تفاوت کنتراست فاز مثبت و منفی در میکروسکوپ
بسته به پیکربندی و ماهیت حلقه فاز واقع در صفحه کانونی پشتی، نمونه ها را می توان در کنتراست فاز مثبت یا منفی مشاهده کرد. این آموزش تعاملی رابطه بین فراگیر (S)، پراش (D) و ذرات درخشان حاصل (امواج P)، و همچنین میکروسکوپ کنتراست فاز مثبت و منفی را مطالعه می کند. علاوه بر این، هندسه صفحه فاز و تصاویر نمونه نماینده نیز ارائه شده است.
وقتی مردم الان در کارشان از آن استفاده می کنند، اکثر محققان در تفاوت منفی هستند و حالا تفاوت مثبت نقش چندانی در کار علمی پژوهشی فعلی ندارد.
این آموزش تصویر فاز را با یک نمونه انتخاب شده تصادفی که در پنجره تصویر کنتراست فاز ظاهر می شود، مقداردهی اولیه می کند و رابطه موج مربوطه در همسایه سمت چپ پنجره تصویر نشان داده می شود. برای اجرای آموزش، از نشانگر ماوس برای جابجایی بین کنتراست فاز مثبت و منفی یا نوار لغزنده حالت کنتراست فاز روشنایی روشن استفاده کنید. هنگامی که لغزنده ترجمه می شود، تصاویری که در پنجره تصویر کنتراست فاز ظاهر می شوند، نحوه نمایش نمونه را در حالت تصویربرداری فعلی تنظیم شده توسط لغزنده تغییر می دهند. همچنین، در زیر نمودار شکل موج یک صفحه فاز وجود دارد که شکل آن را تغییر می دهد تا با حالت تصویربرداری انتخاب شده توسط نوار لغزنده مطابقت داشته باشد. برای مشاهده نمونه جدید، از منوی کشویی Selected Sample برای انتخاب نمونه دیگری استفاده کنید.
نموداری از پیکربندی صفحه فاز، روابط موج، و بردارهای مرتبط با تولید تصاویر کنتراست فاز مثبت و منفی در شکل 1 ارائه شده است. نمونه هایی از نمونه های تصویربرداری شده با این تکنیک ها نیز نشان داده شده است. در یک پیکربندی نوری با کنتراست فاز مثبت (ردیف بالای تصویر در شکل 1)، جبهه موج فراگیر (S) از صفحه فاز عبور میکند و منجر به تغییر فاز خالص 180 درجه پیشروی فاز، با طول موج 1/4 میشود. 1 نیم طول موج). جبهههای موج فراگیر پیشرفته اکنون میتوانند در تداخل مخرب با امواج پراش (D) در صفحه تصویر میانی شرکت کنند. در بیشتر موارد، پیشبرد فاز نسبی جبهه موج اطراف به تنهایی برای تولید تصاویر با کنتراست بالا در میکروسکوپ های نیکون کافی نیست. این به این دلیل است که دامنه امواج فراگیر به طور قابل توجهی بزرگتر از امواج پراش شده است و تصویر حاصل از تداخل کسری از تعداد کل امواج را سرکوب می کند. به منظور کاهش جبهه موج اطراف به مقداری نزدیکتر به دامنه امواج پراش شده (و ایجاد تداخل در صفحه تصویر)، کدورت در حلقه فاز هدف با اعمال یک فلز نیمه شفاف (چگالی افزایش خنثی) به دست می آید. ) پوشش کف. امواج نور اطراف، که تقریباً به طور کامل از حلقه فاز توسط طراحی، تحت میکروسکوپ کنتراست فاز عبور می کنند، به طور قابل توجهی با تیرگی صفحه فاز به مقداری در محدوده 10 تا 30 درصد از شدت اصلی کاهش می یابد.
از آنجایی که موج ذره ای حاصل از تداخل * جبهه موج های اطراف و پراش ایجاد می شود، دامنه موج ذره (P) که توسط تداخل بین جبهه های موجی که به صفحه تصویر می رسند، در حال حاضر بسیار کوچکتر از موج اطراف آن در حالت جنسی است. پوشش چگالی اعمال شده اثر خالص تبدیل اختلاف فاز نسبی ایجاد شده توسط عبور نور خارج شده از صفحه تصویر از طریق نمونه به تفاوت در دامنه (شدت) است. از آنجایی که چشم انسان تفاوت شدت را به عنوان کنتراست تفسیر میکند، نمونه در حال حاضر در چشمی میکروسکوپ قابل مشاهده است و همچنین میتواند با سیستمهای دوربین معمولی یا دیجیتالی با استفاده از دستگاههای CCD یا CMOS بر روی غشاء گرفته شود. همه سیستم های کنتراست فاز مثبت به طور انتخابی فاز جبهه موج فراگیر خطی (S) را نسبت به جبهه موج پراش کروی (D) پیش می برند. نمونههایی که ضریب شکست بالاتری نسبت به محیط اطراف دارند، در پسزمینه خاکستری خنثی تیرهتر به نظر میرسند، در حالی که نمونههایی که ضریب شکست کمتری نسبت به محیط شنا دارند، روشنتر از پسزمینه خاکستری به نظر میرسند.
به منظور اصلاح جداسازی فضایی جبهههای موج پراش اطراف فاز و دامنه در یک سیستم نوری کنتراست فاز، تعدادی از پیکربندیهای صفحه فاز معرفی شدهاند. از آنجایی که صفحه فاز در سطح یا بسیار نزدیک به صفحه کانونی عقب هدف (صفحه پراش) قرار دارد، تمام نوری که از میکروسکوپ عبور می کند باید از این جزء عبور کند. بخشی از صفحه فاز که در کانون حلقوی کندانسور قرار دارد، ناحیه مزدوج نامیده می شود، در حالی که ناحیه باقی مانده، ناحیه مکمل نامیده می شود. ناحیه مزدوج حاوی ماده ای است که وظیفه تغییر فاز نور اطراف (تفرق نشده) را به صورت مثبت یا منفی 90 درجه نسبت به جبهه موج پراکنده دارد. به طور کلی، ناحیه حلقه مزدوج فاز وسیعتر است (حدود 25 درصد) از ناحیه تعریف شده توسط تصویر حلقه متراکم برای کاهش مقدار نور اطراف که به ناحیه مکمل منتشر میشود.
اکثر صفحات فاز موجود از سازندگان میکروسکوپ مدرن یکی از آنهایی هستند که با رسوب خلاء لایه های نازک دی الکتریک و فلزی بر روی یک صفحه شیشه ای تهیه می شوند یا مستقیماً روی سطح عدسی شی میکروسکوپ نصب می شوند. نقش فیلم دی الکتریک فاز دادن نور است، در حالی که فیلم فلزی شدت نور پراش نشده را کاهش می دهد. برخی از تولیدکنندگان از چندین پوشش ضد انعکاس همراه با فیلم استفاده می کنند تا میزان تابش خیره کننده و بازتاب نور سرگردان را به سیستم نوری کاهش دهند. اگر صفحه فاز روی سطح عدسی شکل نگیرد، معمولاً بین عدسیهای متوالی که در صفحه کانونی در نزدیکی پشت شی قرار دارند، چسبانده میشود. ضخامت و ضریب شکست پوشش های دی الکتریک، فلز و ضد انعکاس، و همچنین پوشش های سیمان نوری، با دقت انتخاب می شوند تا تغییر فاز مورد نظر بین مناطق مکمل و مزدوج صفحه فاز ایجاد شود. در اصطلاح نوری، صفحه فازی که فاز را نسبت به نور اطراف تغییر می دهد تا نور را 90 درجه (مثبت یا منفی) پراکنده کند، به دلیل تأثیر اختلاف مسیر نوری روی آن، صفحه موج چهارم نامیده می شود.
یک نمای کلی از معکوس فاز مثبت در شکل 1 نشان داده شده است. صفحه کنتراست فاز مثبت (سمت چپ شکل 1) موج فراگیر را با طول موج 1/4 به دلیل حلقه فرسایش در صفحه شیشه ای به حرکت در می آورد که می تواند با عبور بالا در صفحه با شاخص بالا کاهش می یابد مسیر فیزیکی موج گرفته شده است. به دلیل برهمکنش با نمونه، زمانی که پرتوهای نمونه پراش شده (D) کند می شوند، اختلاف مسیر نوری بین امواج محاصره شده و پراش شده که از صفحه فاز خارج می شوند، نصف طول موج در 1/4 طول موج است. نتیجه خالص یک اختلاف مسیر نوری 180-درجه بین امواج اطراف و امواج پراش است که منجر به تداخل مخرب برای نمونههای با ضریب شکست بالا بین صفحات تصویر میشود. منحنی دامنه برای فاز مثبت در مقابل موج تداخل مخرب در نمودار بالایی شکل 1 نشان داده شده است. موج ذره (P) حاصل دامنه کمتری نسبت به موج فراگیر (S) دارد، بنابراین جسم را در مقایسه با یک موج نسبتاً نشان می دهد. پس زمینه تیره تر پایین، تصویر جلبک سبز Zygnema نشان داده شده در سمت راست (با برچسب DL). بردار نشان داده شده با پیشرفت طول موج 1/4، که به صورت 90-درجه موج فراگیر در حال چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت در کنتراست فاز مثبت نشان داده شده است، بین شکل و تصویر در شکل 1 ظاهر می شود.
روش دیگر، اپتیک میکروسکوپ همچنین می تواند برای تولید فاز منفی در مقابل، همانطور که در قسمت پایین شکل 1 نشان داده شده است، ساخته شود، در این حالت امواج فراگیر (S) با یک چهارم طول موج نسبتاً به تأخیر می افتند (به جای پیشرفته) موج یک پراش (D). در نتیجه، نمونه هایی با ضریب انکسار بالا در برابر پس زمینه خاکستری تیره تر روشن تر به نظر می رسند (تصویر پایین با برچسب BM در شکل 1 را ببینید). در فاز منفی مقابل، صفحه فاز شیئی حاوی یک حلقه برجسته است که فاز را به تاخیر می اندازد (به جای پیشبرد فاز به عنوان فاز مثبت مقابل)، یک چهارم طول موج نسبت به فاز موج پراش شده به عنوان موج فراگیر مرتبه صفر عبور می کند. از آنجایی که امواج پراش شده در حین عبور از نمونه یک چهارم طول موج به تعویق افتاده اند، اختلاف مسیر نوری بین امواج اطراف و امواج پراش حذف شده و نمونه با ضریب شکست بالا به طور سازنده در صفحه تصویر تداخل ایجاد می کند. توجه داشته باشید که موج ذره حاصله (P) در کنتراست فاز منفی، دامنه بیشتری نسبت به موج فراگیر (S) دارد. همچنین یک معکوس فاز منفی نشان داده شده است، جایی که بردار موج گردش از یک چرخش 90 درجه در جهت عقربه های ساعت نمودار برداری می گذرد.
