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Spiegelkondensor für Mikroskope
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Die Erfindung betrifft einen Spiegelkondensor für Mikroskope, insbesondere
zur Verwendung in der Auflichtfluoreszenz-Mikroskopie.
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Bei dieser Art von Mikroskopie wird das Präparat von oben durch das
Objektiv oder einen Äuflicht-Dunkelfeldkondensor mit einer Erregerstrahlung angestrahlt,
die dieses Präparat zum Fluoreszieren anregt. Eine andere Wirkung hat die von oben
auf das Präparat konzentrierte Erregerstrahlung nach dem Stand der Technik nicht,
sondern tritt, ansonsten ungenutzt, durch das Präparat hindurch.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese ungenutzt hindurchtretenden
Strahlen einer weiteren Nutzung zuzuführen.
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Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kondensor
dem Präparat zugekehrte, verspiegelte Flächen besitzt, die derart geformt sind,
daß durch sie die durch das Präparat tretenden Auflicht-Strahlen zum Präparat zurück
reflektiert werden und dasselbe nach Art einer Durchlicht-Dunkelfeldbeleuchtung
von unten anstrahlenO Durch diesen Spiegelkondensor werden somit einmal die schon
durch das Präparat getretenen und sonst verlorengehenden Erregerstrahlen ein zweites
Mal genutzt. Sie werden zum Präparat zurück reflektiert und für eine Durchlichtanregung
im Dunkelfeld genutzt. Zum anderen wird auch die allseitig emittierte Fluoreszenzstrahlung
hinsichtlich des im Dunkelfeld-
Strahlenkegels nach unten emittierten
Anteils im Hellfeld-Strahlenkegel nach oben reflektiert.
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Durch den erfundenen Spiegelkondensor wird daher vor allem bei Objektiven
schwacher bis mittlerer V,rgröDerung und relativ niedriger Apertur eine wesentlich
stärkere Fluoreszenzlichtausbeute für die mikroskopische Abbildung erzielt.
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Aber auch bei höheren Aperturen kann der Kondensor mit Vorteil verwendet
werden. Und zwar dann, wenn der Kondensor als kompaktes, im wesentlichen rotationssymmetrisches
Bauteil ~~mit ver-spiegelter Grund- und Umfangsfläche und gerader Oberfläche ausgeführt
wird und wenn zwischen die gerade Oberfläche und den Objektträger eine Immersion
(Öl oder Wasser) eingebracht wird.
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Des weiteren kann bei der beschriebenen Grundanordnung das vom Spiegelkondensor
im Dunkelfeld-Strahlengang reflektierte Anregungslicht auch für die Streulichtmessung
bzw. Dunkelfeldbeobachtung in der Vorwärtskeule des in der Präparatebene gestreuten
Lichtes verwendet werden.
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Die Anwendung des beschriebenen Prinzips ist immer dann von besonderem
Vorteil, wenn die dadurch bewirkte Erhöhung der Leuchtdichte in der Objektebene
noch nicht zu einem störenden Ausbleichen der fluoreszierenden Objektdetails führt.
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Somit ist sie von besonderem Vorteil etwa bei relativ schwachen,
beispielsweise aus Prelsgründen verwendeten Lichtquellen, wie Halogen-Glühlampen,
oder aber bei automatisierten Verfahren mit vernachlässigbar geringer Verweildauer
des Objektes im Strahlengang.
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Sind die Reflexionsflachen des Kondensor mit dichromatischen
Teilerschichten
belegt, kann zusätzlich und gleichzeitig im durchlässigen Bereich der Teilerschichten
im normalen Durchlicht (Hell- und Dunkelfeld) mikroskopiert werden. Das ist besonders
vorteilhaft bei der quantitativen Immunfluoreszenz, denn es verhindert ein vorzeitiges
Aus bleichen bei der Orientierung im Präparat und der Fokussierung der zu messenden
Zelle, weil dadurch die Möglichkeit gegeben ist, beim Aufsuchen und Fokussieren
des Objekts eine Vorbelastung durch Anregungsstrahlung zu vermeiden.
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Weiterhin ist es möglich, mit dem vorgeschlagenen Spiegelkondensor
eine Auflicht-Dunkelfeldanordnung gleichzeitig für Durchlicht-Hellfeldbeobachtung
zu nutzen. Die Anwendung dieser kombinierten Methode ist bei bestimmten Präparaten
von Vorteil, z.B. Gewebeuntersuchungen en Textilien. Sie kann bisher aber nur mit
zwei getrennten Beleuchtungsanordnungen realisiert werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform eines Spiegelkondensors
für niedrige bis mittlere Aperturen mit dem Verlauf der Lichtstrahlen als Erregerstrahlen
und als reflektierte Durchlicht-Dunkelfeldbeleuchtung, Fig. 2 schematisch eine zweite
Ausführungsform des Spiegelkondensors mit gleichen Eigenschaften für höhere Aperturen,
Fig. 3 eine Ausführungsform des Kondensors, bei der die spiegelnden Flächen mit
einer dichromatischen Teilerschicht belegt sind,
Fig. 4 eine abgewandelte
Form nach Fig. 3, bei der als Träger des vorgeschlagenen Spiegelkondensors der Kondensorkopf
eines Durchlidht-Hellfeldkondensors verwendet wird.
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In Fig. 1 ist mit 1 die Objektebene eines sonst nicht weiter dargestellten
Mikroskops bezeichnet. In dieser Ebene befindet sich bei la da,s Präparat. Dieses
wird mit Auflicht-Erregerstrahlen 2 von oben her angestrahlt und zum Fluoreszieren
gebracht. Danach treten die Strahlen 2 nach unten durch das Präparat la hindurch.
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Unterhalb des Präparates ist ein Spiegelkondensor angeordnet, der
aus einer kreisförmigen Grundplatte 3 mit entsprechel.d sphirisch-oder asphäriscir-gefoT1nter
-iind verspie -gelter Oberfläche 3a besteht.
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Die Platte 3 wird von einem etwas näher zum Präparat la hin angeordneten
Ringspiegel 4 umgeben, dessen sphärisch oder asphärisch geformte Innenwand 4a ebenfalls
verspiegelt ist.
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Die Oberfläche 3a und die Innenwand 4a sind mit ihren Krümmungen derart
geformt, daß die von oben auf die verspiegelte Oberfläche 3a fallenden Erregerstrahlen
2 nach der Seite zur Innenwand 4a hin reflektiert werden und von dort wieder zurück
zum Präparat, wo sich die Strahlen schneiden und das Präparat ia von unten her als
Dunkelfeldbüschel beleuchten.
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Dies ergibt für das Präparat eine Art Dunkelfeldbeleuchtung, die wesentlich
zur Verstärkung der Fluoreszenz beiträgt, Die Erregerstrahlen 2 werden somit zweimal
zur Erregung der Fluoreszenz ausgenutzt. Zum anderen wird auch die allseitig
emittierte
Fluoreszenzstrahlung hinsichtlich des im Dunkelfeld-Strahlenkegel nach unten emittierten
Anteile im Hellfeld-Strahlenkegel nach oben reflektiert.
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In der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Grundplatte und der sie
umgebende Ring zu einer Einheit zusammengefaßt und stellen einen Kondensor 5 als
rotationssymmetrischen Körper mit leicht konischer Unterseite 5a und leicht gekrümmtem
Umfang 5b dar.
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Die dem Objekt zugewandte Seite 4c des Kondensors ist so geformtß
daß sie über eine Immersion 8 in Kontakt mit der kondensorseitigen Fläche des Präparates
(in Fig. 2 bestehend aus Objektträger 6, Objekt la und Deckglas 7) gebracht werden
kann. Verlauf der Strahlen 2 und ihre Reflexion sind in diesem Ausführungsbeispiel
die gleichen wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Allerdings ist mit dieser
letzten Ausführungsform eine weit höhere Apertur erreichbar.
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Der Kondensor nach Fig. 3 besteht aus einem Kondensorkopf 30 und einem
Tragkörper 31, die miteinander verkittet sind.
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Die Reflexionsfläche 30a des Kondensorkopfes 30 ist mit einer dichromatischen
Teilerschicht belegt, und seine leicht gekrümmte Umfangsfläche 30b ist verspiegelt.
Durch entsprechende Formgebung des Tragkörpers 31 entsteht durch die Verkittung
ein planparalleler, lichtdurchlässiger Körper, der einmal an der Reflexionsfläche
30a und der verspiegelten Umfangsfläche 30b die Auflichtstrahlung im diesseitigen
Bereich der spektralen Kantenlage der Teilerschicht, wie schon in Fig. 1 und 2 beschrieben,
reflektiert und eine zus ätz liche Durchlicht-Dunkelfeld- oder Hellfeldstrahlung
im jenseitigen Spektralbereich ungehindert passieren läßt0
Fig.
4 zeigt ebenfalls einen zweigeteilten Kondensor mit dichromatischer Teilerschicht
und stellt insoweit lediglich eine andere Ausführungsform des Kondensors nach Fig.3
dar. Er unterscheidet sich jedoch von letzterem dadurch, daß der Kondensorkopf 40
in den Tragkörper 41 vollständig eingebettet ist. Die Verkittungsfläche ist auch
hier mit einer dichromatischen Teilerschicht belegt und wirkt als Reflexionsfläche
40a. Außerdem hat der Tragkörper im unteren Teil eine rotationssymmetrische sphärische
Außenfläche 41a. Der gesamte Kondensor stellt an sich einen normalen Hellfeldkondensor
dar, der jedoch durch die dichromatische Teilerschicht zwischen dem Kondensorkopf
40 und dem Tragkörper 41 zusätzlich als Spiegelkondensor verwendbar ist.