Skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo fazių kontrasto mikroskopu
Atsižvelgiant į objektyvo užpakalinėje židinio plokštumoje esančio fazinio žiedo konfigūraciją ir pobūdį, mėginius galima stebėti teigiamu arba neigiamu fazės kontrastu. Šioje interaktyvioje pamokoje tiriamas ryšys tarp erdvinio (S), difrakcijos (D) ir gaunamų ryškių dalelių (P bangų), taip pat teigiamos ir neigiamos fazės kontrasto mikroskopijos. Be to, taip pat pateikiama fazinės plokštės geometrija ir reprezentatyvūs pavyzdiniai vaizdai.
Kai žmonės šiuo metu naudoja jį savo darbe, dauguma tyrėjų yra neigiamo skirtumo, o dabar teigiamas skirtumas dabartiniame moksliniame tiriamajame darbe nevaidina didelio vaidmens.
Mokomoji medžiaga inicijuoja fazės vaizdą atsitiktinai parinktu pavyzdžiu, kuris pasirodo fazės kontrastinio vaizdo lange, o atitinkamas bangos ryšys rodomas kairiajame vaizdo lango kaimyne. Norėdami valdyti mokymo programą, naudokite pelės žymeklį, kad perkeltumėte teigiamą ir neigiamą fazės kontrastą arba ryškaus apšvietimo fazės kontrasto režimo slankiklį. Kai slankiklis išverčiamas, fazinio kontrasto vaizdo lange rodomi vaizdai keičia tai, kaip mėginys rodomas dabartiniu slankiklio nustatytu vaizdo gavimo režimu. Be to, po bangos formos grafiku yra fazinė plokštė, kuri keičia formą, kad atitiktų slankikliu pasirinktą vaizdo režimą. Norėdami peržiūrėti naują pavyzdį, naudokite išskleidžiamąjį meniu Pasirinktas pavyzdys ir pasirinkite kitą pavyzdį.
Fazinės plokštės konfigūracijos, bangų santykių ir vektorių, susijusių su teigiamų ir neigiamų fazių kontrastų vaizdų generavimu, brėžinys pateiktas 1 paveiksle. Taip pat pateikiami šiais metodais atvaizduotų pavyzdžių pavyzdžiai. Esant teigiamo fazinio kontrasto optinei konfigūracijai (viršutinė vaizdo eilutė 1 paveiksle), erdvinis (S) bangos frontas eina per fazės plokštę, todėl fazė pasislenka 180 laipsnių fazės pažanga 1/4 bangos ilgio ( 1 pusės bangos ilgio). Pažangūs erdvinio garso bangų frontai dabar gali dalyvauti tarpinėje vaizdo plokštumoje esant destruktyviems trukdžiams difraktuotoms (D) bangoms. Daugeliu atvejų vien tik santykinės aplinkinio bangos fronto fazės pažangos nepakanka, kad Nikon mikroskopuose būtų sukurti didelio kontrasto vaizdai. Taip yra todėl, kad erdvinių bangų amplitudė yra žymiai didesnė nei difraktuotų bangų, ir slopina gautą vaizdą, kurį sukuria trukdžiai iš dalies bendro bangų skaičiaus. Siekiant sumažinti aplinkinį bangos frontą iki vertės, artimesnės difraktuotų bangų amplitudei (ir atlikti trukdžius vaizdo plokštumoje), objektyvo fazinio žiedo neskaidrumas gaunamas naudojant pusiau permatomą metalą (neutralus didėjantis tankis). ) danga Grindys. Aplinkinių šviesos bangų, kurios beveik visiškai praeina per fazinį žiedą pagal fazinio kontrasto mikroskopiją, amplitudė žymiai sumažėja dėl fazinės plokštės neskaidrumo iki vertės, kuri yra nuo 10 iki 30 procentų pradinio intensyvumo.
Kadangi susidariusią dalelių bangą sukuria aplinkinių ir difrakuotų bangų frontų trukdžiai*, dalelių (P) bangos, atsirandančios dėl interferencijos tarp bangos frontų, patenkančių į vaizdo plokštumą, dabar yra daug mažesnė nei aplinkinių, kai yra seksualinis režimas. padengta tankio danga. Grynasis efektas yra paversti santykinį fazių skirtumą, atsirandantį dėl šviesos, sklindančios iš vaizdo plokštumos per bandinį, amplitudės (intensyvumo) skirtumu. Kadangi žmogaus akis intensyvumo skirtumą interpretuos kaip kontrastą, mėginys dabar matomas mikroskopo okuliare ir taip pat gali būti užfiksuotas ant membranos su įprastomis kamerų sistemomis arba skaitmeniniu būdu, naudojant CCD arba CMOS įrenginius. Visos teigiamos fazės kontrasto sistemos selektyviai padidina linijinio erdvinio (S) bangos fronto fazę, palyginti su sferiniu difrakciniu (D) bangos frontu. Mėginiai, kurių lūžio rodiklis didesnis nei aplinkinė terpė, atrodo tamsesni neutraliame pilkame fone, o tie, kurių lūžio rodiklis mažesnis nei plaukimo terpė, atrodo šviesesni už pilką foną.
Siekiant modifikuoti difrakcinių bangų frontų, supančių fazę ir amplitudę, erdvinį atskyrimą fazinio kontrasto optinėje sistemoje, buvo įvestos kelios fazinės plokštės konfigūracijos. Kadangi fazinė plokštė yra objektyvo galinėje židinio plokštumoje (difrakcijos plokštumoje) arba labai arti jos, visa šviesa, praeinanti per mikroskopą, turi sklisti per šį komponentą. Fazinės plokštės dalis kondensatoriaus žiediniame židinyje vadinama konjuguota sritimi, o likusi sritis vadinama komplementaria sritimi. Konjuguotoje srityje yra medžiaga, atsakinga už supančios (nedifrakuotos) šviesos fazės keitimą plius arba minus 90 laipsnių difrakcinio bangos fronto atžvilgiu. Apskritai fazės konjuguoto žiedo plotas yra platesnis (apie 25 proc.) nei sritis, apibrėžta kondensuojančio žiedo vaizde, kad būtų sumažintas aplinkinės šviesos kiekis, sklindantis į papildomą sritį.
Dauguma fazinių plokščių, kurias siūlo šiuolaikiniai mikroskopų gamintojai, yra vienos iš tų, kurios yra paruoštos vakuuminiu būdu nusodinant plonas dielektrines ir metalines plėveles ant stiklo plokštės arba montuojamos tiesiai ant mikroskopo objektyvo lęšio paviršiaus. Dielektrinės plėvelės vaidmuo yra fazuoti šviesą, o metalinė plėvelė susilpnina neišsklaidytos šviesos intensyvumą. Kai kurie gamintojai naudoja kelias antirefleksines dangas kartu su plėvele, kad sumažintų akinimo ir išsklaidytos šviesos atspindį atgal į optinę sistemą. Jei fazinė plokštė nėra suformuota ant objektyvo paviršiaus, ji paprastai yra klijuojama tarp nuoseklių lęšių, esančių židinio plokštumoje netoli objektyvo galo. Dielektrinių, metalinių ir antirefleksinių dangų, taip pat optinio cemento, storis ir lūžio rodiklis yra kruopščiai parenkami, kad būtų pasiektas norimas fazės poslinkis tarp papildomos ir konjuguotos fazinės plokštės sritys. Optiniu požiūriu fazinė plokštė, kuri pakeičia fazę, palyginti su aplinkine šviesa, difrakcijai šviesą 90 laipsnių (teigiama arba neigiama), vadinama ketvirčio bangos plokšte dėl optinio kelio skirtumo poveikio.
Atvirkštinės teigiamos fazės apžvalga parodyta 1 paveiksle. Teigiamos fazės kontrasto plokštė (1 paveikslo kairioji pusė) išstumia erdvinę bangą 1/4 bangos ilgio dėl stiklo plokštėje esančio erozijos žiedo, kuris gali turi būti sumažintas aukšto indekso plokštės viršutiniu praėjimu. Nueitas bangos fizinis kelias. Dėl sąveikos su mėginiu, kai difraktuoti mėginio spinduliai (D) yra sulėtėję, optinio kelio skirtumas tarp juosiančių ir difrakuotų bangų, kylančių iš fazinės plokštės, yra pusė bangos ilgio ir 1/4 bangos ilgio. Grynasis rezultatas yra 180-laipsnio optinio kelio skirtumas tarp aplinkinių ir išsklaidytų bangų, dėl kurio atsiranda destruktyvių trukdžių didelio lūžio rodiklio pavyzdžiams tarp vaizdo plokštumų. Teigiamos fazės priešingos destrukcinės trukdžių bangos amplitudės kreivė parodyta 1 paveikslo viršutinėje diagramoje. Gautos dalelės (P) bangos amplitudė yra mažesnė nei erdvinės (S) bangos, todėl objektas atrodo palyginti su santykinai tamsesnis fonas. Apačioje, Zygnema žaliųjų dumblių vaizdas dešinėje (pažymėtas DL). Vektorius, pavaizduotas 1/4 bangos ilgio progreso, kuris rodomas kaip 90-laipsniu prieš laikrodžio rodyklę besisukanti erdvinė banga, esant teigiamam fazės kontrastui, yra tarp paveikslo ir vaizdo 1 paveiksle.
Arba mikroskopo optika taip pat gali būti pagaminta taip, kad būtų sukurta neigiama fazė priešinga faze, kaip parodyta 1 paveikslo apatinėje dalyje. Tokiu atveju erdvinės (S) bangos yra atidėtos (o ne kaip pažengusios) ketvirtadaliu bangos ilgio, palyginti su viena difrakuota (D) banga. Dėl to pavyzdžiai su dideliu lūžio rodikliu atrodo šviesesni tamsesniame pilkame fone (žr. apatinį paveikslėlį, pažymėtą BM 1 paveiksle). Neigiamoje fazėje priešingoje objektyvo fazės plokštėje yra pakeltas žiedas, kuris sulėtina fazę (o ne perkelia fazę kaip priešingą teigiamą fazę), praleidžia ketvirtadalį bangos ilgio, palyginti su difrakcinės bangos faze, kaip nulinės eilės erdvinė banga. Kadangi difrakcinės bangos buvo atidėtos ketvirtadaliu bangos ilgio, kai jos praeina per bandinį, optinio kelio skirtumas tarp aplinkinių ir difrakcinių bangų yra pašalintas, o didelio lūžio rodiklio pavyzdys konstruktyviai trukdo vaizdo plokštumoje. Atkreipkite dėmesį, kad gautos dalelės (P) bangos amplitudė yra didesnė nei erdvinės (S) bangos esant neigiamam fazės kontrastui. Taip pat parodytas neigiamas fazės atvirkštinis vaizdas, kai apėjimo bangos vektorius eina per vektoriaus diagramos sukimąsi 90 laipsnių pagal laikrodžio rodyklę.
