Fasecontrastmicroscopie (PCM) is een optische microscopietechniek die faseverschuivingen omzet in licht dat door een transparant monster gaat naar helderheidsveranderingen in het beeld. Faseverschuivingen zelf zijn onzichtbaar, maar worden zichtbaar wanneer ze worden weergegeven als helderheidsvariaties.
Wanneer lichtgolven door een ander medium dan een vacuüm reizen, zorgt interactie met het medium ervoor dat de golfamplitude en fase veranderen op een manier die afhankelijk is van de eigenschappen van het medium. Veranderingen in amplitude (helderheid) komen voort uit de verstrooiing en absorptie van licht, dat vaak golflengte-afhankelijk is en kan aanleiding geven tot kleuren. Fotografische apparatuur en het menselijk oog zijn alleen gevoelig voor amplitudevariaties. Zonder speciale regelingen zijn faseveranderingen daarom onzichtbaar. Toch geven faseveranderingen vaak belangrijke informatie over.
Het basisprincipe om faseveranderingen zichtbaar te maken in fasecontrastmicroscopie is het scheiden van het verlichtingslicht (achtergrond) licht van het met monsters bedekte licht (dat de voorgronddetails vormt) en deze anders te manipuleren.
Het ringvormige verlichtingslicht (in figuur in figuur afgebeeld) dat de condensor annulus passeert, is gericht op het monster door de condensor. Een deel van het verhelderende licht wordt verspreid door het monster (geel). Het resterende licht wordt niet beïnvloed door het monster en vormt het achtergrondlicht (rood). Bij het observeren van een niet-gekleurd biologisch monster is het verspreide licht zwak en typisch faseverwisseld door -90 graden (vanwege zowel de typische dikte van specimens als het brekingsindexverschil tussen biologisch weefsel en het omliggende medium) ten opzichte van het achtergrondlicht. Dit leidt tot de voorgrond (blauwe vector in bijbehorende figuur) en achtergrond (rode vector) met bijna dezelfde intensiteit, wat resulteert in een laag beeldcontrast.
In een fasecontrastmicroscoop wordt het beeldcontrast op twee manieren verhoogd: door constructieve interferentie te genereren tussen verspreide en achtergrondlichtstralen in gebieden in het gezichtsveld die het monster bevatten en door de hoeveelheid achtergrondlicht te verminderen die het beeldvlak bereikt. [4] Ten eerste wordt het achtergrondlicht fase-verschoven door -90 graden door het door een faseverschuivingsring te geven, die het faseverschil tussen de achtergrond en de verspreide lichtstralen elimineert.
Wanneer het licht vervolgens wordt gericht op het beeldvlak (waarbij een camera of oculair wordt geplaatst), veroorzaakt deze faseverschuiving achtergrond en verspreide lichtstralen afkomstig van gebieden van het gezichtsveld die het monster bevatten (dwz de voorgrond) om constructief te interfereren, wat resulteert in een toename van de helderheid van deze gebieden die niet de steekproef bevatten. Ten slotte is de achtergrond gedimd ~ 70-90% door een grijze filterring; Deze methode maximaliseert de hoeveelheid verspreid licht gegenereerd door het verlichtingslicht, terwijl de hoeveelheid verlichtingslicht wordt geminimaliseerd die het beeldvlak bereikt. Een deel van het verspreide licht dat het gehele oppervlak van het filter verlicht, zal fasenverschuiving en gedimd worden door de ringen, maar in veel mindere mate dan het achtergrondlicht, dat alleen de fase-verschuiving en grijze filterringen verlicht.
Het bovenstaande beschrijft een negatief fasecontrast. In zijn positieve vorm wordt het achtergrondlicht in plaats daarvan fase-verschoven door +90 graad. Het achtergrondlicht zal dus 180 graden uit fase zijn ten opzichte van het verspreide licht. Het verspreide licht wordt vervolgens afgetrokken van het achtergrondlicht om een afbeelding te vormen met een donkere voorgrond en een lichtere achtergrond.
