Метод тёмного поля

Основная статья: Микроскопия

Метод тёмного поля (Dark field microscopy) — один из методов оптической и электронной микроскопии, облегчающий исследование прозрачных микрообъектов. Принцип темнопольной микроскопии состоит в том, что свет нулевого порядка дифракции не участвует в формировании изображения.

Метод является противоположностью исследования «в светлом поле». Метод используется для полупрозрачных, иногда даже непрозрачных объектов, аналогично работе в отражённом свете. В последнем случае возможно наблюдение сверхмалых частиц; это и есть принцип ультрамикроскопа, в котором впервые удалось наблюдать частицы, размер которых много меньше, чем длина волны света (эффект Тиндаля).

Метод тёмного поля основан на эффекте, который достигается освещением объекта полым конусом света, внутренняя апертура которого должна превосходить числовую апертуру применяемого объектива. Таким образом, ни один прямой луч не попадает в объектив: при отсутствии объекта поле зрения микроскопа будет темным, а при его наличии — контрастный светлый объект будет виден на темном фоне в отраженном или рассеянном (диффузно отраженном) свете.^[1]

История[править | править код]

Первоначально наблюдения мельчайших частиц на тёмном фоне (эффект Тиндаля) использовалось для обнаружения частиц по рассеиванию ими света. Этот эффект был использован для создания прибора - ультрамикроскопа, предназначенного для обнаружения частиц до 2 нм, невидимых в обычных микроскопах. В ультрамикроскопе наблюдаются не сами частицы, а большие по размерам пятна дифракции света на них. Хотя в ультрамикроскопе невозможно установить размеры и форму частиц, можно определить их концентрацию и вычислить средний размер. Ультрамикроскопы применялись при исследовании дисперсных систем, в коллоидной химии, для контроля чистоты воздуха и воды и т. д.

Метод исследования микроскопических препаратов в тёмном поле был предложен австрийскими учеными Р. Зигмонди и Р. Зидентопфом в 1903 г.

Живая фораминифера Ammonia tepida при наблюдении в тёмном поле

Применение в световой микроскопии[править | править код]

Микрофотография в тёмном поле: кутикула личинки дрозофилы Drosophila melanogaster.

Для исследований в тёмном поле часто используют обычный микроскоп и специальный конденсор; либо более сложные специализированные исследовательские микроскопы.

Сравнение возможностей методов оптической микроскопии (бумага; латеральное разрешение 1.559 мкм/пиксель
Тёмное поле (освещение конусом света), изображение формируется отражение света от структурных элементов образца.
Светлое поле, контрастность изображения определяется поглощением света.
Поляризационная микроскопия, контрастность и окраска изображения определяются взаимодействием поляризованного света со структурными элементами объекта.
Фазовый контраст; контрастность изображения связана с интерференцией лучей света, проходящих через объект.

Путь лучей при темнопольной микроскопии[править | править код]

Общая схема светового потока при тёмнопольной микроскопии в проходящем свете

Путь лучей при темнопольной микроскопии. Рис. 2 - в проходящем свете; рис. 3 - в отражённом свете
Рис. 1 Центральная бленда конденсора
Рис. 2 Схема светового потока при тёмнопольной микроскопии в проходящем свете; бленда расположена под линзой конденсора
Рис. 3 В падающем свете; подсветка осуществляется световым конусом через специальный объектив (сверху-сбоку, зеленая линия)

Техника работы в тёмном поле[править | править код]

Для создания темного поля в биологическом микроскопе можно использовать:

щелевой метод;
упрощенный метод, связанный с одновременным диафрагмированием осветительной апертуры конденсора и выходной апертуры объектива, при этом объектив должен иметь ирисовую диафрагму или вкладыш, которые позволяют уменьшать выходное отверстие объектива, приближая его к осветительной апертуре, оптимальной для получения эффекта темного поля;
специальный конденсор темного поля и темнопольные конденсоры высокого разрешения.