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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements au-:microscope CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
13 Quai d'Orsay - Paris 7 (France) Demande de brevet français du ler.Septembre 1944.
La présente invention concerne ces perfectionnements apportés aux dispositifs permettant l'observation d'objets microscopiques ; elle vise particulièrement, mais non exclu- 'sivement, le cas où l'observation se fait en lumière polari- sée.
L'examen de préparations microscopiques en lumière polarisée se fait généralement, à l'heure actuelle, à l'aide d'un microscope polarisant dans lequel on regarde successive- ment le champ lumineux pour deux orientations dffférentes du polariseur et de l'analyseur.
Un des avantages de la présente invention est de per- mettre l'observation simultanée de deux plages contigü es correspondant à des rayonnements différents polarisés. Un autre avantage réside dans la possibilité d'utiliser un mi- croscope ordinaire auquel il suffit d'adjoindre certains organes simples et peu couteux sans apporter aucune modifi- cation au microscope proprement dit.
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D'autres particularités et avantagée apparaîtront au cours de la description suivante qui se rapporte plus spé- cialement à l'étude du dichroisme rectiligne et de la 'biré- fringence d'objets microscopiques.
Sur les dessins annéxés:
La fig.l montre une bilame formant polariseur à deux plages, la fig. 2 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation de l'invention. la fig. 3 est une vue en coupe schématique montrant un autre mode de variation de l'invention, la fig. 4 est une vue de détail et se rapportant à un dispositif capable de remplacer la bilame polarisante, la fig.5 est une vue agrandie t de face d'un organe représenté sur la fig.4, la fig.6 est une vue en coupe analogue à celle repré- sentéesur la fig.3, mais se rapporte au cas où le dispositif réfléchissant est formé de deux miroirs, la fig.
7 est une vue en coupe suivant le plan harizon- tal VII-VII de la fig.6, la fig.8 est une vue agrandie en perspective du dis- positif réfléchissant à deux miroirs. la fig. 9 est une vue analogue à celle de la fig.8 dans le cas où les deux miroirs ont été remplacés par des prismes à reflexion totale.
Recherche du fichroisme rectiligne.-
On va tout d'abord décrire l'invention plus en détails dans le casoù elle est utilisée à l'étude du dichrofsme rectiligne.
On rappelle qu'un corps imparfaitement transparent pos- aède du dich@@ sme rectiligne lorsque le coefficient d'absorp- tion d'une lumière polarisée rectilignement dépend de l'azimut
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de la vibration incidente.
Pour observer le dichroisme rectiligne sur les objets de grandes dimensions (lamelles cristallines, pellicules colorées telles que certaines cellophanes), il suffit d'é- clairer en lumière polarisée et de faire tourner le pola- riseur ou l'objet. Mais la mémoire de l'oeil doit interve- nir pour se souvenir des modifications que subit la lumière transmise-entre deux positions croisées du polariseur. pour remédier à cet inconvénient, on peut utiliser unploariseur à deux plages, obtenu en partant despolariseurs synthétiques que l'on utilise depuisquelques années. Dans le cas dont il s'agit, on peut utiliser soit des films pola- riseurs relativement épais qui portent déjà en eux-mêmes une couche protectrice, soit des pellicules plus minces et flexibles protégées par des lames de verre.
Les.uns et les 'autres se comportent comme des polariseurs-et marne comme des polariseurs à champ normal - pour les radiations du milieu du spectre visible. Mais il laissent passer sans les polariser des radiations situées aux extrémités du spectre.
Dans le film ou la pell@oule nue, on découpe deux parties qui sont ensuite juxtaposées de faon que, pour ces deux parties, les sections principales soient exactement à angledroit l'une de l'autre. L'orientation de la ligne de jonction peut âtre choisie arbitrairement. Il suffit que l'on puisse reconnaître facilement (par exemple, par des ' marques sur lamonture) les directions des deux vibrations de
Fresnel à anglesdroit 'une de l'autre que donnent les deux moitiés de la bilame.
Le cas de la fig.l est celui où la bilame 1 a été faite comme *ne bilame à teinte sensible de Bravais: les
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lignes de même nature font alore avec la ligne de jonction des angles de * 45 . Ce sont deux parties contiguës 2 et 3 du film primitif qui se trouvent voisines à nouveau l'une de l'autre quand on les a rapprochées après retournement des face pour face d'un/morceaux.Ce dispositif est avantageux: en effet, même s'il arrivait que le film ne soit pas par- faitement homogène, il n'apparait une différence perceptible d'intensité lumineuse entre les deux parties constituant la région centrale que si l'on onterpose un corps dichrotque.
Il faut que la coupure soit très nette et que la ligne de jonction soit aussi fine que possible : on ne doit to- lérer, entre les deux plages, qu'un intervalle aussi petit que possible.
Pour rechercher le dichrofsme dans le cas d'un objet visible à l'oeil nu ou à la loupe, on pose simplement l'é- chantillon contre la bilame de façon qu'il chevauche la li- gne de séparation (ou bien on le met par-dessous) et on fait tourner l'un ou l'autre jusqu'à ce que la différence entre les deux plages, si elle apparait, soit aussi accusée que possible.
Cette méthode n'est plus applicable s'il s'agit d'objets microscopiques, telsque, par exemple, un élément dans une coupe de roche ou bien des cristaux en minuscules lamelles colorées naturellement, que l'on obtiendra à partir d'une goutte de solution colorée déposée sur une lame de verre.
Ce sera également le cas pour certains cristaux incolores que l'on aura plongés dans une teinture convenable. Il sera intéressant aussi d'étudier à ce point de vue les préparation) telles que celles que les naturalistes obtiennent par l'em- ploit de réactifs colorée. On sait en effet, que par un choix
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appropriédes colorants et des milieux à teindre on peut rendre dichroques des corps transparents et avoir des renseignements utiles sur les substances mises en présence.
Conformément à l'invention, on peut utiliser pour cette étude un microscope ordinaire après s'être assuré au préa- lable que les objectifs et le condenseur conviennent pour l'em- ploi de la lumière polarisée et ne sont pas formés de verres ; présentant une trompe
Le moyen général consiste à projeter dans le plan de la préparation une image convenablement réduite d'une bilame polarisante analogue à celle qui vient d'être décrite.
Il ne faut évidemment pas que le dispositif de projec- tion à court foyer altère les vibrations issues de la lame.
On peut utiliser dans ce but le montage réprésenté sur la figure 2 dans lequel le système convergent exempt de trempe, ou oondenseur, 2 est éclairé par un faisceau vertical passant entre les branches 3 et 4 du pied du statif après avoir tra- versé la bilame 1 placée au-dessous une distance suffisante.
L'image réduite de la bilame fournie par le condenseur 2 se fait dans le plan de la préparation 5 qui peut être obser- vée au moyen du microscope représenté schématiquement par son objectif 6 et son oculaire 7,
Le dichroi'sme peut alors être misen évidence par rota- tion de la bilame 1 dans son plan. Si l'on ne veut pas per- cer ou modifier la table supportant le microscope on peut utiliser un dispositif de projection à axe horizontal analo gue à celui représenté schématiquement sur la figure 3. ,
Le faisceau lumineux issu d'une source non représenta sur le dessin annexé 1 traverse la bilame 1 et vient se réflé- chir sur un miroir 8 qui le renvoie verticalement dans l'axe du micrescope.
Le choix du miroir 8 nécessite quelques précautions.
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Les miroirs plans habituels, argentés par dessous, pré- sentent l'inconvénient de donner plusieurs images parasites.
Il faut leur préférer une surface métallique comme on sait maintenant en produire et en conserver. Ce miroir plan doit être à 45 de l'axe optique du microscope. Mais, en outre, il ne doit pas modifier les vibrations rectilignes que pro- duit la bilame. Si l'on néglige la petite différence entre les pouvoirs réflecteurs pour les deux sortes de vibrations, différence dont on pourrait d'ailleurs corriger l'effet, la codition ci-dessus est remplie lorsque les vibrations soit parallèles ou perpendiculaires au plan d'incidence sur le miroir 8.
Le dispositif d'éclairage comprend un ensemble de pièces réglées une fois pour toutes, à savoir: une lampe 9, un condenseur 10, la bilame 1, le miroir 8 et le condenseur 2.
L'axe horizontal de ce dispositif et l'axe optique verticale de l'objectif du microscope doivent se rencontrer dans le plan du miroir 8. Il est commode de mettre alors le disposi- tif d'éclairage latéralement et à droite du plan verti@al de symètrie du statif -le statif n'est pas représenté sur la figure 3). On a alors à portée de la main les boutons qui permettent de donner à la bilame de petits déplacements. Le support de cette bilame doit en effet permettre de déplacer celle-ci dans son plan en la laissant normale au@faisceau lu- mineux de façon que l'image de la ligne de séparation se for- me dans la région intéressante de la préparation.
Il est com- mode de monter la bilame comme une préparation microscopidue sur une lame de dimensions courantes et de la faire porter par unsupport analogue à une platine auxiliaire disposée vertica- lement. Les boutons de manoeuvre sont alors facilement accesi- bles et permettent de déplacer la bilame dans deux directions
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à angle droit correspondant aux'deux directions indiquées par X et Y sur la figure L et qui sont.l'une horizontale et l'au- tre verticale.
En agissant sur l'un des boutons, on pourra ainsi à volonté faire défiler dans le champ, à. la cadence que l'on veut, la ligne de séparation des deux parties de l'image. Mais si l'on veut simplement reconnaître le dichro i;sme dans un objet occupant une région donnée de la prépara- tion, on arrêtera le passage de l'image de la ligne de sépa- ration dans le champ au moment où elle traverse l'image de cet objet.
L'image de la bilame formée dans le plan de la prépara- tion est d'autant plus petite que le condenseur est plus puis- sant, mais l'image définitive que l'on regarde à travers l'oc@ulaire est, inversement, agrandie par le microscope. On ne pourra pas, en général, employer des combinaisons assurant les plus grandes puissances à ce dernier: l'espace nuisible qu'on ne peut pas éviter oomplétement viendrait gêner dans l'observation de l'objet lui-même et on en serait réduit à changer rapidement, en agissant sur le bouton de manoeuvre, la plage qui éclaire son image.
.. - .
Le dichroïsme ne peut être mis en évidence ici encore qu'en faisant varier l'azimut de l'objet à étudier par rap. port à la ligne de séparation. Une platine tournante pour le microscope lui-même peut rendre des services si elle est bien centrée. Mais, conformément une des caractéristiques de l'invention, on peut suppléer à son absence en plaçant en- dessous du condenseur 2,après le miroir 8, dans une position figurée en pointillé sur la figure 3, une lame mince de mica 11 demi-onde pour la partie la plus intense du spectre. Pour la radiation pour laquelle elle est demi-onde, une telle la- me remplace en effet une vibration incidente quelconque par ^la vibration symétrique de oelle-ci par rapport à ses lignes
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neutres.
Il suffira de faire tourner cette lame pour @ensta- ter le dichroïsme. on le fera après avoir amené l'image de la séparation à l'aide des boutons de manoeuvre dans la ré- gion intéressante de la préparation.
Les pièces optiques constituants tous les organes de polarisation sont les moins coûteuses qu'il est possible, mais il est bien évident que l'on peut, sans sortir du .cadre de l'invention, utiliser des dispositifs connus faisant appel aux préparations des cristaux transparents. La bilame 1 peut être remplacée par une lame de mica 12 demi-onde pour le jaune moyen où l'on a découpé deux parties dont les lignes neutres de marne espèce font entre elles un angle de 45 (fi- gure 4). On peut par exemple disposer cesdeux lignesde fa- çon qu'elles fassent avec la ligne de jonction des angles de 22 5 (figure 5). En plaçant cette lame à la suite d'un pola- rieeur 13 on réalise l'équivalent de la bilame 1 précédemment décrite.
Ce dispositif présente même l'avantage de fournir des plages tout à fait blanches et les bords rapprochés for- mant la jonction peuvent être encore moins visibles qu'avec la bilame précédemment décrite.
Recherche de la biréfringence.- ' Lorsqu'il s'agit de reconnaitre si un petit objet trans- parent agit sur la lumière polarisée rectilignement, par ex- emple s'il est biréfringent, il suffit d'ajouter un analyseur aux appareils précédemment décrits. Cet analyseur qui n'était pas nécessaire pour reconnaître l'existence du dichroïsme, est maintenant indispensable. Il sera Utilement réalisé par un film ou une pellicule synthétique mince polarisant la lumière. Dans les deux cas il n'est pas nécessaire de le munir d'un organe ou d'un dispositif permettant de faire tourner l'analyseur seul, on peut se contenter de faire taux-
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l'en sembla de l'oculaire et du polariseur.
La bilame polarisante 1 étant mise en place comme indi- que précédemment, on remplace l'oculaire ordinaire par l'ocu- laire analyseur. On constitue ainsi un microscope polarisant qui suffit pour reconnaître si une plage donnée de la pré-
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paration agit sur 1',mi.ére polarisés. En dépeçant la bi- lame rapidement, on passe aussitôt de l'observation en nicols croisés" à l'observation en "niclos parallèles".
Pour constater la biréfringence, comme lorsqu'il s'agit- sait du dichroïsme, il est indispensable de faire tourner l'objet ; une platine tournante, si elle est bien centrée, est évidemment utile ici. Mais on peut, encore ici, se dis- penser de cette platine tournante et des retouches éventuel- les qu'elle exige. En effet, il reviendrait au même de lais- serl'objet immobile et de faire tourner à la foisl'ensemble du polariseur et de l'analyseur. Or, on arrive au même ré- sultat en faisant tourner les vibrations qui abordent et quittent la préparation. Conformément à l'invention on pourra encore faire usage des propriétés déjà signalées des lames demi-ondes.
A la première lame demi-onde 11 placée audessous du condenseur 2 comme précédemment (voir figure 6), on ad- joint une autre lame semblable 14 placée au-dessus de l'objet sous l'objectif. Si les deux lames sont rendues solidaires et capables de tourner du même angle (étant entraînées, par ex- emple, par un bras coudé contournant la platine), on obtient le même résultat que si l'on faisait tourner l'objet, et ni l'image de l'objet, ni celle des plages que l'on,regarde, ne changent de place, Ici encore, le résultat n'est qu'approché, mais suffisant, si la lumière emplyés est de la lumière blanche
Pour cette observation de la biréfringence où l'on emploie simplement l'équivalent de deux nicols, on pourrait se conten- ter du miroir plan (ou du prisme équivalent)
dont la place est indiquée en 8 sur la figure 3. Mais, on' peut souhaiter employer des lames auxiliaires, et profiter ici encore du
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gain de sensibilité que procure l'observation de contrastes de teintes ou d'éclairements entre deux plages Contiguës examinées à la fois.
L'appareil auquel on pense tout d'abord pour cela est la bilame à teinte sensible de Bravais. On la met en
12 (fig. 6) et on la fait précéder d'un polariseur 13. Deux remarques s'imposent ici.
D'abord une réflexion-qu'il s'agisse d'une réflexion métallique ou d'une réflexion totale sur la face hypoténuse d'un prisme - altère sensiblement dans le cas général, l'état de polarisation de la lumière: elle a le même agget que l'in- terposition d'une lame cristalline, et même, dans le premier cas, d'une lame à la fois biréfringente et légèrement dichro- !que.Suivant une des caractéristiques de l'invention, on éli- mine complètement les inconvénients qui résultent de cette réflexion en employant, au lieu d'un miroir, deux miroirs 15 et 16 disposés de façon que leurs effets se compensent. Il suf- fit dans le cas actuel que les deux réflexions successives, toutes deux sous l'incidence de 45 , se fassent dans deux plans d'incidence à angle droit l'un da l'autre.
La fig.6 indique comment l'appareil se trouve modifié et représente schématiquement une projection sur un plan vertical parallèle à l'axe du dispositif d'éclairage, et la fig.7 représente une projection sur le plan horizontal VII-VII de la fig.6
L'image d'un objet donnée par cette combinaison est bien superposable à l'objet, mais une ligne OX horizontale donne une image qui parait, pour l'observateur qui regarde dans le microscope, avoir tourné d'un angle droit. Sur la fig.8 on a représenté une vue agrandie en perspective de l'ensemble des deux miroirs.
Au lieu de deux miroirs, on peut employer deux prismes à réflexion totale isocèle 17 et 18 (fig.9).
En second lieu, l'emploi d'une lame à teinte sensible de Bravais, ou d'une bilame de Bravais, est moins avantageux ) que lorsqu'on se sert avec des polariseurs ou analyseurs
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en spath ou en un autre cristal tran sparent, parce qu'au lieu d'une extinction complète, on obtient un champ simple- ment assombri et coloré tenant à la polarisation insuffi- santé de certaines radiations; la teinte de cette lumière parasite ressemble assez à oelle que donne, en nicols croisés, la bilame de Bravais. La sensibilité dans la reconnaissance de biréfringences se trouvera par la diminuée. Si on emploi la lumière blanche, il sera donc alors indiqué, dans ce cas en- core, de placera lariseur ordinaire en avant de la bilame de Bravais.
Une autre solution consisterait à supprimer dans la lu- mière de la source, les radiations parasites nuisibles par des écrans ou par une filtration préliminaire. Un miroir au- xiliaire permet facilement de remplacer par une autre source placée sur la table la lanterne habituellement employée, et de se servir même, si le besoin s'en fait sentir, d'un faisceau éclairant monochromatique: ce sont des différences d'intensité. et non plus de coloration que l'on observerait, et les lames demi-ondes joueraient exactement le rôle que l'on a indiqué.
D'autre part, surtout si l'on emploi de la lumière monoohromatique, on peut déceler de faibles biréfringences en utilisant les autres prooédée qui servent aux physiciens pour l'analyse et la mesure des vibrations elliptiques très aplaties.La méthode de Brace particulièrement sensible peut être employée par exemple, et même avec la lumière blanche.
Blle exige un matériel très simple qui consiste en deux lames de mica très minces dont l'une recouvre seulement la moitié du champ. On observerait ici encore l'image donnée par le système optique 2 des lames produisant les pénombre s.
Dverses autres applications.-
Les recherches précédentes ont été fournies à titre d'indication,, mais le dispositif, objet de l'invention, pos- aède bien d'autres applications.
On peut notamment étudier le pouvoir rotatoire d'objets
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trop petits ou trop peu épais pour qu'on puisse se servir d'un polarimètre. Il suffira d'utiliser d'autres lames auxiliaires que celles indiquées ci-dessus. Si on a donné à l'objet la forme d'une lame à faces planes et parallèles, on le posera sur la platine du microscope, on placera en 13 à la suite du polariseur, le dispositif dont on observe d'habitude l'image dans le polarimètre. Ce pourra être par exemple la bilame de Soleil formée de deux quartz droit et gauche de même épais- seur donnant la teinte sensible entre deux nicols.
Avec cette bilame de Soleil dont on projette une image convenablement réduite dans la partie centrale d'un petit ballon sphérique, image qu'on regarde au travers d'un analyseur muni d'un oerc divisé, on réalise un polarimètre improvisé qui permet de suivre l'activité d'un liquide au cours de réac- tions sans qu'on soit obligé de l'enfermer dans un tube spécial,
Les systèmes de plages des divers polarimètres à pénom- bres usuels fonctionnant en lumière monochromatique, pourraient être employée dans les mêmes conditions.
Enfin, on peut faire des observations de dichroisme cir- culaire avec une lame double quart d'onde, toujours placée en 13 et précédée d'un polariseur, l'ensemble donnant alors dans les deux parties du ohamp des faisceaux polarisés cirou- lairement en sens inverse. ll est rare que l'on puisse obser- ver le dichroïsme circulaire sous l'épaisseur d'une prépara- tionmicroscopi que, mais ce cas s'est déjà présenté.
Si l'on réfléchit qu'une foule de substances transparen- tes ou colorées sont biréfringentes ou le deviennent sous des actions extérieures, on peut espérer avec un tel dispositif étendre à des objets microscopiques bien des procédés d'étude qui ont été réservées jusqu'ici à des lames cristallines beau- coup plus grandes.
Le dispositif , objet de l'invention n'est pas forcément appliqué aux seuls cas où l'observation se fait en lumière polarisée. C'est ainsi qu'à la place de la bilame 1, on peut monter un index mobile dont l'image se projette sur la prépa-
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ration et qui permet d'attirer l'attention de l'observateur sur un point particulier que l'on veut désigner. On peut, de même, projeter l'image réduite d'un micromètre ou d'un quadrillage de façon à pouvoir déterminer la grandeur des objets, leur nombre, la distance qui les sépare, leur vites- se de déplacement eto.., On pourra également placer en 1 une photographie, un microfilm, par exemple, et le comparer à l'objet.
REVENDICATIONS
1- Microscope oonvenant notamment à l'observation d'objets microscopiques en lumière polarisée, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe, établi entre la source lumineuse et le condenseur du microscope et dont ledit condenseur four- nit une image située dans le plan-objet du microscope.
2- Microscope tel que spécifié sub 1, caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par un dispositif polarisant du pouvoir rotatoire ou du dichroïsme circulaire d'un échan- tillon à examiner .
3- Microscope tel que spécifié sub 1 caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par un index ou un quadrillage dont l'image se superpose à l'image de l'objet à examiner.
4- Microscope tel que spécifié sub 2 caractérisé par le fait que, pour l'étude du dichroïsme rectiligne,le dispositif polarisant est constitué par une bilame formée de deux frag- ments juxtaposés de pellicules ou films polariseurs synthé- tiques dont les sections principales sont exactement à angle droit l'une de l'autre,
5- Microscope tel que spécifié sub 4 caractérisé par le fait que la variation d'azimut des radiations incidentes par rapport à l'objet à examiner est obtenue par la rota- tion dans son plan, d'une mince lame de mica demi-onde pour la partie la plus intense du spectre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT OF INVENTION "Improvements in: microscope NATIONAL CENTER FOR SCIENTIFIC RESEARCH
13 Quai d'Orsay - Paris 7 (France) French patent application dated September 1, 1944.
The present invention relates to these improvements made to devices allowing the observation of microscopic objects; it is aimed particularly, but not exclusively, at the case where the observation is made in polarized light.
The examination of microscopic preparations in polarized light is generally carried out, at the present time, with the aid of a polarizing microscope in which the light field is successively examined for two different orientations of the polarizer and of the analyzer.
One of the advantages of the present invention is to allow the simultaneous observation of two contiguous ranges corresponding to different polarized radiations. Another advantage lies in the possibility of using an ordinary microscope to which it suffices to add certain simple and inexpensive organs without making any modification to the microscope itself.
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Other special and advantageous features will become apparent from the following description which relates more specifically to the study of rectilinear dichroism and of the birefringence of microscopic objects.
On the appended drawings:
Fig.l shows a bimetallic strip forming a polarizer with two areas, FIG. 2 is a schematic sectional view of one embodiment of the invention. fig. 3 is a schematic sectional view showing another mode of variation of the invention, FIG. 4 is a detail view and relating to a device capable of replacing the polarizing bimetallic strip, FIG. 5 is an enlarged front view of a member shown in FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view similar to that shown in fig.3, but relates to the case where the reflecting device is formed of two mirrors, fig.
7 is a sectional view taken along the harizon- tal VII-VII plane of FIG. 6, FIG. 8 is an enlarged perspective view of the reflecting device with two mirrors. fig. 9 is a view similar to that of FIG. 8 in the case where the two mirrors have been replaced by total reflection prisms.
Search for rectilinear Fichroism.
The invention will first of all be described in more detail in the case where it is used in the study of rectilinear dichrofsm.
It is recalled that an imperfectly transparent body has rectilinear dich @@ ems when the absorption coefficient of a rectilinearly polarized light depends on the azimuth.
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of the incident vibration.
To observe rectilinear dichroism on large objects (crystalline lamellae, colored films such as certain cellophanes), it suffices to illuminate in polarized light and to rotate the polarizer or the object. But the memory of the eye must intervene to remember the modifications which the light undergoes transmitted between two crossed positions of the polarizer. to remedy this drawback, a two-range amplifier can be used, obtained starting from synthetic polarizers which have been used for several years. In this case, it is possible to use either relatively thick polarizing films which already carry a protective layer in themselves, or thinner and flexible films protected by glass plates.
Both behave like polarizers - and marl like normal field polarizers - for radiations in the middle of the visible spectrum. But they allow radiations located at the ends of the spectrum to pass without polarizing them.
In the film or the nude film, two parts are cut out which are then juxtaposed so that, for these two parts, the main sections are exactly at right angles to each other. The orientation of the junction line can be chosen arbitrarily. It suffices that one can easily recognize (for example, by 'marks on the frame) the directions of the two vibrations of the
Fresnel at right angles to one another, resulting from the two halves of the bimetallic strip.
The case of fig. 1 is the one where the bimetallic strip 1 was made as * a bravais sensitive bimetal: the
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lines of the same nature are alore with the junction line of the angles of * 45. These are two contiguous parts 2 and 3 of the primitive film which are found next to each other again when they have been brought together after turning the sides for sides of a / pieces. This device is advantageous: indeed, even if it happens that the film is not perfectly homogeneous, a perceptible difference in luminous intensity appears between the two parts constituting the central region only if one interposes a dichrotque body.
The cut must be very clear and the junction line must be as fine as possible: between the two areas, only as small an interval as possible should be tolerated.
To find the dichrofsm in the case of an object visible with the naked eye or with a magnifying glass, the sample is simply placed against the bimetallic strip so that it overlaps the separation line (or else it is put below) and one or the other is rotated until the difference between the two ranges, if it appears, is as marked as possible.
This method is no longer applicable if they are microscopic objects, such as, for example, an element in a section of rock or crystals in tiny naturally colored lamellae, which will be obtained from a drop of colored solution placed on a glass slide.
This will also be the case for certain colorless crystals which have been immersed in a suitable dye. It will also be interesting to study from this point of view preparations such as those which naturalists obtain by the use of colored reagents. We know in fact that by a choice
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Appropriate dyes and media to be dyed it is possible to make transparent bodies dichroic and obtain useful information on the substances involved.
According to the invention, an ordinary microscope can be used for this study after having first ascertained that the objectives and the condenser are suitable for the use of polarized light and are not formed of glasses; presenting a proboscis
The general means consists in projecting into the plane of the preparation a suitably reduced image of a polarizing bimetal similar to that which has just been described.
Obviously, the short focus projection device must not affect the vibrations from the blade.
The assembly shown in FIG. 2 can be used for this purpose, in which the convergent system without quenching, or condenser, 2 is illuminated by a vertical beam passing between the branches 3 and 4 of the base of the stand after having passed through the bimetallic strip. 1 placed below a sufficient distance.
The reduced image of the bimetallic strip supplied by the condenser 2 is taken in the plane of the preparation 5 which can be observed by means of the microscope represented schematically by its objective 6 and its eyepiece 7,
The dichroism can then be demonstrated by rotating the bimetallic strip 1 in its plane. If you do not want to drill or modify the table supporting the microscope, you can use a projection device with a horizontal axis similar to that shown schematically in FIG. 3,
The light beam coming from a source not shown in the accompanying drawing 1 passes through the bimetallic strip 1 and is reflected on a mirror 8 which returns it vertically in the axis of the micrescope.
The choice of mirror 8 requires some precautions.
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The usual flat mirrors, silvered from below, have the disadvantage of giving several parasitic images.
They should prefer a metal surface as we now know how to produce and preserve. This plane mirror should be 45 from the optical axis of the microscope. But, in addition, it must not modify the rectilinear vibrations produced by the bimetallic strip. If one neglects the small difference between the reflecting powers for the two kinds of vibrations, difference of which one could moreover correct the effect, the codition above is fulfilled when the vibrations are parallel or perpendicular to the plane of incidence on the mirror 8.
The lighting device comprises a set of parts set once and for all, namely: a lamp 9, a condenser 10, the bimetal 1, the mirror 8 and the condenser 2.
The horizontal axis of this device and the vertical optical axis of the microscope objective must meet in the plane of mirror 8. It is convenient to place the illumination device laterally and to the right of the vertical plane. al of symmetry of the stand -the stand is not shown in Figure 3). We then have within easy reach the buttons which allow the bimetallic strip to move small. The support of this bimetallic strip must in fact make it possible to move the latter in its plane, leaving it normal to the light beam so that the image of the separation line is formed in the region of interest of the preparation.
It is convenient to mount the bimetallic strip like a microscopic preparation on a strip of standard dimensions and to have it carried by a support similar to an auxiliary plate arranged vertically. The operating buttons are then easily accessible and allow the bimetallic strip to be moved in two directions.
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at right angles corresponding to the two directions indicated by X and Y in figure L and which are one horizontal and the other vertical.
By acting on one of the buttons, you can thus scroll at will in the field, to. the rate you want, the dividing line between the two parts of the image. But if we simply want to recognize the dichro i; sme in an object occupying a given region of the preparation, we will stop the passage of the image of the separation line in the field when it crosses the image of this object.
The image of the bimetallic strip formed in the plane of the preparation is all the smaller as the condenser is more powerful, but the final image that we look at through the oc @ ular is, conversely. , magnified by the microscope. In general, we will not be able to use combinations ensuring the greatest powers to the latter: the harmful space that cannot be completely avoided would interfere with the observation of the object itself and we would be reduced. to change quickly, by acting on the maneuver button, the range which illuminates its image.
.. -.
The dichroism can only be demonstrated here again by varying the azimuth of the object to be studied by rap. port to the separation line. A rotating stage for the microscope itself can be useful if it is well centered. But, in accordance with one of the characteristics of the invention, it is possible to make up for its absence by placing below the condenser 2, after the mirror 8, in a position shown in dotted lines in FIG. 3, a thin strip of half-mica 11. wave for the most intense part of the spectrum. For the radiation for which it is half-wave, such a blade replaces any incident vibration by ^ the vibration symmetrical of it with respect to its lines.
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neutral.
It will be enough to turn this blade to establish the dichroism. this will be done after having brought the image of the separation with the help of the operating buttons to the interesting region of the preparation.
The optical parts constituting all the polarization members are as inexpensive as possible, but it is obvious that it is possible, without departing from the framework of the invention, to use known devices making use of crystal preparations. transparent. The bimetallic strip 1 can be replaced by a half-wave mica strip 12 for the medium yellow, where two parts have been cut out, the neutral lines of marl species form between them an angle of 45 (figure 4). For example, these two lines can be arranged so that they form with the junction line angles of 22 5 (Figure 5). By placing this blade after a polarizer 13, the equivalent of the bimetal 1 previously described is produced.
This device even has the advantage of providing completely white areas and the close edges forming the junction may be even less visible than with the bimetallic strip previously described.
Search for birefringence.- 'When it comes to recognizing whether a small transparent object acts on rectilinearly polarized light, for example if it is birefringent, it is sufficient to add an analyzer to the devices previously described . This analyzer, which was not necessary to recognize the existence of dichroism, is now essential. It will usefully be achieved by a film or a thin synthetic film polarizing the light. In both cases, it is not necessary to provide it with a device or a device allowing the analyzer to run on its own, one can be satisfied with making rate-
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The eyepiece and polarizer seemed to be.
The polarizing bimetal 1 being placed as indicated above, the ordinary eyepiece is replaced by the analyzer eyepiece. We thus constitute a polarizing microscope which is sufficient to recognize whether a given range of the pre-
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paration acts on 1 ', mi.ére polarized. By cutting the twin blade rapidly, we immediately pass from the observation in crossed nicols "to the observation in" parallel niclos ".
To observe birefringence, as in the case of dichroism, it is essential to rotate the object; a rotating turntable, if it is well centered, is obviously useful here. But we can, again here, dispense with this rotating turntable and any alterations that it requires. Indeed, it would amount to the same thing to leave the object motionless and to rotate at the same time the assembly of the polarizer and the analyzer. However, the same result is achieved by rotating the vibrations which approach and leave the preparation. In accordance with the invention, use may also be made of the properties already mentioned of the half-wave plates.
To the first half-wave plate 11 placed below the condenser 2 as previously (see FIG. 6), we add another similar plate 14 placed above the object under the objective. If the two blades are made integral and able to rotate at the same angle (being driven, for example, by a bent arm going around the stage), the same result is obtained as if the object was rotated, and neither the image of the object, nor that of the beaches that we are looking at, do not change place, Here again, the result is only approximate, but sufficient, if the light used is white light
For this observation of birefringence where we simply use the equivalent of two nicols, we could be satisfied with the plane mirror (or the equivalent prism)
the place of which is indicated at 8 in FIG. 3. However, one may wish to use auxiliary blades, and here again take advantage of the
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gain in sensitivity obtained by observing contrasts in tints or lighting between two contiguous areas examined at the same time.
The device that is first thought of for this is the Bravais sensitive tint bimetal. We put it in
12 (fig. 6) and it is preceded by a polarizer 13. Two remarks are in order here.
First, a reflection - whether it is a metallic reflection or a total reflection on the hypotenuse of a prism - in the general case significantly alters the state of polarization of light: it has the same agget as the interposition of a crystalline plate, and even, in the first case, of a plate which is both birefringent and slightly dichro-! that. According to one of the characteristics of the invention, we eliminate completely undoes the drawbacks which result from this reflection by employing, instead of a mirror, two mirrors 15 and 16 arranged so that their effects are offset. In the present case, it suffices that the two successive reflections, both under the incidence of 45, take place in two planes of incidence at right angles to each other.
Fig. 6 indicates how the apparatus is modified and schematically represents a projection on a vertical plane parallel to the axis of the lighting device, and fig. 7 represents a projection on the horizontal plane VII-VII of fig .6
The image of an object given by this combination can be superimposed on the object, but a horizontal line OX gives an image which appears, for the observer looking into the microscope, to have turned at a right angle. In fig.8 there is shown an enlarged perspective view of the set of two mirrors.
Instead of two mirrors, two isosceles total reflection prisms 17 and 18 can be used (fig. 9).
In the second place, the use of a sensitive Bravais shade plate, or a Bravais bimetallic strip, is less advantageous than when using polarizers or analyzers.
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in spar or in another transparent crystal, because instead of a complete extinction, one obtains a simply darkened and colored field due to the insufficient polarization of certain radiations; the tint of this parasitic light resembles that given, in crossed nicols, by the bimetallic strip of Bravais. The sensitivity in the recognition of birefringences will be found reduced. If white light is used, then it will be advisable, in this case again, to place the ordinary widther in front of the Bravais bimetallic strip.
Another solution would consist in suppressing, in the light of the source, the harmful parasitic radiations by screens or by a preliminary filtration. An auxiliary mirror makes it easy to replace the lantern usually used by another source placed on the table, and even to use, if the need arises, a monochromatic illuminating beam: these are differences of intensity. and no more coloring which one would observe, and the half-wave plates would play exactly the role which one indicated.
On the other hand, especially if one uses monoohromatic light, one can detect weak birefringences by using the other prooédées which are useful to the physicists for the analysis and the measurement of the very flattened elliptical vibrations. The particularly sensitive method of Brace can be used for example, and even with white light.
Blle requires a very simple material which consists of two very thin mica blades, one of which covers only half of the field. Here again, we would observe the image given by the optical system 2 of the plates producing the penumbra s.
Spills other applications.
Previous research has been provided by way of indication, but the device which is the subject of the invention has many other applications.
We can in particular study the rotary power of objects
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too small or too thin to use a polarimeter. It will suffice to use other auxiliary blades than those indicated above. If we have given the object the shape of a plate with flat and parallel faces, we will place it on the microscope stage, we will place in 13 after the polarizer, the device of which we usually observe the image in the polarimeter. This could, for example, be the bimetallic strip of the Sun formed by two right and left quartz of the same thickness giving the sensitive color between two nicols.
With this bimetallic strip of the Sun, of which we project a suitably reduced image in the central part of a small spherical balloon, an image that we look at through an analyzer equipped with a divided oerc, we realize an improvised polarimeter which allows to follow the activity of a liquid during reactions without having to enclose it in a special tube,
The range systems of the various usual penumbra polarimeters operating in monochromatic light could be used under the same conditions.
Finally, we can make observations of circular dichroism with a double quarter-wave plate, always placed in 13 and preceded by a polarizer, the whole then giving in the two parts of the field of the circularly polarized beams in reverse. It is rare that circular dichroism can be observed under the thickness of a microscopic preparation, but this has happened before.
If we reflect that a host of transparent or colored substances are birefringent or become so under external actions, we can hope with such a device to extend to microscopic objects many methods of study which have been reserved until now. here to much larger crystalline laminae.
The device which is the subject of the invention is not necessarily applied only to cases where the observation is made in polarized light. Thus, instead of the bimetallic strip 1, it is possible to mount a mobile index whose image is projected onto the preparation.
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ration and which allows the observer's attention to be drawn to a particular point that one wishes to designate. We can, in the same way, project the reduced image of a micrometer or of a grid so as to be able to determine the size of the objects, their number, the distance which separates them, their speed of displacement eto .., We can also place in 1 a photograph, a microfilm, for example, and compare it to the object.
CLAIMS
1- Microscope suitable in particular for the observation of microscopic objects in polarized light, characterized by the fact that it comprises an organ, established between the light source and the condenser of the microscope and of which said condenser provides an image located in the object plane of the microscope.
2- Microscope as specified under 1, characterized in that the said organ is constituted by a device polarizing the rotatory power or the circular dichroism of a sample to be examined.
3- Microscope as specified in sub 1 characterized in that said member is constituted by an index or a grid whose image is superimposed on the image of the object to be examined.
4- Microscope as specified in sub 2 characterized in that, for the study of rectilinear dichroism, the polarizing device consists of a bimetallic strip formed of two juxtaposed fragments of synthetic polarizing films or films, the main sections of which are exactly at right angles to each other,
5- Microscope as specified in sub 4 characterized in that the variation in azimuth of incident radiations with respect to the object to be examined is obtained by the rotation in its plane, of a thin half-wave mica plate for the most intense part of the spectrum.
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