Biophysics · 03.11

位相差顕微鏡

Phase contrast microscope

🧠 位相差顕微鏡法phase-contrast microscopy位相差顕微鏡法（phase-contrast microscopy）phase-contrast microscopy（位相差顕微鏡法）は、透明試料が作る見えない位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）を、観察可能observable観察可能（observable）observable（観察可能）な強度差へ変換する。

位相差を明暗へ変換する

細胞内の屈折率refractive index屈折率（refractive index）refractive index（屈折率）や厚さの差は光の位相を変える。コンデンサcapacitorコンデンサ（capacitor）capacitor（コンデンサ）ー環状絞り（condenser annulus）と位相板phase plate位相板（phase plate）phase plate（位相板）が直接光direct light直接光（direct light）direct light（直接光）と回折光diffracted light回折光（diffracted light）diffracted light（回折光）の位相・振幅を調整し、再干渉させる。

flowchart TD
  A["透明試料が位相を変調"]
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='direct light'>直接光</span>と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='diffracted light'>回折光</span>を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='phase plate'>位相板</span>で調整"]
  C["再干渉して明暗<span class='jp-term jp-term-diagram' title='contrast'>コントラスト</span>へ変換"]
  A --> B
  B --> C

位相板による再干渉

\Delta\varphi=\frac{2\pi}{\lambda}\,\Delta(nl)

光路長optical path length光路長（optical path length）optical path length（光路長） $nl$ の差が位相変化phase shift位相変化（phase shift）phase shift（位相変化）を作る。位相板phase plate位相板（phase plate）phase plate（位相板）は通常およそ $π/2$ の追加位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）を与える。

得意な試料とアーチファクト

透明試料が作る位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）を再干渉によって強度差へ変換するが、得られる空間情報は対物レンズobjective lens対物レンズ（objective lens）objective lens（対物レンズ）の分解能を超えない。

染色せず生細胞を観察できる。
位相ハローhalo位相ハロー（halo）halo（位相ハロー）やシェードオフshade-offシェードオフ（shade-off）shade-off（シェードオフ）など特有のアーチファクトartifactアーチファクト（artifact）artifact（アーチファクト）が生じる。
吸収差を見る明視野顕微鏡bright-field microscope明視野顕微鏡（bright-field microscope）bright-field microscope（明視野顕微鏡）法とはコントラストcontrastコントラスト（contrast）contrast（コントラスト）形成機序が異なる。

医学・測定への応用

培養細胞cultured cell培養細胞（cultured cell）cultured cell（培養細胞）の形態、分裂、運動を生きたまま追跡するのに適する。

まとめ

位相差顕微鏡法phase-contrast microscopy位相差顕微鏡法（phase-contrast microscopy）phase-contrast microscopy（位相差顕微鏡法）は、透明試料が作る見えない位相差phase difference位相差（phase difference）phase difference（位相差）を、観察可能observable観察可能（observable）observable（観察可能）な強度差へ変換する。
染色せず生細胞を観察できる。
培養細胞cultured cell培養細胞（cultured cell）cultured cell（培養細胞）の形態、分裂、運動を生きたまま追跡するのに適する。