一、引言

在显微观察领域，相差（Phase Contrast）技术是一种极为重要的成像手段，尤其适用于无染色、透明样本的细胞结构观察。其原理基于光波相位差的视觉转化，将原本难以识别的透明细胞结构变得清晰可见。奥林巴斯倒置显微镜IX81充分继承并优化了相差观察技术，结合其高端电动平台、精密光学系统和模块化构造，为细胞生物学、发育学、药理研究等提供了强有力的无标记成像支持。

本篇文章将全面介绍奥林巴斯IX81在相差观察方面的核心结构、光学机制、操作系统、性能优势与典型应用，深入剖析其在现代生命科学研究中的实际价值。

二、相差观察技术概述

1. 相差原理简述

传统明场成像依靠样本对光的吸收差异形成图像，对于透明、无色、未染色的样本（如活细胞）难以形成有效对比。而相差观察通过在显微镜内加入“相差环”和“相位板”，将样本引起的光波相位差转换为光强差异，从而生成具有明显对比度的图像。

2. 应用价值

• 适用于活细胞、组织切片、微生物的无染观察

• 不破坏样品结构和生理状态

• 可连续追踪细胞运动、形态变化、增殖过程

• 实现实时、高对比度成像

三、IX81相差观察系统构成

奥林巴斯IX81显微镜专为相差观察集成了完整的模块系统，包括：

1. 相差物镜（Phase Contrast Objectives）

2. 相差环（Annular Ring）插板/转盘

3. 专用聚光镜系统

4. 匹配的相位板光学结构

5. 高亮稳定光源与滤光系统

6. 全电动控制和软件集成模块

该系统可实现从手动到自动的操作方式，支持标准相差、增强相差（HPC）、差分干涉等多种无标记观察模式。

四、光学系统设计

1. UIS2无限远校正光学系统

IX81所采用的UIS2光学系统提供了卓越的色差与球差校正能力，使相差成像具有极高清晰度、边缘锐利度与图像还原度。在相差模式下，UIS2系统对光路中的相差环与相位板实现精确聚焦与同轴匹配，减少成像模糊与相移干扰。

2. 相差物镜与相位板配对机制

相差成像对物镜与聚光器间的光学匹配极为敏感。IX81使用工厂校准的相差物镜（如UPLFLN 10X PH、UPLSAPO 20X PH等），内嵌相位环，与位于聚光器上的相差环形成一一对应的匹配系统，从而保证最优光学性能。

3. 环形光阑与电动聚光调节

聚光器内配置多个可更换或旋转的环形光阑，适应不同物镜倍率下的相差成像。部分版本支持电动切换，可通过软件自动选择最佳光阑编号，提高多倍率实验操作效率。

五、操作系统与控制模块

1. 手动与电动相差转换器

IX81支持两种方式切换相差观察：

• 手动型：操作简单，适合低频更换观察模式；

• 电动型：由软件或控制面板驱动，支持快速切换、程序化采集与自动化流程。

2. ZDC自动对焦保障成像稳定

相差观察中，焦距微小变化会严重影响图像质量。IX81内置ZDC（激光自动对焦）系统，实时补偿样本因温度或机械漂移产生的焦面变化，保障长时间观察的图像一致性。

3. 软件一体化控制

使用Olympus cellSens软件或第三方控制平台，用户可对相差光阑、电动物镜、电动聚光器等进行远程控制，实现以下功能：

• 一键切换明场/相差观察模式

• 自定义相差图像采集流程

• 与荧光、差分干涉等成像模式互锁联动

六、图像表现与数据分析

1. 高对比度图像输出

通过相差技术，IX81可在无染色状态下清晰观察以下细胞结构：

• 细胞核、胞质边界

• 伪足、丝状结构、运动轨迹

• 细胞分裂期染色体

• 微生物、胞内器官运动

图像具有边缘清晰、光强稳定、背景纯净的特点。

2. 图像分析兼容性强

相差图像易于通过图像处理软件（如ImageJ、cellSens分析模块）进行：

• 细胞轮廓识别与分割

• 活细胞迁移速度测定

• 形态变化曲线追踪

• 多细胞自动计数

结合Z-stack与时间序列采集，还可进行相差图像的三维重建与动态分析。

七、典型实验应用案例

1. 干细胞无标记观察

无需染色，可动态观察干细胞形态变化与分化趋势，实时分析胞体扩展、集落形成。

2. 细胞划痕实验

在相差成像下，细胞边缘清晰可辨，适合分析迁移速度、方向与迁移机制。

3. 神经元生长锥追踪

利用相差图像可识别神经元的轴突生长路径，监测其运动轨迹与分支动态。

4. 微生物培养检测

在微流控芯片或培养皿中，通过相差技术实时观察细菌分裂、群体行为与生长周期。

八、相差与其他观察模式对比

相差观察相比明场更具信息性，对样本无干扰；相比荧光无需染料，节省成本，适合基础生物实验长期追踪使用。

九、优势汇总

十、结语

奥林巴斯倒置显微镜IX81在相差观察方面的强大能力，不仅体现在其高品质光学结构和稳定的图像输出，更体现在其智能化操作、自动化控制和广泛的应用适应性。通过相差成像，研究者可以在无需染色的前提下清晰观察到活细胞内部结构与动态行为，极大地拓展了显微研究的深度与广度。作为高端实验室中不可或缺的观察模式，IX81的相差系统将在未来生命科学探索中继续发挥重要作用，为无损观察提供可靠、高效、专业的解决方案。