相差显微技术详细分析

[2012/10/17]

　　1.首先简单介绍一下阿贝成像原理

　　阿贝成像原理: 物是一系列不同空间频率的集合.入射光经物平面发生夫琅和费衍射,在透镜焦面(频谱面)上形成一系列衍射光斑,各衍射光斑发出的球面次波在相面上相干叠加,形成像。

　　阿贝成像原理将成像过程分为两步:第一步“分频”;第二步“合成”。

　　由阿贝的观点来看：许多成像光学仪器就是一个低通滤波器,物平面包含从低频到高频的信息,透镜口径限制了高频信息通过,只许一定的低频通过,因此,丢失了高频信息的光束再合成,图象的细节变模糊. 孔径越大,丢失的信息越少,图象越清晰.

　　意义：用频谱语言来描述信息,它启发人们用改造频谱的方法来改造信息。

　　2.相差成像

　　人的眼睛能够识别明与暗之差(光的强度)和颜色不同(光的波长不同)，但难以识别差别小的无色的透明物体。

　　光对无色透明物体(相位物体)并不引起明、暗和颜色的变化，而只产生所谓的相位差。可是这种相位差不能用肉眼识别，也就看不见这种相位物体了。

　　相差显微镜利用阿贝成像原理，把相位信息转化为振幅信息，是观察透明物体的关键。

　　3.光路原理

　　相差光路最重要两个元件是环形光阑和相位板

　　环形光阑：不同的环状孔形成的光阑，它们的直径和孔宽是与不同的物镜相匹配的。由于透明圆环所成的像恰好落在物镜后焦点平面和相板上的共轭面重合。因此，未发生偏斜的直射光便通过共轭面。其作用是将直射光所形成的像从一些衍射旁像中分出来。

　　相位板：安装在物镜的后焦面处，相板装有吸收光线的吸收膜和推迟相位的相位膜。它除能推迟直射光线或衍射光的相位以外，还有吸收光使亮度发生变化的作用。

　　必需调节光阑的亮环和相板的环状圈重合对齐，才能发挥相差显微镜的效能。否则直射光或衍射光的光路紊乱，应被吸收的光不能吸收，该推迟相位的光波不能推迟，就失去了相差显微镜的作用。

　　切片不能太厚，一般以5-10μm为宜。光线透过标本后发生折射，偏离了原来的光路，同时被延迟了1/4λ(波长)，如果再增加或减少1/4λ，则光程差变为1/2λ，两束光合轴后干涉加强，振幅增大或减下，提高反差。

　　A+相板：将直射光推迟1/4λ，两组光波合轴后光波相加，振幅加大，标本结构比周围介质更加变亮，形成亮反差(或称负反差)。

　　B+相板：将衍射光推迟1/4λ，两组光线合轴后光波相减，振幅变小，形成暗反差(或称正反差)，结构比周围介质更加变暗。

　　1953年诺贝尔物理学奖得主荷兰人泽尔尼克发明该技术。

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