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Mikroskop zur Immersionsmessung der Brechzahlen von Kristallen im Dunkelfeld
Die Erfindung bezieht sich auf Mikroskope zur Immersionsmessung der Brechzahlen von Kristallen im Dunkelfeld, mit einem Objektiv und einem Kondensor, in dessen vorderer Brennebene eine Ringspaltblende angeordnet ist.
Die Untersuchung der Eigenschaften von Kristallen ist eng verbunden mit der Bestimmung ihrer Brechzahlen. Zu diesemZweck werden in der letzten Zeit Vorrichtungen für die Immersionsmessung der Brechzahlen von Kristallen im Dunkelfeld verwendet, die am Mikroskop angebracht werden und aus einem Kondensor bestehen, durch den ein Lichtstrom geleitet wird, der das Immersionspräparat beleuchtet, welches sich aufdemMikroskoptisch befindet. Ausserdem werden noch Vorrichtungen benutzt, die in der Austrittspupille einen punktförmigen Schirm besitzen.
Diese Vorrichtungen gewährleisten jedoch keine ausreichende Helligkeit des beobachteten Lichteffektes, wodurch dessen Auswertung erschwert und die Messgenauigkeit verringert wird.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, dass der undurchsichtige punktförmige Schirm sich dauernd in der Austrittspupille des verwendeten Objektivs befindet, wodurch die Benutzung des Objektivs zu den meistvorkommenden Arbeiten nach dem Hellfeldverfahren erschwert wird.
Es ist das Ziel der Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die einen optimalen Lichtstrom, der das Immersionspräparat beleuchtet, sicherstellt und die mühelos betätigt werden kann.
Dieses Ziel lässt sich mit einem Mikroskop des eingangs umrissenen Aufbaues erreichen, bei dem erfindungsgemäss hinter dem Objektiv in der Ebene des Bildes der Ringspaltblende eine Blende mit einer dem Verlauf des Ringspaltes angepassten, z. B. kreisrunden Blendenöffnung vorgesehen ist, welche das Bild der Ringspaltblende abdeckt Es ist von Vorteil und vergrössert den Anwendungsbereich, wenn die Ringspaltblende einen kreisringförmigen Spalt begrenzt, zentrier-und vorzugsweise auswechselbar und die in der Ebene des Ringspaltblendenbildes vorgesehene Blende als Irisblende ausgebildet ist.
Bei im Einklang mit der Erfindung ausgestatteten Mikroskopen ergibt sich eine wesentliche Vergrö- sserung derHelligkeit des zu beobachtenden Lichteffektes, was die Durchführung der Messungen erleichtert, und überdies ist ein schneller Wechsel von einer Objektbeleuchtungsart zur andern gewährleistet.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert, die das Prinzipschema und den Strahlengang in einem erfindungsgemässen Mikroskop wiedergibt. In der Objektebene des Mikroskopes befindet sich ein Präparat --1--, das mittels eines Lichtbündels beleuchtet wird, das von einer Lichtquelle --2- ; - ausgeht und durch einen Kondensor --3-- seine Form erhält. Die durch das Präparat-l-hindurchgegangenenStrahlen gelangen in ein Mikroskopobjektiv --4--, in dessen Austrittspupille eine Irisblende --5-- angeordnet ist. In der vorderen Brennebene des Kondensors --3-- liegt eine ringförmige, zentrierbare Ringspaltblende --6--. Der Ringspalt kann kreisförmig verlaufen oder auch die Form einer Ellipse oder einer andern geschlossenen Figur haben.
Dieser Gestalt muss dann die in der Austrittspupille vorgesehene Blende --5-- angepasst sein.
DieAbmessungen der Blende --6-- werden so bestimmt, dass ihre Abbildung --7-- inNähedesRan- des derAustrittspupille desMikroskopobjektivs-4-liegt. Die Strahlen mit einer Wellenlänge, bei der die Kennwerte des untersuchten Kristalls und der Immersionsflüssigkeit gleich werden, werden durch die
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Irisblende --5-- abgeschirmt, die bis zum Auftreten des Dunkelfeld-Beleuchtungseffektes verdeckt ist.
In der Bildebene --8-- des Mikroskopobjektivs --4-- entsteht dann ein Lichteffekt, der zur Messung derBrechzahlen von Kristallen ausgenutzt werden kann, die z. B. in dem beobachteten Objekt fein verteilt sind.
Bei Übergang zur Hellfeldbeleuchtung braucht aus dem Strahlengang lediglich die Irisblende --5-und die Ringspaltblende --6-- des Kondensors --3-- ausgeschaltet zu werden.
Bei dem erfindungsgemäss ausgestalteten Mikroskop treten in das Objektiv ausser Strahlen, die im zu untersuchenden Präparat gebrochen oder gebeugt worden sind, auch unmittelbar von der Lichtquelle kommende Strahlen auf. Diese Strahlen werden mitHilfe der in derBildebene der Ringspaltblende liegenden Blende --5-- abgedeckt.
Das erfindungsgemäss eingerichtete Mikroskop ist hinsichtlich seiner Anwendbarkeit unabhängig von der Benutzung von Kondensoren und Objektive, deren Aperturen aufeinander abgestimmt sind. Die Beleuchtung kann mit Lichtbündeln von nicht grosser jedoch genau festgelegter Apertur erfolgen.
Die Messung der Brechzahlen kann in verschiedener Weise geschehen. a) An den Rändern der Objekte, also den Kristallen, deren Brechungsexponent n interessiert, ist im Blickfeld des Beobachters eine Aufhellung zu erkennen. Es wird mit monochromatischem Licht beobachtet, und festgestellt, in welcher Richtung sich die Aufhellung bei Heben oder Senken des Tubus verschiebt. Vorausgesetzt ist, dass die Kristalle sich in einer Immersionsflüssigkeit mit bekannter Brechzahl, ni, befinden. Beim Heben des Tubus verschiebt sich die Aufhellung gegen die Richtung der Substanz mit kleinerer Brechzahl, also z. B. gegen die Flüssigkeit hin. Man beobachtet hierauf dieselben Kristalle in einer Immersionsflüssigkeit mit grösseren Brechungsexponenten, n2.
Ergibt sich bei Heben des Tubus eine Verschiebung der Aufhellung in der Richtung von den Kristallwänden zur Flüssigkeit hin, im Bereich der Flüssigkeit jedoch in der Gegenrichtung, so entspricht die gesuchte Brechzahl n dann angenähert dem arithmetischen Mittel der beiden bekannten Brechzahlen n, und n2. n = 1/2 (nl + n b) Anstatt mit zwei Immersionsflüssigkeiten kann man auch mit einer einzigen arbeiten (Brechungsexponent nl) und mit monochromatischem Licht veränderbarer Frequenz beleuchten.
Bei jener Frequenz oder Lichtwellenlänge, bei welcher die Abbildung der Kristallkonturen verschwindet, stimmt der Brechungsexponent n des Kristalls mit dem der Flüssigkeit überein, für welche man die Abhängigkeit des Brechungsexponenten von der Wellenlänge des Lichtes, Dispersionskurve n1 = f1 (z), kennt. c) Bei einer Abart des letztgenannten Verfahrens wird mit weissem Licht beleuchtet und beobachtet, welche Zone der Abbildung der Kristallkonturen bei Verschiebung des Tubus stehen bleibt. Die Farbe dieser Zone entspricht alsKomplementärfarbe demBrechungsexponenten im Schnittpunktder Dispersions- kurven n = f (z), n1 = f1 (z) der zu untersuchenden Kristalle bzw. der Immersionsflüssigkeit.
Eslässt sich durch Ausblenden bestimmter Wellenlängenbereiche aus dem zur Beleuchtung benutzten weissen Licht leicht feststellen, welchem dieser Bereiche die Farbe der jeweils stehen bleibenden Zone entspricht. Es versteht sich, dass aus dieser Farbe nur auf einen mehr oder weniger engen Wellenlängenbe- reich geschlossen werden kann, was aber durchaus im Rahmen der Genauigkeit jener Messung liegt, für welche die erfindungsgemässe Vorrichtung bestimmt ist. Es zeigt sich, dass diese Genauigkeitdurchaus nicht unbedeutend ist, sondern bei 0, 001 liegt.
Bei sämtlichen dieser beschriebenen Verfahren wird das Bild der Ringspaltblende abgedeckt und im Dunkelfeld gearbeitet, um den Kontrast zu erhöhen, so dass auch auf kleine Unterschiede im Brechungsexponenten zurückgehende Veränderungen erkennbar werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erfordert nicht unbedingt das Entstehen einer Abbildung des zu untersuchenden Kristalls, vielmehr lassen sich auch die Brechzahlen von Gegenständen ermitteln, die im Hellfeld nicht sichtbar werden.
Durch Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der Aufwand an teuren Immersionsflüssigkeiten vermindert, die zur Messung erforderliche Zeit verkürzt und die Messgenauigkeit verbessert.
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