현미경에서 포지티브 및 네거티브 위상차의 차이
객관적인 후면 초점면에 위치한 위상 링의 구성 및 특성에 따라 샘플을 포지티브 또는 네거티브 위상 대비로 관찰할 수 있습니다. 이 대화형 자습서는 서라운드(S), 회절(D) 및 결과로 생성되는 밝은 입자(P파)와 포지티브 및 네거티브 위상차 현미경 사이의 관계를 연구합니다. 또한 위상 판의 형상과 대표적인 샘플 이미지도 제공됩니다.
사람들이 지금 그것을 그들의 작업에 사용할 때, 대부분의 연구자들은 부정적인 차이에 있고, 현재 긍정적인 차이는 현재 과학 연구 작업에서 큰 역할을 하지 않습니다.
자습서는 위상차 이미지 창에 나타나는 무작위로 선택된 샘플로 위상 이미지를 초기화하고 해당 웨이브 관계는 이미지 창의 왼쪽 이웃에 표시됩니다. 자습서를 작동하려면 마우스 커서를 사용하여 포지티브 및 네거티브 위상 대비 또는 밝은 조명 위상 대비 모드 슬라이더 사이의 변환을 이동합니다. 슬라이더가 변환되면 위상차 이미지 창에 나타나는 이미지는 슬라이더에 의해 설정된 현재 이미징 모드에서 시편이 나타나는 방식을 변경합니다. 또한 파형 그래프 아래에는 슬라이더로 선택한 이미징 모드에 맞게 모양이 변경되는 위상판이 있습니다. 새 샘플을 보려면 선택한 샘플 드롭다운 메뉴를 사용하여 다른 샘플을 선택합니다.
위상 판 구성, 파동 관계 및 포지티브 및 네거티브 위상 대비 이미지 생성과 관련된 벡터의 플롯이 그림 1에 나와 있습니다. 이러한 기술로 이미지화된 표본의 예도 표시됩니다. 포지티브 위상차 광학 구성(그림 1의 이미지 상단 행)에서 서라운드(S)-파면은 위상판을 통과하여 1/4 파장( 1/2파장 ). 고급 서라운드 파면은 이제 중간 이미지 평면에서 회절(D)파와 함께 상쇄 간섭에 참여할 수 있습니다. 대부분의 경우 단순히 주변 웨이브프론트의 상대 위상을 전진시키는 것만으로는 Nikon 현미경에서 고대비 이미지를 생성하는 데 충분하지 않습니다. 이는 주변파의 진폭이 회절파의 진폭보다 훨씬 더 크기 때문에 전체 파동 수의 일부에서 간섭으로 생성된 결과 이미지를 억제하기 때문입니다. 주변 파면을 회절파의 진폭에 가까운 값으로 줄이고(그리고 이미지 평면에서 간섭을 수행하기 위해) 반투명 금속(중성 증가 밀도)을 적용하여 대물렌즈의 위상 링에서 불투명도를 얻습니다. ) 코팅 바닥. 설계상 위상 링을 거의 완전히 통과하는 주변 광파는 위상차 현미경에서 위상판의 불투명도에 의해 원래 강도의 10~30% 범위의 값으로 진폭이 크게 감소합니다.
생성된 입자파는 주변 및 회절된 파면의 간섭*에 의해 생성되기 때문에 이미지 평면에 도달하는 파면 간의 간섭에 의해 생성되는 입자(P)파의 진폭은 이제 Sexual에서 주변의 파보다 훨씬 작습니다. 밀도 코팅 적용. 순수 효과는 표본을 통해 이미지 평면에서 나오는 빛의 통과에 의해 도입된 상대 위상 차이를 진폭(강도)의 차이로 변환하는 것입니다. 인간의 눈은 강도의 차이를 대비로 해석하기 때문에 표본은 이제 현미경 접안렌즈에서 볼 수 있으며 기존 카메라 시스템을 사용하거나 디지털 방식으로 CCD 또는 CMOS 장치를 사용하여 멤브레인에 캡처할 수도 있습니다. 모든 포지티브 위상차 시스템은 구형 회절(D) 파면에 비해 선형 서라운드(S)-파면의 위상을 선택적으로 전진시킵니다. 주변 매질보다 굴절률이 높은 표본은 중성 회색 배경에서 더 어둡게 나타나고 수영 매질보다 굴절률이 낮은 표본은 회색 배경보다 더 밝게 나타납니다.
위상차 광학 시스템에서 위상과 진폭을 둘러싸는 회절 파면의 공간적 분리를 수정하기 위해 여러 위상판 구성이 도입되었습니다. 위상판은 대물 후면 초점면(회절면)에 있거나 매우 가깝기 때문에 현미경을 통과하는 모든 빛은 이 구성 요소를 통과해야 합니다. 콘덴서 환형 초점에 있는 위상판 부분을 공액 영역이라고 하고 나머지 영역을 상보 영역이라고 합니다. 켤레 영역은 회절된 웨이브프론트에 대해 + 또는 - 90도만큼 주변(비회절) 빛의 위상을 변경하는 역할을 하는 물질을 포함합니다. 일반적으로 위상 공액 링 영역은 집광 링 이미지에 의해 정의된 영역보다 더 넓어(약 25%) 보완 영역으로 전파되는 주변 광의 양을 줄입니다.
최신 현미경 제조업체에서 사용할 수 있는 대부분의 위상판은 유리판에 얇은 유전체 및 금속 필름을 진공 증착하거나 현미경 대물렌즈의 렌즈 표면에 직접 장착하여 준비한 위상판 중 하나입니다. 유전체 필름의 역할은 빛의 위상을 조절하는 반면, 금속 필름은 회절되지 않은 빛의 강도를 약화시킵니다. 일부 제조업체는 필름과 결합된 다중 반사 방지 코팅을 사용하여 눈부심과 미광이 광학 시스템으로 다시 반사되는 양을 줄입니다. 렌즈의 표면에 위상판이 형성되지 않은 경우에는 대물렌즈 후면 근처의 초점면에 있는 연속적인 렌즈 사이에 일반적으로 접착됩니다. 유전체, 금속, 무반사 코팅 및 광학 시멘트의 두께와 굴절률은 위상판의 보완 영역과 공액 영역 사이에서 원하는 위상 이동을 생성하도록 신중하게 선택됩니다. 광학적 용어로 주변광에 대한 위상을 변경하여 빛을 90도(양 또는 음) 회절시키는 위상판을 광학 경로차 효과 때문에 1/4파장판이라고 합니다.
양의 위상 역상에 대한 개요가 그림 1에 나와 있습니다. 양의 위상차 플레이트(그림 1의 왼쪽)는 유리판의 침식 링으로 인해 서라운드 웨이브를 1/4 파장으로 추진합니다. 하이 인덱스 플레이트의 상부 패스에 의해 감소될 웨이브의 물리적 경로입니다. 샘플과의 상호 작용으로 인해 회절된 샘플 광선(D)이 지연될 때 위상판에서 나오는 둘러싸는 파와 회절된 파 사이의 광경로 차이는 반파장 x 1/4 파장입니다. 최종 결과는 주변 파동과 회절파 사이의 180-도 광학 경로 차이이며, 이는 이미지 평면 사이의 고굴절률 샘플에 대한 상쇄 간섭을 초래합니다. 양의 위상 반대 상쇄 간섭파에 대한 진폭 곡선은 그림 1의 상단 그래프에 나와 있습니다. 결과 입자(P)파는 서라운드(S)파보다 진폭이 작아 상대적으로 물체에 비해 물체가 나타납니다. 어두운 배경. 하단, 오른쪽에 표시된 Zygnema 녹조류 이미지(DL로 표시됨). 1/4 파장의 진행으로 표현되는 벡터는 양의 위상차에서 90-도 반시계 방향으로 회전하는 서라운드 웨이브로 표시되며 그림 1의 그림과 이미지 사이에 나타납니다.
대안으로, 현미경 광학은 그림 1의 아래 부분에 표시된 것처럼 반대 위상을 생성하도록 제작할 수도 있습니다. 이 경우 서라운드(S)파는 1/4 파장만큼 지연됩니다. 하나의 회절(D)파. 결과적으로 굴절률이 높은 표본은 어두운 회색 배경에 대해 더 밝게 나타납니다(그림 1에서 BM으로 표시된 하단 이미지 참조). 반대 위상에서 대물 위상 판은 0차 서라운드 파동으로서 회절파의 위상에 대해 1/4 파장을 통과시켜 위상을 지연시키는 상승된 링을 포함합니다(양의 위상으로 위상을 전진시키는 대신). 회절파가 시편을 통과할 때 1/4 파장만큼 지연되기 때문에 주변과 회절파 사이의 광학 경로 차이가 제거되고 고굴절률 샘플이 이미지 평면에서 보강 간섭을 받습니다. 결과 입자(P) 파동은 음의 위상차에서 서라운드(S) 파동보다 진폭이 더 높습니다. 또한 주항파 벡터가 벡터 다이어그램의 90도 시계 방향 회전을 통과하는 음의 위상 반전이 표시됩니다.
