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Mikroskop, insbesondere zur Vermessung von Kernspuren
Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Mikroskop, insbesondere zur Vermessung von Kernspuren, bei dem subjektive Messfehler weitgehendst vermieden werden und dessenMessgenauigkeit ausserordentlich hoch ist.
Die bekannten Messmikroskope haben den Nachteil, dass nach dem Ausrichten des Objektes in bezug zu Vergleichsmarken, die Messwerte aussen am Mikroskop an Mikrometerschrauben oder andem Messmitteln abgelesenwerdenmüssen. Bei ausgedehnten mikroskopischen Arbeiten, wie sie besonders bei Kernspurmessungen vorkommen, müssen sich die Augen bei einer Vielzahl von Messungen immer wieder abwechselnd auf die Skalen oder das Objektbild einstellen und ermüden dadurch sehr schnell.
Würden bei solchen Messungen im Gesichtsfeld des Okulars gleichzeitig das auszumessende Objekt und die Messwerte erscheinen, so können sich subjektive Fehler einschleichen, weil der Messende bei Wiederholung von Messungen zur Mittelwertbildung durch vorangegangene Messwerte sehr leicht beeinflussbar ist.
Diese Mängel werden gemäss der Erfindung dadurch behoben, dass einerseits das Bild der Kernspur und die Messmarken und anderseits die Skala oder das Bild der Skala in verschiedenen Ebenen liegen und ein optisches Mittel, vorzugsweise eine in den Beobachtungsstrahlengang ein-und ausschwenkbare Linse vorgesehen ist, wodurch das Okular wahlweise auf je eine dieser beiden Ebenen einstellbar ist, so dass entweder das Objekt mit den Messmarken oder nur die Skalen mit den Messwerten sichtbar sind.
Zur schnellen und sicheren Ausrichtung des Objektes auf Messmarken ist eine optische Ausrichtung von Vorteil, bei der im Abbildungsstrahlengang des Objektes eine kippbare planparallele Glasplatte so angeordnet ist, dass die Kippachse senkrecht auf der optischen Achse dieses Abbildungsstrahlenganges steht und die Kippung ein Mass für eine hiedurch erwirkte Bildverschiebung ist.
Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn zur Erweiterung des Messbereiches in der Okular- oder einer Zwischenbildebene in Richtung der Bildverschiebung mehrere Marken mit bekanntem Abstand vorgesehen sind.
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Strecken und Lücken. aus denen sich die Spuren zusammensetzen. Zu diesem Zweck ist in der Okular- 9der einer Zwischenbildebene eine Strichplatte mit mindestens zwei nichtparallelen, vorzugsweise geraden Messlinien angeordnet, deren jeweils zur Messung verwendeter Teil senkrecht zum Verlauf der Spur bewegbar ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung dieser Messlinien ergibt sich, wenn die Messlinien gekrümmt und auf einer drehbaren Strichplatte angeordnet sind, wobei die eine Messlinie vorzugsweise kreisförmig und die andere eine Spirale ist.
Zur Erfassung der Messwerte ist diese Strichplatte mit einer vom gegenseitigen Abstand der Messlinien abhängigen Teilung versehen.
Zur Kontrolle der Objekt- und der Objektivführung und zur Messung kleiner Winkelabweichungen an den auszumessenden Kernspuren ist eine Interferenzmesseinrichtung und/oder eine Autokollimationseinrichtung in dem Mikroskop eingebaut und derenMessergebnisse sind am Rand des Gesichtsfeldes des Mikroskopokulars ablesbar.
Bei der Auswertung der Interferenzstreifen ist es von Vorteil, wenn eine kippbare planparallele Glasplatte im Abbildungsstrahlengang vorgesehen ist, mit deren Hilfe eine Verlagerung der im Gesichtsfeld erscheinenden Interferenzstreifendurchführbar ist und dadurch ein Vergleichen mit einer feststehenden Skala erleichtert wird.
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sichAbständen s enkrechteabweichuilgen von deren Hatiptrichtung ermittelbar swd. Fig. 3 eine Einrichtung zuraus- messung von Strecken und Lückell und Fig. 4 eine Einrichtung zur Kontrolle der Objekt- und Objektivbewegun- gen. Nach der Fig. 1 befindet sich in dem Beobachtungsstrahlengang eines Messmikroskopes dne um eine
Achse 1 schwenkbare Linse 2.
Während der Beobachtung eines Objektes in Gestalt einer Kernspur 3 ist die
Linse 2 in den Beobachtungsstrahlengang hineingeschwenkt und das Bild derKemspur erscheint nach deren Scharfeinstellung-in der aus dem Okular 4 und der Linse 2 bedingten Bildebene auf einer Strichplatte 5, nach deren Marken das Objekt auszurichten ist.
Nach einer Ausschwenkung der Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang ist das Bild der Kemspur in eine für den Beobachter unsichtbare Ebene gerückt und in der neuen, durch das Okular 4 bedingten Bild- ebene befindet sich eine bisher unsichtbar geblieben ringförmige Indexscheibe 6. Auf dieser wird über eine Linse 7 und ein Prisma 8 ein Ausschnitt der Gradteilung der Strichplatte 5 abgebildet. An einer auf der Indexscheibe 6 befindlichen Marke 9 ist die relative Winkellage zwischen dem Objekt und der Strich- platte ablesbar.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Indexscheibe 6 befindet sich eine weitere Marke 10. In den Be- reich dieser Marke wird ein Skalenausschnitt von der an der Fassung des Objektivs 11 befindlichen Skala
12 über ein Prisma 13 und eine Linse 14 abgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die Verschiebung des
Objektivs zu ermitteln und dadurch die Höhenlage einer bestimmten Stelle der Kernspur 3 in der Emulsion
15 einer photographischen Platte 16 zu bestimmen und durch mehrere derartige Messungen den räumli- chen Verlauf dieser Kemspur festzustellen.
Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, mit deren Hilfe bei einer nicht geradlinig verlaufenden Kernspur in bestimmten Abständen senkrechte Abweichungen von deren Hauptrichtung schnell und bequem ermittelbar sind. Zu diesem Zweck befindet sich in dem Abbildungsstrahlengang des Messmikroskops eine planparallele
Glasplatte 17, die mittels eines Drehknopfes 18 über eine Welle 19 aus ihrer senkrecht zur Mikroskopachse befindlichen Lage herauskippbar ist.
Dadurch kann das in der Okular- oder einer Zwischenbildebene be- findliche und auf der Strichplatte 5 abgebildete Bild der in der Emulsion 15 sichtbaren und auszumessen- den Kernspur 3 oder eines Teiles davon, nachdem letztere vorher mit ihrer mittleren Richtung möglichst parallel zur X-Achse ausgerichtet wurde, parallel so verlagert werden, dass die mittlere Richtung der Kern- spur mit einer der parallelen Linien 20, u. zw. beispielsweise mit der 0-Linie zur Deckung kommt. Nun- mehr ist es möglich, für jede gewünschte Stelle auf der Kemspur Abweichungen von dieser Linie zu ermit- teln. Dies muss für jede dieser Stellen getrennt durchgeführt werden und geschieht durch Kippung der Glas- platte 17, bis die jeweils auszumessende Stelle mit dieser Linie zur Deckung kommt.
Das Mass der Ab- weichung ist nach Ausschwenken der Linse 2 auf der Indexscheibe 6 ablesbar, wohin mittels eines Prismas
21 und der Übersicht halber nicht dargestellter optischer Glieder ein Ausschnitt einer Skalenscheibe 22 ab- gebildet wird. Diese Skalenscheibe ist mit der Welle 19 fest verbunden und so geteilt, dass die jeweiligen
Abweichungen der Spuren von der 0-Linie gleich in Längeneinheiten auf der Indexscheibe 6 ablesbar sind.
Übersteigt die Abweichung der Spur ein bestimmtes Mass, so reicht die Kippung der Planglasplatte 17 nicht aus oder die Messwerte werden zu ungenau. In diesen Fällen wird zur Messung eine benachbarte Li- nie, deren Abstand von der Ausgangslinie bekannt ist, herangezogen und eine Deckung der betreffenden
Kernspurstelle mit dieser Linie herbeigeführt.
Zur Messung von Strecken und Lücken ist, wie Fig. 3 der Übersicht halber unter Fortlassung der in den andern Figuren dargestellten Merkmale zeigt, in der Okular- oder Zwischenbildebene eine kreisförmige
Strichplatte 4'exzentrisch zur optischen Achse des Mikroskopes drehbar angeordnet. Diese Strichplatte enthält eine konzentrisch zu ihrer Drehachse verlaufende kreisförmige Messlinie 23 und zwei spiralförmig verlaufende Messlinien 24 und 25. Die Anordnung aller drei Messlinien in bezug zur optischen Achse des
Mikroskopes ist so gewählt, dass Ausschnitte von ihnen gleichzeitig im Gesichtsfeld des Okulars 4 erschei- nen.
Die Abstände der spiralförmigen Messlinien von der kreisförmigen Messlinie sind derart, dass sich die- se von der Ausgangsstellung aus linear mit dem Drehwinkel vergrössern und sich die Abstände zwischen den
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Messlinie in jeder Winkelstellungdass durch Drehen der Strichplatte 4'mittels eines Drehknopfes 26 eine der beiden sich aus den Messlinien ergebende schlanke und gekrümmte Messfigur so weit in die betreffende Lücke hineingedreht wird, bis die Lilckenbegrenzungen die Messlinien berühren, wobei die Messlinien senkrecht zum Verlauf der Spur stehen
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müssen. Eine von dem gegenseitigen Abstand der Messlinien abhängige Teilung ist gleichzeitig auf der
Strichplatte vorgesehen.
Eine solche Teilung kann aber auch auf einer gesonderten entsprechend mitbe- bewegten Strichplatte angebracht sein, die in der andern einschaltbaren Okularbildebene angeordnet ist.
Da bei der Ausmessung von Kernspuren grösster Wert auf höchste Messgenauigkeit gelegt werden muss, ist es erforderlich, immer wieder zu prüfen, ob die Tisch- und Objektivverstellung noch den ge- stellten Anforderungen entspricht, um gegebenenfalls die Messwerte entsprechend der Fehlergrösse korri- gieren zu können.
Zur Durchführung dieser Prüfungen bedient mÅan sich nach Fig. 4 der Autokollimations- und/oder In- terferenzmethode. Während bei den bisherigen Beispielen die Beobachtungs-und Abbildungsstrahlengän- ge der Einfachheit halber in einer Richtung dargestellt waren, so muss bei Anwendung dieser Kontrollmi1 ! - tel der Abbildungsstrahlengang zwischen dem über dem Objektträger befindlichen, in der Figur nicht sicht- baren Objektiv und dem Okular durch ein Teilungsprisma 27 geknickt sein. Soll der einwandfreie Ablauf desObjekttisches 28 oder des Objektträgers 15 ; 16 in der X-Richtung kontrolliert werden, so stellt man auf den Objekttisch oder auf den Objektträger 15 ; 16 einen Spiegel 29.
Von einer Lichtquelle 30 wird, wie die gestrichelte Linie zeigt, eine in der Ebene 31 befindliche Marke 31'beleuchtet und über das Teilungs- prisma 27 mittels einer Linse 32 im Unendlichen abgebildet. Dieser telezentrische Abbildungsstrahlengang trifft über die beiden Prismen 33 und 34 auf den Spiegel 29 und wird von diesem auf dem gleichen Weg wieder zurückgeworfen. Ein Teil dieser Abbildungsstrahlen durchdringt das Teilungsprisma 27 und bildetdas
Bild der Marke 31'auf einer auf der Indexscheibe 6 befindlichen Skala 35 ab. Jede unregelmässige Objektverschiebung ergibt auf dieser Skala eine mehr oder weniger grosse Abwanderung des Bildes der Marke 31'aus ihrer Grundstellung.
Die Grössenordnung der Abweichungen ist nach Herausschwenken der Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang zusammen mit den übrigen Messwerten vom Okular 4 aus ablesbar.
Ausserdem kann in dem Mikroskop noch eine fest eingebaute interferometrische Kontrolleinrichtung für die Tisch-und/oder Objektivbewegung vorgesehen sein. Zu diesem Zweck werden der Interferenz- spiegel 29 und die Interferenzplatte 36 als besondere Einheiten justierbar angesetzt. Der Interferenzspie - gel 29 wird bei der Messung auf den Ob ; ekttisch 28 oder auf das Objekt 15 ; 16 gesetzt und die Interferenz- platte 36 wird mit ihrer schwalbenschwanzförmigen Halteplatte 37 in die nicht mit dargestellte Objektiv- halterung eingesetzt, so dass die relativen Bewegungen zwischen Objekttisch 28 und Objektivhalterung ge- prüft werden können.
Zur Erzeugung von Interferenzstreifen sind die beiden Platten29 und 36 etwas gegeneinandergeneigt, und es wird eine Lichtquelle 38 mit hoher Monochromasie verwendet. Zwei benachbarte Interferenzstreifen geben die Stellen an, wo sich die Plattenabstände um eine halbe Lichtwellenlänge unterscheiden. Diese beidenPlatten werden nun während der Kontrollmessung mit den gleichen mechanischen Mitteln aneinan- der vorbeigeführt, wie dies auch bei den Kernspurmessungen mit dem Objektiv und dem Objekt geschieht. Über das Teilungsprisma 27, eine Linse 39 und die beiden Prismen 33 und 34 gelangt das Licht, wie es die strichpunktierte Linie andeutet, zu den Platten 36 und 29. Von dort aus wird es auf dem gleichen Wege wieder zurück zum.
Teilungsprisma 27 geworfen, durchdringt dieses, und auf der Strichplatte 5 erscheinen schliesslich bei Betrachtung durch das Okular 4 mit vorgeschalteter Linse 2 die durch die Platten 36 und 29 erzeugten Interferenzstreifen.
Eine Abstandsänderung zwischen diesen beidenPlatten macht sich durch Verschiebung der Interferenz- streifen und eine Veränderung der Neigung der beiden Interferenzplatten zueinander durch Veränderung der Streifenabstände bemerkbar.
Das Ausmessen der Interferenzstreifen wird dadurch erleichtert, dass im Abbildungsstrahlengang die
Glasplatte 17 angeordnet ist, mit deren Hilfe, analog wie bei der Ausmessung der Kernspur, die in der
Okularbildebene erscheinenden Interferenzstreifen aufMessmarken 2wecks leichterer Ausm essung ausricht - bar sind. NachAusschwenken der Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang sind auch die Messwerte hiezu auf der Indexscheibe 6 ablesbar, wohin sie durch in der Fig. 4 nicht dargestellte, aber bereits im Zusam- menhang mit Fig. 2 beschriebene Mittel optisch von der Scheibe 22 aus übertragen werden.
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