DIC是微分干涉(Differential Interference Contrast)的縮寫,以下是對DIC觀察方式的詳細介紹:
一、DIC的成像原理
DIC成像可以分為三段過程理解:產生方向垂直的兩束偏振光,兩束光通過樣品形成相位差變化,Z后將相位差轉化成明暗區(qū)別。具體過程如下:
產生偏振光:光源通過起偏器產生特定振動方向的偏振光,經過DIC棱鏡將偏振光變?yōu)閮墒穹恢碌较虼怪钡钠窆?。這兩束偏振光之間存在極小的裂隙(即兩束光照在樣本上的位置相距很近,小于顯微鏡的分辨率,因此不會產生重影現象)與相位差。
相位差變化:兩束偏振光經過樣本后,由于樣本中存在不同厚度和折射率,加大兩束偏振光的相位差。
明暗區(qū)別:相位差改變的兩束偏振光被上DIC棱鏡重新匯合,再通過檢偏鏡形成建設性干涉(變亮)和破壞性干涉(變暗),樣品的細節(jié)得以呈現,同時在光束裂隙的方向上呈現出三維立體的浮雕效果。
二、DIC顯微鏡的構成
DIC顯微鏡的核心配件包括起偏器、檢偏器、無應力物鏡,以及DIC核心配件(帶滑動器DIC棱鏡)。特殊配置可能還有de Sénarmont補償器等配件。
起偏器:將自然光轉化成偏振光,放置在光源和聚光鏡之間。
檢偏器:轉化有相位差的偏振光為有明暗差異的成像,放置在DIC棱鏡與管鏡之前,在物鏡之后,通常在物鏡轉盤。檢偏器跟起偏器組成正交偏光配置。
DIC棱鏡:由兩片沿對角線切開的石英楔子膠結組成的分光器,用于將一束偏振光分解為兩束垂直的偏振光,或者反過來將兩束偏振光合成一組偏振光。DIC棱鏡有滑行器,用于旋轉鏡片調整方向。透射配置需要一對DIC棱鏡,反射配置只需要一個。
DIC物鏡:DIC物鏡上面會有DIC字樣,規(guī)格Z低要求是無應力物鏡,消色差可以是平場消色差或以上。部分新工藝新材料制造的APO復消色差物鏡也是無應力物鏡,雖然沒有DIC字樣,也可以作為DIC物鏡使用。在一些DIC顯微鏡中,DIC物鏡要與物鏡棱鏡搭配使用,不同倍數搭配不同的棱鏡,這些物鏡棱鏡是小型化的DIC棱鏡。這些顯微鏡的物鏡轉盤每個孔位都有一個插槽用于安裝物鏡棱鏡,而這些DIC物鏡上除了“DIC"字樣,還有特殊的數字或英文標記,比如“N2"“M"之類,用于指示搭配的物鏡棱鏡。
三、DIC觀察方式的特點
強立體感:DIC成像Z大特點是強立體感,在透明細胞成像中,細胞核、線粒體等大細胞器會有很強的立體感,因此特別適合顯微操作,比如基因注入、核移植、轉基因等。
豐富細節(jié):DIC成像中聚光鏡光闌是全開的,因此可以獲得更高的數值孔徑,得到的細節(jié)比相襯、斜照明更好。
無光學瑕疵:相襯觀察會有光暈偽影,斜照明可以找到照明不均勻導致的整個畫面明暗漸變,還有較大色散,而調試良好的DIC成像沒有光學瑕疵,在透明樣品成像中通常會得到純凈、灰白的背景。
四、DIC觀察方式的應用
生物學領域:DIC是透明樣品成像效果更好的方法,因此在細胞、酵母、線蟲、微小生物等透明樣品研究中,常作為相襯觀察的高級替代方案,通常搭配熒光成像用在論文配圖中。
電子質檢領域:在液晶面板質檢等電子質檢領域中,很多材料細節(jié)和處理瑕疵都是常規(guī)照明方式下難以觀察的,而DIC就是非常適合這種需求的觀察方式。比如在液晶面板ACF層結構中有導電粒子,其填充情況對面板良率有極大影響,使用DIC照明可以看到導電粒子形成的微小凸起,從而快速評估工藝結果是否符合預期。此外液晶屏噴漆的漆體顆粒、液晶屏細微劃痕等瑕疵,也可以使用DIC觀察發(fā)現。
PCB質檢:焊盤的劃痕和缺陷、基板的缺陷和異常都可以在DIC觀察中清晰發(fā)現,而在常規(guī)環(huán)形燈照明和落設照明中都無法發(fā)現這些細節(jié)。
此外,DIC觀察方式還有一定的限制,例如它不適合塑料培養(yǎng)皿,因為塑料培養(yǎng)皿會破壞偏振光的方向性,從而降低Z終成像的對比度。