 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( март 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Темно-поле микроскопия (также называемая темно-земля микроскопией ) описывает микроскопию методы, в оба свете и электронной микроскопии , исключающую нерассеянный луч из изображения. В результате поле вокруг образца (то есть там, где нет образца для рассеивания луча) обычно темное.
В оптических микроскопах необходимо использовать конденсорную линзу темного поля, которая направляет конус света от линзы объектива. Чтобы максимизировать способность линзы объектива собирать рассеянный свет, используется масляная иммерсия, а числовая апертура (NA) линзы объектива должна быть меньше 1,0. Объективы с более высокой числовой апертурой можно использовать, но только если они имеют регулируемую диафрагму, которая уменьшает числовую апертуру. Часто эти линзы объектива имеют числовую апертуру от 0,7 до 1,25. [1]
Приложения световой микроскопии [ править ]
В оптической микроскопии темное поле описывает метод освещения , используемый для увеличения контраста неокрашенных образцов . Он работает, освещая образец светом, который не будет собираться линзой объектива и, следовательно, не будет составлять часть изображения. Это создает классический вид темного, почти черного фона с яркими объектами на нем.
Путь света [ править ]
Шаги показаны на рисунке, где используется инвертированный микроскоп .
- Свет попадает в микроскоп для освещения образца.
- Диск особого размера, патч-стоп (см. Рисунок), блокирует часть света от источника света, оставляя внешнее кольцо освещения. Широкое фазовое кольцо также может быть разумно заменено при малом увеличении.
- Конденсаторная линза фокусирует свет в стороне образца.
- Свет попадает в образец. Большая часть передается напрямую, а часть рассеивается от образца.
- Рассеянный свет входит в линзу объектива, в то время как непосредственно передается свет просто не попадает в объектив и не собирается из - за блока прямого освещения (смотри рисунок).
- Только рассеянный свет продолжает создавать изображение, тогда как прямой проходящий свет опускается.
Преимущества и недостатки [ править ]
Микроскопия в темном поле - очень простой, но эффективный метод, который хорошо подходит для использования с живыми и неокрашенными биологическими образцами, такими как мазок из тканевой культуры или отдельных, передающихся через воду, одноклеточных организмов. Учитывая простоту настройки, качество изображений, полученных с помощью этого метода, впечатляет.
Одним из ограничений темнопольной микроскопии является низкий уровень освещенности на конечном изображении. Это означает, что образец должен быть очень сильно освещен, что может привести к его повреждению.
Методы темнопольной микроскопии почти полностью исключают появление ореолов или артефактов в виде рельефа, типичных для ДИК и фазово-контрастных изображений. Это происходит за счет чувствительности к фазовой информации.
Интерпретация изображений в темном поле должна выполняться с большой осторожностью, поскольку общие темные элементы изображений, полученных с помощью светлопольной микроскопии, могут быть невидимы, и наоборот. В общем, изображению в темном поле не хватает низких пространственных частот, связанных с изображением в светлом поле, что делает изображение высокочастотной версией базовой структуры.
Хотя изображение в темном поле может сначала показаться негативом изображения в светлом поле, в каждом из них видны разные эффекты. В светлопольной микроскопии видны особенности там, где либо тень падает на поверхность падающим светом, либо часть поверхности имеет меньшую отражающую способность, возможно, из-за наличия ямок или царапин. Выступающие элементы, которые слишком гладкие, чтобы отбрасывать тени, не будут отображаться на изображениях с ярким полем, но свет, отражающийся от сторон элемента, будет виден на изображениях с темным полем.
- Сравнение методов просвечивания, используемых для создания контраста в образце тонкой бумаги (1,559 мкм / пиксель при просмотре в полном разрешении)
Темнопольное освещение, контраст образца достигается за счет рассеянного им света
Яркое освещение, контраст образца обусловлен ослаблением света в образце
Освещение кроссполяризованным светом , контраст образца достигается за счет вращения поляризованного света через образец
Фазово-контрастное освещение, контраст образца возникает из-за интерференции света разной длины через образец
Использование в вычислениях [ править ]
Микроскопия темного поля недавно была применена в указывающих устройствах компьютерных мышей, чтобы позволить мыши работать с прозрачным стеклом, отображая микроскопические дефекты и пыль на поверхности стекла.
Темнопольная микроскопия в сочетании с гиперспектральной визуализацией [ править ]
В сочетании с гиперспектральной визуализацией микроскопия темного поля становится мощным инструментом для характеристики наноматериалов, встроенных в клетки. В недавней публикации Пацковский и др. использовали этот метод для изучения прикрепления наночастиц золота (AuNP) к раковым клеткам CD44 +. [2]
Приложения для просвечивающего электронного микроскопа [ править ]
Исследования темного поля в просвечивающей электронной микроскопии играют важную роль в изучении кристаллов и дефектов кристаллов, а также в визуализации отдельных атомов.
Обычная визуализация темного поля [ править ]
Вкратце, формирование изображения [3] включает наклон падающего света до тех пор, пока дифрагированный, а не падающий луч не пройдет через маленькую апертуру объектива в задней фокальной плоскости линзы объектива. Изображения темного поля в этих условиях позволяют отображать дифрагированную интенсивность, исходящую от одного набора дифрагирующих плоскостей, как функцию проецируемого положения на образце и как функцию наклона образца.
В монокристаллических образцах одноотражательные темнопольные изображения образца, наклоненного как раз за пределами условия Брэгга, позволяют «засветить» только те дефекты решетки, как дислокации или преципитаты, которые изгибают один набор плоскостей решетки по соседству. . Затем можно использовать анализ интенсивности в таких изображениях для оценки величины этого изгиба. С другой стороны, в поликристаллических образцах темнопольные изображения служат для освещения только той части кристаллов, которые отражают Брэгга в данной ориентации.
| Анимация: отображение кристаллов в темном поле |
|---|
Цифровое моделирование темного поля металлических частиц размером 2 нм на наноцилиндре |
Визуализация слабым лучом [ править ]
Визуализация слабым лучом включает в себя оптику, аналогичную традиционной темному полю, но с использованием гармоники дифрагированного луча, а не самого дифрагированного луча. Таким образом можно получить гораздо более высокое разрешение напряженных областей вокруг дефектов.
Кольцевая темнопольная визуализация под низким и большим углом [ править ]
Для получения изображений в кольцевом темном поле необходимо формировать изображения с электронами, дифрагировавшими в кольцевую апертуру, центрированную на нерассеянном пучке, но не включая его. Для больших углов рассеяния в сканирующем просвечивающем электронном микроскопе это иногда называют Z- контрастным изображением из-за усиленного рассеяния на атомах с большим атомным числом.
Цифровой анализ темного поля [ править ]
Это математический метод, промежуточный между прямым и обратным (преобразование Фурье) пространством для исследования изображений с четко определенной периодичностью, таких как изображения решетчатых полос с помощью электронного микроскопа. Как и в случае аналоговой визуализации в темном поле в просвечивающем электронном микроскопе, он позволяет «осветить» те объекты в поле зрения, где находятся интересующие периодичности. В отличие от аналоговой визуализации темного поля, он также может позволить отобразить Фурье-фазу периодичностей и, следовательно, фазовые градиенты, которые предоставляют количественную информацию о векторной деформации решетки.
См. Также [ править ]
- Кольцевая визуализация темного поля
- Микроскопия светового поля
- Вейвлеты
Сноски [ править ]
- ^ Nikon: Темнопольное Освещение
- ^ С. Пацковский; и другие. (2014). «Широкопольное гиперспектральное трехмерное изображение функционализированных наночастиц золота, нацеленных на раковые клетки, с помощью микроскопии в отраженном свете». Журнал биофотоники . 8 (5): 1–7. DOI : 10.1002 / jbio.201400025 . PMID 24961507 .
- ^ П. Хирш, А. Хоуи, Р. Николсон, Д. У. Пэшли и М. Дж. Уилан (1965/1977) Электронная микроскопия тонких кристаллов (Баттервортс / Кригер, Лондон / Малабар, Флорида) ISBN 0-88275-376-2 .
Внешние ссылки [ править ]
| Библиотечные ресурсы о Темных микроскопии |
|
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с микроскопией темного поля . |
- Nikon - Стереомикроскопия> Освещение темного поля
- Молекулярные выражения
- Праймер Darkfield Illumination Primer
- Gage SH . 1920. Современная темнопольная микроскопия и история ее развития . Труды Американского общества микроскопии 39 (2): 95–141.
- Микроскопы темного поля и фазового контраста (Université Paris Sud)
