位相差顕微鏡

明視野顕微鏡は通常、多くの透明の生体試料で低コントラストのイメージを作り、細部がはっきりしません。 明視野顕微鏡でコントラストを高める方法の一つは、選択的染色を使用することですが、そうした染色は生細胞に対して毒性を持つことがよくあります。 位相差顕微鏡では、染色することなく、多くの種類の生物試料の構造をより優れたコントラストで観察できます。 このコントラスト方法は、試料やその構造に働きかける光の位相のずれを導く、試料の構造間の光学密度の差を利用します。

ライカ マイクロシステムズは、さまざまなライフサイエンスと法科学アプリケーションで細胞や組織の研究用に位相差顕微鏡を提供しています。 位相差顕微鏡は、特定の材料や地球科学のアプリケーションにも役立ちます。

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位相差とは何ですか?

位相差は、生物試料の細胞の染色されていない構造を観察できるようにする、顕微鏡の光学コントラスト技術です。 明視野照明で透明に見える細胞構造は、位相差を用いることでコントラストがはっきりし、細かいところまでよく見えるようになります。 細胞の構造間の光学密度の差異によって、それらに働きかける照明が位相のずれを生み出します。 この現象が位相差の基本となります。 結果として、光学密度が濃い方が薄い方より暗く見えます。

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位相差顕微鏡にはどのような使用例がありますか? どういった種類のサンプルを視覚化できるでしょうか?

ほとんどの場合、位相差顕微鏡では生物試料や組織を観察します。 固定試料から生細胞や組織まで、位相差顕微鏡ではさまざまな生物試料を観察することができます。 たとえば、次の記事をご覧ください。https://www.leica-microsystems.com/science-lab/phase-contrast & https://www.leica-microsystems.com/science-lab/optical-contrast-methods

位相差顕微鏡はどのような仕組みですか?

位相差顕微鏡は従来の広視野顕微鏡と似ていますが、リングスリットと1/4波長(λ/4)位相板を使用しているところが異なります。 リングスリットは光源とコンデンサーの間にあり、顕微鏡の光学器内の対物レンズの下に位相板があります。 スリットを通過するリング状の光がコンデンサーによって、観察する生体試料に集約されます。

リング状の光が試料の光学密度構造によって回折され、約λ/4のネガティブな位相のずれが生じます。 この位相のずれが発生した、回折光はλ/4板を迂回します。 対照的に、試料を直接通過するリング状の光は位相板に当たり、ポジティブなλ/4位相のずれを生じさせます。 試料の構造によって回折した光と位相板を通過した光の間の位相差が約λ/2になるので、お互いを弱め合うことになります。 その結果、光学密度の濃い構造は薄い構造よりも暗く見えます。

詳細は、次の記事をご覧ください。https://www.leica-microsystems.com/science-lab/phase-contrast

MDCK細胞、明視野顕微鏡

MDCK細胞、位相差顕微鏡

画像形成に位相のずれを使用する

光学顕微鏡 位相差顕微鏡

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