场显微镜的一种很好的替代方法,用于获得未染色标本的正确图像,这些标本通常只能在明场中提供较弱的图像。

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具有偏振光的浮雕图像

未染色的标本在明视野显微镜下经常显得不起眼并且没有足够的细节。但是实际上,它们与惊人的光相互作用,并且发生了人眼无法检测到的相移。染色会导致振幅偏移和通过的光强度不同,但是大多数情况下,这仅适用于死物质。 迪克 显微镜技术是一种使用光程长度上的梯度和相移的技术,可以使相对象在光学显微镜下可见。以此方式,可以以足够的对比度和分辨率观察活细胞和生物。

由a产生的图像 迪克 显微镜像浮雕一样,似乎有阴影。它们没有光晕伪影,并且由于光学切片的可能性,相对较厚的标本也可以成像。

迪克 在显微镜下,仅使用偏振光照射样品。偏振光被散射成具有正交偏振平面的两条不同的光线。这两条光线非常接近。当它们在样品中经历不同的折射或散射时,会发生不同的相移。如果这些光线团聚,它们将相互干扰。现在,光被椭圆偏振了。可以通过分析仪将该极化改变为幅度偏移。以这种方式,可以使在高达1/200波长(甚至使用相机甚至是1/1000波长)与整个波长之间的波长差的相移可见。

光波的振荡

在非偏振光中,光波相对于其传播轴沿所有方向振荡。但是,在线性偏振光束中,所有光波的振荡都具有相同的偏振角或偏振平面。圆极化是极化的另一种可能形式。光波的振荡跟随圆周运动并具有稳定的绝对值,而方向以恒定的角速度变化。椭圆偏振光是线性和圆偏振光的混合物。

偏振光可以通过称为偏振器的设备产生。如果用于确定振动平面的类似组件,则称为分析器。有吸收性和分光偏振器。

DIC显微镜中的光路

在一个 迪克 在显微镜下,偏振光是通过聚光镜前面的偏振镜产生的。该偏振光通过一个偏振光被分为垂直偏振面的两个线性偏振光。 迪克 棱镜又称为沃拉斯顿棱镜。沃拉斯顿棱镜可以在聚光镜的平面中找到。标准的Wollaston棱镜由双折射材料的两个楔形物构成,这些楔形物在其基底上胶合在一起,并且光轴平行于外表面且彼此垂直。

穿过该棱镜的偏振光被切成两个具有不同偏转角的紧密间隔的波,即普通波和异常波。它们具有垂直的偏振面,并且对于这两个波,介质的行为就好像它具有单个有效折射率一样。波前的剪切发生在位于两个棱镜之间的折射率交界处的干涉平面处。光波在空间上被剪切角分开。对于整个棱镜上所有匹配的光波,它们的方向和它们之间的距离都相同。这两个波之间的间隔必须小于显微镜的分辨率极限。

因此,样品以紧密间隔的成对的光波照射,这些光波平行于横向位移进入。如果这两个光波与具有不同折射率或不同厚度的样品部分相互作用,则它们从样品中出来时的光程长度将有所不同。光路长度是折射率和光路两点之间的厚度的乘积。它与渡越时间和光速有关。由于光程长度与光的传播时间有关,因此在两个匹配的光波之间会发生相移。

在光波穿过样品后,它们通过另一个沃拉斯顿棱镜被带回了一起。现在它们彼此干涉,形成椭圆偏振光。椭圆偏振光通过检偏器。只有具有不同偏振面的光才能通过,因此对于不同的光波会产生不同的振幅。相移被转换为幅度偏移,从而导致所得图像中的光强度不同。

对于现代 迪克 显微镜通常对沃拉斯顿棱镜进行修改。一个例子是诺马斯基棱镜。它也包括两个双折射楔,但是只有一个楔与沃拉斯顿棱镜中的一个相同。另一个被修改,光轴倾斜放置。这导致干涉平面位于棱镜外部。因此,棱镜可以位于物镜的孔径平面之外,并且更易于使用。

迪克 在显微镜下,相邻物点的相移差有助于成像。可以看到折射率或厚度有梯度的样品的细节。当光束相互垂直偏振时,通过旋转显微镜载物台可以产生不同的图像。

重要的是要记住不要在 迪克 显微镜检查是因为许多聚合物对光具有去极化作用,并且会破坏对比度。

图4:来自光源的非偏振光通过偏振滤光片,并以45°偏振。通过沃拉斯顿棱镜后,光被分成垂直偏振分量,一个偏振角为0°,另一个偏振角为90°。聚光镜随后将光引导通过样品。样品被具有不同偏振的两条相干平行光线照亮。这基本上产生了两个略微偏移的样品明场图像,一个具有0°偏振光,另一个具有90°偏振光。由于光的偏振不同,这些图像不会干涉。分离的射线经历不同的光程长度,因为它们穿过样品的点的厚度或折射率可能有所不同。与另一束相比,这导致了一条射线的相移。穿过物镜后,垂直偏振的光重新组合成在135°偏振的光。根据光程长度的差异,两条光线的干涉现在会变亮或变暗,从而使几乎看不见的结构出现。最后,没有任何相移的直接透射光被135°方向的偏振滤光片(也称为检偏器)去除。

图6a-c:秀丽隐杆线虫记录有差分干扰对比(迪克)和具有不同分束角的Wollaston棱镜