Mikroskopie tmavého pole - Dark-field microscopy

Princip fungování tmavého pole a fázový kontrast mikroskopie

Mikroskopie tmavého pole (také zvaný mikroskopie temné země) popisuje mikroskopie metody, v obou světlo a elektronová mikroskopie, které z obrazu vylučují nerozptýlený paprsek. Ve výsledku pole kolem vzorku (tj. Tam, kde není žádný vzorek) rozptyl paprsek) je obecně tmavý.

Aplikace světelné mikroskopie

v optická mikroskopie, tmavé pole popisuje osvětlení technika použitá k vylepšení kontrast v neposkvrněném Vzorky. Funguje tak, že osvětlí vzorek světlem, které nebude shromažďováno objektivem objektivu, a nebude tedy tvořit součást obrazu. To vytváří klasický vzhled tmavého, téměř černého pozadí s jasnými objekty.

Cesta světla

Kroky jsou znázorněny na obrázku, kde obrácený mikroskop se používá.

Schéma ilustrující cestu světla mikroskopem v tmavém poli
  1. Světlo vstupuje do mikroskop pro osvětlení vzorku.
  2. Disk speciální velikosti, zastavit opravu (viz obrázek), blokuje světlo ze zdroje světla a ponechává vnější prstenec osvětlení. Široký fázový prstenec lze také rozumně nahradit při malém zvětšení.
  3. The kondenzátorová čočka zaměřuje světlo na vzorek.
  4. Světlo vstupuje do vzorku. Většina je přenášena přímo, zatímco některá jsou rozptýlena ze vzorku.
  5. The rozptýlené světlo vstupuje do objektivu, zatímco přímo procházející světlo prostě minul objektiv a není shromažďován kvůli blok přímého osvětlení (viz obrázek).
  6. Pouze rozptýlené světlo se rozsvítí a vytvoří obraz, zatímco přímo procházející světlo je vynecháno.

Výhody a nevýhody

Mikroskopie tmavého pole vytváří obraz s tmavým pozadím

Mikroskopie tmavého pole je velmi jednoduchá, ale účinná technika a je vhodná pro použití zahrnující živé a neposkvrněný biologické vzorky, jako je nátěr z tkáňové kultury nebo individuální, vodou ředitelné jednobuněčné organismy. Vzhledem k jednoduchosti nastavení je kvalita obrázků získaných touto technikou působivá.

Jedním z omezení mikroskopie v tmavém poli jsou nízké hladiny světla pozorované na konečném snímku. To znamená, že vzorek musí být velmi silně osvětlen, což může způsobit poškození vzorku.

Techniky mikroskopie v tmavém poli téměř neobsahují halo nebo artefakty ve stylu reliéfu typické pro zobrazování pomocí DIC a fázového kontrastu. To je na úkor citlivosti na informace o fázi.

Interpretaci obrazů v tmavém poli je třeba provádět velmi opatrně, jak je běžné u temných prvků mikroskopie ve světlém poli obrázky mohou být neviditelné a naopak. Obecně obrazu v tmavém poli chybí minimum prostorové frekvence spojené s obrazem jasného pole, takže obraz a vysoko prošel verze podkladové struktury.

I když se obrázek v tmavém poli může na první pohled jevit jako negativ obrazu ve světlém poli, u každého jsou viditelné různé efekty. V mikroskopii s jasným polem jsou viditelné prvky, kde buď stín vrhá dopadající světlo na povrch, nebo je část povrchu méně odrazivá, pravděpodobně přítomností jamek nebo škrábanců. Zvýšené prvky, které jsou příliš hladké na to, aby vrhaly stíny, se na obrázcích s jasným polem neobjeví, ale světlo, které se odráží od stran prvku, bude viditelné na obrázcích s tmavým polem.

Použití při práci na počítači

Mikroskopie tmavého pole byla nedávno použita v počítačová myš ukazovací zařízení umožnit myši pracovat na průhledném skle zobrazením mikroskopických vad a prachu na povrchu skla.

Mikroskopie tmavého pole kombinovaná s hyperspektrálním zobrazováním

Při připojení k hyperspektrální zobrazování, mikroskopie tmavého pole se stává mocným nástrojem pro charakterizaci nanomateriály vložené do buněk. V nedávné publikaci Patskovsky et al. použil tuto techniku ​​ke studiu připoutanosti zlata nanočástice (AuNPs) cílení CD44 + rakovinné buňky.[1]

Aplikace transmisního elektronového mikroskopu

Hlavní článek: transmisní elektronová mikroskopie
Slabý paprsek DF kmene kolem jaderných stopových jader

Studie tmavého pole v transmisní elektronové mikroskopii hrají významnou roli při studiu krystalů a defektů krystalů, jakož i při zobrazování jednotlivých atomů.

Konvenční zobrazování v tmavém poli

Stručně, zobrazování[2] Zahrnuje naklánění dopadajícího osvětlení, dokud rozptylovaný paprsek spíše než dopadající paprsek neprochází malým otvorem objektivu v zadní ohniskové rovině objektivu. Obrazy v tmavém poli za těchto podmínek umožňují mapovat difrakční intenzitu vycházející z jedné kolekce difrakčních rovin jako funkci promítnuté polohy na vzorek a jako funkci naklonění vzorku.

V monokrystalických vzorcích se jednorázové obrazy tmavého pole vzorku naklonily těsně vedle Braggův stav dovolit člověku „rozsvítit“ pouze ty mřížové defekty, jako jsou dislokace nebo sraženiny, které ohýbají jednu sadu mřížkových rovin v jejich sousedství. Analýzu intenzit v takových obrazech lze poté použít k odhadu množství ohybu. V polykrystalických vzorcích naopak obrázky v tmavém poli slouží k osvětlení pouze té podmnožiny krystalů, které v dané orientaci odrážejí Bragg.

Slabé paprskové zobrazování

Digitální obraz tmavého pole vnitřních dvojčat

Zobrazování slabým paprskem zahrnuje optiku podobnou konvenčnímu tmavému poli, ale používá difrakční paprsek harmonický spíše než samotný difrakční paprsek. Tímto způsobem lze dosáhnout mnohem vyššího rozlišení napjatých oblastí kolem defektů.

Prstencové zobrazování v nízkém a vysokém úhlu v tmavém poli

Prstencové zobrazování v tmavém poli vyžaduje, aby jeden vytvářel obrazy s elektrony difrakovanými do prstencové clony se středem na, ale bez zahrnutí, nerozptýleného paprsku. Pro velké úhly rozptylu v a rastrovací transmisní elektronový mikroskop, tomu se někdy říká Z- kontrastní zobrazování kvůli vylepšenému rozptylu z atomů s vysokým počtem atomů.

Digitální analýza tmavého pole

Jedná se o matematickou techniku, která přechází mezi přímým a recipročním prostorem (Fourierova transformace) pro zkoumání obrazů s dobře definovanými periodicitami, jako jsou snímky s mřížkovým okrajem elektronového mikroskopu. Stejně jako u analogového zobrazování tmavého pole v transmisním elektronovém mikroskopu umožňuje „osvětlit“ ty objekty v zorném poli, kde se nacházejí zájmové periodiky. Na rozdíl od analogového zobrazování v tmavém poli může také člověku umožnit mapovat Fourierova fáze periodicit, a tedy fázových gradientů, které poskytují kvantitativní informace o kmeni vektoru mřížky.

Viz také

Poznámky pod čarou

  1. ^ S. Patskovsky; et al. (2014). „Širokoúhlé hyperspektrální 3D zobrazování funkcionalizovaných nanočástic zlata zaměřených na rakovinné buňky pomocí mikroskopie odraženého světla“. Journal of Biophotonics. 8 (5): 1–7. doi:10.1002 / jbio.201400025. PMID  24961507.
  2. ^ P. Hirsch, A. Howie, R. Nicholson, D. W. Pashley a M. J. Whelan (1965/1977) Elektronová mikroskopie tenkých krystalů (Butterworths / Krieger, Londýn / Malabar FL) ISBN  0-88275-376-2.

externí odkazy

Prostředky knihovny o
Mikroskopie tmavého pole