相衬显微镜可以无需染色观察相位物体。大多数的活细胞是透明的(即相位物体)，光的吸收和散射都很弱，由细胞厚度或折射率变化来改变入射光波的位相分布。而人眼只能感受光强的变化，不能辨别位相变化。 解决这一困难需要将位相变化转化为强度的变化。生物学家采用对透明细胞的染色技术达到这一目的。但是，染色会对细胞的健康、结构等带来一系列影响，使得我们不能在显微镜下如实的观察细胞的生命过程。Zernike发明的相衬显微镜通过改变直接透射光和相位物体微弱的散射光之间的位相关系，将空间的位相变化转换成人眼可观测的强度变化，使得透明相位物体无需染色即可清晰的观察其内部细节。然而，相衬显微镜只能定性观察，不能得到定量的结果。
博览：2011 Optics Express 空间光干涉显微镜(SLIM)
技术背景：
相衬显微镜可以无需染色观察相位物体。大多数的活细胞是透明的(即相位物体)，光的吸收和散射都很弱，由细胞厚度或折射率变化来改变入射光波的位相分布。而人眼只能感受光强的变化，不能辨别位相变化。 解决这一困难需要将位相变化转化为强度的变化。生物学家采用对透明细胞的染色技术达到这一目的。但是，染色会对细胞的健康、结构等带来一系列影响，使得我们不能在显微镜下如实的观察细胞的生命过程。Zernike发明的相衬显微镜通过改变直接透射光和相位物体微弱的散射光之间的位相关系，将空间的位相变化转换成人眼可观测的强度变化，使得透明相位物体无需染色即可清晰的观察其内部细节。然而，相衬显微镜只能定性观察，不能得到定量的结果。
定量结果需要定量相位成像。定量相位成像最近已成为一个活跃的领域，并提出了各种实验方法。可以用于细胞成像和全局细胞参数的评估，如干物质质量、平均折射率和组织切片的统计参数等。
当前不足：
定性的相衬显微镜无法量化待测样本的相位，而定量相位成像由于其通常使用激光照明，其产生的散斑使得图像对比度无法与白光照明显微的对比度相比，且实验装置复杂和维护成本高，限制了它在生物学领域的应用。
文章创新点：
基于此，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Zhuo Wang(第一作者)和Gabriel Popescu(通讯作者)等人提出一种空间光干涉显微镜(spatial light interference microscopy, SLIM)。其将Zernike相衬法与Gabor全息相结合，在揭示细胞结构的内源对比度的同时，可以呈现整个样品的定量光程长。其主要特点有：
（1）图像无散斑，可实现0.3nm的空间灵敏光程测量。
（2）采用同轴干涉，可实现0.03nm的时间灵敏光程测量。
原理解析：
（1）SLIM装置。SLIM通过在商业相衬显微镜的输出像面附加一个额外的空间光调制模块完成(如图1a所示)。傅里叶透镜L1将商业相衬显微镜中包含相移环的物镜出瞳成像到反射式液晶相位调制器(LCPM)表面上，LCPM上的模式精确匹配相位环图像的大小和位置，从而精确控制像场的散射和非散射分量之间额外的相位延迟。具体来讲，相衬显微镜让样品的散射光和非散射光之间产生π/2的相移，而随后的空间光调制模块以π/2为增量，进一步的增大相移量，并记录下每一次相移时的图像(如图1b所示)。凭借ccd记录的4幅相移图像，从而生成确定的定量相位图像。图1c是海马神经元的定量相位图。(数学原理见末尾附录)
视频1：活海马神经元的 SLIM 成像
参考文献：Zhuo Wang, Larry Millet, Mustafa Mir, Huafeng Ding, Sakulsuk Unarunotai, John Rogers, Martha U. Gillette, and Gabriel Popescu, "Spatial light interference microscopy (SLIM)," Opt. Express 19, 1016-1026 (2011)
DOI：https://doi.org/10.1364/OE.19.001016
附录：
样本的相位可以描述为：
n-n0是样本与周围介质的折射率差，h是样本的局部厚度，λ是照明光源的中心波长。通过测量出相位，可以知道局部厚度h。本文的方法就是为了通过获得相位反推厚度。
假设非散射光场为E0,散射光场为E1(x,y)，则CCD上的光强为：
ΔΦ(x,y)是E0和E1(x,y)之间的相差，nπ/2是空间光调制模块附加的相位。以π/2为增量，取4个值(即采集四幅强度图像)。得到：
令
其中
从而
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