Pimeän kentän mikroskopia - Dark-field microscopy
Pimeän kentän mikroskopia (kutsutaan myös pimeän maan mikroskopiaksi ) kuvaa mikroskopiamenetelmiä sekä valo- että elektronimikroskopiassa , jotka sulkevat sirottamattoman säteen pois kuvasta. Tämän seurauksena kenttä näytteen ympärillä (ts. Missä ei ole näytettä sirottamaan sädettä) on yleensä pimeä.
Optisissa mikroskoopeissa on käytettävä tummakenttäistä kondensaattorilinssiä , joka ohjaa valokartion pois objektiivista. Objektiivilinssin sironneen valonkeräystehon maksimoimiseksi käytetään öljyn upottamista ja objektiivin numeerisen aukon (NA) on oltava alle 1,0. Objektiivilinssejä, joilla on korkeampi NA, voidaan käyttää, mutta vain, jos niissä on säädettävä kalvo, mikä vähentää NA: ta. Usein näillä objektiivilinsseillä on NA, joka vaihtelee välillä 0,7 - 1,25.
Valomikroskopian sovellukset
On optinen mikroskopia , tumma-kenttä kuvaa valaistuksen tekniikka, jota käytetään lisäämään kontrastia on värjäämättä näytteissä . Se toimii valaisemalla näyte valolla, jota objektiivilinssi ei kerää eikä siten muodosta osaa kuvasta. Tämä tuottaa klassisen tumman, melkein mustan taustan, jossa on kirkkaita esineitä.
Valon polku
Vaiheet on esitetty kuvassa, jossa käytetään käännettyä mikroskooppia .
- Valo tulee mikroskooppiin näytteen valaisemiseksi.
- Erityiskokoinen levy, patch stop (katso kuva), estää osan valonlähteestä ja jättää ulomman valaistusrenkaan. Laajavaiheinen rengas voidaan myös kohtuudella korvata pienellä suurennuksella.
- Kokoojalinssin keskittyy valoa kohti näytteen.
- Valo tulee näytteeseen. Suurin osa välitetään suoraan, kun taas osa hajautuu näytteestä.
- Hajavalo tulee objektiivilinssin, kun taas suoraan lähetetyn valon yksinkertaisesti kaipaa linssi ja ei kerätä vuoksi suora-valaistus lohko (katso kuva).
- Vain hajavalo jatkuu kuvan tuottamiseksi, kun taas suoraan läpäisevä valo jätetään pois.
Hyödyt ja haitat
Pimeän kentän mikroskopia on hyvin yksinkertainen mutta tehokas tekniikka ja sopii hyvin eläviin ja värjäämättömiin biologisiin näytteisiin, kuten kudosviljelmästä otettuun tahraan tai yksittäisiin, veteen kulkeutuviin yksisoluisiin organismeihin. Kun otetaan huomioon asennuksen yksinkertaisuus, tällä tekniikalla saatujen kuvien laatu on vaikuttava.
Yksi pimeän kentän mikroskopian rajoitus on lopullisessa kuvassa näkyvät heikot valaistustasot. Tämä tarkoittaa, että näytteen on oltava erittäin valaistu, mikä voi vahingoittaa näytettä.
Pimeän kentän mikroskopiatekniikoissa ei ole melkein täysin DIC- ja vaihekontrastikuvantamiselle tyypillisiä halo- tai reliefityyppisiä esineitä. Tämä tapahtuu vaihetiedoille herkkyyden kustannuksella.
Pimeän kentän kuvien tulkinta on tehtävä erittäin huolellisesti, koska kirkkaan kentän mikroskopiakuvien yleiset tummat piirteet voivat olla näkymättömiä ja päinvastoin. Yleensä pimeän kentän kuvasta puuttuu kirkkaan kentän kuvaan liittyvät matalat spatiaaliset taajuudet , mikä tekee kuvasta korkean tason version alla olevasta rakenteesta.
Vaikka pimeän kentän kuva voi ensin vaikuttaa negatiiviselta kirkkaan kentän kuvasta, kussakin näkyy erilaisia tehosteita. Kirkaskenttämikroskopiassa piirteet ovat näkyvissä, jos joko tuleva valo heittää pinnalle varjon tai osa pinnasta heijastaa vähemmän, mahdollisesti kuoppien tai naarmujen läsnä ollessa. Korotettuja ominaisuuksia, jotka ovat liian sileitä varjojen heittämiseksi, ei näy kirkkaan kentän kuvissa, mutta ominaisuuden sivuilta heijastuva valo näkyy pimeän kentän kuvissa.
Tumma-valaisu, näyte kontrasti tulee valolta hajallaan näytteen
Kirkkaan kentän valaistus, näytteen kontrasti tulee näytteen valon vaimennuksesta
Ristipolarisoitu valovalaistus , näytteen kontrasti syntyy polarisoidun valon pyörimisestä näytteen läpi
Vaihe-kontrasti- valaistus, näytteen kontrasti tulee erilaisen valopolun pituuden häiriöstä näytteen läpi
Käytä laskentaan
Pimeän kentän mikroskopiaa on hiljattain sovellettu tietokoneen hiiren osoitinlaitteisiin , jotta hiiri voisi toimia läpinäkyvällä lasilla kuvantamalla mikroskooppisia puutteita ja pölyä lasin pinnalla.
Pimeän kentän mikroskopia yhdistettynä hyperspektrikuvantamiseen
Yhdistettynä hyperspektrikuvantamiseen pimeän kentän mikroskopiasta tulee tehokas työkalu soluihin upotettujen nanomateriaalien karakterisointiin . Äskettäisessä julkaisussa Patskovsky et ai. käytti tätä tekniikkaa tutkiakseen kultaisten nanohiukkasten (AuNP) kiinnittymistä CD44 + -syöpäsoluihin .
Lähetyselektronimikroskooppisovellukset
Pimeän kentän tutkimuksilla lähetyselektronimikroskopiassa on voimakas rooli kiteiden ja kidevikojen tutkimuksessa sekä yksittäisten atomien kuvantamisessa.
Tavanomainen pimeän kentän kuvantaminen
Lyhyesti sanottuna kuvantaminen käsittää tulevan valaistuksen kallistamisen, kunnes diffraktoitu säde kulkee pienen objektiivisen aukon läpi objektiivin takaosan polttotasossa. Pimeän kentän kuvat antavat näissä olosuhteissa kartoittaa diffraktoidun intensiteetin, joka tulee yhdestä diffraktoivien tasojen kokoelmasta näytteen projisoidun sijainnin ja näytteen kallistumisen funktiona.
Yksikiteisissä näytteissä yhden heijastuksen pimeän kentän kuvat näytteestä, joka on kallistettu aivan Braggin tilan tuntumassa, sallivat "sytyttää" vain ne ristiviat, kuten sijoiltaan tai saostuneet, jotka taipuvat yhden joukon hilatasoja naapurustossa. . Tällaisten kuvien intensiteettianalyysiä voidaan sitten käyttää taivutuksen määrän arvioimiseksi. Toisaalta monikiteisissä näytteissä pimeän kentän kuvat paljastavat vain sitä kiteiden osajoukkoa, jotka heijastavat Braggia tietyssä suunnassa.
Animaatio: kiteiden pimeän kentän kuvantaminen |
---|
Tämä animaatio kuvaa aukon (keskellä vasemmalla olevassa oranssissa kuvassa) liikettä tehospektrin yli (digitaalinen korvike taka-polttotason optiselle diffraktiokuviolle), jossa DC-huippu (tai sirottamaton säde) on keskuksen alapuolella. Ainoassa pimeäkentäkuvassa syttyvät vain aukkoon diffraktoivat projisoidut jaksoittaiset nanokiteet. Aukko liikkuu 1,25 °: n askelin renkaan ympäri, joka liittyy diffraktioon kullan 2,3 Å (111) ristikkoväleistä. |
Heikon säteen kuvantaminen
Heikon säteen kuvankäsittelyssä käytetään samanlaista optiikkaa kuin tavanomaisessa pimeässä kentässä, mutta siinä käytetään diffraktoitua säteen harmonista eikä itse diffraktoitua sädettä. Tällä tavalla voidaan saada paljon suurempi jännittyneiden alueiden resoluutio vikojen ympärillä.
Matalan ja korkean kulman rengasmainen pimeän kentän kuvantaminen
Rengasmainen pimeän kentän kuvantaminen vaatii sellaisen, joka muodostaa kuvia elektronien kanssa, jotka ovat hajotettu rengasmaiseen aukkoon, joka on keskitetty sirontaan säteeseen, mutta ei sitä. Suurille sirontakulmille pyyhkäisevässä lähetyselektronimikroskoopissa tätä kutsutaan joskus Z- kontrastikuvantamiseksi suuren atomin atomien lisääntyneen sironnan vuoksi.
Digitaalinen pimeän kentän analyysi
Tämä on matemaattinen tekniikka, joka on välitön suoran ja vastavuoroisen (Fourier-muunnos) tilan välillä, jotta voidaan tutkia kuvia, joissa on hyvin määritellyt jaksollisuudet, kuten elektronimikroskoopin ristikon reunan kuvat. Kuten analogisella pimeän kentän kuvantamisella lähetyselektronimikroskoopilla, se antaa mahdollisuuden "sytyttää" niitä näkökentässä olevia kohteita, joissa mielenkiinnon kohteena olevat jaksollisuudet sijaitsevat. Toisin kuin analoginen pimeän kentän kuvantaminen, se voi myös antaa mahdollisuuden kartoittaa jaksollisuuksien Fourier-vaihetta ja siten vaiheen gradientteja, jotka antavat kvantitatiivista tietoa vektorihilan kannasta.
Katso myös
Alaviitteet
Ulkoiset linkit
Kirjastoresursseja noin Tumman kentän mikroskopia |
- Nikon - Stereomikroskopia> Pimeän kentän valaistus
- Molekyylilausekkeet
- Darkfield Illumination Primer
- Gage SH . 1920. Moderni pimeän kentän mikroskopia ja sen kehityshistoria . American Microscopical Societyn liiketoimet 39 (2): 95–141.
- Pimeän kentän ja vaihekontrastimikroskoopit (Université Paris Sud)