Perbedaan fase kontras positif dan negatif pada mikroskop
Bergantung pada konfigurasi dan sifat cincin fase yang diposisikan pada bidang fokus belakang objektif, sampel dapat diamati dalam kontras fase positif atau negatif. Tutorial interaktif ini mempelajari hubungan antara surround (S), difraksi (D), dan partikel terang yang dihasilkan (gelombang P), serta mikroskop kontras fase positif dan negatif. Selain itu, geometri pelat fase dan gambar sampel yang representatif juga disajikan.
Ketika orang menggunakannya dalam pekerjaan mereka sekarang, sebagian besar peneliti berada dalam perbedaan negatif, dan sekarang perbedaan positif tidak banyak berperan dalam pekerjaan penelitian ilmiah saat ini.
Tutorial menginisialisasi gambar fase dengan sampel yang dipilih secara acak yang muncul di jendela Gambar Kontras Fase, dan hubungan gelombang yang sesuai ditampilkan di sebelah kiri jendela gambar. Untuk mengoperasikan tutorial, gunakan kursor mouse untuk memindahkan terjemahan antara kontras fase positif dan negatif atau penggeser mode kontras fase pencahayaan terang. Saat penggeser diterjemahkan, gambar yang muncul di jendela gambar kontras fase mengubah cara spesimen muncul dalam mode pencitraan saat ini yang diatur oleh penggeser. Selain itu, di bawah grafik bentuk gelombang terdapat pelat fase yang berubah bentuk agar sesuai dengan mode pencitraan yang dipilih oleh penggeser. Untuk melihat sampel baru, gunakan menu tarik-turun Sampel Terpilih untuk memilih sampel lain.
Plot konfigurasi pelat fase, hubungan gelombang, dan vektor yang terkait dengan pembuatan gambar kontras fase positif dan negatif disajikan pada Gambar 1. Contoh spesimen yang dicitrakan dengan teknik ini juga ditampilkan. Dalam konfigurasi optik fase-kontras positif (baris atas gambar pada Gambar 1), muka gelombang sekeliling (S) melewati pelat fase, menghasilkan pergeseran fase bersih dari kemajuan fase 180 derajat, dengan 1/4 panjang gelombang ( 1 setengah panjang gelombang). Muka gelombang surround tingkat lanjut sekarang dapat berpartisipasi dalam interferensi destruktif dengan gelombang difraksi (D) pada bidang gambar perantara. Dalam kebanyakan kasus, hanya memajukan fase relatif muka gelombang di sekitarnya saja tidak cukup untuk menghasilkan gambar kontras tinggi dalam mikroskop Nikon. Ini karena amplitudo gelombang sekeliling secara signifikan lebih besar daripada gelombang yang terdifraksi, dan menekan gambar yang dihasilkan oleh interferensi dari sebagian kecil dari jumlah total gelombang. Untuk mengurangi muka gelombang di sekitarnya ke nilai yang lebih dekat dengan amplitudo gelombang yang terdifraksi (dan melakukan interferensi pada bidang gambar), opasitas pada cincin fase tujuan diperoleh dengan menerapkan logam semi-transparan (peningkatan densitas netral). ) Lapisan Lantai. Gelombang cahaya di sekitarnya, yang melewati hampir seluruhnya melalui cincin fase dengan desain, di bawah mikroskop kontras fase, secara signifikan berkurang amplitudonya oleh opasitas pelat fase ke nilai dalam kisaran 10 hingga 30 persen dari intensitas aslinya.
Karena gelombang partikel yang dihasilkan dihasilkan oleh interferensi* muka gelombang di sekitarnya dan difraksi, amplitudo gelombang partikel (P) yang dihasilkan oleh interferensi antara muka gelombang yang tiba di bidang bayangan sekarang jauh lebih kecil daripada yang mengelilinginya ketika di Seksual lapisan kepadatan diterapkan. Efek bersihnya adalah mengubah perbedaan fase relatif yang diperkenalkan oleh lintasan cahaya yang muncul dari bidang gambar melalui spesimen menjadi perbedaan amplitudo (intensitas). Karena mata manusia akan menginterpretasikan perbedaan intensitas sebagai kontras, spesimen sekarang terlihat di lensa mata mikroskop dan juga dapat ditangkap di membran dengan sistem kamera konvensional, atau secara digital, menggunakan perangkat CCD atau CMOS. Semua sistem kontras fase positif secara selektif memajukan fase depan gelombang linear surround (S) relatif terhadap muka gelombang terdifraksi bola (D). Spesimen dengan indeks bias lebih tinggi dari media sekitarnya tampak lebih gelap pada latar belakang abu-abu netral, sedangkan spesimen dengan indeks bias lebih rendah dari media renang tampak lebih terang daripada latar belakang abu-abu.
Untuk memodifikasi pemisahan spasial dari muka gelombang terdifraksi yang mengelilingi fase dan amplitudo dalam sistem optik kontras fase, sejumlah konfigurasi pelat fase telah diperkenalkan. Karena pelat fasa terletak pada atau sangat dekat dengan bidang fokus belakang objektif (bidang difraksi), semua cahaya yang melewati mikroskop harus melewati komponen ini. Bagian pelat fasa pada fokus annular kondensornya disebut daerah konjugasi, sedangkan daerah sisanya disebut daerah komplementer. Wilayah konjugat berisi bahan yang bertanggung jawab untuk mengubah fase cahaya (tidak terbiaskan) sekitarnya dengan plus atau minus 90 derajat sehubungan dengan muka gelombang yang terdifraksi. Secara umum, area cincin konjugasi fase lebih lebar (sekitar 25 persen ) daripada area yang ditentukan oleh gambar cincin kondensasi untuk mengurangi jumlah cahaya sekitar yang menyebar ke area komplementer.
Sebagian besar pelat fase yang tersedia dari produsen mikroskop modern adalah salah satu pelat yang disiapkan dengan pengendapan vakum dari film dielektrik dan logam tipis pada pelat kaca atau dipasang langsung pada permukaan lensa tujuan mikroskop. Peran film dielektrik adalah fase cahaya, sedangkan film logam melemahkan intensitas cahaya yang tidak difraksi. Beberapa produsen menggunakan beberapa pelapis anti-reflektif yang dikombinasikan dengan film untuk mengurangi jumlah silau dan pantulan cahaya liar kembali ke sistem optik. Jika pelat fase tidak terbentuk pada permukaan lensa, pelat fase biasanya tersemen di antara lensa-lensa berurutan yang berada pada bidang fokus di dekat bagian belakang lensa objektif. Ketebalan dan indeks bias lapisan dielektrik, logam, dan antirefleksi, serta semen optik, dipilih dengan hati-hati untuk menghasilkan pergeseran fasa yang diinginkan antara daerah komplementer dan terkonjugasi dari pelat fasa. Dalam istilah optik, pelat fase yang mengubah fase relatif terhadap cahaya di sekitarnya untuk membelokkan cahaya sebesar 90 derajat (positif atau negatif) disebut pelat seperempat gelombang karena efek perbedaan jalur optik padanya.
Tinjauan invers fase positif ditunjukkan pada Gambar 1. Pelat kontras fase positif (sisi kiri Gambar 1) mendorong gelombang sekeliling, sebesar 1/4 panjang gelombang, karena cincin erosi pada pelat kaca, yang dapat dikurangi dengan lintasan atas di pelat indeks tinggi Jalur fisik gelombang diambil. Karena interaksi dengan sampel, ketika sinar sampel yang terdifraksi (D) diperlambat, perbedaan jalur optik antara gelombang melingkar dan terdifraksi yang muncul dari pelat fase adalah setengah panjang gelombang dengan 1/4 panjang gelombang. Hasil bersihnya adalah 180-derajat perbedaan jalur optik antara gelombang sekitar dan gelombang terdifraksi, yang menghasilkan interferensi destruktif untuk sampel indeks bias tinggi di antara bidang gambar. Kurva amplitudo untuk fase positif berlawanan dengan gelombang interferensi destruktif ditunjukkan pada grafik atas Gambar 1. Gelombang partikel (P) yang dihasilkan memiliki amplitudo yang lebih rendah daripada gelombang keliling (S), sehingga membuat objek tampak dibandingkan dengan relatif latar belakang yang lebih gelap. Bawah, gambar ganggang hijau Zygnema ditampilkan di sebelah kanan (berlabel DL). Vektor yang diwakili oleh progres 1/4 panjang gelombang, yang ditampilkan sebagai 90-derajat gelombang sekeliling yang berputar berlawanan arah jarum jam dalam kontras fase positif, muncul di antara gambar dan gambar pada Gambar 1.
Sebagai alternatif, optik mikroskop juga dapat dibuat untuk menghasilkan fase negatif yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada bagian bawah Gambar 1, dalam hal ini gelombang sekitar (S) tertunda (daripada maju) dengan seperempat panjang gelombang relatif pada gelombang satu difraksi (D). Hasilnya, spesimen dengan indeks bias tinggi tampak lebih terang dengan latar belakang abu-abu yang lebih gelap (lihat gambar bawah berlabel BM pada Gambar 1). Pada lawan fase negatif, pelat fase objektif berisi cincin terangkat yang memperlambat fase (alih-alih memajukan fase sebagai kebalikan fase positif), melewati seperempat panjang gelombang relatif terhadap fase gelombang yang terdifraksi sebagai gelombang keliling orde nol. Karena gelombang yang terdifraksi telah tertunda oleh seperempat panjang gelombang saat mereka melewati spesimen, perbedaan jalur optik antara gelombang di sekitarnya dan yang terdifraksi dihilangkan dan sampel indeks bias tinggi mengganggu secara konstruktif pada bidang gambar. Perhatikan bahwa gelombang partikel (P) yang dihasilkan lebih tinggi dalam amplitudo daripada gelombang sekeliling (S) dalam kontras fase negatif. Juga ditampilkan adalah fase terbalik negatif, di mana vektor gelombang keliling melewati rotasi 90 derajat searah jarum jam dari diagram vektor.
