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Mikro-Spektrophotometer
Die Kombination eines Mikroskopes mit einem Spektrophotometer gestattet auch im mikroskopischen Bereich die Anwendung theoretisch gut begründeter Verfahren der Lichtabsorptions-, Reflexions- und Fluoreszenzanalyse, die im mikroskopischen Bereich seit langem üblich sind.
Die Photometrie kleiner Areale innerhalb eines grösseren mikroskopischen Präparates oder eines mikroskopischen kleinen Objektes erfordert, bei meist stärkeren Mikroskop-Vergrösserungen, die Ausbltm- dung des Lichtes eines sehr kleinen Objektdetails, um nur dieses der Messung zuzufühten. Gleichzeitig muss genau kontrolliert werden, welches Detail gerade ausgemessen wird.
Die bisher bekanntgewordenen Mikrospektrophotometer lassen sich in zwei grosse Gruppen einteilen : Die erste Type arbeitet mit einem sehr gross auf einen Schirm projizierten Mikrobild. Ein Loch in diesem Schirm lässt das Messlicht hindurchtreten. Bei dieser Methode ist es leicht, das Objekt mit Hilfe der Tischbewegungseinrichtungen des Mikroskopes so zu verstellen, dass das Bild des jeweils auszumessenden Details genau auf das Loch im Schirm fällt, denn der Beobachter sieht ja das Bild des Objektes auf dem Schirm vor sich. Überdies lassen sich leicht kleinste Details ausblenden, denn das Loch im Schirm kann ohne Schwierigkeiten sehr klein in bezug auf das ganze Bild gemacht werden. Allerdings, und das ist die Unannehmlichkeit, erfordert diese Methode beträchtliche räumliche Vorkehrungen und eine völlige Abdunkelung des Labors.
Die zweite Photometertype beschränkt sich darauf, in einem relativ kleinen, innerhalb des Gerätes vom Mikroskop oder vom Objektiv allein erzeugten Bild eine lichtundurchlässige Blende mit kleiner, gegebenenfalls in der Grösse messbar variabler Öffnung anzuordnen, hinter der die Lichtmesseinrichtung steht. Die mikroskopische Beobachtung erfolgt in einem zweiten Tubus über ein drehbares Prisma, welches das Licht je nach Stellung in das Beobachtungsokular, zum Sekundär-Elektronenvervielfacher oder zu einer photographischen Kamera leitet, oder über einen Teilungsspiegel, der einen Teil des vom Objektiv kommenden Lichtes in das Einblickokular lenkt. Im Prinzip sind auch Photomikroskope für diese Messung geeignet, die einen Strahlengang nach der österreichischen Patentschrift Nr. 196147 aufweisen.
In allen diesen Fällen sieht der Beobachter zwar das Bild des Objektes, nicht aber die ausblendende Öffnung selbst. Dies hat den Nachteil, dass er darauf vertrauen muss, dass die Grundjustierung des Gerätes soweit richtig ist und auch unverändert bleibt, dass ein Fadenkreuz im Einblickokular stets genau die Mitte der Blendenöffnung markiert. Dies ist aber auf die Dauer nicht gegeben.
Die vorliegende Erfindung vermeidet alle Nachteile und vereinigt die Vorteile beider Typen. Sie bezieht sich auf Mikrospektrophotometer zur Messung des Absorptions-, Reflexions- oder Fluoreszenzvermögens kleiner Objekte bzw. Objektbestandteile und ist dadurch gekennzeichnet, dass der vom Objekt kommende Lichtstrom nach Passieren eines (einfachen oder zusammengesetzten) Mikroskopes einen zur optischen Achse schrägen teildurchlässigen Spiegel durchsetzt, dann an ein weiteres Spiegelsystem, auf welches das Mikroskop ein Bild des Objektes entwirft und welches eine zentrale oder annähernd zentrale lichtdurchlässige Stelle besitzt, gelangt und an diesem Spiegelsystem derart geometrisch geteilt wird, dass jener Teil des Lichtstroms, welcher von der zu photometrierenden Objektstelle kommt.
durch die lichtdurchlässige Stelle zur Lichtmesseinrichtung gelangt, während der übrige, die Umgebung der Messstelle abbildende Lichtstrom derart reflektiert wird, dass die Austrittspupille des Mikroskopes in sich selbst abgebildet wird und dass er über den teildurchlässigen Spiegel in ein Fernrohr geleitet wird, welches auf das auf dem Spiegelsystem entstehende Objektbild fokussiert ist.
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Dadurch werden bei kurzer Baulänge und geschlossener Bauweise offene Lichtwege vermieden. Ferner besitzt das erfindungsgemässe Gerät ausser der Messfeldblende keine bewegten und daher justieranfälligen Teile und man kann gleichzeitig das mikroskopische Bild des Objektes und darin lagerichtig die Öffnung der Messfeldblende sehen. Das Spiegelsystem kann erfindungsgemäss insbesondere als sphärischer Hohlspiegel oder als ein ebener Spiegel mit davorgesetzten Linsen ausgeführt werden. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die lichtdurchlässige Stelle des Spiegelsystems mittels gegeneinander auswechselbarer Spiegel abdeckbar ist, die je eine, den hindurch-und in die Lichtmesseinrichtung eintretenden Lichtstrom begrenzende Öffnung besitzen.
Erfindungsgemäss wird zum Wechseln der eben erwähnten, die lichtdurchlässige Stelle des Spiegelsystems abdeckenden Spiegels ein senkrecht zur optischen Achse beweglicher Schieber oder eine um eine zur optischen Achse parallele Achse drehbarer Revolver vorgesehen. Schliesslich ist es möglich, zwischen das Spiegelsystem und die Lichtmesseinrichtung Lichtfilter, insbesondere Interferenzverlauffiltereinzuschalten, um die Wellenlängenabhängigkeit von Absorptions-, Re- flexions- oder Fluoreszenzvermögen zu untersuchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. l, teilweise im Schnitt, dargestellt.
Im Unterteil 1 des trichterförmigen Gerätes, der mittels Klemmschraube 2 auf den Okularstutzen eines Mikroskopes aufgesetzt wird-das Okular selbst ist durch die Bezugsziffer 3 angedeutet-sitzt die Linse 4 sowie als Teilungsspiegel das Planglasplättchen 5, das auf einer Seite mit einer dünnen Schicht vonetwa 50solo Reflexionsvermögen belegt, auf der andern Seite entspiegelt ist. Im Oberteil 6 ist die Plankonvexlinse 7 eingesetzt und mittels des Vorschraubringes 8 gehalten. Sie trägt auf ihrer ebenen Seite einen Spiegelbelag 9, aus dem ein zentraler Fleck 9'von 10 mm Durchmesser ausgespart ist. Unmittelbar über dieser Spiegelfläche 9 ist eine Spiegelscheibe 10 um die Achse 11 drehbar gelagert.
Ihr Spiegelbelag besitzt (beispielsweise bei 10'und 10'') Aussparungen von 10,7. 5,5, 3, 2, 1 und 0, 5 mm Durchmesser, die durch Drehen der Spiegelscheibe an der herausragenden Fassung 12 eine nach der andern unmittelbar hinter die zentrale Öffnung im Spiegel 9 gebracht werden können. Diese Anordnung wirkt so. als hätte der Spiegelbelag eine variable Öffnung (Messfeldblende) von jeweils einem der genannten Durchmesser. Ein zylindrischer Aufsatz 13 auf dem Oberteil des Gerätes trägt eine Schwalbenschwanzführung 14, in der ein in einer Fassung 15 eingelegtes, 200 mm langes Interferenzverlauffilter 16 quer zum Strahlen-
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SekundärelektronenvervielfacherSpektralbereiches einzustellen. Der Einblick in das Photometer erfolgt durch das auf Unendlich eingestellte Fernrohr 19, das am Unterteil des Gerätes angeordnet ist.
Vor ihm befindet sich eine Linse 20, die hinsichtlich ihrer optischen Daten genau der Linse 4 entspricht und in bezug auf das teildurchlässige Planglasplättchen 5 symmetrisch zu dieser angeordnet ist.
Die Funktion des beschriebenen Mikrospektrophotometers ist leicht zu überblicken : Ein beliebiges, die Austrittspupille erfüllendes, durch die Linse 4 konvergent gemachtes Strahlenbündel 21, das von einem bestimmten Objektpunkt herkommt, trifft so auf die Linse 7 auf, dass es sich, ein Bild des Objektes bildend, auf der Fläche 9 vereinigt, dort reflektiert wird und wieder in die Austrittspupille zurückkehrt, bzw. nach Teilreflexion an 5 in das Spiegelbild der Austrittspupille und weiter ins Fernrohr 19 gelenkt wird.
Beim Einblick in dieses sieht man also über 5 ein Bild des Objektes in 9, gleichzeitig aber auch die im Zentrum von 9 liegende Öffnung, den Messpunkt, u. zw. als dunklen Fleck, da ja das durch ihn hindurchgehende Licht nicht reflektiert, sondern vom Sekundärelektronenvervielfacher aufgenommen und gemessen wird. Man hat also immer und unabhängig von der Qualität einer vorherigen Justierung eine ständige exakte Kontrolle über die Lage des Messpunktes. Beträgt der wahre Durchmesser des Messpunktes minimal 0, 5 mm und arbeitet man mitÖlimmersionsobjektív 100 : 1, Okular lOx und wählt die Brenneite der Linsen 4, 7 und 20 zu 250 mm, so hat der aus dem Objekt ausgeblendete Bereich einen Durchmesser von 0, 5je.
Ein Vorteil der gewählten Anordnung besteht übrigens auch darin, dass das im Fernrohr beobachtete Bild stets die gleiche Helligkeit besitzt, unabhängig davon, ob bzw. in welcher Stellung das Filter 16 eingeschaltet ist. Ferner ist ohne weiteres die Photographie des Bildes zugleich mit dem Messpunkt möglich, indem eine auf Unendlich eingestellte Kleinbildkamera auf das Fernrohr aufgesetzt wird.
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