موضوع مقاله: میکروسکوپ تضاد فاز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # میکروسکوپ تضاد فاز | مقدمه: تغییرات فاز در حالت عادی نامرئی هستند، اما زمانی که به صورت تفاوت‌هایی در روشنایی نشان داده شود، قابل مشاهده می‌شوند. | ## بخش 1: میکروسکوپ تضاد فاز | وقتی امواج نوری در محیطی غیر از خلاء حرکت کنند، برهمکنش آن‌ها با محیط اطراف باعث می‌شود دامنه و فاز موج به طریقی وابسته به ویژگی‌های محیط تغییر کند. تغییرات در دامنه (روشنایی) که از جذب و پراکندگی نور ناشی می‌شود اغلب وابسته به طول موج نور است و امکان دارد باعث تجزیه نور و ایجاد نور رنگی شود. همان‌طور که در شکل نشان داده شده‌است، می‌تواند بسیاری از ساختارهای سلولی که با یک میکروسکوپ زمینه روشن نامرئی هستند را نشان دهد. این ساختارها در گذشته با رنگ‌آمیزی برای میکروسکوپ‌نگاران قبلی قابل مشاهده بودند، اما این روش نیاز به آماده‌سازی بیشتر داشت و باعث مرگ سلول‌ها می‌گشت. میکروسکوپ تضاد فاز به زیست شناسان امکان مطالعه سلول‌های زنده و چگونگی تکثیر آنها از طریق تقسیم سلولی را می‌دهد. این روش یکی از روش‌های انگشت شمار موجود برای تعیین کمیت ساختار سلولی و اجزاء آن هاست که از فلورسانس استفاده نمی‌کند. پس از اختراع آن در اوایل ۱۹۳۰ میلادی، میکروسکوپ تضاد فاز چنان پیشرفتی در تصویر برداری میکروسکوپی بود که مخترع آن فریتز زرنیک در سال ۱۹۵۳ جایزه نوبل فیزیک را برنده شد. نور حلقه ای شکل روشن کننده (سبز رنگ) که از حلقه کندانسور عبور می‌کند توسط کندانسور بر روی نمونه متمرکز می‌شود. نور باقیمانده تحت تأثیر نمونه قرار نمی‌گیرد و نور پس زمینه (قرمز رنگ) را تشکیل می‌دهد. | ## بخش 2: میکروسکوپ تضاد فاز | هنگام مشاهده یک نمونه بیولوژیکی رنگ‌آمیزی نشده، نور پراکنده شده ضعیف است و معمولاً ۹۰- درجه نسبت به نور پس‌زمینه (به دلیل ضخامت نمونه و تفاوت ضریب شکست بین بافت بیولوژیکی و محیط اطراف) تغییر فاز می‌دهد. این اتقاق منجر به این می‌شود که پیش زمینه (بردار آبی رنگ) و پس زمینه (بردار قرمز رنگ) تقریباً یک شدت داشته باشند و در نتیجه تضاد تصویر کم باشد. در میکروسکوپ تضاد فاز، تضاد موجود در تصویر به دو صورت افزایش می‌یابد: با ایجاد تداخل سازنده بین پرتوهای نور پس‌زمینه و نور پراکنده شده در مناطقی از میدان دید که حاوی نمونه هستند. در ابتدا نور پس‌زمینه از یک حلقه تغییر فاز عبور داده می‌شود و به میزان -۹۰ درجه تغییر فاز می‌دهد، که باعث می‌شود اختلاف فاز بین پس‌زمینه و پرتوهای نور پراکنده حذف شود. در نهایت، پس‌زمینه توسط یک حلقه فیلتر کاهنده نور (فیلتر خاکستری) ۷۰–۹۰٪ کم‌نور تر می‌شود. در این روش در حالی که میزان نور پراکنده شده (نور روشن کننده ای که توسط نمونه پراکنده شده) حداکثر می‌شود، میزان نور روشن کننده که به صفحه تصویر می‌رسد حداقل می‌شود. بخشی از نور پراکنده شده که کل سطح فیلتر را روشن می‌کند، توسط حلقه‌های کاهنده نور کم نور شده و تغییر فاز می‌دهد، اما نور پس زمینه به میزان بسیار کمتری از آن کم نور شده و تغییر فاز می‌دهد زیرا فقط حلقه‌های خاکستری و حلقه‌های فیلتر تغییر فاز را روشن می‌کند. در حالت تضاد فار مثبت، نور پس‌زمینه ۹۰+ درجه تغییر فاز پیدا می‌کند؛ بنابراین نور پس زمینه ۱۸۰ درجه نسبت به نور پراکنده شده تقاوت فاز خواهد داشت. سپس نور پراکنده شده از نور پس زمینه کم می‌شود تا تصویری با پیش زمینه تیره‌تر و پس زمینه روشن‌تر، همان‌طور که در تصویر اول نشان داده شد، تشکیل شود. | ## بخش 3: میکروسکوپ تضاد فاز | ارتفاع و رنگ یک نقطه تصویر مطابق با ضخامت نوری است که فقط به ضخامت جسم و ضریب شکست نسبی بستگی دارد؛ بنابراین حجم یک جسم زمانی قابل تعیین است که تفاوت ضریب شکست بین جسم و محیط اطراف مشخص باشد. پس از آن در سال ۱۹۵۲، جرج نومارسکی اختراعی را به ثبت رساند که امروزه به عنوان میکروسکوپ تضاد تداخل دیفرانسیل (DIC) شناخته می‌شود. در این نوع میکروسکوپ با ایجاد سایه‌های مصنوعی تضاد افزایش می‌یابد، گویی که جسم از پهلو روشن می‌شود. با افزایش استفاده از ظروف پلاستیکی پلاریزه کننده در زیست‌شناسی سلولی، میکروسکوپ DIC به‌طور روزافزون با میکروسکوپ تضاد مدولاسیون هافمن که توسط رابرت هافمن در سال ۱۹۷۵ اختراع شد، جایگزین می‌شود. روش‌های سنتی تضاد فاز، تضاد ایجاد شده را با روش‌های نوری افزایش می‌دادند و در نهایت روشنایی و اطلاعات فاز را در یک تصویر ترکیب می‌کردند. اما از زمان معرفی دوربین‌های دیجیتال در اواسط دهه ۱۹۹۰ میلادی، چندین روش جدید تصویربرداری دیجیتال فاز توسعه یافت که به‌طور کلی به عنوان میکروسکوپ کمی تضاد فاز شناخته می‌شود. در این روش به صورت دیجیتالی دو تصویر جداگانه ایجاد می‌شود، یک تصویر معمولی با زمینه روشن و یک تصویر تغییر فاز یافته. | ## جمع‌بندی | در هر نقطه تصویر، تصویر تغییر فازیافته، تغییر فاز کمی القا شده توسط جسم را نشان می‌دهد که با ضخامت نوری جسم متناسب است.