Microscopio ottico a contrasto di fase
La microscopia ottica a campo chiaro può fornire di solito solo un'immagine a basso contrasto in molti campioni biologici trasparenti, in cui possono distinguersi pochi dettagli. Un modo per potenziare il contrasto con la microscopia a campo chiaro è quello di utilizzare colori selettivi, che però risultano spesso tossici per le cellule viventi. Grazie al microscopio ottico a contrasto di fase è possibile visualizzare le strutture di molti tipi di campioni biologici con maggior contrasto senza la necessità di utilizzare le colorazioni. Il metodo di contrasto sfrutta le differenze di densità ottica tra le strutture di un campione che generano uno spostamento di fase della luce che interagisce con il campione e le sue strutture.
I microscopi Leica garantiscono un incredibile contrasto di fase per lo studio di cellule e tessuti relativi a varie applicazioni nelle scienze biologiche e nella medicina legale. Il contrasto di fase può essere utile anche in determinate applicazioni nello studio dei materiali e nella scienza della terra.
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Che cos'è il contrasto di fase?
Il contrasto di fase è una tecnica di contrasto ottico che rende visibili le strutture non colorate nelle cellule di campioni biologici. Le strutture cellulari che appaiono trasparenti con l’illuminazione a campo chiaro possono essere visualizzate a contrasto elevato e con minuziosità dei dettagli utilizzando il contrasto di fase. Le differenze nella densità ottica tra le strutture presenti nella cellula creano alterazioni nella luce che interagisce con esse, e provocano uno spostamento di fase. Questo fenomeno è alla base del contrasto di fase. Di conseguenza, le strutture più densamente ottiche, appaiono più scure di quelle meno dense.
Quali sono gli usi dei microscopi a contrasto di fase? Che tipo di campioni è possibile visualizzare?
La maggior parte delle volte i campioni e i tessuti biologici vengono osservati utilizzando un microscopio a contrasto di fase. È possibile osservare una grande varietà di campioni biologici con il contrasto di fase, dai campioni fissi alle cellule, ai tessuti viventi. Per gli esempi fare riferimento agli articoli https://www.leica-microsystems.com/science-lab/phase-contrast e https://www.leica-microsystems.com/science-lab/optical-contrast-methods
Come funziona un microscopio a contrasto di fase?
Un microscopio a contrasto di fase è simile a un microscopio standard a campo chiaro, tranne per il fatto che utilizza un'apertura a forma di anello e una piastra di fase a quarto d'onda (λ/4). L'apertura anulare è posta tra la fonte luminosa e la lente del condensatore e la lamina di fase dopo l'obiettivo all'interno dell'ottica del microscopio. La luce a forma di anello che passa attraverso l'apertura viene messa a fuoco dal condensatore sul campione biologico da osservare.
Porzioni della luce a forma di anello vengono diffratte da strutture otticamente dense del campione e sperimentano uno spostamento di fase negativo di circa λ/4. Questa luce diffratta, sottoposta a spostamento di fase bypassa la piastra λ/4. Al contrario, la porzione della luce a forma di anello che passa direttamente attraverso il campione non deviato colpirà la piastra di fase provocando uno spostamento di fase positivo λ/4. Dato che la differenza totale nello spostamento di fase tra la luce diffratta dalle strutture del campione e quella che passa attraverso la piastra di fase sarà di circa λ/2, si verificherà un'interferenza distruttiva. Di conseguenza, le strutture più dense otticamente appariranno più scure di quelle meno dense.
Per ulteriori dettagli, fare riferimento all’articolo: https://www.leica-microsystems.com/science-lab/phase-contrast
Utilizzo dei cambiamenti di fase per la formazione dell'immagine
Domande frequenti sui microscopi a contrasto di fase
Il metodo di microscopia a contrasto di fase fu sviluppato negli anni '30 dal fisico olandese Frits Zernike. Dopo il 1942, divenne una tecnica di microscopia ampiamente utilizzata. Nel 1953, Zernike ricevette il Premio Nobel per la fisica. Per ulteriori dettagli, fare riferimento agli articoli: A Brief History of Light Microscopy – From the Medieval Reading Stone to Super-Resolution & Phase Contrast
Un microscopio a contrasto di fase è simile a un microscopio convenzionale a campo chiaro, ma utilizza un'apertura anulare davanti alla sorgente luminosa e una piastra di fase a quarto d'onda dopo l'obiettivo. Per ulteriori informazioni, fare riferimento all'articolo: Phase Contrast
Sì, un microscopio a contrasto di fase può essere dotato di una fotocamera per la registrazione delle immagini osservate con questo metodo di contrasto.
