光學(xué)顯微鏡的相差觀察方法(Phase Contrast)是一種利用光的干涉原理來增強(qiáng)樣品與背景之間對(duì)比度的觀察技術(shù)。以下是對(duì)光學(xué)顯微鏡相差法觀察方法的詳細(xì)介紹:
一、成像原理
人眼只能在光波的波長(zhǎng)(顏色)和振幅(亮度)有變化的情況下區(qū)分被檢物體。對(duì)于和周圍介質(zhì)折射率相差不大的透明狀物體,如活細(xì)胞、微生物等,光線通過時(shí)波長(zhǎng)和振幅變化不顯著,難以分辨。相差觀察方法利用樣品的厚度和折射率引起的相位差,通過光學(xué)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,將這個(gè)相位差轉(zhuǎn)換成振幅差(即亮度差),從而提高樣品的可見度和對(duì)比度。
具體來說,當(dāng)光線通過樣品時(shí),由于樣品不同部分的折射率不同,光線會(huì)發(fā)生不同程度的折射和相位延遲。這些相位差異在通過相差物鏡和相差聚光鏡時(shí),會(huì)被轉(zhuǎn)換成振幅差異,使得樣品的不同部分在視野中呈現(xiàn)出不同的亮度,從而提高了樣品的清晰度和可見度。
二、關(guān)鍵部件
相差觀察方法需要以下關(guān)鍵部件:
相差聚光鏡:在光源與聚光鏡之間加入相差環(huán)(環(huán)形光闌),使透過聚光鏡的光線形成環(huán)形光。相差環(huán)的環(huán)狀孔直徑和孔寬與物鏡內(nèi)的相位環(huán)板匹配,形成的像恰好落在物鏡后焦面與相位板上的共軛面重合。因此,不同倍數(shù)物鏡要與不同倍數(shù)的環(huán)匹配。相差環(huán)可通過推拉環(huán)板、轉(zhuǎn)盤聚光鏡等形式切換進(jìn)出光路。
相差物鏡:相差物鏡鏡片中裝有相位板,這個(gè)相位板通常由氟化鎂等材料制成,能夠?qū)⒅鄙涔饣蜓苌涔獾南辔煌七t1/4波長(zhǎng)。根據(jù)相位板的不同設(shè)計(jì),相差可以分為正相差和負(fù)相差兩種類型。正相差物鏡標(biāo)記為Ph,背景變暗,樣品邊界外圍形成白色光環(huán);負(fù)相差物鏡標(biāo)記為Nh,背景非常暗,樣品邊界內(nèi)圍形成白色光環(huán)。
三、操作步驟
準(zhǔn)備樣品:將待觀察的樣品放置在載物臺(tái)上,并用壓片夾固定好。
對(duì)光:打開顯微鏡的電源開關(guān),調(diào)節(jié)光源和聚光鏡,使光線形成環(huán)形光照明。
放置相差物鏡:將相差物鏡安裝在物鏡轉(zhuǎn)換器上,并旋轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)。
調(diào)節(jié)焦距:使用粗調(diào)和細(xì)調(diào)螺旋調(diào)節(jié)焦距,使樣品在視野中清晰可見。
觀察:通過目鏡觀察樣品,并調(diào)整光源強(qiáng)度和光圈大小以獲得Z佳的觀察效果。
四、注意事項(xiàng)
選擇合適物鏡和聚光鏡:不同倍數(shù)的物鏡需要配合相應(yīng)倍數(shù)的相差聚光鏡使用,以確保獲得Z佳的相差效果。
保持樣品清潔:樣品表面B須清潔無塵,否則會(huì)影響觀察效果。
調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度:光源強(qiáng)度應(yīng)適中,過強(qiáng)或過弱都會(huì)影響觀察效果。
對(duì)中調(diào)節(jié):相差環(huán)附近通常有對(duì)中螺絲,用于對(duì)中相差環(huán)。未調(diào)中的相差環(huán)會(huì)導(dǎo)致相差效果大打折扣。對(duì)中望遠(yuǎn)鏡(合軸調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡)可用于調(diào)中相襯環(huán)。
五、應(yīng)用
相差觀察方法在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,特別是在細(xì)胞生物學(xué)和微生物學(xué)研究中。相差顯微鏡能夠清晰地觀察到活細(xì)胞、微生物等無色透明樣品的形態(tài)和結(jié)構(gòu),為科學(xué)研究提供了有力的支持。
綜上所述,光學(xué)顯微鏡的相差觀察方法是一種利用光的干涉原理來增強(qiáng)樣品與背景之間對(duì)比度的觀察技術(shù)。通過合理配置和使用相差聚光鏡和相差物鏡等關(guān)鍵部件,并遵循正確的操作步驟和注意事項(xiàng),可以獲得高質(zhì)量的相差圖像。