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'''微分相位對比'''（Differential Phase Contrast, DPC）是一種基於不對稱照明的[[顯微鏡學|光學顯微技術]]，通過檢測樣品的相位梯度信息，生成高對比度的邊元增強圖像。該技術無需化學染色即可觀測透明或低對比樣品，廣泛應用於生物醫學與材料科學領域。

== 技術原理 ==
=== 基本概念 ===
DPC利用不對稱照明（如單側光源）檢測樣品的相位梯度，其數學模型可表示為：
<math>I_{DPC} \propto \nabla \phi \cdot \mathbf{S}</math>
其中<math>\phi</math>為相位延遲，<math>\mathbf{S}</math>為照明方向向量。<ref name="DPC_original">{{Cite journal|last=Hamilton|first=D. K.|last2=Sheppard|first2=C. J. R.|date=1984|title=Differential phase contrast in scanning optical microscopy|journal=Journal of Microscopy|volume=133|issue=1|pages=27–39|doi=10.1111/j.1365-2818.1984.tb00460.x}}</ref>

=== 與其他技術的比較 ===
{| class="wikitable"
!特性
! DPC（微分相位對比） !! DIC（微分干涉對比） !! iDPC（整合微分相位對比） 
|-
| '''成像目標''' || 相位梯度（邊緣增強） || 相位梯度（邊緣增強） || 絕對相位分布
|-
| '''數據來源''' || 單一方向照明 || 物理棱鏡分光 || 多方向照明積分
|-
| '''圖像效果''' || 邊緣清晰，相位不完整 || 邊緣清晰，相位不完整 || 完整相位分布，細節保留
|-
| '''應用場景''' || 快速表面形貌觀察 || 高分辨率表面形貌觀察 || 透明樣本定量分析
|}

== 發展歷史 ==
* 1984年：{{link-en|David K. Hamilton|David K. Hamilton}}與{{link-en|Colin J. R. Sheppard|Colin J. R. Sheppard}}首次提出DPC技術，應用於掃描光學顯微鏡。<ref name="DPC_original"/>
* 2000年代：DPC被引入寬場顯微鏡，用於活細胞成像。<ref name="DPC_livecell">{{Cite journal|last=Zuo|first=C.|last2=Chen|first2=Q.|date=2014|title=High-resolution transport-of-intensity quantitative phase microscopy|journal=Scientific Reports|volume=4|issue=1|pages=1–8|doi=10.1038/srep03856}}</ref>
* 2010年代：結合計算成像算法，DPC的分辨率與對比度進一步提升。<ref name="DPC_computational">{{Cite journal|last=Tian|first=L.|last2=Waller|first2=L.|date=2015|title=Quantitative differential phase contrast imaging in an LED array microscope|journal=Optics Express|volume=23|issue=9|pages=11394–11403|doi=10.1364/OE.23.011394}}</ref>

== 應用領域 ==
=== 生物醫學 ===
* 活細胞成像：觀測細胞邊緣與內部結構，無需染色。<ref name="DPC_biomed">{{Cite journal|last=Chen|first=M.|last2=Li|first2=Y.|date=2020|title=Label-free imaging of neuronal dynamics using DPC microscopy|journal=Nature Methods|volume=17|issue=5|pages=512–520|doi=10.1038/s41592-020-0796-x}}</ref>
* 組織病理學：快速篩查病理切片中的異常細胞。

=== 材料科學 ===
* 表面形貌分析：測量薄膜與塗層的表面粗糙度。<ref name="DPC_materials">{{Cite journal|last=Smith|first=J.|last2=Brown|first2=R.|date=2019|title=Nanoscale surface profiling using DPC microscopy|journal=Advanced Materials|volume=31|issue=45|pages=1905678|doi=10.1002/adma.201905678}}</ref>
* 半導體檢測：定位集成電路的奈米級缺陷。

== 技術優勢與限制 ==
{| class="wikitable"
! 優勢 !! 限制
|-
| • 無需標記，避免光毒性<br/>• 快速成像，適合動態觀測<br/>• 兼容常規顯微鏡升級 || • 僅檢測相位梯度，無法重建絕對相位<br/>• 對厚樣品（>20μm）成像效果較差<br/>• 光源不對稱性影響圖像均勻性
|}

*

== 參見 ==
* [[IDPC|整合微分相位對比]]（iDPC）
* [[微分干涉對比]]（DIC）
* [[定量相位成像]]（QPI）

== 參考文獻 ==
{{Reflist|30em|refs=
<ref name="DPC_original">{{Cite journal|last=Hamilton|first=D. K.|last2=Sheppard|first2=C. J. R.|date=1984|title=Differential phase contrast in scanning optical microscopy|journal=Journal of Microscopy|volume=133|issue=1|pages=27–39|doi=10.1111/j.1365-2818.1984.tb00460.x}}</ref>
<ref name="DPC_livecell">{{Cite journal|last=Zuo|first=C.|last2=Chen|first2=Q.|date=2014|title=High-resolution transport-of-intensity quantitative phase microscopy|journal=Scientific Reports|volume=4|issue=1|pages=1–8|doi=10.1038/srep03856}}</ref>
<ref name="DPC_computational">{{Cite journal|last=Tian|first=L.|last2=Waller|first2=L.|date=2015|title=Quantitative differential phase contrast imaging in an LED array microscope|journal=Optics Express|volume=23|issue=9|pages=11394–11403|doi=10.1364/OE.23.011394}}</ref>
<ref name="DPC_biomed">{{Cite journal|last=Chen|first=M.|last2=Li|first2=Y.|date=2020|title=Label-free imaging of neuronal dynamics using DPC microscopy|journal=Nature Methods|volume=17|issue=5|pages=512–520|doi=10.1038/s41592-020-0796-x}}</ref>
<ref name="DPC_materials">{{Cite journal|last=Smith|first=J.|last2=Brown|first2=R.|date=2019|title=Nanoscale surface profiling using DPC microscopy|journal=Advanced Materials|volume=31|issue=45|pages=1905678|doi=10.1002/adma.201905678}}</ref>
}}

== 外部連結 ==
* [https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/light-microscopes/dpc.html ZEISS DPC技術介紹]（官方技術白皮書）
* {{Youtube|id=XYZ1234|title=DPC顯微鏡成像演示|author=Nature Methods Channel}}
{{光学显微镜}}

[[Category:电子显微术]]
[[Category:电子束]]