暗场照明

2020-12-21 14:24:04 浏览:1799

定义

暗场照明(Dark-field illumination)是一种仅有物体微粒散射的光线束进入物镜而在暗视场上形成明亮物体像的照明方法,一般用于改善未染色透明样本对比度。

照明原理

在光学显微镜中,暗场描述了一种用于增强未染色样品对比度的照明技术。 其主要工作原理是通过用物镜不会收集照射到样品的光线,因此不会形成图像的一部分并且产生深色,几乎黑色的背景以及明亮物体的经典外观[1]

图 1 暗场照明光路图

图1展示了暗场照明的光路图。光进入显微镜以照亮样品时,一块特殊的光阑,挡住了来自光源的一些光,留下了一个外照明环。聚光镜将光聚焦在样品上,光线透射样品,大多数光线直接透射,而有些则是从样本中散射出来的。散射的光进入物镜,而直接透射的光被物镜光阑所阻挡,因此在视野中只有所要观察的样品是明亮的而背景是黑暗的。

暗场照明特点

暗场显微镜技术是一种非常简单而有效的技术,暗场显微镜的分辨率可达0.02μm, 相对于明场显微镜,暗场显微镜具有较高分辨率、较好的对比度等优点[2],非常适合涉及活的和未染色的生物样品,例如组织培养物的涂片或单个水生单细胞生物的涂片。此外,它还可以在普通实验室条件下使用,可用于观察普通明场光学显微镜看不见的标本,如观察细菌、纳米颗粒等微小标本[3]。考虑到设置的简单性,利用该技术获得的图像质量令人印象深刻[4]

暗场显微镜的主要局限性是最终图像中看到的光照水平较低[5]。这意味着必须非常强烈地照亮样品,这可能会损坏样品。由于该过程的性质,暗场显微镜技术几乎完全没有伪像[6]。但是,暗场照明图像的常见明部特征可能是不可见的,因此需要在观察并解释暗场图像时需要注意这一特性。

图2显示了在暗场照明和明场照明条件下的薄棉纸样品的成像情况,可以看到在相同条件下,暗场照明的对比度更高,显示的细节更丰富。

图 2 暗场照明和明场照明对比图

参考文献

[1] https://www.microscopyu.com/techniques/stereomicroscopy/darkfield-illumination
[2] 戴定贵.以功能化金纳米颗粒为探针的暗场成像技术在重金属检测中的应用研究[D].长沙:湖南大学, 2014.
[3] 潘龙飞,李静.一种新型的暗场显微镜成像系统[J].新技术新工艺,2017(07):53-54.
[4] Trujillo Carlos,Garcia-Sucerquia Jorge. Numerical dark field illumination applied to experimental digital lensless holographic microscopy for reconstructions with enhanced contrast.[J]. Optics letters,2018,43(17).
[5] Katherine J Harmon,Eric E Bennett,Andrew A Gomella,Han Wen. Efficient decoding of 2D structured illumination with linear phase stepping in X-ray phase contrast and dark-field imaging.[J]. PLoS ONE,2017,9(1).
[6] Yongsop Hwang,Ben Hopkins,Dapeng Wang,Arnan Mitchell,Timothy J. Davis,Jiao Lin,Xiao‐Cong Yuan. Optical Chirality from Dark‐Field Illumination of Planar Plasmonic Nanostructures[J]. Yongsop Hwang;Ben Hopkins;Dapeng Wang;Arnan Mitchell;Timothy J. Davis;Jiao Lin;Xiao‐Cong Yuan,2017,11(6)

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