Фазоконтрастная микроскопия (PCM) представляет собой метод оптической микроскопии, которая преобразует фазовые сдвиги в свете, проходящем через прозрачный образец в изменения яркости в изображении. Фазовые сдвиги сами невидимы, но становятся видимыми, когда показаны как вариации яркости.
Когда световые волны проходят через среду, отличную от вакуума, взаимодействие со средой вызывает изменение амплитуды и фазы волны, зависимым от свойств среды. Изменения в амплитуде (яркости) возникают из-за рассеяния и поглощения света, что часто зависит от длины волны и может привести к воспитанию цветов. Фотографическое оборудование и человеческий глаз чувствительны только к изменениям амплитуды. Без особых договоренностей, следовательно, изменения фазы являются невидимыми. Тем не менее, фазовые изменения часто передают важную информацию.
Основной принцип для создания фазовых изменений, видимых в фазовой микроскопии, состоит в том, чтобы отделить осветительный (фоновый) свет от света, разбираемого образцом (который составляет детали переднего плана) и манипулировать этими по-разному.
Кольцо в форме кольца (изображено на зеленом на рисунке), который проходит конденсатор, сфокусирован на образце конденсатором. Часть освещающего света разбросана образцом (желтый). Оставшийся свет не зависит от образца и образует фоновый свет (красный). При наблюдении за неокрашенным биологическим образцом рассеянный свет слабый и обычно изменяется фазой на -90 градусов (как из-за типичной толщины образцов, так и разности показателей преломления между биологической тканью и окружающей средой) относительно фонового света. Это приводит к переднему плану (синий вектор на сопроводительной фигуре) и фон (красный вектор), имеющий почти одинаковую интенсивность, что приводит к низкому контрассу изображения.
В фазовом микроскопе контраст изображения увеличивается двумя способами: путем создания конструктивного помех между разбросанными и фоновыми светиками света в областях поля зрения, которые содержат образец, и путем уменьшения количества фонового света, который достигает плоскости изображения. [4] Во-первых, фоновый свет изменяется на фазе на -90 градусов путем прохождения его через кольцо смены фазового сдвига, что устраняет разность фаз между фоном и лучами рассеянного света.
Когда свет затем фокусируется на плоскости изображения (где расположена камера или окуляр), этот фазовый сдвиг вызывает фон и разбросанные светильники, происходящие из областей поля зрения, которые содержат образец (то есть, передний план), чтобы конструктивно мешать, что приводит к увеличению яркости этих областей по сравнению с регионами, которые не содержат выборки. Наконец, фон Dimmed ~ 70-90% от серого фильтра кольца; Этот метод максимизирует количество рассеянного света, генерируемого светом освещения, в то же время сводя к минимуму количество освещения, которое достигает плоскости изображения. Некоторые из рассеянных света, которые освещают всю поверхность фильтра, будут изменены фазой и потускнеют кольцами, но в гораздо меньшей степени, чем фоновый свет, который только освещает фазовые сдвиги и кольца серого фильтра.
Вышеуказанное описывает негативную фазовую контрастность. В своей положительной форме фоновый свет вместо этого смещен на фазу на +90 степень. Таким образом, фоновый свет будет на 180 градусов из фазы относительно разбросанного света. Разбросанный свет будет вычтен из фонового света, образуя изображение с более темным передним планом и более легким фоном.
