¿Qué es un Microscopio de Contraste de Fases?
Un microscopio de contraste de fases es un tipo de microscopio óptico que convierte la diferencia de fase de la luz en contraste para su observación.
Con los microscopios ópticos ordinarios, las diferencias en los espectros de reflexión y absorción de la luz de distintas partes de una muestra se observan como diferencias de brillo o color (contraste). Sin embargo, cuando se observan materiales casi incoloros, como células vivas, microorganismos y bacterias, estos contrastes son casi inexistentes, por lo que no se puede obtener información como la forma.
Incluso los materiales incoloros y transparentes pueden provocar difracción de la luz en sus límites si su índice de refracción difiere del de su entorno. Los microscopios de contraste de fases, utilizan la diferencia de fase entre la luz difractada y la luz que atraviesa directamente el material para crear un contraste entre la luz y la oscuridad, lo que permite observar materiales transparentes incoloros.
Usos de los Microscopios de Contraste de Fases
Estos microscopios se utilizan ampliamente en biología y medicina para la observación de células cultivadas y el examen clínico. El análisis de bacterias periodontales en clínicas dentales es una aplicación conocida para el público en general. Ayuda a motivar a los pacientes para que cuiden mejor de su salud bucodental haciéndoles conscientes del estado de sus propias bacterias bucales.
El microscopio de contraste de fases, permite observar células vivas sin necesidad de teñir la muestra. Cuando se observan células incoloras con un microscopio óptico convencional, la muestra se tiñe para su observación, pero este método tiene el inconveniente de que la tinción lleva mucho tiempo y mata las células vivas.
Estos microscopios también son útiles para analizar la sustancia tóxica amianto. Existen varios métodos oficiales para analizar el amianto. Uno de ellos es el método (método de tinción de dispersión) en el que los cristales en la solución de inmersión con un índice de refracción específico se irradian con luz polarizada bajo un microscopio de contraste de fases y el color producido se utiliza para determinar si la muestra es de amianto o no (método de tinción de dispersión).
Principio de los Microscopios de Contraste de Fases
En estos microscopios se inserta una placa de fase sólo en la posición en la que la luz directa pasa entre la lente del objetivo y el plano de la imagen para avanzar o retrasar la fase de la luz directa 1/4λ. Al mismo tiempo, se inserta un filtro ND en forma de anillo para reducir la intensidad de la luz directa, pero no cambia la fase ni el brillo de la luz difractada.
Mediante estas operaciones, la diferencia de fase entre la luz directa y la luz difractada se convierte en 1/2λ o 0, y los contrastes claros y oscuros se crean por interferencia.
En otras palabras, en el lugar de un cambio brusco del índice de refracción donde se genera la luz difractada, la luz directa y la luz difractada interfieren entre sí de tal manera que se debilitan mutuamente cuando la diferencia de fase es 1/2λ, lo que da lugar a un aspecto oscuro. Este es el contraste oscuro. Por otro lado, cuando la diferencia de fase es 0, el lugar del cambio brusco del índice de refracción aparece brillante porque la luz directa y la luz difractada interfieren entre sí de forma que se refuerzan. Este es el contraste brillante.
Más Información sobre los Microscopios de Fase
1. Problemas de la Microscopía Óptica
En la microscopía óptica convencional, una sustancia puede identificarse por diferencias en la intensidad (amplitud) y el color (longitud de onda) de la luz transmitida a través de la sustancia observada. Por lo tanto, por ejemplo, no es fácil reconocer la diferencia o el límite entre una sustancia transparente incolora A y una sustancia transparente incolora B que está en contacto con una sustancia transparente incolora A, aunque se observen con un microscopio óptico ordinario.
Esto se debe a que no hay diferencia en la intensidad y el color de la luz transmitida ni contraste entre A y B. Sin embargo, si los índices de refracción de las sustancias A y B difieren, en el límite entre ellas la luz se divide en luz directa, que viaja recta a través de la muestra, y luz difractada, que ve alterada su trayectoria. Dado que la luz difractada se genera donde el índice de refracción cambia bruscamente, contiene información sobre la forma del límite y la estructura interna de cada sustancia de la muestra.
Es importante señalar que la luz difractada se retrasa un cuarto de longitud de onda (λ) (1/4λ) en comparación con la luz directa que viaja en línea recta a través de la muestra. Este retraso de una fracción de longitud de onda se denomina diferencia de fase. Aunque se genere luz difractada, la diferencia de fase es ínfima porque es débil en comparación con la luz directa.
Por lo tanto, la luz de la imagen resultante, que es la suma de la luz directa y la luz difractada, tiene una forma de onda similar a la de la luz directa, y no se produce ningún contraste entre brillante y oscuro mediante microscopía óptica ordinaria.
2. Diferencia entre la Microscopía de Contraste de Fases y la Microscopía de Interferencia Diferencial
Además de la microscopía de contraste de fases, la microscopía de interferencia diferencial es otro tipo de microscopio que utiliza la interferencia de luz para obtener contraste. En la microscopía de interferencia diferencial, la luz que incide sobre la muestra se separa en dos polarizaciones con trayectorias ligeramente diferentes, y las dos luces interfieren entre sí después de atravesar el objeto de observación para obtener contraste.
Es similar a la de los microscopios de contraste de fases en que permite observar materiales incoloros y transparentes imposibles. Sin embargo, mientras que la microscopía de contraste de fases, produce contraste cuando hay un cambio brusco en el índice de refracción de una muestra, la microscopía de interferencia diferencial produce contraste cuando hay un gradiente en el espesor o índice de refracción de la muestra.
