Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп

Дифференциальная интерференционно-контрастная микроскопия (Интерференционно-контрастная микроскопия или микроскопия Номарского) — световая оптическая микроскопия, используемая для создания контраста в неокрашенных прозрачных образцах. ДИК микроскоп позволяет определить оптическую плотность исследуемого объекта на основе принципа интерференции и таким образом увидеть недоступные глазу детали. Относительно сложная оптическая система позволяет создать чёрно-белую картину образца на сером фоне. Это изображение подобно тому, которое можно получить с помощью фазово-контрастного микроскопа, но в нём отсутствует дифракционное гало.

В ДИК микроскопе поляризованный луч из источника света разделяется на два луча, которые проходят через образец разными оптическими путями. Длина этих оптических путей (т. е. произведение показателя преломления и геометрической длины пути) различна. Впоследствии эти лучи интерферируют при слиянии. Это позволяет создать объемное рельефное изображение, соответствующее изменению оптической плотности образца, акцентируя линии и границы. Эта картина не является точной топографической картиной.

Оптический путь

1) Исходно неполяризованный свет попадает в микроскоп и из него выделяется линейно поляризованное излучение, плоскость поляризации которого наклонена на 49° к оси рисунка.

2) Поляризованный свет входит вначале в призму Номарского и разделяется на два пучка, плоскости поляризации которых взаимно ортогональны.

Призма Номарского

Под призмой Номарского понимают модификацию призмы Воластона. Классическая призма Воластона состоит из двух призм одного размера с сечением в виде прямоугольного треугольника. Одна из них делается из двулучепреломляющего материала (например, из исландского шпата), а вторая из стекла с показателем преломления, близким к среднему значению показателя преломления материала первой призмы. Пучок излучения падает нормально на большую катетную грань стеклянной призмы, проходит сквозь неё и попадает на гипотенузную грань двулучепреломляющей призмы. В отличие от призмы Глана, оба пучка с ортогональными поляризациями проходят через эту призму и выходят из неё под разными углами.

Призма Номарского изготавливается из двух двулучепреломляющих призм (в этом случае чаще используется кварц), в которых оптическая ось первого клина составляет со входной гранью некоторый угол и перпендикулярна ребру клина, а оптическая ось второго клина параллельна ребру клина. При этом катетные ребра треугольного сечения обеих призм, направленные вдоль оси системы, весьма малы (в 7-10 раз меньше двух других ребер), что обеспечивает возможность локализации интерференционных полос вне призмы (см. рисунок), что позволяет легко настроить микроскоп.

3) Два луча сфокусированы с помощью собирающей линзы перед проникновением в образец. Лучи сфокусированы так, что они проходят через две соседние точки образца, расстояние между которыми приблизительно 0.2 μm.

Таким образом образец освещен двумя лучами, один из которых имеет поляризацию 0°, а другой 90°. Путь проходимый одним лучом слегка отличается от пути, который проходит второй луч.

Оптический путь ДИК микроскопа

4) Лучи проходят через две соседних области образца. Таким образом они проходят разные оптические пути, на которых образец имеет различную толщину и различные показатели преломления. Оптическая плотность, пройденная первым лучом отлична от плотности пройденной вторым лучом, это является причиной изменения фазы одного луча относительно другого.

Проникновение пар лучей через пары соседних точек образца формируют изображение. Возникает множество ярких изображений слегка смещенных друг относительно друга. Кроме видимой человеческому глазу свет переносит также невидимую глазу информацию о фазе света. Это очень важно впоследствии. Различие в поляризации света сохраняет интерференцию между двумя картинками в выбранной точке.

5) Далее два пучка попадают в объектив, где они встречают на своем пути вторую призму Номарского.

6) Вторая призма соединяет два пучка в один с поляризацией, наклоненной на 135° по отношению к плоскости рисунка. Комбинация двух лучей приводит к интерференции, затемненное или более яркое изображение в точке является результатом разности оптических путей двух лучей.

Призма накладывает два ярких поля одно на другое и выравнивает их поляризацию так, чтобы два луча интерферировали. Из-за различной степени освещения изображения не перекрывают друг друга полностью, то есть вместо того чтобы интерферировать с лучом проходящим через ту же точку, первый луч будет интерферировать с лучом проходящим через соседнюю точку и имеющим другую фазу. Так как различие оптических путей порождает различие фаз, комбинация лучей является "оптическим дифференцированием" и приводит к возникновению видимого изображения.

Отрывок, характеризующий Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп

Надо принять неожиданное сражение в Смоленске, чтобы спасти свои сообщения. Сражение дается. Убиваются тысячи с той и с другой стороны.
Смоленск оставляется вопреки воле государя и всего народа. Но Смоленск сожжен самими жителями, обманутыми своим губернатором, и разоренные жители, показывая пример другим русским, едут в Москву, думая только о своих потерях и разжигая ненависть к врагу. Наполеон идет дальше, мы отступаем, и достигается то самое, что должно было победить Наполеона.


На другой день после отъезда сына князь Николай Андреич позвал к себе княжну Марью.
– Ну что, довольна теперь? – сказал он ей, – поссорила с сыном! Довольна? Тебе только и нужно было! Довольна?.. Мне это больно, больно. Я стар и слаб, и тебе этого хотелось. Ну радуйся, радуйся… – И после этого княжна Марья в продолжение недели не видала своего отца. Он был болен и не выходил из кабинета.
К удивлению своему, княжна Марья заметила, что за это время болезни старый князь так же не допускал к себе и m lle Bourienne. Один Тихон ходил за ним.
Через неделю князь вышел и начал опять прежнюю жизнь, с особенной деятельностью занимаясь постройками и садами и прекратив все прежние отношения с m lle Bourienne. Вид его и холодный тон с княжной Марьей как будто говорил ей: «Вот видишь, ты выдумала на меня налгала князю Андрею про отношения мои с этой француженкой и поссорила меня с ним; а ты видишь, что мне не нужны ни ты, ни француженка».
Одну половину дня княжна Марья проводила у Николушки, следя за его уроками, сама давала ему уроки русского языка и музыки, и разговаривая с Десалем; другую часть дня она проводила в своей половине с книгами, старухой няней и с божьими людьми, которые иногда с заднего крыльца приходили к ней.
О войне княжна Марья думала так, как думают о войне женщины. Она боялась за брата, который был там, ужасалась, не понимая ее, перед людской жестокостью, заставлявшей их убивать друг друга; но не понимала значения этой войны, казавшейся ей такою же, как и все прежние войны. Она не понимала значения этой войны, несмотря на то, что Десаль, ее постоянный собеседник, страстно интересовавшийся ходом войны, старался ей растолковать свои соображения, и несмотря на то, что приходившие к ней божьи люди все по своему с ужасом говорили о народных слухах про нашествие антихриста, и несмотря на то, что Жюли, теперь княгиня Друбецкая, опять вступившая с ней в переписку, писала ей из Москвы патриотические письма.
«Я вам пишу по русски, мой добрый друг, – писала Жюли, – потому что я имею ненависть ко всем французам, равно и к языку их, который я не могу слышать говорить… Мы в Москве все восторжены через энтузиазм к нашему обожаемому императору.
Бедный муж мой переносит труды и голод в жидовских корчмах; но новости, которые я имею, еще более воодушевляют меня.
Вы слышали, верно, о героическом подвиге Раевского, обнявшего двух сыновей и сказавшего: «Погибну с ними, но не поколеблемся!И действительно, хотя неприятель был вдвое сильнее нас, мы не колебнулись. Мы проводим время, как можем; но на войне, как на войне. Княжна Алина и Sophie сидят со мною целые дни, и мы, несчастные вдовы живых мужей, за корпией делаем прекрасные разговоры; только вас, мой друг, недостает… и т. д.
Преимущественно не понимала княжна Марья всего значения этой войны потому, что старый князь никогда не говорил про нее, не признавал ее и смеялся за обедом над Десалем, говорившим об этой войне. Тон князя был так спокоен и уверен, что княжна Марья, не рассуждая, верила ему.
Весь июль месяц старый князь был чрезвычайно деятелен и даже оживлен. Он заложил еще новый сад и новый корпус, строение для дворовых. Одно, что беспокоило княжну Марью, было то, что он мало спал и, изменив свою привычку спать в кабинете, каждый день менял место своих ночлегов. То он приказывал разбить свою походную кровать в галерее, то он оставался на диване или в вольтеровском кресле в гостиной и дремал не раздеваясь, между тем как не m lle Bourienne, a мальчик Петруша читал ему; то он ночевал в столовой.
Первого августа было получено второе письмо от кня зя Андрея. В первом письме, полученном вскоре после его отъезда, князь Андрей просил с покорностью прощения у своего отца за то, что он позволил себе сказать ему, и просил его возвратить ему свою милость. На это письмо старый князь отвечал ласковым письмом и после этого письма отдалил от себя француженку. Второе письмо князя Андрея, писанное из под Витебска, после того как французы заняли его, состояло из краткого описания всей кампании с планом, нарисованным в письме, и из соображений о дальнейшем ходе кампании. В письме этом князь Андрей представлял отцу неудобства его положения вблизи от театра войны, на самой линии движения войск, и советовал ехать в Москву.