चरण-विपरीत इमेजिंग

चरण-विपरीत इमेजिंग ऐसी विधि है जिसमें विभिन्न अनुप्रयोगों की श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। यह विश्लेषण के अनुसार संरचनाओं के बीच अंतर करने के लिए विभिन्न सामग्रियों के अपवर्तक सूचकांक में अंतर को मापने में सहायता प्रदान करता है। इस प्रकार पारंपरिक प्रकाश के द्वारा माइक्रोस्कोपी या ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी में समान पारदर्शिता की संरचनाओं के बीच अंतर करने के लिए और उनके बियर फ्रिंजेंस के आधार पर क्रिस्टल की जांच करने के लिए फेज कंट्रास्ट को नियोजित किया जा सकता है। यह जैविक, चिकित्सा और भूवैज्ञानिक विज्ञान में उपयोग करता है। इस प्रकार एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी या एक्स-रे टोमोग्राफी में, समान भौतिक सिद्धांतों का उपयोग संरचनाओं के भीतर अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक के छोटे विवरणों को उजागर करके प्रतिबिंब के विपरीत इस स्थिति को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जा सकता है जो इसके अतिरिक्त समान हैं। इस प्रकार ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) में इस चरण को कंट्रास्ट बहुत उच्च रिज़ॉल्यूशन (एचआर) इमेजिंग को सक्षम करता है, जिससे सुविधाओं को कुछ एंगस्ट्रॉम से अलग करना संभव हो जाता है, इस बिंदु पर उच्चतम रिज़ॉल्यूशन 40 बजे है।

परमाणु भौतिकी
चरण कंट्रास्ट इमेजिंग का उपयोग सामान्यतः परमाणु भौतिकी में फैलाव (ऑप्टिक्स) इमेजिंग अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं के लिए तकनीकों की श्रृंखला का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार फैलाव (प्रकाशिकी) पदार्थ में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र (प्रकाश) के प्रसार की घटना है। इस प्रकार सामान्यतः सामग्री का अपवर्तक सूचकांक, जो चरण वेग और क्षेत्र के अपवर्तन को बदलता है, तरंगदैर्ध्य या प्रकाश की आवृत्ति पर निर्भर करता है। यह प्रिज्म (ऑप्टिक्स) के परिचित व्यवहार को जन्म देता है, जो इस प्रकार प्रकाश को उसके घटक तरंग दैर्ध्य में विभाजित करने के लिए देखा जाता है। सूक्ष्म रूप से, हम इस व्यवहार को परमाणु द्विध्रुवीय के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग के संपर्क से उत्पन्न होने के बारे में सोच सकते हैं। इस प्रकार दोलन बल क्षेत्र को परिवर्तित करने में द्विध्रुवों को दोलन करने का कारण बनता है और ऐसा करने में समान ध्रुवीकरण (तरंगों) और आवृत्ति के साथ प्रकाश को फिर से विकीर्ण करता है, इस प्रकार भले ही घटना तरंग से विलंबित या चरण-स्थानांतरित हो। ये तरंगें परिवर्तित तरंग उत्पन्न करने के लिए हस्तक्षेप करती हैं जो इस माध्यम से प्रसारित होती हैं। यदि प्रकाश मोनोक्रोमैटिक है, अर्थात इस प्रकार एकल आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य की विद्युत चुम्बकीय तरंग, परमाणु इलेक्ट्रॉन संक्रमण के समीपस्थ आवृत्ति के साथ परमाणु भी प्रकाश क्षेत्र से फोटॉन को अवशोषित करेगा, घटना तरंग के आयाम को कम कर देता हैं। इस प्रकार इसके गणितीय रूप से, इन दो अंतःक्रियात्मक तंत्रों फैलाव और अवशोषण को सामान्यतः जटिल अपवर्तक सूचकांक के क्रमशः वास्तविक और जटिल भागों के रूप में लिखा जाता है।

अपवर्तक इमेजिंग अपवर्तक सूचकांक के वास्तविक भाग के मापन को कठोरता से संदर्भित करता है। इस प्रकार चरण कंट्रास्ट-इमेजिंग में, मोनोक्रोमैटिक जांच क्षेत्र को किसी भी परमाणु संक्रमण से दूर अवशोषण को कम करने और परमाणु माध्यम जैसे बोस-आइंस्टीन घनीभूत या बोस-संघनित गैस पर प्रकाशित के लिए अलग किया जाता है। चूँकि इस कारण अवशोषण कम से कम होता है, प्रकाश पर गैस का एकमात्र प्रभाव इसके तरंगाग्र के साथ विभिन्न बिंदुओं के चरण को परिवर्तित कर देता है। यदि हम घटना को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के रूप में लिखते हैं

$$ \mathbf{E}_{i} = \hat{\mathbf{x}}E_0 e^{i(\omega_0 t - kz)} $$ तब माध्यम का प्रभाव तरंग को कुछ मात्रा में स्थानांतरित करने के लिए होता है, इस प्रकार $$ \Phi $$ सामान्य रूप से कार्य करता है, यहाँ पर $$ (x,y) $$ वस्तु के तल में इस वस्तु के समरूप घनत्व की न हो, अर्ताथ अपवर्तन के निरंतर सूचकांक की), जहां हम चरण को परिवर्तित करके इसके मान को कम मानते हैं, जैसे कि हम अपवर्तक प्रभावों की उपेक्षा कर सकते हैं:

$$ \mathbf{E}_{i} \to \mathbf{E}_{PM} = \hat{\mathbf{x}}E_0 e^{i(\omega_0 t - kz + \Phi)} $$ हम इस तरंग के बारे में सोच सकते हैं कि तरंगों के छोटे बंडलों में से प्रत्येक संबंधित चरण परिवर्तन के साथ $$ \phi(x,y) $$ है:

$$ \mathbf{E}_{PM} = \hat{\mathbf{x}}\frac{E_0}{A_o} \int_{(x,y)} e^{i(\omega_0 t - kz + \phi(x,y))}dx dy $$ जहाँ $$ A_o $$ सामान्यीकरण स्थिरांक है और इंटीग्रल ऑब्जेक्ट प्लेन के क्षेत्र के ऊपर है। तब से $$ \phi(x,y) $$ छोटा माना जाता है, तो हम घातीय के उस भाग को पहले क्रम में विस्तारित कर सकते हैं जैसे कि

$$\begin{align} \mathbf{E}_{PM} &\to \hat{\mathbf{x}}\frac{E_0}{A_o} e^{i(\omega_0 t - kz)}\int_{(x,y)}(1 + i\phi(x,y)) dx dy\\ &= \hat{\mathbf{x}}E_0\bigg[\cos(\omega_0 t - kz) - \frac{\tilde{\phi}}{A_o} \sin(\omega_0 t - kz) + i\bigg(\frac{\tilde{\phi}}{A_o} \cos(\omega_0 t - kz) + \sin(\omega_0 t - kz)\bigg)\bigg] \end{align}$$ जहाँ $$ \tilde{\phi} = \int \phi(x,y) dxdy $$ वस्तु के क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु के कारण वेवफ्रंट के चरण में सभी छोटे परिवर्तनों पर अभिन्न का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार इस अभिव्यक्ति के वास्तविक भाग को देखते हुए, हम मूल अपरिवर्तित चरण के साथ तरंग का योग पाते हैं, इस प्रकार $$ \omega_0t - kz $$, तरंग के साथ $$ \pi/2 $$ चरण से बाहर और बहुत छोटा आयाम है $$ \frac{\tilde{\phi}}{A_o} $$. जैसा लिखा है, यह बस और जटिल तरंग है $$ E_0 e^{i\xi} $$ चरण के साथ

$$ \xi = \arctan\bigg(\frac{\frac{\tilde{\phi}}{A_o} \cos(\omega_0 t - kz) + \sin(\omega_0 t - kz)}{\cos(\omega_0 t - kz) - \frac{\tilde{\phi}}{A_o} \sin(\omega_0 t - kz)}\bigg) $$ चूंकि इमेजिंग सिस्टम केवल विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तीव्रता में परिवर्तन देखते हैं, जो विद्युत क्षेत्र के वर्ग के समानुपाती होता है, जो इस प्रकार हैं।$$ I_{PM} \propto |\mathbf{E}_{PM}|^2 = |\hat{\mathbf{x}}E_0 e^{i\xi}|^2 = E_0^2 = |\mathbf{E}_{i}|^2 = |\hat{\mathbf{x}}E_0 e^{i(\omega_0 t - kz)}|^2 = E_0^2$$

यहाँ पर हम देख सकते हैं कि घटना तरंग और चरण स्थानांतरित तरंग दोनों इस संबंध में समान हैं। ऐसी वस्तुएं जो केवल उनके माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश में चरण परिवर्तन प्रदान करती हैं, सामान्यतः चरण वस्तुओं के रूप में संदर्भित होती हैं, और इस कारण से किसी भी इमेजिंग सिस्टम के लिए अदृश्य होती हैं। चूंकि इस प्रकार यदि हम अपने फेज़ शिफ्टेड वेव के वास्तविक भाग को अधिक बारीकी से देखें-

$$ \Re[\mathbf{E}_{PM}] = \hat{\mathbf{x}}E_0\bigg[\cos(\omega_0 t - kz) - \frac{\tilde{\phi}}{A_o} \sin(\omega_0 t - kz)\bigg] $$ और मान लीजिए कि हम चरण वस्तु (कोसाइन टर्म) द्वारा अपरिवर्तित शब्द को स्थानांतरित कर सकते हैं, इसके आधार पर $$ \pi / 2 $$, का मान हम इस प्रकार उपयोग करते हैं कि $$ \cos(\omega_0 t - kz) \to \cos(\omega_0 t - kz + \pi/2) = \sin(\omega_0 t - kz) $$, तो हमारे पास उक्त मान प्राप्त होता हैं-

$$ \Re[\mathbf{E}_{PM}] = \hat{\mathbf{x}}E_0\bigg(1-\frac{\tilde{\phi}}{A_o}\bigg)\sin(\omega_0 t - kz) $$ चरण वस्तु के कारण चरण परिवर्तन को प्रभावी रूप से एकल तरंग के आयाम में उतार-चढ़ाव में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रकार ये इमेजिंग सिस्टम द्वारा पता लगाने योग्य होंगे क्योंकि तीव्रता अब है $$ I \propto E_0^2 (1-\tilde{\phi}/A_o)^2$$. यह चरण कंट्रास्ट इमेजिंग के विचार का आधार है। उदाहरण के रूप में, दाईं ओर की आकृति में दिखाए गए समूहअप पर विचार करें।

एक चरण वस्तु पर जांच लेजर की घटना होती है। इस प्रकार यह बोस-आइंस्टीन कंडेनसमूह जैसा परमाणु माध्यम हो सकता है। इस प्रकार लेज़र प्रकाश किसी भी परमाणु अनुनाद से बहुत दूर है, जैसे कि चरण वस्तु केवल तरंग के उस हिस्से के साथ विभिन्न बिंदुओं के चरण को बदल देती है जो वस्तु से होकर गुजरती है। इस प्रकार चरण वस्तु से गुजरने वाली किरणें माध्यम के अपवर्तन के सूचकांक के समारोह के रूप में अलग हो जाएंगी और आंकड़े में बिंदीदार रेखाओं द्वारा दिखाए गए अनुसार अलग हो जाएंगी। ऑब्जेक्टिव लेंस तथाकथित 0-ऑर्डर प्रकाश पर ध्यान केंद्रित करते हुए, इस प्रकाश को टकराता है, अर्ताथ, चरण वस्तु (ठोस रेखाओं) द्वारा अपरिवर्तित बीम का भाग हैं। इस प्रकार यह प्रकाश ऑब्जेक्टिव लेंस के फोकल प्लेन में फोकस करने के लिए आता है, जहां फेज प्लेट को केवल 0-ऑर्डर बीम के फेज में देरी करने के लिए नियुक्त किया जाता है, इस प्रकार इसे विवर्तित बीम के साथ फेज में वापस लाया जा सकता है और फेज परिवर्तन को परिवर्तित किया जा सकता है। इस प्रकार इमेजिंग समतल में तीव्रता में उतार-चढ़ाव में विवर्तित बीम प्रयोग होती हैं। इस प्रकार फेज़ प्लेट सामान्यतः कांच का टुकड़ा होता है, जिसके केंद्र को उथली नक़्क़ाशी से घेरा जाता है, जैसे कि केंद्र से गुजरने वाले प्रकाश को किनारों से गुजरने वाले चरण के सापेक्ष विलंबित होती है।

ध्रुवीकरण कंट्रास्ट इमेजिंग (फैराडे इमेजिंग)
ध्रुवीकरण कंट्रास्ट इमेजिंग में, प्रकाश-पदार्थ की अंतःक्रिया के फैराडे प्रभाव को मानक अवशोषण इमेजिंग समूहअप का उपयोग करके बादल की प्रतिबिंब बनाने के लिए लीवरेज किया जाता है, जो दूर के जांच बीम और अतिरिक्त पोलराइज़र के साथ बदल दिया जाता है। फैराडे प्रभाव रैखिक जांच बीम ध्रुवीकरण को घुमाता है क्योंकि यह जांच बीम के प्रचार दिशा में मजबूत चुंबकीय क्षेत्र द्वारा ध्रुवीकृत बादल से गुजरता है।

मौलिक रूप से, रैखिक रूप से ध्रुवीकृत जांच बीम को दो विपरीत हाथ वाले, गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत बीम के सुपरपोजिशन के रूप में माना जा सकता है। प्रत्येक जांच बीम के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र के बीच की बातचीत प्रमाणों में परमाणुओं के चुंबकीय द्विध्रुव के साथ परस्पर क्रिया करती है। इस प्रकार यदि प्रमाणों प्रकाश क्षेत्र के-वेक्टर पर गैर-शून्य प्रक्षेपण के साथ दिशा में चुंबकीय रूप से ध्रुवीकृत होता है, तो दो गोलाकार ध्रुवीकृत बीम प्रमाणों के चुंबकीय द्विध्रुव के साथ अलग-अलग ताकत के साथ बातचीत करेंगे, जो दो बीमों के बीच सापेक्ष चरण परिवर्तन के अनुरूप होगा। यह चरण परिवर्तन नक्शे को इनपुट बीम रैखिक ध्रुवीकरण के रोटेशन में परिवर्तित कर देता है।

फैराडे इंटरेक्शन की क्वांटम भौतिकी को परमाणुओं की कुल कोणीय गति के साथ जांच प्रकाश क्षेत्र के ध्रुवीकरण का वर्णन करने वाले दूसरे परिमाणित स्टोक्स मापदंडों की बातचीत से वर्णित किया जा सकता है। इस प्रकार, यदि किसी विशेष स्पिन (हाइपरफाइन) स्थिति में परमाणुओं का बीईसी या अन्य ठंडा, घने प्रमाणों तैयार किया जाता है, जो इमेजिंग प्रकाश प्रसार दिशा के समानांतर ध्रुवीकृत होता है, तो स्पिन स्थिति में घनत्व और परिवर्तन दोनों की निगरानी संचरित जांच बीम को खिलाकर की जा सकती है। इस प्रकार कैमरा सेंसर पर इमेजिंग से पहले बीम स्प्लिटर को इनपुट रेखीय ध्रुवीकरण के सापेक्ष पोलराइज़र ऑप्टिक अक्ष को समायोजित करके डार्क फील्ड स्कीम (परमाणुओं की अनुपस्थिति में शून्य प्रकाश) और चर चरण कंट्रास्ट इमेजिंग के बीच स्विच कर सकता है।

डार्क-फील्ड और अन्य तरीके
चरण-विपरीत के अतिरिक्त, कई अन्य समान फैलाव वाले इमेजिंग विधि हैं। इस प्रकार डार्क फील्ड पद्धति में, उपरोक्त चरण प्लेट को पूरी तरह से अपारदर्शी बना दिया गया है, जैसे कि बीम में 0-ऑर्डर योगदान पूरी तरह हटा दिया गया है। किसी भी इमेजिंग ऑब्जेक्ट की अनुपस्थिति में इमेज प्लेन डार्क होगा। यह समीकरण में 1 के कारक को हटाने के बराबर है

$$ \Re[\mathbf{E}_{PM}] = \hat{\mathbf{x}}E_0\bigg(1-\frac{\tilde{\phi}}{A_o}\bigg)\sin(\omega_0 t - kz) \to \hat{\mathbf{x}}E_0\frac{\tilde{\phi}}{A_o}\sin(\omega_0 t - kz) $$ इसके कारण दो समीकरणों के वर्गों की तुलना करने पर पता चलेगा कि डार्क-ग्राउंड के स्थिति में, कंट्रास्ट की सीमा (या तीव्रता संकेत की गतिशील सीमा) वास्तव में कम हो जाती है। इस कारण यह पद्धति प्रचलन से बाहर हो गई है।

डिफोकस-कंट्रास्ट पद्धति में, फेज प्लेट को ऑब्जेक्टिव लेंस के डिफोकसिंग द्वारा परिवर्तित कर दिया जाता है। ऐसा करने से समानांतर किरण पथ लंबाई की समानता टूट जाती है जैसे कि समानांतर किरणों के बीच सापेक्ष चरण प्राप्त हो जाता है। इस प्रकार डिफोकसिंग की मात्रा को नियंत्रित करके कोई भी मानक चरण-विपरीत में चरण प्लेट के समान प्रभाव प्राप्त कर सकता है। इस मामले में चूंकि डिफोकसिंग वस्तु से विवर्तित किरणों के चरण और आयाम मॉडुलन को इस प्रकार स्क्रैम्बल करता है जो वस्तु की सटीक चरण जानकारी पर अधिकृत नहीं करता है, अपितु इस प्रकार तीव्रता संकेत उत्पन्न करता है जो वस्तु में चरण ध्वनि की मात्रा के अनुपात में होता है।.

प्रकाश माइक्रोस्कोपी
चरण विपरीत इस तथ्य का लाभ उठाता है कि विभिन्न संरचनाओं में अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं, और अलग-अलग मात्रा में प्रमाणों के माध्यम से प्रकाश मार्ग को मोड़ते, अपवर्तित या विलंबित करते हैं। प्रकाश मार्ग में परिवर्तन के परिणामस्वरूप तरंगें दूसरों के साथ 'चरण से बाहर' हो जाती हैं। इस प्रकार इस प्रभाव को चरण विपरीत सूक्ष्मदर्शी द्वारा आयाम अंतर में परिवर्तित किया जा सकता है जो ऐपिस में देखे जा सकते हैं और परिणामी प्रतिबिंब के गहरे या उज्जवल क्षेत्रों के रूप में प्रभावी रूप से चित्रित किए जाते हैं।

जैविक और भूवैज्ञानिक विज्ञान दोनों में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी में फेज कंट्रास्ट का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। इस प्रकार जीव विज्ञान में, यह धुंधला जैविक प्रमाणों को देखने में कार्यरत है, जिससे समान पारदर्शिता या अपवर्तक सूचकांकों वाली संरचनाओं के बीच अंतर करना संभव हो जाता है।

भूविज्ञान में, मानकीकृत पतली धारा (सामान्यतः 30 माइक्रोन) में काटे गए खनिज क्रिस्टल के बीच अंतर को उजागर करने के लिए चरण विपरीत का उपयोग किया जाता है, और प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे रखा जाता है। क्रिस्टलीय सामग्री द्विप्रतिरोध प्रदर्शित करने में सक्षम हैं, जिसमें क्रिस्टल में प्रवेश करने वाली प्रकाश किरणें दो बीमों में विभाजित हो जाती हैं, जो इस प्रकार क्रिस्टल के ऑप्टिक अक्ष के आधार पर विभिन्न अपवर्तक सूचकांकों को प्रदर्शित कर सकती हैं, जिस पर वे क्रिस्टल में प्रवेश करते हैं। विशेष ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग करके मानव आंखों के साथ दो किरणों के बीच चरण विपरीतता का पता लगाया जा सकता है। जैसा कि विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं के लिए दोहरे अपवर्तन की सटीक प्रकृति भिन्न होती है, चरण विपरीत खनिजों की पहचान में सहायक होते हैं।

एक्स-रे इमेजिंग
एक्स-रे चरण-कंट्रास्ट इमेजिंग के लिए चार मुख्य तकनीकें हैं, जो एक्स-रे डिटेक्टर में वस्तु से निकलने वाली एक्स-रे में चरण विविधताओं को तीव्रता विविधताओं में परिवर्तित करने के लिए विभिन्न सिद्धांतों का उपयोग करती हैं। प्रचार-आधारित चरण विपरीत एज एन्हांसमेंट, टैलबोट प्रभाव और पॉलीक्रोमैटिक फार-फील्ड इंटरफेरोमेट्री प्राप्त करने के लिए फ्री-स्पेस वेव प्रचार का उपयोग करता है, इस चरण के व्युत्पन्न, अपवर्तन-वर्धित इमेजिंग को मापने के लिए विवर्तन के समूह का उपयोग करता है, इस प्रकार विभेदक माप और एक्स-रे इंटरफेरोमेट्री के लिए भी विश्लेषक क्रिस्टल का उपयोग करता है, जिसके आधार पर सीधे इस चरण को मापने के लिए क्रिस्टल इंटरफेरोमीटर का उपयोग करता है। सामान्य अवशोषण-कंट्रास्ट एक्स-रे इमेजिंग की तुलना में इन विधियों के फायदे कम-अवशोषित सामग्री के लिए उच्च कंट्रास्ट है, क्योंकि फेज शिफ्ट अवशोषण की तुलना में अलग तंत्र है और इस प्रकार कंट्रास्ट-टू-ध्वनि संबंध जो स्थानिक आवृत्ति के साथ बढ़ता है, क्योंकि कई चरण-विपरीत तकनीक चरण परिवर्तन के पहले या दूसरे व्युत्पन्न का पता लगाती है, जिससे छोटे विवरणों को देखना संभव हो जाता है, जिससे यह हानि हो सकती हैं कि इन विधियों के लिए अधिक परिष्कृत उपकरण की आवश्यकता होती है, जैसे कि सिंक्रोटॉन या एक्स-रे ट्यूब माइक्रोफोकस एक्स-रे ट्यूब एक्स-रे स्रोत, एक्स-रे प्रकाशिकी और उच्च रिज़ॉल्यूशन एक्स-रे डिटेक्टर का उपयोग करते हैं। यह परिष्कृत उपकरण विभिन्न मीडिया से गुजरने वाली एक्स-रे के अपवर्तक सूचकांक में छोटे परिवर्तनों के बीच अंतर करने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता प्रदान करता है। इस कारण अपवर्तक सूचकांक सामान्य रूप से 1 के बीच के अंतर के साथ 1 से छोटा $$ और $$ होता है।

ये सभी विधियां प्रतिबिंबयों का उत्पादन करती हैं जिनका उपयोग इमेजिंग दिशा में अपवर्तक सूचकांक के समांतर अनुमानों (इंटीग्रल) की गणना के लिए किया जा सकता है। प्रसार-आधारित चरण कंट्रास्ट के लिए चरण पुनर्प्राप्ति हैं। चरण-पुनर्प्राप्ति एल्गोरिदम, टैलबोट इंटरफेरोमेट्री और अपवर्तन-वर्धित इमेजिंग के लिए प्रतिबिंब को उचित दिशा में एकीकृत किया गया है, और इस प्रकार एक्स-रे इंटरफेरोमेट्री चरण के चरण खोल दिया जाता है। इस कारण से वे टोमोग्राफी के लिए उपयुक्त हैं, अर्ताथ थोड़े अलग कोणों पर कई प्रतिबिंबयों से वस्तु के अपवर्तक सूचकांक के 3डी-नक्शे का पुनर्निर्माण होता हैं। इस प्रकार एक्स-रे विकिरण के लिए अपवर्तक सूचकांक के 1 से अंतर अनिवार्य रूप से सामग्री के घनत्व के समानुपाती होता है।

सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे टोमोग्राफी वस्तुओं की आंतरिक सतहों की इमेजिंग को सक्षम करने के लिए चरण कंट्रास्ट इमेजिंग को नियोजित कर सकती है। इस संदर्भ में, चरण कंट्रास्ट इमेजिंग का उपयोग उस कंट्रास्ट को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जो सामान्य रूप से पारंपरिक रेडियोग्राफिक इमेजिंग से संभव होगा। इस प्रकार इसके विस्तार और उसके परिवेश के बीच अपवर्तक सूचकांक में अंतर प्रकाश तरंग के बीच चरण परिवर्तन का कारण बनता है जो विस्तार के माध्यम से यात्रा करता है और जो विवरण के बाहर यात्रा करता है। इस प्रकार इसके हस्तक्षेप के कारण पैटर्न के इन परिणामों, विवरणों को चिह्नित करता है। इस पद्धति का उपयोग चीन में दुशांतुओ गठन से प्रिकैम्ब्रियन मेटाज़ोन भ्रूण की प्रतिबिंब के लिए किया गया है, जिससे मूल प्रमाणों को नष्ट किए बिना माइक्रोफॉसिल्स की आंतरिक संरचना को चित्रित किया जा सकता है।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के क्षेत्र में, चरण-विपरीत इमेजिंग को व्यक्तिगत परमाणुओं के प्रतिबिंब स्तंभों में नियोजित किया जा सकता है। यह क्षमता इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि सामग्री में परमाणु इलेक्ट्रॉनों को विवर्तित करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन उनके माध्यम से गुजरते हैं, इस कारण इलेक्ट्रॉनों के सापेक्ष चरण प्रमाणों के माध्यम से संचरण पर परिवर्तित कर देते हैं, इस प्रकार संचरित बीम में पहले से सम्मिलित विपरीत अवस्था के अतिरिक्त विवर्तन विपरीत उत्पन्न करते हैं। इसके कारण चरण-विपरीत इमेजिंग अब तक विकसित उच्चतम प्रतिबिंब रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग तकनीक है, और से कम एंगस्ट्रॉम (0.1 नैनोमीटर से कम) के रिज़ॉल्यूशन की अनुमति दे सकती है। इस प्रकार यह क्रिस्टलीय सामग्री में परमाणुओं के स्तंभों को सीधे देखने में सक्षम बनाता है।

चरण-विपरीत प्रतिबिंबयों की व्याख्या सीधा कार्य नहीं है। विखंडन एचआर प्रतिबिंब में देखा जाने वाला कंट्रास्ट यह निर्धारित करने के लिए कि कौन सी विशेषताएं हैं जिसके कारण सामग्री में परमाणु संभवतः कभी-कभी, आंख से किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, क्योंकि कई अलग-अलग तत्वों और समतलों और प्रेषित प्रकाश दमक के कारण विरोधाभासों का संयोजन जटिल है, कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि चरण-विपरीत प्रतिबिंब में किस तरह के विपरीत विभिन्न संरचनाएं उत्पन्न हो सकती हैं। इस प्रकार, चरण विपरीत प्रतिबिंब को ठीक से व्याख्या करने से पहले प्रमाणों के बारे में उचित मात्रा में जानकारी को समझने की आवश्यकता होती है, जैसे सामग्री की क्रिस्टल संरचना के बारे में अनुमान लगाया जाता हैं।

चरण-विपरीत प्रतिबिंबयां उद्देश्य (प्रकाशिकी) छिद्र को पूर्ण रूप से हटाकर या बहुत बड़े ऑब्जेक्टिव एपर्चर का उपयोग करके बनाई जाती हैं। यह सुनिश्चित करता है कि न केवल प्रेषित बीम, बल्कि विवर्तित लोगों को भी प्रतिबिंब में योगदान करने की अनुमति है। उपकरण जो विशेष रूप से चरण-विपरीत इमेजिंग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, उन्हें अक्सर एचआरटीईएम (उच्च रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप) कहा जाता है, और मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन बीम कॉलम के डिजाइन में विश्लेषणात्मक टीईएम से भिन्न होता है। जबकि इस प्रकार विश्लेषणात्मक टीईएम स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए कॉलम से जुड़े अतिरिक्त डिटेक्टरों को नियोजित करते हैं, एचआरटीईएम में बहुत कम या कोई अतिरिक्त संलग्नक नहीं होते हैं, जिससे कि इस प्रकार के प्रमाणों को छोड़ने वाले प्रत्येक बीम के लिए कॉलम के नीचे समान विद्युत चुम्बकीय विकिरण (संचारित और विवर्तित) वातावरण सुनिश्चित किया जा सके। क्योंकि चरण-विपरीत इमेजिंग प्रमाणों छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों के बीच चरण में अंतर पर निर्भर करता है, इस प्रकार के प्रमाणों और देखने वाली स्क्रीन के बीच होने वाली कोई भी अतिरिक्त चरण परिवर्तन प्रतिबिंब को व्याख्या करने में असंभव बना सकता है। इस प्रकार, ऑप्टिकल सिस्टम में लेंस विपथन की बहुत कम डिग्री भी एचआरटीईएम के लिए आवश्यकता है, और गोलाकार विपथन (सीएस) सुधार में प्रगति ने एचआरटीईएम की नई पीढ़ी को बार असंभव समझे जाने वाले संकल्पों तक पहुंचने में सक्षम बनाया है।

यह भी देखें
• उच्च रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

• माइक्रोस्कोपी

• चरण कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी

• चरण-विपरीत एक्स-रे इमेजिंग

• मात्रात्मक चरण कंट्रास्ट माइक्रोस्कोपी

• अपवर्तक सूचकांक

• एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी