荧光显微镜,倒置显微镜,显微镜相机,荧光光源——广州市明美光电技术有限公司

顯微成像·洞察微觀之美

Microscopic imaging, insight into the beauty of micro

首頁 行業動態 技術分享 光學顯微鏡觀察方式大盤點:霍夫曼調制相襯

光學顯微鏡觀察方式大盤點:霍夫曼調制相襯

發布時間:2025-02-12

訪問量:813

霍夫曼調制相襯(Hoffman Modulation Contrast,簡稱HMC)是ROBERT HOFFMAN教授于1975年提出的一種觀察方式①,是基于斜照明技術加入偏振鏡、狹縫光闌和調制器改進而來的一種透明樣品觀察技術,特點是有三維立體感,且適用于塑料培養皿,有人稱之為“窮人的DIC”,主要用于IVF注射等顯微操作。


MF53-HMC拍攝的卵母細胞


一、成像原理


斜照明成像與明場成像對比②


斜照明(Oblique Illumination)技術又稱離軸照明(Off-Axis Illumination),是一種非常古老的顯微鏡技術,1866年由德國物理學家August Toepler提出③,并由阿貝聚光鏡的發明者Ernst Abbe完善,基本思路是利用偏軸光照射樣品,然后經過透明樣品發生衍射、反射和折射,最終除了未衍射的0級光,還能把一兩個臨近級別的衍射光(1級和-1級)用到成像中,從而提升分辨率和焦深,形成浮雕樣式的立體成像,因此這種觀察方式又稱浮雕相襯(Relief Contrast,簡稱RC)。



標準PH相襯和CK40的RPC斜照明相襯,注意斜照明下整個畫面明暗漸變



斜照明提升分辨率和焦深的原理


斜照明很多地方跟簡易透射暗場相近,只是它的光闌不是環形的,而是半圓或其他狹縫形狀,有更強方向性。題外話一句,極紫外光刻EUV也使用了斜照明技術。



霍夫曼光路結構


霍夫曼調制相襯在斜照明基礎上加入了三個部件,偏振鏡,狹縫聚光鏡和物鏡調制器,使部分衍射光的強度大于背景光,部分衍射光的強度小于背景光,這樣就形成更高對比度的立體成像。


當前霍夫曼調制相襯的專利已經過了保護期,四大品牌都推出了自己的HMC技術,奧林巴斯Evident叫浮雕相襯RC(Relief Contrast,繼承以前RPC的命名),尼康叫高級調制相襯NAMC(Nikon Advanced Modulation Contrast),蔡司叫改進型調制相襯iHMC(Improved Hoffman Modulation Contrast),徠卡叫整合調制相襯IMC(Integrated Modulation Contrast),除了徠卡的是特有的機身調制器取代物鏡調制器,其他跟原始設計差距不大。


二、關鍵部件

典型霍夫曼相襯需要三個部件,偏振鏡,霍夫曼聚光鏡(帶狹縫光闌),霍夫曼物鏡(帶物鏡調制器)。



MF53-HMC的霍夫曼相襯配件


·光源偏振鏡


光源偏振鏡在光源和聚光鏡之間

偏振鏡在光源和聚光鏡之間,相當于一個起偏器,它可以旋轉,旋轉后可以調整成像的立體感和對比度。


·霍夫曼聚光鏡


霍夫曼聚光鏡,注意半透明的狹縫檢偏器

霍夫曼聚光鏡又稱狹縫聚光鏡,一般采用轉盤式設計,按照10X/20X/40X三個倍數有不同的狹縫光闌裝在聚光鏡前焦面,另有留空孔用于明場觀察。


聚光鏡狹縫光闌分為三個部分:占大部分的暗區,不透光;離軸的狹縫,100%透光;狹縫檢偏器,連著狹縫,尺寸跟狹縫相近,旋轉光源偏振鏡會改變這個區域的通光率,可以改變成像立體感和對比度。


注意:由于樣品在起偏檢偏的光路之后,而不是在起偏檢偏之間,因此霍夫曼可以看塑料培養皿和塑料樣品。


簡化版的霍夫曼沒有偏振鏡,狹縫光闌只有暗區和狹縫,沒有狹縫檢偏器。


·霍夫曼物鏡


霍夫曼物鏡會有HMC、PMC、NAMC等標記

霍夫曼物鏡跟相襯物鏡相似,在物鏡后端的后焦平面上嵌入了精密的物鏡調制器,這個調制器不能移動不能取出。



霍夫曼物鏡后端可見三個區域

物鏡調制器分成三個區域:在邊緣的暗區,透射1%光線;狹窄的灰區,透射10-15%光線;透明區,連著灰區,100%透光。


霍夫曼物鏡能用于明場、暗場和熒光觀察,但用在熒光觀察時效果不佳,因為有調制器,其透光率低于普通明場物鏡。


注意:霍夫曼的狹縫光闌和物鏡調制器有很強的方向匹配關系,物鏡擰緊后,需要調整聚光鏡狹縫方向來匹配,非專業人士請不要調霍夫曼物鏡或聚光鏡,否則很難調節回最佳狀態。



IMC可調的狹縫插板,統一的物鏡調制器(IMC/BF文字和孔位相對而非相鄰)


另外整合調制相襯IMC的物鏡調制器設置在了物鏡后焦面的共軛面上,也就是在機身內置而非物鏡內置,因此可以使用霍夫曼物鏡以外的物鏡。但必須提醒的是,IMC是組合消色差設計,物鏡與觀察頭是成套搭配實現消色差的,隨便換物鏡可能破壞消色差設計導致效果不佳。


三、成像特點

霍夫曼調制相襯成像接近DIC微分干涉,并且在使用層面上還有成本更低、工作空間大、可以觀察塑料培養皿等優勢,因此廣泛應用于顯微操作、IVF輔助生殖等領域。



霍夫曼可觀察塑料等各向同性材料,DIC不能④


1、強立體感

霍夫曼可以提高透明樣品的可見性和對比度,圖像有強立體感,效果接近DIC,有利于顯微操作。



霍夫曼拍攝的口腔上皮細胞

2、豐富細節,無光暈

霍夫曼沒有澤尼克相襯的光暈瑕疵,成像邊緣更清晰,且焦深更大,細節豐富。



樣品形狀和方向不同影響了霍夫曼成像畫質

3、強方向性,低可重復性

這是個缺點,霍夫曼觀察的效果與狹縫方向、樣品方向相關。舉例而言,兩臺霍夫曼顯微鏡,物鏡擰緊之后的旋轉角度可能不一致,對應聚光鏡狹縫的角度也會不一致,即便樣品在兩臺顯微鏡之間平移,得出的成像也會有不同,相同原理,同一臺霍夫曼顯微鏡,樣品旋轉角度不同,即便相同區域成像也會不同。這導致霍夫曼等所有基于斜照明的系統都存在可重復性問題,因此論文普遍傾向用更高可重復性的相襯和DIC等觀察方式。


四、主要應用


霍夫曼顯微注射

1、IVF輔助生育

霍夫曼的強立體感和大工作空間,讓它非常適合精密的顯微操作使用,比如在IVF輔助生育領域,霍夫曼可以為卵胞質內單精子注射(ICSI)技術提供成像支持。


2、轉基因研究

類似IVF中的精子注射,在各種轉基因研究中也有類似的原核注射(pronucleus injection)技術,使用霍夫曼可以為顯微操作提供精確的立體成像支持。


五、明美產品推薦

1、顯微操作成像平臺:MF53-HMC/MIX60-HMC


  • 成像具有類似DIC的強立體感,適合卵母等透明樣品

  • 成本比DIC更有優勢,適合IVF等規?;褂?/p>

  • 帶偏光鏡,可調節成像立體感和對比度

  • 可以滿足較厚透明樣品觀察


①HOFFMAN, R., GROSS, L. The modulation contrast microscope. Nature 254, 586–588 (1975). https://doi.org/10.1038/254586a0

②Pelc, Radek & Hostounsky, Zdeněk & Otaki, Tatsuro & Katoh, Kaoru. (2020). Conventional, Apodized, and Relief Phase-Contrast Microscopy. 10.1007/978-1-0716-0428-1_10. 

③To¨pler A (1866) Ueber die Methode derSchlierenbeobachtung als mikroskopischesHu¨lfsmittel, nebst Bemerkungen zur Theorieder schiefen Beleuchtung. (Poggendorff ’s)Annalen der Physik und Chemie (Leipzig)127(4):556–580. https://doi.org/10.1002/andp.18662030405 [Annalen der Physik (Ber-lin) 203(4):556–580]

④Hoffman, R. (1989). Modulation Contrast and Differential Interference Contrast Techniques. In: Hemsley, D.A. (eds) Applied Polymer Light Microscopy. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-011-7474-9_5


免責聲明

本站無法鑒別所上傳圖片、字體或文字內容的版權,如無意中侵犯了哪個權利人的知識產權,請來信或來電告之,本站將立即予以刪除,謝謝。

微信分享

微信掃描二維碼,點擊右上角 ··· 按鈕

轉發給朋友或分享到朋友圈

電話咨詢

Tel:18926121210
QQ

QQ咨詢

505506350
微信二維碼

微信咨詢

微信

分享微信

TOP

主站蜘蛛池模板: 清关公司_进口报关公司【恒邦】进口报关流程及费用 | 温湿度变送器_pm2.5传感器_湿敏电阻_二氧化碳传感器_甲醛传感器-美特瑞科技 | 首页--南京俊全科技有限公司,环保监测无人机,大疆无人机,农用无人机,植保无人机,巡检无人机,无人机环境监测仪,消防,无人机,航拍测绘,固定翼无人机,无人机电力巡检,四旋翼无人机 | 消防改造安装,消防维修检测,消防工程安装,气体灭火施工安装,火灾烟感探测器清洗 | 深圳沃亚游学官网丨国外游学丨国际夏冬令营丨美国游学线路丨出国短期游学丨亲子海外游丨游学咨询: 0755-83843308 | 深圳市泰美乐纸制品有限公司-纸杯厂,一次性纸杯,广告纸杯,奶茶纸杯,试饮纸杯定做 | 喵走共享单车网 - 共享电动车_共享电单车骑行门户网站 倡导绿色出行 | 溶气气浮机_一体化净水设备_污水处理设备_mbr一体化污水处理设备-明基环保 | 湖州网站建设_湖州网络公司_湖州后普网络科技有限公司 | 炸鸡汉堡设备厂家-开汉堡炸鸡店需要的设备全套-广州英迪尔电器有限公司 | 深圳专卖店设计,餐饮空间设计,酒店空间策划设计【左右高端人文空间设计公司】 | 首页--南京俊全科技有限公司,环保监测无人机,大疆无人机,农用无人机,植保无人机,巡检无人机,无人机环境监测仪,消防,无人机,航拍测绘,固定翼无人机,无人机电力巡检,四旋翼无人机 | 喷涂机器人|自动喷涂生产线|自动喷涂设备|自动化生产线-深圳市荣德机器人科技有限公司 | 涂塑复合钢管,大口径涂塑钢管,内外涂塑钢管厂家-沧州友诚管业有限公司 | 西安测试仪-西安电压测试仪-西安电流测试仪-西安热油汽水测试仪-西安阻抗测试仪-西安时间速度测试仪-西安电力设备厂家-西安中洲电力设备有限公司 | 宜宾三江人才网_三江人才网_宜宾三江人才网_三江人才直聘网是本地颇具规模的网上人才市场 | 液压尾管悬挂器,机械式尾管悬挂器价格,石油套管扶正器厂家,连续油管悬挂器,高压双塞水泥头,免钻塞注水泥分级箍,单塞套管水泥头价格,弹性套管扶正器,铸铝钢性扶正器,钢性套管扶正器厂家 | 上海钧尚电器有限公司 - Faulhaber电机 AMETEK pittman电机 AMETEK ROTRON军用航空风机 Exlar电动缸 MAE电机 MCG电机 CP电动工具 马头工具 AMCI驱动器 直流电机 减速箱 直流伺服电机,无刷电机,直线电机 直流防爆电机 防爆电机 汽车助力转向电机 EPS电机 faulhaber motor faulhaber gearbox NANOTEC电机 ELWOOD电机 PHYTRON电机 EXLAR伺服电动缸 高力矩、高性能直流电机,音圈电机,风机,直流风机,航空风机 | 苏州交通设施_道路划线_停车场划线_厂区划线_环氧地坪厂家-推荐【飞扬市政交通设施公司】专注交通设施8年! | 内蒙古国际门窗幕墙展览会 | 项目可行性研究报告_稳评能评节能报告_节能报告收费标准-智汇中经(上海)管理咨询有限公司 | 建材制品燃烧热值试验仪_建筑材料不燃性试验仪-华阳试验机制造 | 膜结构车棚厂家-张拉膜景观棚-汽车充电桩停车棚-嘉兴铭邦膜结构公司 | 压力试验机,万能试验机-北京大地华宇仪器设备有限公司 官网 | 上海纽森工业科技有限公司| 扫路车_洗扫车_清扫车_道路清扫车_天锦洗扫车-程力专用汽车股份有限公司 | 金煌家装官网-长沙装饰|长沙装修|长沙装修公司|长沙装饰公司-金煌家装 | 塑木地板,塑木栏杆,塑木地板价格,塑木地板厂家—浙江尚元塑木制品有限公司 | 济南东唐包装制品有限公司| 矿用精确定位系统,井下4G无线通讯系统,工作面集控系统,皮带保护系统-山东新云鹏电气有限公司 | 医用手摇病床,医用电动病床,康养手摇病床,康养电动病床-河北丁丁医疗器械有限公司 | 郑州长城冶金设备有限公司| 智能锁十大品牌_指纹锁_智能锁加盟_开换锁-锁当家【官网】 | 拉力机|拉力试验机|拉力测试机厂家-苏州天氏库力精密仪器有限公司 | 小程序开发,网站建设,APP开发,商城系统开发,社区团购系统开发,区块链溯源,互联网资质办理-软多信息技术有限公司_河南软多信息技术有限公司 | 上海网站建设-上海网站制作-网站设计-上海做网站公司-SEO优化推广-咏熠软件 | 戒网瘾学校-陕西正规戒网瘾-叛逆青少年教育学校-重生教育官网 | 深圳LED显示屏厂家_室内户外LED显示屏_彩屏电子有限公司 | 河南反渗透设备-河南EDI超纯水设备-郑州纯净水设备-郑州友邦水处理设备有限公司 | 暖家乐散热器_天津市暖家乐金属制品有限公司 | 学汽修,汽修培训,西安汽车维修培训学校,西安万通汽车学校[官网] 削片机|木材破碎机|木材粉碎机|模板破碎机|双轴撕碎机_郑州木工机械制造厂 |