Waarnemingsmodi van microscopen
Vergelijking van waarnemingsmodi
Bij een biologische microscoop wordt doorvallend licht voor waarnemingen gebruikt. Er zijn echter verschillende waarnemingsmethoden ontwikkeld om specifieke lichtkenmerken te gebruiken voor specifieke monsters zoals transparante monsters en monsters die geen licht doorlaten.
In de volgende tabel staan de kenmerken van de belangrijkste waarnemingsmodi. Elke waarnemingsmodus is ontwikkeld om effectief gebruik te maken van kenmerken van licht zoals verstrooiing, diffractie, polarisatie, interferentie en fluorescentie.
| Waarnemingsmodi | Functies | Algemene waarnemingsdoelen |
|---|---|---|
| Helderveldmicroscopie | Een algemene waarnemingsmodus voor biologische microscopen, met een helder zichtveld en doorvallende verlichting | Levende organismen, cellen |
| Donkerveldmicroscopie | Gebruikt verstrooid licht en geen direct licht om monsters te laten schijnen tegen een donker zichtveld. | Micro-organismen, cellen |
| Fasecontrastmicroscopie | Gebruikt fase (lichtvariaties) om een monster om te zetten in een helderheidscontrast voor waarnemingen | Kleurloze transparante monsters, levende cellen |
| Polarisatiemicroscopie | Verlicht een monster met gepolariseerd licht om dat om te zetten in helderheid of kleurcontrast voor waarnemingen | Kristallen zoals gesteenten en mineralen, polymeren |
| Differentiële interferentiecontrastmicroscopie | Gebruikt het verschil in de afstanden van het doorgelaten licht nadat het licht door een monster is gegaan om kleur- of helderheidscontrast te genereren voor 3D-waarnemingen | Kleurloze transparante monsters, levende cellen |
| Modulatiecontrastmicroscopie (reliëfcontrast) | Zet de hoogteverschillen van een monster om in een helderheidscontrast voor 3D-waarnemingen | Cellen in plastic verpakkingen |
| Fluorescentiemicroscopie | Kleurt een monster met een fluorescerende stof of fluorescerend eiwit zoals GFP om het deel dat fluorescentie uitstraalt, waar te nemen. | Cellen en weefsels die met een fluorescerende kleurstof zijn gekleurd of gelabeld, levende organismen met intrinsieke fluorescentie. |
| Gereflecteerd lichtmicroscopie | Gebruikt gereflecteerd licht voor het waarnemen van monsters die geen licht doorlaten. | Metaal |
| Dispersieverkleuringmicroscopie | Dompelt een monster onder in indexolie en gebruikt doorvallend licht dat in de olie wordt verstrooid, voor waarnemingen. | Detectie van asbest |
Functies van elke waarnemingsmodus
Helderveldmicroscopie
Dit type microscopie wordt doorgaans in biologische microscopen gebruikt. Hierbij wordt het gehele monster verlicht met direct licht en waargenomen met doorvallend of gereflecteerd licht. Dit type microscopie heeft een heldere achtergrond en wordt veel gebruikt voor de inspectie van gekleurde monsters, pathologieën en halfgeleiders.
Donkerveldmicroscopie
Bij dit type microscopie valt alleen het door het monster verstrooide of gebroken licht in de lens, zodat het licht tegen een donker zichtveld kan worden geprojecteerd. Dit is geschikt voor het waarnemen van kleurloze, transparante monsters zoals levende cellen, die lastig zijn te zien met helderveldmicroscopie. Met donkerveldmicroscopie kunnen minuscule kenmerken buiten de resolutielimiet van optische microscopen worden waargenomen. Voor dit type microscopie wordt een speciale condensator gebruikt.
Fasecontrastmicroscopie
Dit type microscopie is gebaseerd op het fasecontrast (lichtvariaties) dat wordt veroorzaakt door lichtdiffractie. Kleurloze, transparante monsters zoals levende weefsels en cellen, zijn moeilijk af te beelden met behulp van helder veld, maar die monsters genereren fasecontrast door hun verschillende brekingsindexen of dikten. Door dit contrast om te zetten in helderheidscontrast kan dit type monster worden waargenomen.
Met dit type microscopie kunnen cellen en andere objecten die anders alleen tegen een donker veld konden worden waargenomen, nu tegen een helder veld worden waargenomen. Ook kunnen levende monsters worden bekeken omdat ze niet hoeven te worden gekleurd. Bij dit type waarnemingsmethode moet een ringvormige faseplaat met een opening erin worden gebruikt.
Polarisatiemicroscopie
Bij dit type microscopie wordt met polarisatie (vertekening van de trillingsrichting van het licht) een monster belicht en worden twee polariserende platen gebruikt die kunnen worden gedraaid voor de waarneming. Als die platen evenwijdig aan elkaar liggen, ziet het monster er helder uit; als de platen loodrecht op elkaar staan, ziet het monster er donker uit.
Dit type microscopie is geschikt voor het waarnemen van plakjes gesteente en mineralen waarmee hun kristalstructuur kan worden vastgesteld. Ook wordt met dit type microscopie vezels, polymeren, halfgeleiders en botweefsel waargenomen.
Een speciaal objectief en twee soorten polariserende platen (polarisator en analysator) worden gebruikt voor de waarneming.
Differentiële interferentiecontrastmicroscopie
Net als fasecontrastmicroscopie is differentiële interferentiecontrast microscopie (DIC) geschikt voor het waarnemen van kleurloze, transparante monsters. Het verschil zit in de beeldvormingstechniek omdat DIC het verschil in hoe het licht zich voortplant, omzet in veranderingen in helderheid, terwijl bij fasecontrast gebruik wordt gemaakt van lichtdiffractie.
Dit type microscopie is geschikt voor het waarnemen van relatief dikke monsters en maakt ook 3D-beeldvorming mogelijk. Omdat de met dit type microscopie gemaakte beelden een aanvulling vormen op de met fasecontrastmicroscopie gemaakte beelden, kan er nauwkeuriger worden waargenomen door de resultaten van beide te vergelijken.
Objectieven met de aanduiding "DIC" zijn geschikt voor dit type microscopie.
Modulatiecontrastmicroscopie
Modulatiecontrastmicroscopie ook wel reliëfcontrastmicroscopie genoemd, is geschikt voor het waarnemen van kleurloze, transparante monsters. Modulatiecontrast zet het verschil in oppervlaktehoogten van een monster om in een helderheidscontrast voor waarnemingen.
Net als bij differentieel interferentiecontrast kan een beeld in 3D worden waargenomen, hoewel de principes verschillen. Een ander verschil is dat het gebruik van plastic verpakkingen wel is toegestaan bij modulatiecontrastmicroscopie, maar niet bij differentieel interferentiecontrast. Bijgevolg is deze microscopie geschikt voor het waarnemen van sperma- en eicellen.
Gereflecteerd lichtmicroscopie
Bij dit type microscopie wordt gereflecteerd licht gebruikt voor het waarnemen van monsters die geen licht doorlaten zoals gesteenten en mineralen. Deze categorie kan verder worden onderverdeeld in subvelden zoals helder veld, donker veld en differentiële interferentie.
Dispersieverkleuringmicroscopie
Door een monster onder te dompelen in indexolie wordt met dispersieverkleuringmicroscopie waargenomen door lichtverstrooiingen te detecteren middels de verschillende brekingsindexen van de olie. Dit wordt voornamelijk gebruikt om asbest en de typen asbest vast te stellen.
