Mikroskopia kontrolna fazowa (PCM) to technika mikroskopii optycznej, która przekształca przesunięcia fazowe w świetle przechodzącym przez przezroczystą próbkę na zmiany jasności na obrazie. Same przesunięcia fazowe są niewidoczne, ale stają się widoczne, gdy pokazano jako zmiany jasności.
Gdy fale lekkie przemieszczają się przez medium inne niż próżnia, interakcja z medium powoduje, że amplituda fali i faza zmienia się w sposób zależny od właściwości medium. Zmiany amplitudy (jasności) wynikają z rozpraszania i wchłaniania światła, które często jest zależne od długości fali i mogą powodować kolory. Sprzęt fotograficzny i ludzkie oko są wrażliwe tylko na zmiany amplitudy. Bez specjalnych ustaleń zmiany faz są zatem niewidoczne. Jednak zmiany faz często przekazują ważne informacje.
Podstawową zasadą wprowadzania zmian fazowych w mikroskopii kontrastowej fazowej jest oddzielenie oświetlającego (tła) światła od światła rozproszonego próbki (które stanowi szczegóły pierwszego planu) i inaczej manipulowanie nimi.
Światło oświetlające w kształcie pierścienia (przedstawione na zielono na figurze), które przepuszcza pierścień skraplacza, koncentruje się na próbce przez skraplacz. Niektóre światło oświetlające jest rozproszone przez próbkę (żółty). Pozostałe światło nie ma wpływu na próbkę i tworzy światło tła (czerwone). Podczas obserwowania niestabilnej próbki biologicznej rozproszone światło jest słabe i zazwyczaj przesunięte fazą o 90 stopni (ze względu na typową grubość próbek, jak i różnicę współczynnika załamania światła między tkanką biologiczną a otaczającą medium) w stosunku do światła tła. Prowadzi to do pierwszego planu (wektor niebieski na figurze towarzyszącym) i tła (czerwony wektor) o prawie takiej samej intensywności, co powoduje niski kontrast obrazu.
W mikroskopie kontrolnym fazowym kontrast obrazu jest zwiększany na dwa sposoby: poprzez generowanie konstruktywnej interferencji między rozproszonymi i tła promienie światła w obszarach pola widzenia zawierające próbkę i zmniejszając ilość światła tła, które dociera do płaszczyzny obrazu. [4] Po pierwsze, światło tła jest przesunięte fazą o 90 stopni, przepuszczając go przez pierścień przesunięcia fazowego, co eliminuje różnicę fazową między tłem a rozproszonymi promieniami świetlnymi.
Gdy światło jest następnie skupione na płaszczyźnie obrazu (gdzie umieszczona jest kamera lub okular), ta przesunięcie fazowe powoduje tło i rozproszone promienie świetlne pochodzące z obszarów pola widzenia, które zawierają próbkę (tj., Pierwszy plan), aby konstruktywnie zakłócać, co powoduje wzrost jasności tych obszarów w porównaniu z regionami, które nie zawierają próbki. Wreszcie tło jest przyciemnione ~ 70-90% przez szary pierścień filtra; Ta metoda maksymalizuje ilość rozproszonego światła generowanego przez światło oświetlenia, jednocześnie minimalizując ilość światła oświetlenia, które dociera do płaszczyzny obrazu. Niektóre z rozproszonych światła, które oświetla całą powierzchnię filtra, zostanie przesunięta fazą i przyciemniona przez pierścienie, ale w znacznie mniejszym stopniu niż światło tła, które tylko oświetla przesunięcie fazowe i szare pierścienie filtra.
Powyższe opisuje negatywny kontrast fazowy. W swojej pozytywnej formie światło tła jest przesunięte w fazie według stopnia +90. Światło tła będzie zatem o 180 stopni poza fazą w stosunku do rozproszonego światła. Rozproszone światło zostanie następnie odejmowane od światła tła, aby utworzyć obraz o ciemniejszym pierwszym planie i jaśniejszym tle.
