DD154643A1 - Vorrichtung zur mikroskopischen beobachtung mit erweitertem schaerfentiefebereich - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schaerfentiefebereich zur Untersuchung raeumlicher Objekte. Ziel ist die Schaffung einer Vorrichtung, die eine weitere Ausdehnung des Anwendungsgebietes des Mikroskops erlaubt. Ausgehend vom Ziel der Erfindung stellt sich die technische Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, mittels dessen die Justierung des Beobachtungsobjektes verbessert und eine verzerrungsfreie Abbildung realisiert wird. Die Loesung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Objekttisch, der durch ein Piezo-Stellelement einer Sprungbewegung unterworfen wird oder durch ein Objektiv, das durch ein oder mehrere Piezo-Stellelemente sprunghaft bewegt wird.

Description

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Vorrichtung zur mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schärfentiefebereich.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schärfentiefebereich. Sie kann überall dort benutzt werden, wo es sich um eine Untersuchung räumlicher, mikroskopischer Objekte handelt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Durch das WP 204 780 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schärfentiefebereich bereits vorgeschlagen worden. Das Verfahren beruht auf einer sprunghaften Änderung des optischen Lichtweges zwischen Objekt und Objektiv und durch die Trägheit des menschlichen

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Auges bedingt, auf einer gleichzeitigen Wahrnehmung zweier nacheinander entstehender Teilbilder. Als bevorzugte Möglichkeit zur Erzeugung dieser Sprungbewegung ist im WP 135 772 ein elektromagnetisches System beschrieben, das aus einem Impulsgenerator einer Magnetspule und einem beweglichen Anker besteht» Der Anker ist ein auf Durchbiegung beanspruchtes Stück Bandstahl, das an beiden Enden eingespannt ist. Um eine verzerrungsfreie Abbildung zu erreichen, ist es notwendig, den Bewegungsablauf der Sprungbewegung streng auf die Richtung der optischen Achse des Mikroskops zu beschränken. Jegliche Bewegungskomponenten in anderen Richtungen führen zu Bild-Verzerrungen. Es ist einleuchtend, daß bei einem bandförmigen Anker, der an beiden Enden eingespannt ist, ein Bewegungsablauf in Richtung der optischen Achse des Mikroskops nur genau in der Mitte des Ankers gewährleistet ist. Es ist daher oft mühsam, das Objekt genau in Ankermitte zu. Justieren,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine "Vorrichtung zur verbesserten mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schärfentiefebereich zu schaffen, die eine weitere Ausdehnung des Anwendungsgebietes des Mikroskops erlaubte

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend voxa Ziel der Erfindung, stellt sich die technische Aufgabe, den Antrieb so zu verändern, daß eine vereinfachte Justierung des Beobachtungsobjektes und eine verzerrungsfreie Abbildung während des Bewegungsablaufs der Sprungbewegung gem» WP 135 772 ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Erzeugung der Sprungbewegung durch eine Kombination eines Piezo-Stellelementes aus Keramik gelöst, wie es z.B. in der Arbeit von

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X.Spanner und. L. Dietrich, in der Zeitschrift "Feinwerktechnik und Meßtechnik 87" (197 g) 4 S. 181 beschrieben wird, mit einem Mikroskop. Derartige piezokeramische Stoffe vieisen eine große Festigkeit und Härte auf, sind in verschiedenen Formen und Abmessungen herstellbar und sind unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Zur Realisierung der Sprungbewegung wird der inverse Piezoeffekt ausgenutzt,d.h., das Anlegen einer Spannung bewirkt eine Längenänderung bei dem Piezoelement· Durch mechanische Aneinanderreihung mehrerer Piezoelemente und elektrische Parallelschaltung lassen sich Piezoantriebe realisieren, die bei einer anliegenden Spannung von 1000 V eine Längenänderung von 40 /um erfahren*

Rechteckwellen mit einer geeigneten Amplitude bewirken bei Piezoantrieben eine periodische Spruagbewegung, wie sie zur Durchführung des Verfahrens nach WP 135 772 benötigt wird» Die Hechteckwellen mit Amplituden bis 1000 V lassen sich z.B. mittels Hochspannungstransi stören erzeugen· Die dabei verbrauchte elektrische Energie ist bedeutend geringer als bei elektromagnetischen Antrieben, da die Piezoantriebe einen hohen energetischen Wirkungsgrad (bis zum Wert 0.5) besitzen. Me Sprungbewegung erfolgt dabei als Bewegung einer Ebene. Durch die Kombination eines solchen Piezo-Stellelernentes mit einem Mikroskop ist die Justierung des Beobachtungsobjektes bedeutend leichter als bei der im WP 135 772 angegebenen Vorrichtung, bei welcher theoretisch die verzerrungsfreie Sprungbewegung nur längs einer Geraden erfolgt.

Eine weitere konstruktive Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Realisierung der Sprungbewegung beim Objektiv, Hierbei werden ein oder mehrere Piezo-Stellelernente dazu benutzt, -das Objektiv oder Teile desselben einer Sprungbewegung zu unterwerfen. Die Stellelemente können dabei im Tubus oder außerhalb desselben oder im Objektiv untergebracht sein·

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Anwendungsbeispiele

Ein Piezo-Stellelement wird mit seiner oberen Stirnfläche zentrisch unter dem Objektiv des Mikroskops angeordnet. Zum besseren Verstädnis ist die Kombination schematisch in einer Zeichnung dargestellt. Die Stirnfläche des Piezoelementes 1 ist dabei fein bearbeitet und dient als Objektträger 2 oder ist mit einem durchsichtigen Objektträger 2 verbunden· Die . Sprungbewegung erfolgt in Richtung der optischen Achse 6. Das Piezo-Stellelement 1 ist vorzugsweise aus mehreren übereinander angeordneten ρiezokeramischen Teilelementen zusammen~ gesetzt, die elektrisch parallel geschaltet sind und deren Einzelausdehnungen sich addieren. Das Stellelement ist elektrisch verbunden mit einem Rechteckwellengenerator 3, dessen Impulshöhe regelbar ist. Die Impulsfolge der Rechteckwelle wird >16 Hz gewählt. Die Einstellung der gewünschten Höhe der Sprungbewegung erfolgt durch die Impulshöhe, Die Anordnung, bei der die obere Stirnfläche als Objektträger 2 dient, ist nur für Auflichtbeobachtungen anwendbar«.

Pur Durchlichtbeobachtungen mit einem Mikroskop 4- wird ein durchsichtiger Objektträger 2 mit dem Piezo-Stellelement 1 z,B, durch Aufkleben verbunden. Das Objekt muß. bei Durchführung der mikroskopischen Beobachtung auf dem Objektträger befestigt werden, um die Sprungbeviegung mitzumachen. Hierfür kann bei dünnen Objekten die bekannte Methode des Aufbringens von Objekten auf Objektträger unter Verwendung eines Deckgläschens benutzt werden oder bei großen Objekten können diese aufgeklammert oder aufgeklebt werden.

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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Benutzung zweier oder mehrerer Piezo-Steilelemente 1 zur Realisierung der Sprungbewegung eines größeren Objektträgers. Bei Benutzung der konstruktiven Variante, das Objektiv 5 einer Sprungbewegung zu unterwerfen, entfallen alle Maßnahmen für die Objektbefestigung. In diesem Falle verläuft die mikroskopische Beobachtung wie bei normalen Mikroskopen mit dem Unterschied, daß sich wahlweise der Schärfentiefebereich bei gleichbleibender Vergrößerung erweitern läßt.

Claims (4)

225341 Erfindungsanspruch

1) Vorrichtung zur mikroskopischen Beobachtung mit erweitertem Schärfentiefebereich, gekennzeichnet durch eine Kombination eines Piezo-Stellelementes 1, dessen eine Stirnfläche gleichzeitig Objektträger 2 ist und mit einer regelbaren elektrischen Impuls^uelle 3 verbunden ist, mit einem Mikroskop 4.

2) Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchsichtiger Objektträger 2 mit einer Stirnfläche des Piezo-Stellelementes verbunden ist und unter dem Objektiv 5 des Mikroskops 4 angeordnet ist.

3) Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere synchron angetriebene Piezo-Stellelemente 1 mit einem Objektträger verbunden sind·

4} Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv 5 des Mikroskops 4 ganz oder teilweise mit mindestens einem Piezo-Stellelement verbunden ist.

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