Was ist DIC-Mikroskopie und wofür wird sie verwendet?
DIC ist Differential-Interferenz-Kontrast, ein optisches Kontrastverfahren für die Mikroskopie, mit dem ungefärbte Strukturen in den Zellen biologischer Proben mit ausreichendem Kontrast und Auflösung beobachtet werden können. Es kann auch helfen, kleine Höhenunterschiede auf den Oberflächen von Materialien sichtbar zu machen. Zur Beleuchtung der Probe wird ausschließlich polarisiertes Licht verwendet. Das polarisierte Licht wird in zwei unterschiedliche Lichtstrahlen mit einer orthogonalen Polarisationsebene aufgeteilt. Da die Strahlen in der Probe unterschiedliche Brechung oder Streuung erfahren, kommt es zu unterschiedlichen Phasenverschiebungen. Wenn sich diese Lichtstrahlen wieder vereinigen, überlagern sie sich und werden elliptisch polarisiert. Diese Polarisation kann mit einem Analysator in eine Amplitudenverschiebung umgewandelt werden. In den DIC-Bildern können Phasenverschiebungen beobachtet werden, die Unterschieden von nur einem Tausendstel einer Wellenlänge entsprechen (wenn sie mit einem Kamerasensor erfasst werden). DIC-Mikroskopie-Bilder sind reliefartig und scheinen einen Schatten zu haben.
Neurons imaged with brightfield and DIC contrast.
Wie funktioniert die Differential-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie (DIC)?
Ein DIC-Mikroskop ist ein herkömmliches Weitfeldmikroskop, das Polarisationsfilter und Wollaston-Prismen verwendet.
Das Licht einer Lichtquelle durchläuft einen Filter und wird um 45° polarisiert. Nach dem Durchgang durch ein Wollaston-Prisma wird das Licht in senkrecht polarisierte Teile getrennt, von denen der eine 0° und der andere 90° polarisiert ist. Die Kondensorlinse fokussiert das Licht auf die Probe, die somit durch zwei kohärente parallele Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Polarisation beleuchtet wird. Unterschiede in der Probendicke oder Brechungsindex-Änderungen in der Probe führen dazu, dass beide Lichtstrahlen beim Durchgang der Probe jeweils unterschiedliche optische Weglängen durchlaufen.
Das Ergebnis ist eine Phasenverschiebung eines Strahls im Vergleich zum anderen. Nach dem Durchgang durch das Objektiv und einem weiteren Wollaston-Prisma wird das rechtwinklig polarisierte Licht wieder zu einem um 135° polarisierten Licht rekombiniert. Je nach den Unterschieden in den optischen Weglängen führt die Interferenz der beiden Strahlen zu konstruktiven (aufhellenden) oder destruktiven (dunkelnden) Interferenzen, wodurch kaum sichtbare Strukture mit Hellfeld jetzt mit DIC sichtbar werden.
Schließlich wird das direkt durchgelassene Licht, das keine Phasenverschiebung erfahren hat, durch den Polarisationsfilter (auch Analyzer genannt) entfernt, der nur 135° polarisiertes Licht durchlässt.
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Häufig gestellte Fragen zu DIC-Mikroskopen
Ein DIC-Mikroskop ähnelt einem herkömmlichen Hellfeldmikroskop, mit dem Unterschied, dass zwischen der Lichtquelle und der Kondensorlinse sowie zwischen dem Objektiv und dem Kamerasensor oder den Okularen ein Polarisationsfilter und ein Wollaston-Prisma verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie in diesen Artikeln: Differential-Interferenz-Kontrast (DIC) und Metallographie
Anfang der 1950er Jahre erfand Georges Nomarski dieses Konstrastverfahren der Mikroskopie, das als Differential-Interferenz-Kontrast oder DIC bezeichnet wird. Diese Technik ist auch heute noch weit verbreitet. Weitere Einzelheiten finden Sie in diesen Artikeln: Eine kurze Geschichte der Lichtmikroskopie und des Differential-Interferenz-Kontrasts (DIC)
Ja, ein DIC-Mikroskop kann mit einer Kamera zur Aufzeichnung von DIC-Bildern ausgestattet werden, die mit dieser Kontrastmethode erstellt werden.