DE1123134B

DE1123134B - Interference microscope

Info

Publication number: DE1123134B
Application number: DEN15388A
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Neugebauer
Original assignee: ERICH NEUGEBAUER DR
Current assignee: ERICH NEUGEBAUER DR
Priority date: 1955-11-29
Filing date: 1955-11-29
Publication date: 1962-02-01

Description

Interferenz-Mikroskop Die Erfindung betrifft ein Interferenz-Mikroskop für Auflicht und!oder Durchlicht, bei dem neben der Beleuchtung der Interferenzanordnung zusätzliche Beleuchtungsmittel vorgesehen sind.Interference microscope The invention relates to an interference microscope for incident light and! or transmitted light, in which in addition to the illumination of the interference arrangement additional lighting means are provided.

Alle Interferenzanordnungen erfordern zur Erzielung eines einheitlichen Gesichtsfeldes eine niedrige Beleuchtungsapertur. Darüber hinaus ist es aber auch prinzipiell nicht möglich, dann, wenn das zur Beleuchtung der Interferenzanordnung dienende Licht stark unterschiedliche Einfallswinkel aufweist, d. h. bei hoher Beleuchtungsapertur, einen guteninterferometrischen Phasenkontrast zu erzielen, da den eine bestimmte Stelle eines Phasenobjektes durchsetzenden Strahlen je nach ihrem Einfallswinkel ganz verschiedene Gangunterschiede erteilt werden und daher die zur Aufhellung einer bestimmten Objektstelle beitragenden Strahlen keinen einheitlichen Gangunterschied aufweisen, so daß bei hoher Beleuchtungsapertur des interferierenden Lichtes eine genaue Ausmessung von Phasenobjekten nicht möglich ist. All interference arrangements require to achieve a uniform Field of view has a low illumination aperture. But it is beyond that too in principle not possible if that is to illuminate the interference arrangement serving light has very different angles of incidence, d. H. with high illumination aperture, to achieve a good interferometric phase contrast, since the a certain Place a phase object penetrating rays depending on their angle of incidence very different path differences are given and therefore those used to illuminate a rays contributing to a certain point of the object do not have a uniform path difference have, so that a high illumination aperture of the interfering light exact measurement of phase objects is not possible.

Andererseits beeinträchtigt eine zu niedrige Beleuchtungsapertur das Auflösungsvermögen des Objektivs und damit die Bildqualität.On the other hand, an illumination aperture that is too low affects this Resolving power of the lens and thus the image quality.

Es ist bereits bekannt, bei einem Auflicht-lnterferenz-Mikroskop, bei dem Vielfachreflexionen zwischen versilberten Platten nach Tolansky Verwendung finden, neben der Beleuchtung der Interferenzanordnung mit niedriger Apertur eine zusätzliche Beleuchtung hoher Apertur vorzusehen. Bei dieser bekannten Anordnung wird die zusätzliche Beleuchtung hoher Apertur über einen halbdurchlässigen Spiegel in den Strahlengang der Beleuchtung der Interferenzanordnung eingeblendet und mit den zur Beleuchtung der Tnterferenzanordnung dienender Strahlenbüschel niedriger Apertur durch die optischen Teile der Interferenzanordnung zum Objekt geleitet. It is already known that in a reflected light interference microscope, in the multiple reflections between silver-plated plates according to Tolansky use find, in addition to illuminating the low-aperture interference array, one Provide additional high aperture lighting. In this known arrangement the additional high-aperture illumination is provided via a semi-transparent mirror faded into the beam path of the illumination of the interference arrangement and with the bundle of rays used to illuminate the interference arrangement is lower Aperture passed through the optical parts of the interference arrangement to the object.

Erfindungsgemäß wird eine wesentliche Verhesserung des interferometrischen Bildkontrastes dadurch erzielt, daß die zu der zusätzlichen Beleuchtung gehörenden Lichtstrahlenbüschel auf ihrem Weg zum Objekt die zur Interferenzanordnung gehörenden optischen Teile im wesentlichen nicht durchstrahlen. According to the invention there is a substantial improvement in the interferometric Image contrast achieved in that the belonging to the additional lighting Light beam bundles on their way to the object belonging to the interference arrangement optical parts essentially do not radiate through.

Das Mikroskop gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß das von den optischen Teilen der Interferenzanordnung ausgehendes Streulicht, welches in erster Linie den interferometrischen Bildkontrast beeinträchtigt, durch die zusätzliche Beleuchtung nicht erhöht wird. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Anordnung auch vermieden. daß die zur zusätzlichen Beleuchtung gehörenden Lichtstrahlen sich in irgendeiner unkontrollierbaren Weise an den eigentlichen Interferenzerscheinungen beteiligen. The microscope according to the invention has the advantage that the of the optical parts of the interference arrangement outgoing scattered light, which in primarily the interferometric image contrast is impaired by the additional Lighting is not increased. In addition, the arrangement according to the invention also avoided. that the light rays belonging to the additional lighting in some uncontrollable way the actual interference phenomena participate.

Diese zusätzlichen Beleuchtungsmittel können in einer Hellfeld- und/oder Dunkelfeld- und/oder Phasenkontrastbeleuchtung bestehen. Insbesondere kann die Beleuchtung der Interferenzanordnung mit parallelem Licht mit einer Beleuchtungsanordnung nach Heine kombiniert sein. Ferner können an sich bekannte Mittel, z. B. ein Zahntrieb, vorgesehen sein, die einen kontinuierlichen Übergang von der Interferometrischen Beobachtung zur Dunkelfeld-, Hellfeld- und/oder Phasenkontrastbeobachtung oder einer anderen Beobachtungsart unter ständiger Fixierung des Objektes ermöglichen. These additional lighting means can be in a bright field and / or Dark field and / or phase contrast lighting exist. In particular, the lighting the interference arrangement with parallel light with a lighting arrangement Heine be combined. Furthermore, means known per se, e.g. B. a gear drive, be provided which has a continuous transition from the interferometric Observation for dark field, bright field and / or phase contrast observation or one enable other types of observation while constantly fixing the object.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Anordnung für Durchlicht mit getrennten Lichtquellen, in Fig. 2 ist eine Auflichtanordnung dargestellt, bei der die Interferometerbeleuchtung mit einer normalen Dunkelfeldbeleuchtung kombiniert ist. The invention is illustrated by means of schematic drawings of exemplary embodiments explained in more detail: Fig. 1 shows an arrangement for transmitted light with separate light sources, FIG. 2 shows an incident light arrangement in which the interferometer illumination is combined with normal dark field lighting.

Bei dem Durchlicht-Interferenz-Mikroskop nach Fig. 1 finden Interferenzen im polarisierten Licht Verwendung. Die Interferenzanordnung besteht dabei aus der schräg zur optischen Achse geschnittenen doppelbrechenden Platten 1, die unter die Frontlinse 2 des Objektivs 3, das in der Fassung 4 sitzt, gekittet ist, und der ebenfalls schräg zur optischen Achse geschnittenen doppelbrechenden Platte 5 die zusammen mit einer zur Kompensation des Gangunterschiedes der Platten 1 und 5 dienenden doppelbrechenden Platte 6 unter den Glasträger 7 gekittet ist. Dieser Glasträger ist in den Objekttisch 8 eingelassen. Die schräg zur optischen Achse geschnittenen Platten 5 und 1 bewirken eine Aufspaltung der sie durchsetzenden Strahlen in je zwei kohärente Teilstrahlen und die Wiedervereinigung dieser Teilstrahlen. Auf dem Objekttisch 8 befindet sich ein Objektträger 9 mit einem transparenten Objekt 10. Der Objekttisch kann durch Drehen der Schraube 11 gegen die feste Bodenplatte 12 geneigt werden. Da die doppelbrechenden Platten 5 und 6 an einer Kippung des Objekttisches 8 teilnehmen, kann man durch Drehen der Schraube 11 eine günstige Interferenzfarbe einstellen. Zur Beleuchtung der Interferenzanordnung dient das Licht der Lampe 13, das mit Hilfe der Linse 14 parallel gemacht wird und über den Spiegel 14' nach Durchsetzen der Polarisationsfolie 15 der Interferenzanordnung zugeführt wird. Die Blende 16 begrenzt den Beleuchtungsstrahlengang, das Filter 17 kann in diesen eingeschaltet werden. Der Analysator 18 ist hinter dem Objektiv 3 angeordnet. In the transmitted light interference microscope according to FIG. 1, interference occurs use in polarized light. The interference arrangement consists of the inclined to the optical axis cut birefringent plates 1, which under the Front lens 2 of the lens 3, which sits in the mount 4, is cemented, and the also cut obliquely to the optical axis birefringent plate 5 the together with one used to compensate for the path difference between plates 1 and 5 birefringent plate 6 is cemented under the glass carrier 7. This glass slide is embedded in the specimen table 8. The ones cut at an angle to the optical axis Plates 5 and 1 cause a split the enforcer Rays into two coherent partial beams and the reunification of these partial beams. An object carrier 9 with a transparent object is located on the object table 8 10. The stage can be turned by turning the screw 11 against the fixed base plate 12 can be inclined. Since the birefringent plates 5 and 6 at a tilt of the Participate object table 8, you can by turning the screw 11 a cheap Adjust interference color. This is used to illuminate the interference arrangement Light from the lamp 13, which is made parallel with the help of the lens 14 and via the Mirror 14 'after passing through the polarization film 15 of the interference arrangement is fed. The diaphragm 16 delimits the illumination beam path, the filter 17 can be switched on in this. The analyzer 18 is behind the lens 3 arranged.

Die gestrichelt gezeichneten Lichtstrahlen der Lampe 19 werden durch die Kondensorlinse 20 parallel gemacht, von der Blende 21 ringförmig ausgeblendet und über den Spiegel 22 der ringförmigen Kollektorlinse 23 zugeführt, welche die Lichtstrahlen leicht konvergierend zum Kondensor 24 weiterleitet. The dashed lines of light from the lamp 19 are through the condenser lens 20 made parallel, masked out by the diaphragm 21 in a ring shape and fed through the mirror 22 of the annular collector lens 23, which the Light beams converging slightly to the condenser 24 passes.

Ergibt der Kondensor 24 eine Dunkelfeldbeleuchtung, so erscheint das Objekt, wenn die Lampe 13 ausgeschaltet und die Schwingungsrichtung des Analysators 18 parallel zur Schwingungsrichtung der ordentlichen Strahlen in der Platte 1 gedreht wird, ohne Doppelbild im normalen Dunkelfeld.If the condenser 24 gives a dark field illumination, this appears Object when the lamp 13 is turned off and the direction of oscillation of the analyzer 18 rotated parallel to the direction of oscillation of the ordinary rays in the plate 1 without double image in normal dark field.

Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der Kondensor 24 eine normale Phasenkontrastbeleuchtung nach Heine oder eine normale Hellfeldbeleuchtung ergibt. Dabei wird zur Erzielung des normalen Phasenkontraste in bekannter Weise eine Phasenplatte 25 in das Mikroskop eingefügt. The arrangement can also be made so that the condenser 24 a normal phase contrast lighting according to Heine or normal bright field lighting results. It is used in a known manner to achieve the normal phase contrast a phase plate 25 inserted into the microscope.

Durch Regulierung der Helligkeit der Lampen 13 und 19 kann jede dieser Beleuchtungsarten in beliebiger Stärke mit der parallelstrahligen Interferometerbeleuchtung gemischt werden. Bei Einfügen der Lichtfilter 17 und/oder 26 können die verschiedenen Beleuchtungsarten im Bild unterschieden werden. By regulating the brightness of the lamps 13 and 19, each of these Types of lighting of any intensity with parallel-beam interferometer lighting be mixed. When inserting the light filters 17 and / or 26, the different Different types of lighting can be distinguished in the image.

Zur Ausmessung der Phasenobjekte im monochromatischen Licht wird zwischen Objektiv 3 und Analysator 18 ein A/4-Blättchen in bekannter Weise eingeschoben. To measure the phase objects in monochromatic light, between objective 3 and analyzer 18 an A / 4-leaf is inserted in a known manner.

Durch Regulierung der Helligkeit der Lampen 13 und 19 sowie durch Verstellung des Kondensators 24 in Richtung der optischen Achse des Mikroskops mit Hilfe eines nicht gezeichneten Zahngetriebes und Drehung des Analysators 18 ist ein kontinuierlicher Übergang vom interferometrischen Phasenkontrast mit Doppelbild zu einer gewöhnlichen Phasenkontrastbeobachtung und schließlich einer gewöhnlichen Hellfeldbeobachtung unter ständiger Fixierung des Objektes möglich. Dies ist für die Deutung des im interferometrischen Phasenkontrast erscheinenden Doppelbildes vorteilhaft. By regulating the brightness of lamps 13 and 19 as well as by Adjustment of the capacitor 24 in the direction of the optical axis of the microscope with The aid of a toothed gear, not shown, and rotation of the analyzer 18 is a continuous transition from interferometric phase contrast with double image to an ordinary phase contrast observation and finally an ordinary one Brightfield observation possible with constant fixation of the object. This is for the interpretation of the double image appearing in interferometric phase contrast advantageous.

Fig. 2 zeigt eine Auflichtanordnung, bei der die Interferometerbeleuchtung mit einer normalen Dunkelfeldbeleuchtung kombiniert ist. Die Interferenzanordnung besteht aus der schräg zur optischen Achse geschnittenen, eine Strahlenaufspaltung und -vereinigung bewirkenden doppelbrechenden Platte 28 und der doppelbrechenden Platte 29, die den Gangunterschied der Platte 28 kompensiert. Die zur Beleuchtung der Interferenzanordnung verwendeten Lichtstrahlen werden durch den Polarisator 30 linear polarisiert und mit Hilfe der Linse 31 nach Umlenkung durch die Planplatte 32 im hinteren Brennpunkt des Objektivs 3 vereinigt, so daß das Objekt 10 mit parallelem Licht beleuchtet wird. Durch Kippen des Objektträgers 9 kann eine für den interferometrischen Phasenkontrast günstige Interferenzfarbe eingestellt werden. Die gestrichelt gezeichneten Strahlen werden an dem Ringspiegel 33 reflektiert und dienen zur Beleuchtung des Dunkelfeldkondensors 34. Fig. 2 shows an incident light arrangement in which the interferometer illumination is combined with normal dark field lighting. The interference arrangement consists of a beam splitting cut at an angle to the optical axis and union causing birefringent plate 28 and the birefringent Plate 29, which compensates for the path difference of plate 28. The one for lighting The light beams used in the interference arrangement are transmitted through the polarizer 30 linearly polarized and with the help of the lens 31 after deflection by the plane plate 32 united in the rear focal point of the lens 3, so that the object 10 with parallel Light is illuminated. By tilting the slide 9, one for the interferometric Phase contrast favorable interference color can be set. The dashed lines Rays are reflected on the ring mirror 33 and are used to illuminate the Dark field condenser 34.

Soll das Objekt im normalen Dunkelfeld erscheinen, so wird die Beleuchtung der Interferenzanordnung abgeblendet und die Schwingungsrichtung des Analysators 18 parallel zur Schwingungsrichtung der ordentlichen Strahlen in Platte 28 gedreht. Im Gesichtsfeld erscheint dann nur das von ordentlichen Strahlen erzeugte normale Dunkelfeldbild des Objektes. If the object is to appear in the normal dark field, the lighting is the interference arrangement and the direction of oscillation of the analyzer 18 rotated parallel to the direction of oscillation of the ordinary rays in plate 28. Only the normal rays produced by ordinary rays then appear in the field of vision Dark field image of the object.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Interference microscope in which, in addition to lighting the interference arrangement additional lighting means are provided, thereby characterized in that the light beam bundles belonging to the additional lighting means on their way to the object (10) those belonging to the interference arrangement (1, 5, 6; 28) optical parts essentially do not radiate through.

2. Interference microscope according to claim 1, characterized in that that the additional lighting means from a brightfield and / or darkfield and / or phase contrast lighting.

Documents considered: German Patent No. 831 918; German utility model 1 680 989; Pohl, Introduction to Optics, Springer Verlag, 1948, p. 46; Michel, Fundamentals of the theory of the microscope, Stuttgart, 1950, Pp. 236 to 238; Grundzüge der Mikrophotographie, Jena, 1949, pp. 47 to 64; Patent specification No. 8323 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Zone of Occupation Germany; Naturwissenschaften, 44 (1957), pp. 189 to 196; Annals of Physics, 8 (1951), 6th episode, pp. 329 to 341.