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Mikroskop, insbesondere zur Vermessung von Kernspuren Der Gegenstand
der Erfindung betrifft ein Mikroskop, insbesondere zur Vermessung von Kernspuren,
bei dem subjektive Meßfehler weitgehendst vermieden werden und dessen Meßgenauigkeit
außerordentlich hoch ist.
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Die bekannten Meßmikroskope haben den Nachteil, daß nach Odem Ausrichten
das Objektes in bezug zu Vergleichsmarken (die Meßwerte außen am Mikroskop an Mikrometerschrauben
oder anderen Meßmitteln abgelesen werden müssen. Bei ausgedehnten mikroskopischen
Arbeiten, wie sie besonders bei Kernspurmessungen vorkommen, müssen sich die Augen
bei einer Vielzahl von Messungen immer wieder abwechselnd auf die Skalen oder das
Objektivbild einstellenund ermüden dadurch sehr schnell.
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Würden bei solchen Messungen im Gesichtsfeld des Okulars gleichzeitig
das auszumessende Objekt und die Meßwerte erscheinen, so können sich subjektive
Fehler einschleichen, weil der Messende bei Wiederholung von Messungen zur Mittelwerbbil.dung
durch vorangegangene Meßwerte sehr leicht beeinflußbar ist.
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Diese Mängel werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, .daß das
auszurichtende Objekt und die Meßwerte durch voneinander getrennte Abbildungsstrahlengänge
in verschiedene Bildebenen abgebildet werden und optische Mittel vorgesehen sind,
mit deren Hilfe entweder das Objekt oder die IIeßwerte in der O.kularbildebene sichtbar
sind.
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Zur schnellen und sicheren Ausrichtung des Objektes auf Meßmarken
ist eine optische Ausrichtung von Vorteil, bei der im Abbildungsstrahlengang des
Objektes eine kippbare planparallele Glasplatte so angeordnet ist, daß die Kippachse
senkrecht auf der optischen Achse dieses Abbildungsstrahlenganges steht und die
Kippung ein Maß für eine hierdurch erwirkte Bildverschiebung ist.
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Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn zur Erweiterung des
Meßbereiches in -der Okular- oder einer Zwischenbildebene in Richtung der Bildverschiebung
mehrere Marken mit bekanntem Abstand vorgesehen sind.
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Eine häufig wiederkehrende Aufgabe bei der Kernspurmess.ung ist ,die
größenmäßige Feststellung der Strecken und Lücken, aus denen sich die Spuren zusammensetzen.
Zu diesem Zweck ist in der Okular-oder einer Zwischenbildebene eine Strichplatte
mit mindestens zwei nichtparallelen, vorzugsweisegeraden Meßlinien angeordnet, deren
jeweils zur Messung verwendeter Teil senkrecht zum Verlauf der Spur bewegbar ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung dieser Meßli.nien ergibt sich,
wenn die Meßlinien gekrümmt und auf einer drehbaren Strichplatte angeordnet sind,
wobei die eine Meßlinie vorzugsweise kreisförmig und die andere eine Spirale ist.
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Zur Erfassung der Meßwerte ist diese Strichplatte mit einer vom gegenseitigen
Abstand der Meßlinien abhängigen Teilung versehen.
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Zur Kontrolle der Objekt- und der Objektivführung und zur Messung
kleiner Winkelabweichungen an den auszumessenden Kernspuren ist eine Interferenzmeßeinrichtung
und/oder eineAutokollimationseinrichtung in ,dem Mikroskop eingebaut, und deren
Meßergebnisse sind am Rand des Gesichtsfeldes des Mikroskopokulars ablesbar.
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Bei :der Auswertung ,der Interferenzstreifen ist es von Vorteil, wenn
eine kippbare planparallele Glasplatte im Abbildungsstrahlengang vorgesehen ist,
mit deren Hilfe eine Verlagerung der im Gesichtsfeld erscheinenden Interferenzstreifen
durchführbar ist und dadurch ein Vergleichen mit einer feststehenden Skala erleichtert
wird.
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Ein sich auf ein Kernspurmikroskop beziehendes Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes der Erfindung ist in einzelnen Gruppen im Schema in den Fig.1 bis
4 dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Einrichtung, welche durch ein und dasselbe
Okular entweder die Beobachtung des Objektes oder die Ablesung,der Meßergebnisse
ermöglicht; Fig. 2 eine Einrichtung, mit deren Hilfe bei einer nicht geradlinig
verlaufenden Kernspur in bestimmten Abständen senkrechte Abweichungen von deren
Hauptrichtung ermittelbar sind, Fig.3 eine Einrichtung zur Ausmessung von Strecken
und Lücken und Fig.4 eine Einrichtung zur Kontrolle der Objekt-und Objektivbewegungen.
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Nach der Fig. 1 befindet eich indem Beobachtungsstrahlengang eines
Meßmikroskops eine um eine Achse 1 schwenkbare Linse 2. Während der Beobachtun
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eines Objektes in Gestalt einer Kernspur3 ist die Linse 2 in den Beobachtungsstrahlengang
hineingeschwenkt, und das Bild der Kernspur erscheint nach deren Scharfeinstellung
in der aus dem Okular 4 und der Linse 2 bedingten Bildebene auf einer Strichplattes,
nach deren Marken das Objekt auszurichten ist.
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Nach einer Ausschwenkung der Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang
ist das Bild der Kernspur in eine für denBeobachter unsichtbareEbene gerückt, und
in der neuen, durch das Okular 4 bedingten Bildebene befindet sich eine bisher unsichtbar
gebliebene ringförmige Indexscheibe6. Auf rdieser wird über eine Linse 7 und ein
Prisma 8 ein Ausschnitt der Gradteilung der Strichplatte 5 abgebildet. An einer
auf der Indexscheibe 6 befindlichen Marke 9 ist die relative Winkellage zwischen
dem Objekt und der Strichplatte ablesbar.
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Auf ,der gegenüberliegenden Seite der Indexscheibe 6 befindet sich
eine weitere Marke 10. In den Bereich dieser Marke wird ein Skalenausschnitt von
der an der Fassung des Objektivs 11 befindlichen Skala 12 über ein Prisma 13 und
eine Linse 14 abgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die Verschiebung des Objektivs
zu ermitteln und dadurch die Höhenlage einer bestimmten Stelle der Kernspur 3 in
der Emulsion 15 einer photographischen Platte 16 zu bestimmen und durch mehrere
derartige Messungen den räumlichen Verlauf dieser Kernspur festzustellen.
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Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, mit deren Hilfe bei einer nicht
,geradlinig verlaufenden Kernspur in bestimmten Abständen senkrechte Abweichungen
von deren Hauptrichtung schnell und bequem eimittelbar sind. Zu diesem Zweck befindet
sich in dem Abbildungsstrahlengang des Meßmikroskops eine planparallele Glasplatte
17, die mittels eines Drehknopfes 18 über eine Welle 19 aus ihrer senkrecht zur
Mikroskopachse befindlichen Lage herauskippbar ist. Dadurch kann das in der Okular-
oder einer Zwischenbildebene befindliche und auf der Strichplatte 5 abgebildete
Bild der in der Emulsion 15 sichtbaren und auszumessenden Kernspur 3 oder eines
Teiles davon, nachdem letztere vorher mit ihrer mittleren Richtung möglichst parallel
zur X-Achse ausgerichtet. wurde, parallel so verlagert werden, daß die mittlere
Richtung der Kernspur mit einer der parallelen Linien 20, und zwar beispielsweisse
mit der Nullinie, zurDeckung kommt. Nunmehr ist es möglich, für jede gewünschte
Stelle auf der Kernspur Abweichungen von dieser Linie zu ermitteln. Dies muß für
jede dieser Stellen durchgeführt werden und geschieht durch Kippung der Glasplatte17,
bis die jeweils auszumessendeStelle mit dieser Linie zur Deckung kommt. Das Maß
der Abweichung ist nach Ausschwenken der Linse 2 auf der Indexscheibe 6 ablesbar,
wohin mittels eines Prismas 21 und der Übersicht halber nicht dargestellter optischer
Glieder ein Ausschnitt einer Skalenscheibe 22 ab,gebildet wird. Diese Skalenscheibe
ist mit der Welle 19 fest verbunden und so geeicht, daß die jeweiligen Abweichungen
der Spuren von der Nullinie gleich in Längeneinheiten auf der Indexscheibe6 ablesbar
sind.
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Übersteigt dieAbweichung derSpur ein bestimmtes Maß, so reicht die
Kippung der Planglasplatte 17 nicht aus, oder die MeBwerte werden zu ungenau. In
diesen Fällen wird zur Messung eine benachbarte Linie, deren Abstand von der Ausgangslinie
bekannt ist, herangezogen und eine Deckung der betreffenden Kernspurstelle mit dieser
Linie herbeigeführt.
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Zur Messung von Strecken und Lücken ist, wie Fig. 3 zeigt, in der
Okular- oder Zwischenbildebene eine kreisförmige Strichplatte 4' exzentrisch zur
optischen Achse des Mikroskops drehbar angeordnet. Diese Strichplatte enthält eine
konzentrisch zu ihrer Drehachse verlaufende kreisförmige Meßlinie 23 und zwei spiralförmig
verlaufende Meßlinien 24 und 25. Die Anordnung aller drei M.eßdinien 1n bezug zur
optischen Achse des Mikroskops ist so gewählt, daß Ausschnitte von ihnen gleichzeitig
im Gesichtsfeld des Okulars 4 erscheinen. Die Abstände der spiralförmigen Meßlinien
von der kreisförmigen Meßlinie sind derart, daß sich diese von der Ausgangsstellung
aus linear mit dem Drehwinkel vergrößern und sich die Abstände zwischen den drei
Meßlinien in jeder Winkelstellung wie 1 : 10 verhalten. Die Ausmessung von Lücken
erfolgt in der Weise, :daß durch Drehen der Strichplatte 4' mittels eines Drehknopfes
26 eine der beiden sich aus den Meßlinien ergebenden schlanken und gekrümmten Meßfiguren
so weit in die betreffende Lücke hineingedreht wird, bis die Lückenbegrenzungen
die Meßlinien berühren, wobei die Meßlinien senkrecht zum Verlauf der Spur stehen
müssen.
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Da bei der Ausmessung von Kernspuren größter Wert auf höchste Meßgenauigkeit
gelegt werden muß, ist es erforderlich, immer wieder zu prüfen, ob die Tisch- oder
Objektivverstellung noch den gestellten Anforderungen entspricht, um gegebenenfalls
die Meßwerte entsprechend der Fehlergröße korrigieren _zu können.
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Zur Durchführung dieser Prüfungen bedient man sich nach Fig. 4 der
Autokollimations- und/oder Interferenzmethode. Während bei den bisherigen Beispielen
die Beobachtungs- und Abbildungsstrahlengänge der Einfachheit halber in einer Richtung
dargestellt waren, so muß bei Anwendung dieser Kontrollmittel der Abbildungsstrahlengang
zwischen dem über dem Objektträger befindlichen, in der Figur nicht sichtbaren Objektiv
und dem Okular durch ein Teilungsprisma 27 geknickt sein. Soll der einwandfreie
Ablauf des Objekttisches 28 oder des Objektträgers 15, 16 in der X-Richtung kontrolliert
werden, so stellt man auf den Objekttisch oder auf den Objektträger 15, 16 einen
Spiegel 29. Von einer Lichtquelle 30 wird, wie die gestrichelte Linie zeigt, eine
in der Ebene 31 befindliche Marke 31' beleuchtet und über das Teilungsprisma 27
mittels einer Linse 32 sm Unendlichen abgebildet. Dieser telezentrische Abbildungsstrahlengang
trifft über die beiden Prismen 33 und 34 auf den Spiegel 29 und wird von diesem
auf dem gleichen Weg wieder zurückgeworfen. Ein Teil dieser Abbildungsstrahlen durchdringt
dass Teilungsprisma 27 und bildet das Bild .der Marke 31' auf einer auf der Indexscheibe
6 befindlichen Skala 35 aib. Jede unregelmäßige Objektverschiebung ergibt auf dieser
Skala eine mehr oder weniger groZe Abwanderung des Bildes der Marke31' aus ihrer
Grundstellung. Die Größenordnung der Abweichungen ist nach Her:ausschwenken der
Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang zusammen mit den übrigen Meßwerten vom
Okular 4 aus ablesbar.
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Außerdem kann in dem Mikroskop noch eine fest eingebaute interferometrische
Kontrolleinrichtung für die Tisch- urYd/oder Objektivbewegung vorgesehen sein. Zu
diesem Zweck werden der Interferenzspiegel 29 und die Interferenzplatte 36 als besondere
Einheiten justierbar angesetzt. Der Interferenzspiegel29 wird bei der Messung auf
den Objekttisch 28 oder auf das Objekt 15, 16 gesetzt, und der Interferenzplatte
36 wird mit ihrer schrvalbenschwanzförmigenHalteplatte 37 in die nicht mit dargestellte
Objektivhalterung eingesetzt, so daß die relativen Bewegungen zwischen Objekttisch
28 und Objektivhalterung geprüft werden können.
Zur Erzeugung von
Interferenzstreifen sind die beiden Platten 29 und 36 etwas gegeneinander geneigt,
und es wird eine Lichtquelle 38 mit hoher Monochromasie verwendet. Zwei benachbarte
Interferenzstreifen geben die Stellen an, wo sich die Plattenabstände um eine halbe
Lichtwellenlänge unterscheiden. Diese beiden Platten werden nun während der Kontrollmessung
mit den gleichen mechanischen Mitteln aneinander vorbeigeführt, wie dies auch bei
den Kernsp:urmessungen mit dem Objektiv und dem Objekt geschieht. Über das Teilungsprisma
27, eine Linse 39 und die beiden Prismen 33 und 34 gelangt das Licht, wie es die
strichpunktierte Linie andeutet, zu den Platten 36 und 29. Von dort aus wird es
auf dem gleichen Wege wieder zurück zum Teilungsprisma 27 geworfen, (durchdringt
dieses, und auf der Strichplatte 5 erscheinen schließlich bei Betrachtung durch
das Okular 4 mit vorgeschalteter Linse 2 die durch die Platten 36 und 29 erzeugten
Interferenzstreifen.
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Eine Abstandsänderung zwischen diesen beiden Platten macht sich durch
Verschiebung der Interferenzstreifen und eine Veränderung der Neigung der beiden
Interferenzplatten zueinander durch Veränderung der Streifenabstände barmerkbar.
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Das Ausmessen der Interferenzstreifen wird dadurch erleichtert, daß
im Abbildungsstrahlengang die Glasplatte 17 angeordnet ist, mit deren Hilfe, analog
wie bei der Ausmessung der Kernspur, die in der Okularbildebene erscheinenden Interferenzstreifen
auf Meßmarken zwecks leichterer Ausmessung ausrichtbar sind. Nach Ausschwenken der
Linse 2 aus dem Beobachtungsstrahlengang sind auch die Meßwerte hierzu auf der Indexscheibe
6 ablesbar, wohin sie durch die in der Fig. 4 nicht dargestellte, aber bereits im
Zusammenhang mit Fig.2 beschriebene Mittel optisch von der Scheibe 22 aus übertragen
werden.