DIC成像技術的優勢

虞兆芳

摘 要：從20世紀60年代發展起來的微分相稱干涉顯微鏡，其主要功能是對未經染色的透明生物樣品進行觀察。當前該技術在顯微成像技術中的應用已十分廣泛，并且在生物醫學研究中也得到普遍使用。DIC成像技術的原理主要是將樣品中梯度的變化轉為強度的變化，并且對光干涉產生相應位移的一階導數信息進行顯示。DIC顯微鏡技術在成像中有著熒光纖維成像技術沒有的非侵入性優勢，有不需要樣品進行標記和實施染色的優點，可以更好地幫助檢測研究人員對沒有經過任何處理的樣品進行觀察，在應用中具有十分重要的意義。

關鍵詞：DIC成像；優勢；創新

中圖分類號：TN27 文獻標識碼：B

在自然狀態下的細胞一般是透明的，并且在傳統顯微鏡下，其對比度很低，有的甚至無法看到。為此在很長一段時間，人們為提升光學顯微鏡的對比度進行了很長一段時間的研究。在具體研究中提升光學顯微鏡成像效果的技術主要有兩種：外源對比度法和內源對比度法。外源對比度法要在成像樣品中加入化合物，隨后通過在光照條件下發光來觀察實物。這種方法的優點很多，但同時會產生一些副作用。而內源光對比度法的原理是分析光通過樣品時產生的相位變化來提供被觀察物品的具體信息，因此該方法具有無毒和非侵入的優點，在實際應用中有著重要的應用價值。下面我們就對內源光對比法技術中的優勢和創新方法進行介紹。

1.DIC成像技術介紹

提高光學顯微成像的分辨率是光學顯微鏡研究的主要目標，DIC成像技術的依據為阿貝爾衍射理論。在光學顯微鏡中產生阻礙的主要是光的波動性，光學顯微鏡的分辨率被限制后，在對物理尺寸小于波長大小的物品觀察中，光學顯微鏡能夠探測到該體的存在，但無法完成對該物體的測量。例如，在熒光顯微鏡中可以觀察到亞波長的單分子，但是不能分辨兩個靠得很近的單分子。

阿貝爾極限的推導需要特定的條件， 我們假設阿貝爾衍射的極限可以被打破。例如，掃描近場顯微鏡可以對衍射限制進行突破，它的實現是在光源大小以及樣品同探測器之間的距離得到保證的基礎上得到的。非線性效應也能實現對阿貝爾衍射的突破，其實近年來已實現了突破。例如在激光發射損耗顯微鏡的發明中，保證在激發射顯微鏡的基礎上，另外加上一臺激光器，并在原來的掃描點周圍產生環形的損耗區，造成熒光損耗現象。可增加激光的光強，實現損耗區域面積的擴大，進一步縮小熒光分子的有效區域。光學顯微鏡的研究學者在對以上技術的應用中，得到幾十個納米掃描點。阿貝爾衍射極限的突破也是在對光源進行改造的基礎上實現的，最終產生了光學顯微鏡的頻域限制通頻帶，解碼至高頻區域，對光學顯微鏡頻譜范圍實現了擴展。相應地，更高頻的成分對應著更為精細的結構，在獲取高頻成分的條件下，實現對更加精細樣品結構的觀察，使成像分辨率提高，并在此基礎上實現對阿貝爾衍射極限的打破。

2.DIC成像技術的優點

DIC成像技術與其他成像技術相比，最根本的區別就在于光學基礎不同，在具體的應用中通過比較可以得知，DIC成像技術在成像中，決定比度的主要因素是在光通路中的梯度變化，梯度大的區域在人的觀察視野中對比度高，并且會呈現“偽立體”效果，在梯度比較小的區域中，例如對比較扁平的上皮細胞的觀察，則不會有明顯的對比度呈現，并且其灰度值和通常狀況下的背景相同。

除了在成像機制上的優勢外，DIC成像技術中不存在相差成像等技術中出現的光暈，并且利用DIC成像技術還可以檢測到細胞表面分布著不同程度的細菌，這是很多成像技術所觀察不到的。在DIC成像中我們可以清楚地看到環狀結構的半球形中的放射結構，并且其中的顆粒狀結構肉眼可以觀測到。DIC成像技術的主要優勢在于不需要對相差環和聚光鏡換遮擋等因素進行考慮，可以直接實現高數值孔徑的物鏡觀察。這充分說明了DIC可以提高軸向的分辨率，這在對分辨率要求十分高的實驗中具有重要的應用價值。

3.小結

本文對DIC成像技術進行了簡單的介紹，對該技術中的創新元素展開了一定的論述，闡述了該技術提高成像分辨率的原理。

參考文獻：

[1]陳建玲.結構光照明超分辨微分干涉相襯顯微成像技術[D].武漢：華中科技大學，2013.

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