DE1061092B - Phasenplatte zur Erzeugung der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 42 h 36

INTERNAT. KL. 6 02 b

PATENTAMT.

S58352lX/42h

ANMELDETAG: 23.MAI1958

BEKANNTMACHUNG '

DER ANMELDUNG .

UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 9. JULI 1959

Dk vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenplatte zur Erzeugung der ersten Ableitung von

Brechungsindexgradienten, also der -j— Αλτ-Werte und

Ct X

ist dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Planplatte sowohl zum Teil mit einem λ/2-Belag als auch mit einem' mit der durch diesen gebildeten Phasenkante zusammenfallenden, lichtundurchlässigeh Strich geringer Breite versehen ist.

Aus der Literatur ist bekannt, daß zur Erzeugung ίο der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten,

also der -τ—/^-Werte, an Stelle eines schrägen Spaltes

oder einer schrägen Schneide auch' ein schräger Draht verwendet werden kann (vgl. z. B. H. Svenssön, KoIl. Z., 87,". S. 181 [ 1939]; 90, : S. 141 ., [ 1940] ; E. Wiedemann in Hoppe-Seyler/Thierfelder, Bd. I, S. 70 bis 71, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1953, wo auch zeichnerische Darstellungen des Strahlenverlaufs wiedergegeben-sind). Man kann bei diesem Vorgang den Draht als »negativen Spalt« auffassen, da'man hierbei die erste Ableitung von Brechungsirtdexgradienten als ^dunklen Linienzug .auf hellem Grunde' erhält. ·.' Man'· kann nun (vgl.¹ · z". B. H. Wolter, Ann. Physik,.7, S.341 [1950].; W. Kossei .und K. S trohmaier, Z. Naturf., 6 a, S. 504 [1951]) den schrägen Draht durch eine 2/2-Phasenkante ersetzen und erhalt äü6h damit eine Wiedergabe der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten als dunklen Linienzug auf hellem Grunde (vgl. hierzu auch O. Armbruster, W. Kos sei und K. S trohmaier, Z. Naturf., 6a,. S. 510 11951])·

Eine nähere Untersuchung der Erzeugung der ersten Ableitung von Bre.cbüngsindexgradienten mittels eines schrägen Drahtes und mittels einer schrägen /l/2-Phasenkante ergab nun, daß weder das eine noch das andere der auf. diese Weise erhaltenen Bilder der Bedingung genügt, diese Ableitung durchweg als feine, scharfe Linie wiederzugeben. Es ergab sich vielmehr eine Gegensätzlichkeit insofern, als sich das Drahtbild um so schärfer gewinnen läßt, je kleiner die Brechungsindexänderung ist, und das Phasenkantenbild um so schärfer wird, je größere Werte die Brechungsindexänderung annimmt.

Damit erhob sich die Frage, ob es möglich ist, durch eine Kombination der beiden bilderzeugenden Elemente in optisch einwandfreier Weise zu einem brauchbaren Mittel zur Erzeugung der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten zu gelangen, das die Vorteile der beiden vorbekannten Möglichkeiten aufweist, ohne aber ihre Nachteile zu besitzen, mit anderen Worten, das diese erste Ableitung durchweg als feine, scharfe Linie wiederzugeben vermag. Eine offensichtliche" Voraussetzung dafür ist, daß Phasenplatte zur Erzeugung

der ersten Ableitung
von Brechungsindexgradienten

Anmelder:
Sandoz A. G., Basel (Schweiz)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,^:

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V, Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. ,39

Beanspruchte Priorität: .'..,.' ',!.' ..'"
• - ■- Schweiz vom 5. Juli 1957 ,.. ,. ·.',.

Dr. Erwin Wiedemann, Riehen, Basel (Schweiz):,
ist als Erfinder genannt worden-''" 'C "^:

die Kombination der bilderzeugenden 'Elemente, also des schrägen Drahtes und.der 'schrägen X/2-Phaserikante. für alle vorkommenden Werte, der Brechungsindexänderung ein eindeutiges Intensitä.tsminimum.am Bildort ergeben muß, und zwar' auch dann, wenn Beugungsbilder des Linienzuges diesen .kreuzen, wie dies gerade bei der Aufzeichnung . der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten in der. Form von Gauß-Verteilungskurven der Kali ist.

Überraschenderweise hat sich ergeben, daß man für alle vorkommenden Werte der Brechungsindexänderung zu einem eindeutigen Intensitätsminimum am Bildort gelangt, wenn die beiden bilderzeugenden Elemente (schräger Draht und schräge 2/2-Phasenkante) in derselben achsensenkrechten Ebene zusammenfallen, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß der schräge Draht in diesem Falle ersetzt wird durch einen auf der Phasenplatte selbst angeordneten lichtundurchlässigen Strich, der eine Breite von 10 bis 50 μ aufweist. -.·■·'.■

Dies wird durch Bild 1 belegt, das dreimal die Aufnahme der ersten Ableitung eines Diffusionsgradienten wiedergibt, und zwar im Teilbild a) mittels eines Drahtes von 40 μ Breite, im Teilbild b) mittels einer Λ/2-Phasenkante und im Teilbild c) mittels der den vorstehenden Bedingungen genügenden Anordnung. Alan erkennt, daß der Linienzug im Teilbild c) durchweg fein und scharf gezeichnet und nicht durch Beugungsbilder gestört ist, daß also die Vorteile beider

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bilderzeugender Elemente ohne ihre Nachteile vereinigt sind.

Um die erfindungsgemäße Phasenplatte, mit der das Teilbild c) -des Bildes! aufgenommen wurde, herzustellen, .wird'eine optische.Planplatte, deren Planparallelität ;über die ganze Fläche besser als 2/4 sein muß, teilweise mit einer der gewählten Lichtart entsprechenden. A/2-Schicht belegt. und die dadurch gebildete Phasenkante mit einem lichtundurchlässigen Strich von 10 bis 50 μ Breite überdeckt. Zu einem gleichwertigen Ergebnis führt auch ein Vorgehen in umgekehrter Reihenfolge, nämlich das Aufbringen eines lichtundurchlässigen Striches von 10 bis 50 μ Breite auf der Planplatte und das nachherige Belegen mit einer λ/2-Schicht, derart, daß die Phasenkante mit der Mitte des Striches zusammenfällt.

Eine solche Phasenplatte ist in Bild 2, Teilbild a), schematisch dargestellt.

Sie ergibt bei der Abbildung der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten in Lösungen, also bei der entsprechenden Bildwiedergabe von Diffusions-, Elektrophorese- und Ultrazentrifugenversuchen, wofür sie in erster Linie in Betracht kommt und bei welchen sie die. bisherigen, zu dieser Bilderzeugung benutzten Mittel (schräger Spalt, schräge Schneide, schräger Draht und schräge Phasenkante) ersetzt, eine etwa lOmal bessere Definition der Bildpunkte als jene. . .

Üblicherweise ist die Bilderzeugende eine Gerade wie in Teilbild a) des Bildes 2. Erfindungsgemäß sind weiterhin aber auch andere. Formen, wie offene oder in sich geschlossene Kurven, gewinkelte Gerade oder Kombinationen davon möglich, wofür Teilbild b) des Bildes 2 ein Beispiel gibt. Ferner kann der Typ der erfindungsgemäßen Phasenplatte auch noch zusätzliche lichtundurchlässige Striche beliebiger Form von vorzugsweise der Breite von 10 bis 50 μ aufweisen, wofür die Teilbilder c) und d) des Bildes 2 zwei Beispiele darstellen.

Derartige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Phasenplatte haben eine praktische Bedeutung für Spezialzwecke; so dient die Ausführungsform gemäß Teilbild c) des Bildes 2 für die Aufnahme von VoUschatten-Phasenplatten-Bildern mit Basis bei Elektrophoreseversuchen, wofür ein Beispiel im Teilbild a) des Bildes 3 wiedergegeben ist, während die grundsätzliche Ausführungsform, wie sie Teilbild a) des Bildes 2 zeigt, zu Aufnahmen an der Ultrazentrifuge dient, wie es das Teilbild b) des Bildes 3 belegt. Die Ausführungsformen gemäß den Teilbildern c) und d) des Bildes 2 ermöglichen spiegelbildliche Doppelkurvenaufnahmen mit oder ohne Basis, während Krümmungen der Bilderzeugenden Maßstabänderungen einführen lassen.

Die mit den erfindungsgemäßen Phasenplatten aufgenommenen Bilder zeichnen sich gegenüber Vorbekanntem dadurch aus, daß sowohl die Stellen, an denen die Brechungsindexänderung Null oder klein ist, als auch jene Stellen, an denen die Brechungsindexänderung groß bis Unendlich ist, mit gleicher Sauberkeit und Schärfe wiedergegeben, werden. Das Teilbild a) des Bildes 3 zeigt dies am Beispiel der Aufnahme eines Elektrophoreseversuches, das Teilbild b) des Bildes 3 am Beispiel der Aufnahme einer Ultrazentrifugierung. Die etwa lOmal bessere Bildpunktdefinition in derartigen Aufnahmen im Vergleich mit vorbekannten Möglichkeiten der direkten Diagrammaufzeichnung kann somit ails wesentlicher Fortschritt bezeichnet werden.

Der besagte Phasenplattentyp kann insbesondere bei Elektrophorese-, Ultrazentrifugen- und Diffusionsmessungen Verwendung finden.

ίο Der Umstand, daß dem erfindungsgemäßen Phasenplattentyp, beispielsweise im Gegensatz zu einem schrägen Spalt, eine große Apertur erteilt werden kann, ermöglicht es außerdem, die damit gegebene Aufnahmetechnik durch die "simultane und koinzidente Aufnahme von Interferogrammen zu ergänzen. Für die vorbekannte Phasenplatte.,, ohne mit der Phasenkante zusammenfallenden lichtundurchlässigen Strich von 10 bis 50 μ Breite ist diese MOg¹IiChICeIt bereits angegeben worden (vgl. D. H. M ο ο r e und K. Opperman, Biochem. et. Biophys. Acta, 22, S. 136 [1956]; D. H. Moore, Biochem. et. Biophys. Acta, 22, S. 141 [1956J); die in diesen Arbeiten reproduzierten Bilder lassen jedoch erkennen, daß die Wiedergabe jener Stellen, an denen die Brechungsradexänderung Null oder klein ist, ungenügend bleibt.

Dieser Nachteil ist bei dem erfindungsgemäßen Phasenplattentyp beseitigt, wie dem TeilbHd c) des Bildes 3 unmittelbar entnommen werden kann, .

Der erfindungsgemäß gestaltete Phasenplattentyp kann deshalb auch mit Vorteil bei simultanen Koinzidenzaufnahmen, bei denen das damit' erhaltene Bild mit einem Interferenzbild zur Deckung gebracht ist, Verwendung finden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Phasenplatte zur Erzeugung der ersten Ableitung von Brechungsindexgradienten, also der

-=—/ΛΓ-Werte, dadurch gekennzeichnet, daß eine

optische Planplatte sowohl zum Teil mit einem A/2-Belag als auch mit einem mit der durch diesen gebildeten Phasenkante zusammenfallenden, lichtundurchlässigen Strich von 10 bis 50 μ Breite versehen ist. ,.;

2. Phasenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit mindestens einem weiteren lichtundurchlässigen Strich von 10 bis 50 μ Breite versehen ist, der nicht mit dem mit der Phasenkante zusammenfallenden lichtundurchlässigen Strich von 10 bis 50 μ Breite zusammenfällt.

3. Phasenplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die lichtundurchlässigen

Striche kreuzen. .

4. Phasenplatte nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei gewinkeltem Verlauf der Phasenkante und des mit ihr zusammenfallenden lichtundurchlässigen Striches mindestens ein zusätzlicher lichtundurchlässiger Strich die Phasenkante und den mit ihr zusammenfallenden lichtundurchlässigen Strich in der Winkelspitze kreuzt. ..■-·..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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