Fáziskontraszt-mikroszkóp

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Fáziskontraszt-mikroszkóp
Fáziskontraszt-mikroszkóp kondenzorja

A fáziskontraszt-mikroszkóp egy olyan fénymikroszkóp, amiben a leképezésben résztvevő fénynyalábok útjában a nyalábok alakját formáló és a közöttük lévő fáziskülönbséget befolyásoló optikai elemek vannak, így a nyalábok közötti interferencia eredményeképpen a mikroszkóp által létrehozott képen jobb lesz a kontraszt. Feltalálója Frits Zernike holland fizikus, aki az eljárás kidolgozásáért 1953-ban Nobel-díjat kapott.[1] Ezt a mikroszkópot különösen olyan minták esetén lehet jól alkalmazni, amelyeknél a minta egyes részletei abszorpcióban alig, de törésmutatóban jól különböznek.

Történet[szerkesztés]

Az Abbe-féle elmélet szerint a képalkotásban fontos szerepet játszik a mintán, mint diffrakciós rácson való elhajlás, és a mintán átjutó nyalábok fókuszsíkban bekövetkező interferenciája révén keletkezik a kép. A fizikai optikával foglalkozó Frits Zernike az 1930-as években a spektrumvonalakkal kapcsolatban jött rá, hogy az elsőrendű vonalak mellett jobbra és balra megjelenő szellem vonalakat a spektrométerben használt – a hullámhossz szerinti bontást biztosító – optikai rács hozza létre és ezekben fénynyalábokban a fázis 90°-al el van tolódva a fővonalhoz képest. Később foglalkozott az optikai leképező rendszerek, a mikroszkóp és a teleszkóp képalkotási hibáinak elméleti vizsgálatával is.[2] 1942-ban publikálta ötletét arról, hogy a leképezésben résztvevő nyalábok fázisának egymáshoz képesti eltolásával befolyásolni lehet az interferencia eredményét, más szóval kontrasztosabb képet lehet nyerni.[3]

Felépítés, működés[szerkesztés]

A fáziskontraszt leképezés elve

A hagyományos mikroszkóphoz képest a fáziskontraszt-berendezés egy speciális kondenzort és egy úgynevezett fáziskontraszt-objektívet tartalmaz. A kondenzorlencse alatt egy olyan lemez van, amelyen gyűrű alakban fényzáró és áteresztő réteg váltakozik, ez az úgynevezett gyűrű diafragma.

A kondenzorból a preparátum felé haladó fénysugár henger- vagy kúppalást mentén halad át a tárgyon. Az objektív felett szintén gyűrű alakban rápárologtatott réteget tartalmazó lemez van, amely a hengerpalást mentén jövő (összehasonlító) fénysugarat egyrészt gyengíti, másrészt világos kontraszt esetén  +\pi/2, illetve sötét kontraszt esetén  -\pi/2 fázistolást okoz, ez a fázislemez.

Ha az abszorpcióban alig különböző preparátum részletei egymástól vastagságban és/vagy törésmutatóban periodikusan különböznek, akkor a tárgy jól modellezhető egy fázisráccsal. Egy ilyen minta mindenhol egyformán ereszti át a fényt, csupán a különböző részeken áthaladó nyalábok fázisát befolyásolja, de a fázisváltozásokat a szemünk nem érzékeli.

A környezetüknél kisebb törésmutatójú pontokból érkező fénysugarak fázisban előrébb vannak, amit a fázislemez kompenzál, így a szórt nyalábokkal nagyjából azonos fázisban érkeznek a képsíkba, interferenciájuk erősítést eredményez, a kisebb törésmutatójú pontok képe világosabb lesz. A nagyobb törésmutatójú pontokból érkező nyalábok viszont a szórt fénysugarakkal interferálva gyengítést hoznak létre, ezek a pontok sötétebbek lesznek.[4][5]

Alkalmazása[szerkesztés]

Ugyanazon sejt hagyományos és fáziskontraszt-mikroszkóppal készült képe

Az átlátszó biológiai minták esetén a minta egyes részleteinek fényelnyelési képessége alig különbözik, éppen ezért van szükség a hagyományos fénymikroszkóp alkalmazása során a mintát megfestő különböző eljárásokra, csak így érhető el a megfelelő minőségű kontraszt. A fáziskontraszt-eljárás úgy növeli meg a kontrasztot, hogy nincs szükség mesterséges színezésre, a minta még inkább közelít a természetes állapothoz. A fáziskontraszt-mikroszkópot előszeretettel alkalmazzák a biológiában, például szövetek, sejtek, valamint nagyon vékony (0,1-1 μm) festetlen metszetek vizsgálatára.


Jegyzetek[szerkesztés]

  1. The phase contrast microscope. Nobel Media AB
  2. (1967.) „Frits Zernike 1888-1966”. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 13, 392–326. o. DOI:10.1098/rsbm.1967.0021.  
  3. Frits Zernike (1942.). „Phase contrast, a new method for the microscopic observation of transparent objects part II”. Physica 9 (10), 974–980. o. DOI:10.1016/S0031-8914(42)80079-8.  
  4. szerk.: Damjanovich Sándor, Fidy Judit, Szöllősi János: Orvosi biofizika, 2. kiadás, Medicina Kiadó. ISBN 963-226-024-4 (2006) 
  5. szerk.: Rontó Györgyi és Tarján Imre: A biofizika alapjai, 10. kiadás, Semmelweis Kiadó. ISBN 963-9214-26-4 (2002)