Optical Microscopy Application: Brightfield Illumination

저자: Stephan Briggs

Brightfield illumination, 즉 명시야 관찰법은 광학 현미경 관찰을 위한 가장 간단한 기법으로써, 밝은 배경에서 어둡게 표현되는 샘플을 측정합니다. Brightfield illumination에서는 광원이 샘플 아래에 위치합니다. 샘플을 통해 광원이 전파되면서, 샘플 위에 위치한 대물렌즈와 센서로 관찰이 이루어집니다. 표본의 밀도가 높을수록 더 많은 광량을 흡수하기 때문에 더 어둡게 나타납니다. 이러한 기법이 광학 현미경 관찰에서 가장 널리 사용되는 주된 이유는 brightfield illumination이 갖고 있는 단순함 때문입니다.

이미지 모양

전형적으로 brightfield illumination은 밝은 배경에 어두운 샘플로 이미지를 얻습니다. 샘플 영역이 더 어둡게 나올수록, 더 많은 광량을 흡수하였음을 나타냅니다. 식물 세포를 예로 들어 보면, 세포 밀집도가 높은 세포핵과 중심부가 가장 어둡게 보이며, 리보솜이 결여된 세포질, 소포체 및 다른 세포 내 요소는 밝게 보입니다. 반면, 동물 세포는 샘플에 염색을 하지 않으면 이러한 기법으로 관찰이 어려우며, 샘플을 염색할 경우에는 세포를 치사시키는 단점이 있습니다.

그림 1: Brightfield Illumination으로 관찰한 종이티슈 이미지

세부 기술 사항

Brightfield illumination의 광 경로 상에 존재하는 4가지 핵심 부품.

1. 광원(Light Source): 샘플 아래에 위치한 투과 조명은 집광렌즈와 대물렌즈에 조사됩니다. Quarts-halogen bulb와 같은 광대역 광원을 주로 사용합니다.
2. 집광렌즈(Condenser Lens): 광원을 모아 샘플에 포커싱하는 역할을 합니다.
3. 대물렌즈(Objective Lens): 샘플에 조사된 광원을 모으고, 배율에 따라 이미지 정보를 향상시킵니다.
4. 접안렌즈/카메라(Eyepiece/Camera): 이미지를 보여주거나 영상 자료로 기록합니다.

다만, brightfield illumination은 세포나 생체 샘플 측정 시 낮은 contrast를 가지며, 조명 한계에 의한 낮은 resolution, 그리고 관찰 전 샘플 염색이 요구되는 단점이 있습니다. 하지만, 불분명한 샘플에 대한 우선 관찰 기법으로써, brightfield illumination의 간결함과 단순함은 큰 이점입니다. 기타 광학 현미경 관찰 기술로는 darkfield illumination, phase contrast, fluorescence 그리고 differential interference contrast가 있습니다.