Метод фазового контраста

Используется в тех случаях, когда требуется повысить контрастность изображения, которое недостаточно из-за близости значений показателей преломления примеси и матрицы или ничтожной разницы в высоте деталей исследуемого рельефа. Задача фазово-контрастных устройств - превратить изменение фаз в объекте в изменение освещенности в изображении.

Во всех случаях, когда свет проходит или отражается от участков объекта, отличающихся по высоте, или проходит через участки с неодинаковым показателем преломления, возникает разность фаз (рис. 3.20), которая характеризует сдвиг колебаний света в лучах 1 и 2 (рис. 3.21). Синусоида 1 отстает от синусоиды 2. Из рисунка следует, что синусоида 3 отвечает колебаниям, дифрагированным только выступом. Колебания света, прошедшего через микровыступ, можно разложить на колебания малой амплитуды и интенсивности, дифрагированные этим выступом, и на прямые колебания, равные по амплитуде и интенсивности колебаниям света, прошедшего через соседние с выступом участки поверхности.

Прямое колебание, как это видно из последнего рисунка, сдвинуто по фазе на π / 2 по отношению к дифрагированному. Однако этот сдвиг не может сам по себе создать контраст в изображении объекта при пренебрежительно малой величине квадрата амплитуды синусоиды 3 по сравнению с синусоидами 1 и 2. Дополнительный искусственно создаваемый сдвиг синусоиды 3 еще на величину π / 2 может существенно изменить амплитуду света, прошедшего через окружающие участки. Поэтому участок выступа по поглощению будет на изображении отличаться от остальных участков (возникает фазовый контраст).

Различают положительный и отрицательные фазовые контрасты. При положительном – прямые колебания сдвигаются вперед по отношению к дифрагированным, при отрицательном фазовом контрасте осуществляется противоположный сдвиг. При положительном контрасте выступ будет иметь меньшую яркость, чем соседние участки, при отрицательном - большую.

Практическое осуществление сдвига фаз выполняется при помощи фазово-контрастных устройств к микроскопам или фазово-контрастных микроскопов.

Чувствительность фазово-контрастного метода доводится до нескольких ангстрем, т.е. до порядка размера молекулы.