微分干涉显微镜基础知识

更新时间：2026-04-15

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什么是微分干涉显微镜

微分干涉显微镜（英文：Differential interference contrast microscope，简称 DIC）是一种主要用于观察无色透明样品的光学显微镜。

1954 年左右，乔治・诺马斯基（Georges Nomarski）研发出被称为诺马斯基棱镜的光学元件，以此为基础的微分干涉观察技术至今仍被广泛应用在显微镜设备中。观察所使用的光源，与偏光显微镜（polarization microscope /polarizing microscope）相同，均为偏振光。

观察时，通过将两组相互垂直的偏振光照射样品，利用光的干涉效应与光程差差异形成明暗对比度，从而使人眼能够清晰分辨样品的形态结构。

微分干涉显微镜的应用

微分干涉显微镜主要用于观察无色透明样品以及细胞等生物样本。

在过去，普通光学显微镜难以观察透明样品，因此需要先对样品进行染色处理才能观察。

但染色流程繁琐耗时，且部分染色方法会破坏样品结构甚至导致样品死亡。

而使用微分干涉显微镜时，可利用光程差差异形成明暗对比，使样品呈现出立体浮雕般的观察效果，即便在活体状态下也能清晰观察细胞等样品的内部结构。

微分干涉显微镜的原理

从光源发出的自然光（振动方向全q方位分布）经过起偏器后变为线偏振光。

线偏振光射入第一块渥拉斯顿棱镜后，会被分解为振动方向相互垂直的两束偏振光，再透过被观察样品。

透过样品的两束偏振光产生不同的相位差，进入第二块渥拉斯顿棱镜后重新合成为一束光。

随后光线通过检偏器，再次变为同一振动方向的偏振光，从而发生光的干涉。

发生干涉的两束偏振光因相位不同而产生光程差，进而形成清晰的明暗对比度，使透明样品也能呈现出立体结构，便于观察。

微分干涉显微镜的结构

微分干涉显微镜的光路是在明场显微镜（bright field microscope）基础上，增加了两片偏振片与两个诺马斯基棱镜构成。

因此，若将光路中的偏振片与诺马斯基棱镜移除，即可作为普通明场显微镜使用；仅移除诺马斯基棱镜，则可作为偏光显微镜使用。

在微分干涉显微镜中，光线从光源发出到人眼观察，依次经过以下部件：

光源 → 起偏器 → 渥拉斯顿棱镜 → 载物台样品 → 物镜 → 渥拉斯顿棱镜 → 检偏器 → 目镜 → 人眼。

通过使用起偏器与各类棱镜，实现偏振光提取、光干涉以及光程差的产生。

微分干涉显微镜的选用要点

微分干涉显微镜在观察未染色生物样品时优势尤为突出，典型应用包括：水中单细胞生物、培养细胞、螨虫与线虫等多细胞动物的未染色标本等。与普通明场显微镜相比，其特点是分辨率更高、成像更清晰。

不适用场景

折射率与周围介质差异很小的透明样品
含大量色素、颜色较深的样品
组织切片等较厚样品
多数具有偏光特性的非生物样品

在最佳条件下，微分干涉显微镜可获得高画质，不易产生伪影（artefact）。

但观察与解读图像时，必须考虑诺马斯基棱镜的方向：与棱镜方向平行的结构会难以观察，这一点需要注意；不过通过旋转样品即可轻松解决该问题。

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