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相差顯微技術(shù)詳細(xì)分析

[2012/10/17]

　　1.首先簡單介紹一下阿貝成像原理

　　阿貝成像原理: 物是一系列不同空間頻率的集合.入射光經(jīng)物平面發(fā)生夫瑯和費(fèi)衍射,在透鏡焦面(頻譜面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑發(fā)出的球面次波在相面上相干疊加,形成像。

　　阿貝成像原理將成像過程分為兩步:第一步“分頻”;第二步“合成”。

　　由阿貝的觀點(diǎn)來看：許多成像光學(xué)儀器就是一個(gè)低通濾波器,物平面包含從低頻到高頻的信息,透鏡口徑限制了高頻信息通過,只許一定的低頻通過,因此,丟失了高頻信息的光束再合成,圖象的細(xì)節(jié)變模糊. 孔徑越大,丟失的信息越少,圖象越清晰.

　　意義：用頻譜語言來描述信息,它啟發(fā)人們用改造頻譜的方法來改造信息。

　　2.相差成像

　　人的眼睛能夠識(shí)別明與暗之差(光的強(qiáng)度)和顏色不同(光的波長不同)，但難以識(shí)別差別小的無色的透明物體。

　　光對(duì)無色透明物體(相位物體)并不引起明、暗和顏色的變化，而只產(chǎn)生所謂的相位差。可是這種相位差不能用肉眼識(shí)別，也就看不見這種相位物體了。

　　相差顯微鏡利用阿貝成像原理，把相位信息轉(zhuǎn)化為振幅信息，是觀察透明物體的關(guān)鍵。

　　3.光路原理

　　相差光路最重要兩個(gè)元件是環(huán)形光闌和相位板

　　環(huán)形光闌：不同的環(huán)狀孔形成的光闌，它們的直徑和孔寬是與不同的物鏡相匹配的。由于透明圓環(huán)所成的像恰好落在物鏡后焦點(diǎn)平面和相板上的共軛面重合。因此，未發(fā)生偏斜的直射光便通過共軛面。其作用是將直射光所形成的像從一些衍射旁像中分出來 。

　　相位板：安裝在物鏡的后焦面處，相板裝有吸收光線的吸收膜和推遲相位的相位膜。它除能推遲直射光線或衍射光的相位以外，還有吸收光使亮度發(fā)生變化的作用。

　　必需調(diào)節(jié)光闌的亮環(huán)和相板的環(huán)狀圈重合對(duì)齊，才能發(fā)揮相差顯微鏡的效能。否則直射光或衍射光的光路紊亂，應(yīng)被吸收的光不能吸收，該推遲相位的光波不能推遲，就失去了相差顯微鏡的作用。

　　切片不能太厚，一般以5-10μm為宜。光線透過標(biāo)本后發(fā)生折射，偏離了原來的光路，同時(shí)被延遲了1/4λ(波長)，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。

　　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)。

　　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。

　　1953年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主荷蘭人澤爾尼克發(fā)明該技術(shù)。