相差与DIC(微分干涉相衬)是什么意思?

在相差成像中,图片的密度区别源于光通过样品时的路程长短不一。灰背景正相差下,那些较厚的区域(光程长)在视野中呈现较周围暗的效果;相对的,较薄的样品或折射率低于周围介质的样品在视野下则要亮些。

DIC 与相差成像技术的最根本区别体现在它的光学基础上。通过比较可知,这两种“对比增强型”成像效果区别明显,但同时又有很多相似之处。

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在相差成像中,图片的密度区别源于光通过样品时的路程长短不一。灰背景正相差下,那些较厚的区域(光程长)在视野中呈现较周围暗的效果;相对的,较薄的样品或折射率低于周围介质的样品在视野下则要亮些。
    
在DIC 成像技术中,情况又有些不同。DIC 成像时,决定对比度的首要因素是光通路中的梯度变化(即光波传播方向上的变化率)。梯度大的区域在视野下对比度高,并呈现出“伪立体”效果——这是DIC 的特征效果;而梯度较小的区域,如扁平的上皮细胞,则不会有很明显的对比度呈现,而且灰度值通常与背景相同。


除了这两种成像技术机制上的差异,它们还有很多其他方面的不同。如Figure 1 所示,为DIC 及相差技术下三组相同的样品利用数字相机获得的图片。图中第一行采用的是DIC 成像技术,下面一行采用了相差成像技术。我们可以看到,Figure 1(a) 图中细胞及细胞核的周围有一圈光晕存在,而Figure 1(b) 中则不存在这一现象。DIC 研究表明(方法未列出),在细胞的表面有细菌分布,而利用相差技术则检测不到这一效果。
    
在Figure 1(c) 中,我们可以看到DIC成像效果下,几个细胞被一个小管围绕,而相差技术(Figure 1(d))则无法展现这一细节,如图,成像模糊而且有光晕存在。然而,在相差图片中,我们可以很清楚地观察到细胞核结构,在DIC中,细胞核则无法识别。Figure 1(e), (f) 分别为薮枝媳环状围鞘的DIC 及相差成像图。在DIC图片中可以看到,环状结构呈半球形并且内部有放射环结构,另外,主体结构中有肉眼可见的颗粒状结构,但是DIC 技术下无法看清样品的内部细节;在相差图片中,由于环状结构周围及主体内部光晕的存在,使这个样品模糊不清。
    
相较相差,DIC 的主要优势为不必考虑相差环及聚光镜环的遮挡,可以实现高数值孔径的物镜观察。这意味着DIC 可以提高轴向分辨率,这在分辨率要求很高的试验中尤其有意义。

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