DIC成像技术的优势

摘 要：从20世纪60年代发展起来的微分相称干涉显微镜，其主要功能是对未经染色的透明生物样品进行观察。当前该技术在显微成像技术中的应用已十分广泛，并且在生物医学研究中也得到普遍使用。DIC成像技术的原理主要是将样品中梯度的变化转为强度的变化，并且对光干涉产生相应位移的一阶导数信息进行显示。DIC显微镜技术在成像中有着荧光纤维成像技术没有的非侵入性优势，有不需要样品进行标记和实施染色的优点，可以更好地帮助检测研究人员对没有经过任何处理的样品进行观察，在应用中具有十分重要的意义。

关键词：DIC成像；优势；创新

中图分类号：TN27 文献标识码：B

在自然状态下的细胞一般是透明的，并且在传统显微镜下，其对比度很低，有的甚至无法看到。为此在很长一段时间，人们为提升光学显微镜的对比度进行了很长一段时间的研究。在具体研究中提升光学显微镜成像效果的技术主要有两种：外源对比度法和内源对比度法。外源对比度法要在成像样品中加入化合物，随后通过在光照条件下发光来观察实物。这种方法的优点很多，但同时会产生一些副作用。而内源光对比度法的原理是分析光通过样品时产生的相位变化来提供被观察物品的具体信息，因此该方法具有无毒和非侵入的优点，在实际应用中有着重要的应用价值。下面我们就对内源光对比法技术中的优势和创新方法进行介绍。

1.DIC成像技术介绍

提高光学显微成像的分辨率是光学显微镜研究的主要目标，DIC成像技术的依据为阿贝尔衍射理论。在光学显微镜中产生阻碍的主要是光的波动性，光学显微镜的分辨率被限制后，在对物理尺寸小于波长大小的物品观察中，光学显微镜能够探测到该体的存在，但无法完成对该物体的测量。例如，在荧光显微镜中可以观察到亚波长的单分子，但是不能分辨两个靠得很近的单分子。

阿贝尔极限的推导需要特定的条件， 我们假设阿贝尔衍射的极限可以被打破。例如，扫描近场显微镜可以对衍射限制进行突破，它的实现是在光源大小以及样品同探测器之间的距离得到保证的基础上得到的。非线性效应也能实现对阿贝尔衍射的突破，其实近年来已实现了突破。例如在激光发射损耗显微镜的发明中，保证在激发射显微镜的基础上，另外加上一台激光器，并在原来的扫描点周围产生环形的损耗区，造成荧光损耗现象。可增加激光的光强，实现损耗区域面积的扩大，进一步缩小荧光分子的有效区域。光学显微镜的研究学者在对以上技术的应用中，得到几十个纳米扫描点。阿贝尔衍射极限的突破也是在对光源进行改造的基础上实现的，最终产生了光学显微镜的频域限制通频带，解码至高频区域，对光学显微镜频谱范围实现了扩展。相应地，更高频的成分对应着更为精细的结构，在获取高频成分的条件下，实现对更加精细样品结构的观察，使成像分辨率提高，并在此基础上实现对阿贝尔衍射极限的打破。

2.DIC成像技术的优点

DIC成像技术与其他成像技术相比，最根本的区别就在于光学基础不同，在具体的应用中通过比较可以得知，DIC成像技术在成像中，决定比度的主要因素是在光通路中的梯度变化，梯度大的区域在人的观察视野中对比度高，并且会呈现“伪立体”效果，在梯度比较小的区域中，例如对比较扁平的上皮细胞的观察，则不会有明显的对比度呈现，并且其灰度值和通常状况下的背景相同。

除了在成像机制上的优势外，DIC成像技术中不存在相差成像等技术中出现的光晕，并且利用DIC成像技术还可以检测到细胞表面分布着不同程度的细菌，这是很多成像技术所观察不到的。在DIC成像中我们可以清楚地看到环状结构的半球形中的放射结构，并且其中的颗粒状结构肉眼可以观测到。DIC成像技术的主要优势在于不需要对相差环和聚光镜换遮挡等因素进行考虑，可以直接实现高数值孔径的物镜观察。这充分说明了DIC可以提高轴向的分辨率，这在对分辨率要求十分高的实验中具有重要的应用价值。

3.小结

本文对DIC成像技术进行了简单的介绍，对该技术中的创新元素展开了一定的论述，阐述了该技术提高成像分辨率的原理。

参考文献：

[1]陈建玲.结构光照明超分辨微分干涉相衬显微成像技术[D].武汉：华中科技大学，2013.

[2]杜 杨.无吸收光栅X射线微分干涉相衬成像理论与实验研究[D].西安：中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所），2013.

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