Классическая интерференционная микроскопия - Classical interference microscopy

Классическая интерференционная микроскопия, также называется количественная интерференционная микроскопия, использует два отдельных световых луча с гораздо большим боковым разделением, чем в фазово-контрастная микроскопия или в дифференциальная интерференционная микроскопия (ДИК).

В вариантах интерференционного микроскопа, где объект и опорный луч проходят через один и тот же объектив, создаются два изображения каждого объекта (одно является «фантомным изображением»). Два изображения разделены либо сбоку в поле зрения, либо в разных фокальных плоскостях, что определяется используемыми оптическими принципами. Эти два изображения могут мешать, когда они накладываются друг на друга, поскольку они могут серьезно повлиять на точность измерения толщины массы. Таким образом, может потребоваться ротация препарата, как в случае ДВС-синдрома.

Один из первых используемых интерференционных микроскопов был разработан Дайсоном.[1] и изготовлен Кук, Тротон и Симмс (позже Vickers Instruments), Йорк, Англия. Эта оригинальная оптическая система позволяет получать интерференционные изображения без использования поляризующих элементов на пути луча.

Позднее популярный дизайн с поляризационными элементами был разработан Смитом.[2][3] и продавалась сначала C. Baker, Лондон, а затем American Optical Company в США.

Проблема двойного изображения, которая часто встречается во всех вышеупомянутых проектах, была полностью устранена в Интерферометр Маха – Цендера Разработанный Horn, самый дорогой прибор, не использующий поляризованный свет, но требующий точно согласованных дублированных объективов и конденсаторов. С помощью этой конструкции (продаваемой E. Leitz) в микроскопии было достигнуто разделение луча 60 мм, но здесь возникла новая трудность, заключающаяся в уравновешивании оптических толщин двух отдельных предметное стекло микроскопа подготовка (образец и манекен) и поддержание этого критического баланса во время более длительных наблюдений (например, промежуток времени исследования живых клеток, поддерживаемых при 37 ° C), в противном случае со временем происходит постепенное изменение цвета фона.

Основным преимуществом измерений с помощью интерференционной микроскопии является возможность измерения предполагаемой сухой массы живых клеток, которая впервые была эффективно использована Эндрю Хаксли в исследованиях структуры и функции поперечно-полосатых мышечных клеток, что привело к модели мышечного сокращения со скользящей нитью.[4]

Интерференционная микроскопия стала относительно популярной в 1940–1970-е годы, но вышла из употребления из-за сложности прибора и трудностей как в его использовании, так и в интерпретации данных изображений. Однако в последние годы классический интерференционный микроскоп (в частности, инструмент Маха – Цендера) был «заново открыт» биологами, потому что его главный изначальный недостаток (сложная интерпретация трансляционных интерференционных полос или сложных цветных изображений) теперь можно легко преодолеть с помощью записи изображений с цифровой камеры с последующим применением компьютерных алгоритмов, которые быстро передают обработанные данные в виде изображений спроецированной сухой массы в ложных цветах. Примеры компьютерных разработок техники можно найти в приложении "DRIMAPS" из лаборатории Грэма Данна.[5] и другие недавние разработки методологии описаны Mahlmann et al.[6][7] Интерференционная микроскопия для промышленного контроля, контроля полупроводников и анализа структуры поверхности широко развита и широко используется.[8]

История приборостроения и имена производителей

  • Система Смита (К. Бейкер, Лондон, Англия)
  • Дайсон (Cooke Troughton & Simms, Йорк, Англия)
  • Ямин-Лебедефф (E. Leitz, Wetzlar, & Zeiss, Германия)
  • Маха – Цендера (Э. Лейтц, Вецлар, Германия)

использованная литература

  1. ^ Дайсон Дж. (1950). «Микроскоп-интерферометр». Труды Королевского общества А. 204 (1077): 170–187. Дои:10.1098 / rspa.1950.0167.
  2. ^ Смит Ф. Х. (1954). «Два полутеневых прибора для оптических поляризационных приборов». Природа. 173 (4399): 362–363. Дои:10.1038 / 173362b0.
  3. ^ Смит Ф. Х. (1955). «Микроскопическая интерферометрия». Исследование. 8: 385–395.
  4. ^ Huxley, A. F .; Нидергерке Р. (1954). «Структурные изменения в мышце при сокращении; интерференционная микроскопия живых мышечных волокон». Природа. 173 (4412): 971–973. Дои:10.1038 / 173971a0. PMID  13165697.
  5. ^ Зича, Д. Жено, Э. Данн, Г. А. и Крамер, И. М. (1999). «TGFbeta1 индуцирует зависимое от клеточного цикла увеличение подвижности эпителиальных клеток». Журнал клеточной науки. 112: 447–454. PMID  9914157.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  6. ^ Mahlmann, D. M. Jahnke, J. & Loosen, P. (2008). «Быстрое определение сухого веса отдельных живых клеток цианобактерий с помощью двухлучевого интерференционного микроскопа Маха-Цендера». Евро. Дж. Фикол. 43: 355–364. Дои:10.1080/09670260802168625.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  7. ^ Каул, Р. А. Мальманн, Д. М. и Лузен, П. (2010). «Интерференционная микроскопия Маха-Цендера оптически регистрирует электрически стимулированную клеточную активность в неокрашенных нервных клетках». Журнал микроскопии. 240: 60–74. Дои:10.1111 / j.1365-2818.2010.03385.x. PMID  21050214.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  8. ^ де Гроот, П. (2015). «Принципы интерференционной микроскопии для измерения топографии поверхности». Достижения в оптике и фотонике. 7: 1–65. Дои:10.1364 / AOP.7.000001.