什么是微分干涉差顯微鏡?DIC是什么原理?

 1952年，Nomarski在相差顯微鏡原理的基礎(chǔ)上發(fā)明了微分干涉差顯微鏡。DIC顯微鏡又稱Nomarski相差顯微鏡（Nomarki contrast microscope），其優(yōu)點(diǎn)是能顯示結(jié)構(gòu)的三維立體投影影像。與相差顯微鏡相比，其標(biāo)本可略厚一點(diǎn)，折射率差別更大，故影像的立體感更強(qiáng)。

  微分干涉相襯顯微鏡（DIC顯微鏡 differential interference contrast microscope）的物理原理完全不同于相差顯微鏡，技術(shù)設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多。DIC利用的是偏振光，透射式DIC顯微鏡有四個(gè)特殊的光學(xué)組件：偏振器（polarizer）、DIC棱鏡、DIC滑行器和檢偏器（analyzer）。偏振器直接裝在聚光系統(tǒng)的前面，使光線發(fā)生線性偏振。在聚光器中則安裝了石英Nomarski棱鏡，即DIC棱鏡，此棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的兩束光（x和y），二者成一小夾角。聚光器將兩束光調(diào)整成與顯微鏡光軸平行的方向。最初兩束光相位一致，在穿過標(biāo)本相鄰的區(qū)域后，由于標(biāo)本的厚度和折射率不同，引起了兩束光發(fā)生了光程差。在物鏡的后焦面處安裝了第二個(gè)Nomarski棱鏡，即DIC滑行器，它把兩束光波合并成一束。這時(shí)兩束光的偏振面（x和y）仍然存在。最后光束穿過第二個(gè)偏振裝置，即檢偏器。在光束形成目鏡DIC影像之前，檢偏器與偏光器的方向成直角。檢偏器將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光，從而使二者發(fā)生干涉。x和y波的光程差決定著透光的多少。光程差值為0時(shí)，沒有光穿過檢偏器；光程差值等于波長(zhǎng)一半時(shí)，穿過的光達(dá)到最大值。于是在灰色的背景上，標(biāo)本結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出亮暗差。為了使影像的反差達(dá)到最佳狀態(tài)，可通過調(diào)節(jié)DIC滑行器的縱行微調(diào)來(lái)改變光程差，光程差可改變影像的亮度。調(diào)節(jié)DIC滑行器可使標(biāo)本的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出正或負(fù)的投影形象，通常是一側(cè)亮，而另一側(cè)暗，這便造成了標(biāo)本的人為三維立體感，類似大理石上的浮雕，如下圖。   DIC顯微鏡下的硅藻（偽彩色）     DIC顯微鏡使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，特別是一些較大的細(xì)胞器，如核、線粒體等，立體感特別強(qiáng)，適合于顯微操作。目前像基因注入、核移植、轉(zhuǎn)基因等的顯微操作常在這種顯微鏡下進(jìn)行。   落射式的DIC顯微鏡則只需要三個(gè)特殊的光學(xué)組件：偏振器（polarizer）、DIC棱鏡和檢偏器（analyzer），其光學(xué)原理如圖所示： 由圖可知：由光源發(fā)出的光波經(jīng)起偏器后經(jīng)半透半反鏡入射至Nomarski偏振棱鏡，棱鏡將其分成兩束具有微小夾角、振動(dòng)方向相互垂直且振幅相等的線偏振光，通過筒長(zhǎng)無(wú)限顯微物鏡后，產(chǎn)生剪切量為△x（略小于顯微鏡分辨率）的平行光入射到放置在載物臺(tái)上的被測(cè)表面，從被測(cè)表面反射的兩束正交偏振光各自經(jīng)原路返回，由棱鏡重新復(fù)合共線，經(jīng)檢偏器后成像在像面上。由于被剪切的光束產(chǎn)生的分離量略小于顯微鏡的分辯極限，因而在視場(chǎng)中看不到干涉條紋，通過將被測(cè)樣品的位相變化轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)的變化，可看到具有立體感的浮雕成像。   DIC顯微鏡廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。   微分干涉相襯觀察法 (DIC) 顯微鏡檢查是明場(chǎng)顯微鏡檢查的明智之選，利用這種先進(jìn)的技術(shù)手段可以觀察到未染色的試樣，而這些試樣在明場(chǎng)中成像較弱。   利用偏振光觀察浮雕樣成像   未染色試樣通常并不顯眼，在明場(chǎng)顯微鏡檢查中幾乎看不到試樣的細(xì)節(jié)。但實(shí)際上，這些試樣會(huì)與穿過它們的光源發(fā)生作用，并產(chǎn)生相移，而這些現(xiàn)象肉眼是看不見的。染色會(huì)導(dǎo)致振幅偏移，且穿過的光線強(qiáng)度會(huì)存在差異，但絕大多數(shù)情況下，無(wú)生命的試樣才會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象。DIC 顯微鏡檢查是一種利用光程長(zhǎng)度的梯度差和相移，令相位物體在光學(xué)顯微鏡下清晰可見的技術(shù)手段。用戶可以利用這種方式，通過適當(dāng)?shù)南嘁r度和分辨率來(lái)觀察活細(xì)胞和有機(jī)體。   DIC 顯微鏡產(chǎn)生的圖像為浮雕狀，看起來(lái)有投影。這些圖像沒有光暈現(xiàn)象，相對(duì)其他顯微鏡而言，由于具備光學(xué)切片功能，即使較厚的試樣也依然能夠成像。   在 DIC 顯微鏡檢查中，只有偏振光可用于試樣照明。上述偏振光通過偏光正交平面，被色散成兩條不同的光射線。這兩條光射線彼此非常接近。由于這兩條光射線在試樣中會(huì)發(fā)生折射或散射，因此，會(huì)產(chǎn)生不同的相移。如果這些光射線重新聚合，它們會(huì)互相干涉。光線此時(shí)為橢圓偏光。該偏光將通過檢偏鏡轉(zhuǎn)變成振幅移位。通過這種方式，令高達(dá) 1/200 波長(zhǎng)（使用照相機(jī)時(shí)，甚至達(dá) 1/1000 波長(zhǎng)）之間波長(zhǎng)差的相位移動(dòng)，以及整個(gè)波長(zhǎng)都清晰可見。     內(nèi)容來(lái)源: 景通儀器 原文地址: http://www.sipmv.com/support/faq/2048/