Классическая интерференционная микроскопия
Классическая интерференционная микроскопия , также называемая количественной интерференционной микроскопией , использует два отдельных световых луча с гораздо большим боковым разделением, чем те, которые используются в фазово-контрастной микроскопии или в дифференциально-интерференционной микроскопии (ДИК).
В вариантах интерференционного микроскопа, где объект и опорный луч проходят через один и тот же объектив, для каждого объекта создается два изображения (одно из которых является «призрачным изображением»). Два изображения разделяются либо по бокам поля зрения, либо в разных фокальных плоскостях, в зависимости от используемых оптических принципов. Эти два изображения могут создавать неудобства, когда они перекрываются, поскольку они могут серьезно повлиять на точность измерений толщины массы. Таким образом, может потребоваться ротация препарата, как в случае ДВС-синдрома.
Один из первых интерференционных микроскопов был разработан Дайсоном. [1] и производится компанией Cooke, Troughton & Simms (позже Vickers Instruments), Йорк, Англия. Эта оригинальная оптическая система позволила получить интерференционную визуализацию без необходимости использования поляризующих элементов на пути луча.
Более поздняя популярная конструкция с поляризационными элементами была разработана Смитом. [2] [3] и продавался сначала C. Baker, Лондон, а затем American Optical Company в США.
Проблема двойного изображения, обычно встречающаяся во всех вышеупомянутых конструкциях, была полностью устранена в конструкции интерферометра Маха – Цендера, реализованной Хорном, самом дорогом приборе, не использующем поляризованный свет, но требующем точно согласованных дублированных объективов и конденсаторов. С помощью этой конструкции (продаваемой Э. Лейтцем) в микроскопии было достигнуто разделение лучей на 60 мм, но здесь возникла новая трудность: сбалансировать оптическую толщину двух отдельных препаратов предметного стекла (образца и манекена) и поддерживать этот критический баланс во время более длительных наблюдений (например, покадровые исследования живых клеток при температуре 37 °C), в противном случае со временем происходит постепенное изменение цвета интерференции фона.
Основным преимуществом измерений с помощью интерференционной микроскопии является возможность измерения прогнозируемой сухой массы живых клеток, что впервые было эффективно использовано Эндрю Хаксли в исследованиях структуры и функции поперечно-полосатых мышечных клеток, что привело к модели мышечного сокращения на основе скользящих нитей. [4]
Популярность интерференционной микроскопии достигла пика примерно в 1940–1970-х годах, а затем упала из-за сложности прибора и трудностей как в его использовании, так и в интерпретации данных изображений. В последние годы классический интерференционный микроскоп (в частности прибор Маха-Цендера) был «заново открыт» биологами, поскольку его основной первоначальный недостаток (трудная интерпретация транслируемых интерференционных полос или сложных цветных изображений) теперь может быть легко преодолен с помощью цифровых технологий. запись изображения с камеры с последующим применением компьютерных алгоритмов, которые быстро выдают обработанные данные в виде изображений проецируемой сухой массы в искусственных цветах. [5] [6] [7] Интерференционная микроскопия для промышленного контроля, контроля полупроводников и анализа структуры поверхности хорошо развита и широко используется. [8]
История приборов и имена производителей
[ редактировать ]- Система Смита (К. Бейкер, Лондон, Англия)
- Дайсон (Cooke Troughton & Simms, Йорк, Англия)
- Ямин-Лебедев (Э. Лейтц, Вецлар и Цейсс, Германия)
- Мах–Цендер (Э. Лейтц, Вецлар, Германия)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дайсон Дж. (1950). «Интерферометрический микроскоп». Труды Королевского общества А. 204 (1077): 170–187. Бибкод : 1950RSPSA.204..170D . дои : 10.1098/rspa.1950.0167 . S2CID 121877024 .
- ^ Смит Ф.Х. (1954). «Два полутеневых устройства для оптических поляризационных приборов». Природа . 173 (4399): 362–363. Бибкод : 1954Natur.173..362S . дои : 10.1038/173362b0 . S2CID 4176399 .
- ^ Смит Ф.Х. (1955). «Микроскопическая интерферометрия». Исследовать . 8 : 385–395.
- ^ Хаксли, А.Ф.; Нидергерке, Р. (1954). «Структурные изменения мышцы при сокращении; интерференционная микроскопия живых мышечных волокон». Природа . 173 (4412): 971–973. Бибкод : 1954Natur.173..971H . дои : 10.1038/173971a0 . ПМИД 13165697 . S2CID 4275495 .
- ^ Зича, Д.; Жено, Э.; Данн, Джорджия; Крамер, И.М. (1999). «TGFbeta1 индуцирует зависимое от клеточного цикла увеличение подвижности эпителиальных клеток». Журнал клеточной науки . 112 (4): 447–454. дои : 10.1242/jcs.112.4.447 . ПМИД 9914157 .
- ^ Мальманн, Дэниел М.; Янке, Иоахим; Ослабить, Питер (2008). «Быстрое определение сухой массы одиночных живых клеток цианобактерий с использованием двухлучевого интерференционного микроскопа Маха – Цендера» . Евро. Дж. Фикол . 43 (4): 355–364. дои : 10.1080/09670260802168625 . S2CID 84728819 .
- ^ Каул, РА; Мальманн, DM; Ослабить, П. (2010). «Интерференционная микроскопия Маха – Цендера оптически регистрирует электрически стимулированную клеточную активность в неокрашенных нервных клетках». Журнал микроскопии . 240 (1): 60–74. дои : 10.1111/j.1365-2818.2010.03385.x . ПМИД 21050214 . S2CID 40054949 .
- ^ де Гроот, П. (2015). «Принципы интерференционной микроскопии для измерения топографии поверхности». Достижения оптики и фотоники . 7 (1): 1–65. Бибкод : 2015AdOP....7....1D . дои : 10.1364/AOP.7.000001 .