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Interferenz-Mikroskop Die 1?rtindun g bezieht sich auf Mikroskope
und betrifft ein verbessertes Interferenz-Mikroskop, bei dem eine hohe numerische
Öffnung sowohl für das Betrachtungs- als auch für das Beleuchtungssystem erreicht
werden kann.
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Ein Interferenz-Mikroskop ist ein optisches System zur Untersuchung
eines Objektes, bei dem örtliche Veränderungen der Phasennacheilung, die durch das
Objekt infolge von Unterschieden im Brechungsindex oder in der Dicke des Objektes
oder in der Höhe seiner reflektierenden Oberfläche verursacht werden, als Unterschiede
in der Lichtintensität oder in der Farbe sichtbar werden. Es kann daher u. a. zur
Untersuchung farbloser Objekte, z. B. lebender Zellen, verwendet werden.
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Ein bekanntes Beispiel für Interferenz-.\tikroskopie ist das sogenannte
Phasenkontrastverfahren i von Zernicke (Physica, 9, 686, 974 [I942]), bei dem von
dem Objekt zerstreutes Licht mit unmittelbar durch das Objekt hindurchgehendem Licht
zur Interferenz gebracht wird. Ein anderes Beispiel ist die Verwendung eines teilweise
reflektierenden Objektträgers und Deckgläschens (M e rton, Proc. Roy. Soc. A.,
189, 309 und igI, I [i947] sowie Ambrose Journ. Sci. Instr. 25, 137
[19481), wobei Licht, das unmittelbar durch das System gegangen ist, mit Licht zur
Interferenz kommt, das durch den Objektträger und das Deckgläschen mehrfach reflektiert
worden ist. Das Zernicke-Verfahren hat den Nachteil, daB jedes zerstreute Licht,
das mit direktem Licht in der Richtung zusammenfällt, die falsche Phase hat und
dem restlichen Streulicht entgegenwirkt. Bei dem Merton-Verfahren kann nur ein schmales
Lichtbündel benutzt werden, sofern nicht eine Zonenplatte eingesetzt wird, die,
wenn sie für mehr als eine Wellenlänge verwendbar sein soll, sich schwer herstellen
läBt. Das kommt daher, weil die Na.cheilung der Strahlen
in einem
Lichtbündel, die von den beiden Teilreflektoren reflektiert worden sind, von dem
Winkel abhängt, den sie mit der optischen Achse bilden.
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Die Erfindung kann in einer Hinsicht als ein Mikroskop definiert werden,
das ein Interferometer enthält, in dem ein Lichtbündel durch Teilreflektion in zwei
getrennte Teilstrahlen aufgespalten wird, die unter Interferenzerscheinungen wieder
vereinigt werden, und bei dem für beide Teilstrahlen des aufgespaltenen Lichtbündels
ein Objektivlinsensystem so vorgesehen ist, daß miteinander interferierende, z.
B. sich vectoriell vereinigende Bilder einer Objektebene in dem Objektivlitisensystem
entweder in nebeneinanderliegenden Hälften des Sichtfeldes oder in entgegengesetzten
Richtungen durch eine winklige, schlingenförmige Bahn verlaufen, Bei einem einfachen
optischen System nach der Erfindung, bei dem die aufgespaltenen Lichtbündel in entgegengesetzten
Richtungen um eine winklige, schlingenförmige Bahn geführt- sind, treffen diese
Lichtbündel, obwohl sie durch das gleiche Objektiv geleitet werden, nicht aufeinander,
sondern laufen an gegenüberliegenden Seiten der Objektwachse aneinander vorbei.
Das Zusammentreffen wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht,
daß eine relative Drehung der aufgespaltenen Lichtbündel zueinander um 18o' um die
Achse bewirkt wird. Zur Erzielung der Drehung dieser Lichtbündel kann entweder eine
Litise oder ein Prismensystem benutzt werden.
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Andere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen niedergelegt.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden, wie in dem
bekannten Michelson-Interferometer, Teilreflektoren zum Aufspalten und W iederzusammenführen
des Lichtbündels schräg zu dem ursprünglichen Lichtstrahl geneigt angeordnet, so
daß die geteilten Lichtbündel in getrennten Richtungen verlaufen und wieder so zusammengeführt
werden, daß sie in eine gemeinsame Achse fallen. Dies erleichtert die Bildung von
zusammenfallenden Bildern, wogegen in dem herton-System, infolge der Bildung von
gleichachsigen Lichtbündeln durch Teilreflektoren, die senkrecht zur Achse und in
Achsrichtung hintereinander allgeordnet sind, die Bilder hintereinanderliegen.
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Außerdem sind die Teilreflektoren nicht, wie bei dem Merton-System,
im Bereich der Objektebene angeordnet, sondern an von diesen Ebenen entfernten Stellen,
wo selbst bei Kondensoren und Objektiven mit großer öffnung die Lichtstrahlen nur
kleine Winkel mit ihrer optischen Achse bilden.
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Bei den für die Wirkungsweise wichtigen Teilen eines Interferenz-Mikroskops
handelt es sich um die folgenden, wobei es als selbstverständlich betrachtet wird,
daß in der Praxis mehrere Funktionen durch ein einziges Element ausgeübt werden
können.
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Ein erster Teilreflektor spaltet das von einer Lichtquelle ausgehende,
Licht in zwei gleichartige Lichtbündel. Jedes Lichtbündel läuft durch Objektive
zu dem z«-eiten Teilreflektor, durch den die beiden Bündel wieder vereinigt werden,
und zwar zu zwei neuen Lichtbündeln, die als der indirekte Strahl und der direkte
Strahl bezeichnet werden.
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Der direkte Strahl besteht aus Licht, das durch beide Teilreflektoren
hindurchgegangen ist, und Licht, das durch beide Teilreflektoren reflektiert wurde.
Der indirekte Strahl enthält das übrige Licht der aufgespaltenen Strahlen, nämlich
das Licht, das durch den ersten Reflektor hindurchgegangen ist und durch den zweiten
reflektiert wurde, und das Licht, <las durch den ersten Teilreflektor reflektiert
wurde und durch den zweiten hindurchgegangen ist. Die indirekten und die direkten
Strahlen ergänzen sich in dem Sinne, daß eine durch Interferenz entstandene Verminderung
des Lichtes in dem einen von ihnen durch eine durch Verstärkung bewirkte Zunahme
des Lichtes in dem anderen Strahl ausgelichen wird.
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Der direkte Strahl und der' indirekte Strahl enthalten je zwei überlagerte
Bilder, die in den aufgespaltenen Lichtbündeln durch die Objektive gebildet werden.
Wird ein Objekt vor einem der Objektive eingebracht, so bewirkt die Nacheilung des
Lichtes, die durch die durch das Objekt hervorgerufene Lichtbrechung entsteht, Interferenzerscheinungen
zwischen den beiden Bildern, die von Punkt zu Punkt des Bildes verschieden sind,
so daß das Objekt wie eine Karte von Linien gleicher Nacheilung aussieht. Das Lichtbündel,
das kein Objekt in seiner Bahn hat, bildet ein Vergleichsmittel. lfan kann entweder
den indirekten oder den direkten Strahl für die Sichtbarmachung des Objektes verwenden,
während der andere zurückgeworfen wird. Der indirekte Strahl wird normalerweise
bevorzugt, weil die Interferenz in dem direkten Strahl nicht vollständig ist, es
sei denn, daß der erste Teilreflektor ein genauer Hall)-reflektor ist, bei dem also
genau die Hälfte des Lichtes reflektiert und die andere Hälfte durchgelassen wird.
Ein bekanntes Mittel, wie man die Phasenänderung eines Lichtlriindels bei Durchgang
durch ein Objekt erklärt, ist, daß man sagt, daß zu dem Lichtbündel von dem Objekt
ausgehend Licht von anderer Phase hinzukommt. Dieses Licht wird als Streulicht bezeichnet,
gleichgültig ob es in der gleichen Richtung wie das ursprüngliche Lichtbündel oder
in anderer Richtung verläuft. Tatsächlich wird ein Teil des Streulichtes, insbesondere
von sehr kleinen Objekten, sogar rückwärts verlaufen, und in einigen Ausführungsformen
der Erfindung wird das rückwärts gerichtete Streulicht gesammelt und unter Umständen
zur Verbesserung der Sichtbarmachung des Objektes verwendet. In einigen Ausführungsformen
kann ein Lichtbündel auch mehrmals durch das Objekt hindurchgehen, wobei es jedesmal
Streulicht hervorruft.
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Bei der praktischen _\usfüllrung wird das Mikroskop normalerweise
Kondensoren in den Bahnen der aufgespaltenen Lichtbündel haben, die die Objektebenen
bei großer Öffnung beleuchten, weiterhin einen Kollimator zur Verwendung einer
kleinen
Lichtquelle sowie ein Okular, das aus einer Feldlinse zur Sammlung des von den Objektiven
kommenden Lichtes und einer Augenlinse zur weiteren Vergrößerung des Bildes über
das bei der Mikroskopie übliche NIaß hinaus besteht. Der Ausdruck Linse wird allgemein
als Abkürzung für Linse oder Linsensystem oder gekrümmter Reflektor oder System
gekrümmter Reflektoren gebraucht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig,
i ein bekanntes optisches System, von dem die Erfindung ausgeht, Fig. 2 ein anderes,
von L i n n i k stammendes und von W. von K i n d e r in den Zeiß-Nachrichten vom
August 1937 beschriebenes System und Fig, 3 bis 13 verschiedene Mikroskopsysteme
gemäß der Erfindung.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. i wird Licht von der Quelle S durch einen
Kollimator El auf einen schräg geneigten Teilreflektor RI geworfen, der beispielsweise
aus zwei miteinander verkitteten Prismen und einem dazwischenliegenden Film aus
in Dampfform aufgebrachtem Aluminium, Silber oder Rhoditlm besteht. Das durch diesen
Teilreflektor hindurchgehende Licht gelangt durch eine Kondensorlinse
01, eine Objektebene P1 und eine Objektivlinse 02 und wird dann durch einen
Spiegel R3 auf einen zweiten Teilreflektor R2 ge@ worfen, der dem Teilreflektor
RI entspricht. Von hier aus bildet der reflektierte Teil des Lichtes einen Teil
des obenerwähnten indirekten Strahls und gelangt zu einem Okular E2, das aus einer
Feldlinse und einer Augenlinse besteht, so daß bei I ein Bild der Objektebene entsteht;
der hindurchgehende Teil des Lichtes bildet einen Teil des direkten Strahls und
wird bei R2 zurückgeworfen. Das durch den Teilreflektor R1 reflektierte Licht wird
auf den Spiegel R4 geworfen und gelangt dann durch eine Kondensorlitlse 03, ein
Objekt P und eine Objektivlinse 04 zu dem zweiten Teilreflektor R2. Von hier aus
trifft das hindurchgehende Licht mit dem indirekten Strahl zusammen und bildet bei
I ein Bild des Objektes; das reflektierte Licht wird in den direkten Strahl geworfen.
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Wenn kein Objekt eingebracht ist und die Medien in den beiden Objektebenen
gleichartig sind, so kann das System so eingestellt werden, daß der indirekte Strahl
dunkel ist, weil seine Komponenten in Gegenphase sind. Die Einführung des Objektes
ändert die Phase der zugehörigen Strahlkomponente, so daß das Objekt je nach der
Stärke der Brechung seiner einzelnen Punkte als helles oder farbiges Bild zu sehen
ist.
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Dieses optische System, wie es in Fig. i gezeigt ist, kann leicht
von durch unerwünschte Reflektionen entstehendem Streulicht freigehalten werden,
weil das Licht jeweils nur in einer Richtung durch die Zweige des Systems hindurchgeht;
aber aus dem gleichen Grunde tritt das Licht nur einmal durch das Objekt hindurch,
und das rückwärts gerichtete Streulicht ist verloren, so daß die Helligkeit des
Bildes vermindert wird. Das in Fig. i gezeigte System kann als eine Form des bekannten
jamin-Interferometers angesehen werden, bei dem in dem einen Zweig ein Mikroskop
mit seinem Objekt und in dem anderen Zweig ein anderes Mikroskop oder ein entsprechendes
Instrument ohne Objekt eingeführt ist.
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Das in Fig.2 gezeigte Linnik-System und die der Erfindung entsprechenden
Systeme können als Anwendungsformen des Michelson-Interferometers betrachtet werden.
' In dem ursprünglichen Linnik-System, wie es in Fig.2 dargestellt ist, dient ein
einziger Teilreflektor zur Aufspaltung des Lichtbündels und zur Wiedervereinigung
der Teilstrahlen, die mittels Spiegel R5, Re auf ihn zurückgeworfen werden. Das
von der Lichtquelle S ausgehende und durch den Kollimator El gehende Licht wird
durch den Teilreflektor R1 aufgespalten. Das reflektierte Licht wird durch die Linse
01 gesammelt, durch den Spiegel R5 reflektiert und kehrt durch die gleiche
Linse 01, die nun als Objektivlinse dient, zu denn Teilreflektor zurück,
von wo aus ein feil in den direkten Strahl reflektiert wird, der in die Lichtquelle
zurückkehrt, während der andere Teil in den indirekten Strahl hindurchgelassen wird
und zu einem Okular E2 gelangt. Das von dem Kollimator El kommende, durch den Teilreflektor
hindurchgehende Licht legt einen ähnlichen Weg zurück, und zwar durch die Linse
03 auf den Spiegel R6 und wieder durch die Linse 03, und wird dann
von dem Teilreflektor zum Teil zur Lichtquelle hindurchgelassen und zum anderen
Teil zu dem Okular reflektiert. Auf diese- Weise entstehen interferierende Bilder
eines Objektes P und einer Objektebene PI in dem Okular.
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Das in Fig. 2 gezeigte System unterscheidet sich von dem gemäß Fig.
i dadurch, daß das Licht zweimal durch das Objekt hindurchgeht und da,ß das rückwärts
gerichtete Streulicht gesammelt wird; aber es sind zwei Bildebenen vorhanden, nämlich
eine unmittelbare und eine reflektierte, die nicht miteinander übereinstimmen, wenn
nicht das Objekt mit dem Spiegel Re zusammenfällt. Deshalb liegt mit Ausnahme bei
sehr dünnen Objekten die Hälfte des Streulichtes außerhalb des Brennpunktes und
stört nur. Außerdem ist der Weg des rückwärts gerichteten Streulichtes kürzer oder
länger als der des nach vorn gerichteten Streulichtes, und zwar um den doppelten
Betrag des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Spiegel, so daß mit Ausnahme von
besonderen Fällen ein Teil des Lichtes die falsche Phase hat.
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Fig.3 zeigt eine einfache und wirkungsvolle Bauart eines Interferenz-Mikroskops,
das aus einem gewöhnlichen Mikroskop durch bloße Einführung eines besonderen Okulars
hergestellt werden kann. Bezüglich der von den Lichtstrahlen zurückgelegten Wege,
des Streulichtes usw. ist es ähnlich der Anordnung gemäß Fig. 2, aber an Stelle
von zwei Objektiven und der damit verbundenen Schwierigkeiten in der Einstellung
benutzt es zwei Hälften eines einzigen Objektivs. Das Blickfeld ist in zwei halbkreisförmige
Felder unterteilt,
die einander überlagert und zur Interferenz gebracht
«-erden. Wie man erkennt, wird das von der Lichtquelle S ausgehende Licht von einem
Prisma R7 reflektiert und durch eine Okularfeldlinse L geworfen. Dann entsteht in
einem Doppelprisma K eine Brechung auf eine in dem Prisma vorgesehene, teilweise
reflektierende Fläche R1. Der reflektierte Teil und der hindurchgehende Teil gelangen
dann durch die Linse 01 und die Objektivebene P auf den Spiegel R5. Ersetzt
man den Spiegel durch eine Linse 05 und einen Hohlspiegel R8, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist, so kann das zurückgeworfene Bild mit dem unmittelbaren Bild in
Übereinstimmung gebracht werden.
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Es sei noch erwähnt, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 3 oder 4 die
eine Hälfte des Objektes mit der anderen Hälfte verglichen wird. Eine solche Anordnung
ist zur Prüfung von dünnen, Bakterien enthaltenden Flüssigkeiten u. dgl. geeignet,
bei denen eine Überdeckung von zwei Halbfedern nicht störend wirkt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 wird ein Prisma J mit einer teilweise
reflektierenden Innenfläche R1 sowie ein Kollimator E1 und ein Okular E2 benutzt.
Diese Teile treten an die Stelle der Elemente R7, R1, L und K der in Fig. 3 und
4 dargestellten Ausführungsformen. Die Oberflächen des Prismas werden als Reflektoren
und nicht zur Lichtbrechung verwendet, um Farbenbrechungsabweichungen zu vermeiden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung mit einem schlingenförmig geschlossenen
Strahlenweg ist in Fig.6 dargestellt. Von einer tatsächlichen oder virtuellen Lichtquelle
S geht das Licht durch einen Kollimator EI zu einem Halbreflektor R1 und je einem
Vollreflektor R9, Rla zu den Objektiven 08
bzw. 09 und gelangt dann
in beiden Richtungen rund um die geschlossene Bahn, so daß jedes Objektiv für die
eine Richtung als Kondensor und für die andere Richtung als Objektiv wirkt. Das
Licht geht dann aus dem System als ein indirekter, zu der Lichtquelle S zurückkehrender
Strahl und als ein direkter, durch das Okular zu dem Auge oder der Kamera gelangender
Strahl hervor. rst kein Objekt vorhanden, so hängt die Verteilung des zurückkehrenden
Lichtes auf den Kollimator EI und das Okular E2 von der Anordnung der Objektive
zueinander und von der Lage der Ebene des Halbreflektors R1 relativ zu der Schnittlinie
der Spiegel R9 und RIII ab. Eine Verstellung dieser Lage kann gemacht werden, um
kleine Abweichungen in der Objektivanordnung auszugleichen. Auf diese Weise kann
die beste Interferenz allein durch Verstellung des Okulars und Kippen eines Spiegels,
z. 13. des Spiegels RIO, um zwei Achsen erreicht werden, bis die gesamte Öffnung
der Objektive mit Interferenzstreifen ausgefüllt erscheint, insbesondere der mittlere
Teil. Wenn nun ein Objekt P eingebracht wird, so wird die Phase der beiden Strahlen
infolge des Durchgangs durch das 01]-jekt in gleichem Maße geändert, so daß sie,
wenn man den Eintritt in den Kollimator El betrachtet, noch in entgegengesetzter
Phase sind, vorausgesetzt, daß sie richtig überlagert bleiben. Selbst wenn das Objekt
bezüglich des Brechungsindex oder seiner Dicke ausgesprochen ungleichmäßig ist,
werden seine zwei Bilder, die durch die Objektive 08 bzw. 09
bei I
in dem Okular E= gebildet werden, wie die beleuchtenden Strahlen nach wie vor entgegengesetzt
sein, vorausgesetzt, daß sie sich genügend genau überdecken. Wird aller die L`1ierdeckung
der beiden Bilder durch Verlagerung des Brennpunktes des einen zerstört, so wird
auch ihre Interferenz zerstört, und jeder kleine Bereich. in dem die Phasenänderung
um einen anderen Betrag als ein ganzes Vielfaches der @\'ellenlänge von (lern Durchschnitt
des betrachteten Bereichs. der durch sein verlagertes Bild bedeckt wird, abweicht,
wird auf dunklem Untergrund hell erscheinen. Enthält ein kleines Objekt noch kleinere
Teilobjekte, so kann das Verlagern der Bilder so eingestellt werden, daß das Objekt
mit Ausnahme seines Randes dunkel wie der Untergrund erscheint. während die Teilobjekte
hell hervortreten.
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Ein anderer Weg, die Bilder bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform
in ihrer Phasenverdrehung von dem Untergrund zu unterscheiden, beruht darauf, daß
die Phase von Licht einer Änderung unterworfen wird, wenn es durch den Brennpunkt
hindurchgellt. @\'ird ein Bild dicht vor der Ebene des- Brennpunktes des Okulars
gebildet, während das andere Bild dicht hinter dieser Ebene gebildet wird, so ergibt
sich ein helles Bild auf dunklem Untergrund. Dieses Bild wird nur um einen ganz
geringen Betrag außerhalb des Brennpunktes liegen, weil der Al)stand. innerhalb
dessen die Phasenänderulig auftritt. nur i» der Größenordnung einer Wellenlänge
seil] soll.
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Bei der Ausführungsform gem:iß hig. 6 wird das rückwärts gerichtete
Streulicht gesaninielt. Es ist mit dem vorwärts gerichteten Streulicht in Phase,
wenn der optische @Veg zwischen dem Halbreflektor und dem Objekt in beiden Richtungen
gleich ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so kann das rückwärts gerichtete Streulicht
des einen Strahls genau das des anderen Strahls ersetzen, der den falschen Weg herumgegangen
ist und dadurch eine Abweichung erfahren hat. Auf diese Weise wird 1]ei einem Objektiv
niit einer numerischen Öffnung, die der des das Objekt enthaltenden Mediums entspricht,
das in den 13reiinl>unkt gebrachte Bild tatsächlich aus Licht gebildet, das filier
den ganzen Kreis anstatt von eineng llall]kreis gesammelt worden ist. Dies köniit#-
ein ungewöhnlich hohes Auflösungsvermögen ergelmi, aller über die Theorie dieser
Vorgänge ist man sich jetzt noch nicht vollkommen iin klaren. \eliüii dieser Möglichkeit
1]estehen die Vorteile der _@uslüldungsforin gemäß Fig. 6 in ihrer Einfachheit und
in der Leichtigkeit der Einstellung. l?iii geringer \acliteil ist, <laß das System
den direkten Strahl und nicht den indirekten Strahl benutzt, so dali die Interferenz
nur dann vollständig ist, wenig der llalbreflektor R1 tatsächlich genau die hälfte
des Lichtes reflektiert und die andere Hälfte durchläßt; denn wenn 6 der reflektierte
Teil des Lichtes ist und i-b der hindurchgelassene
Teil, so haben
die beiden Strahlen, die sich überlagern sollen, die Intensität von b2 bzw. (i-b)2atiStelle
clei gleichenIntetisitätvonb(i-b), wie dies bei den anderen Beispi°len, hei denen
der indirekte Strahl verwendet wird, der Fall ist. Damit ein genauer Halbreflektor
nicht benötigt wird, kann der indirekte Strahl unter Zuhilfenahme eines zweiten
Teilreflektors R11 zur !inwendung kommen, wie (las in F ig. 7 dargestellt ist. Dieser
zweite Teilreflektor führt zwar zu gewissen Lichtverlusten; er gibt aber die 1Alögliclikeit,
mit einem nicht genauen 1laIhreflektor einen schwarzen Untergrund zu erhalten :
soll aber clc r ofenerwähnte Effekt der Sammlung des I.iclites über den ganzen Kreis
erreicht werden, so ist weiterhin eine genaue Ha1breflexion notwendig.
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Fig.6 und 7 :teilen einen zyklischen Typ von Interferometern dar,
da das Licht, das einen der beiden :Arme des Interferometers durchläuft, bei denn
Zurücklaufen in dem anderen :Arni wieder erscheint. 1>ieses Prinzip eines geschlossenen
Kreislaufes wurde von Miclielson und Morley und Lodge zur Untersuchung von Ätherbewegungen
und von Z e., ni a n zur Untersuchung von Phasenänderungen bei Reflexion verwendet,
aber seine wertvollen Eigenschaften für die Mikroskopie wurden bisher weder erkannt
oder noch angewendet.
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Die .Abordnung gemäß Fig.3 kann zu einem zyklischen Typ abgewandelt
werden, indem man den Spiegel R5 durch zwei rechtwinklige, irit dem Objektiv C)1
verkittete Prismen R12, R13 ersetzt, wie (lies in Fig. 8 dargestellt ist; diese
Variante ist zur Verwendung lwi schwachen Objektiven geeignet, bei denen eine beschränkte
Objektgröße kein Nachteil ist.
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An Stelle vorn räumlich getrennt angeordneten Reflektoren R1, R9,
RH) der Anordnung gemäß Fig. 6 können auch Prismenanordnungen verwendet werden,
wie sie in Fig. 9 oder io dargestellt sind.
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Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel kann zur Untersuchung
von reflektierenden Objekten verwendet werden, die den Spiegel R5 ersetzen. Kleine
örtliche Höhendifferenzen der Oberfläche des Objektes rufen dann Unterschiede in
der Interferenz lier\-or. 1?in bedeutendes Anwendungsgebiet ist die AIetalltirgie.
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1)ie beschriebenen optischen Systeme können in Instrumente eingebaut
werden, wie sie in der Mikroskopie bekannt sind.
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Fig. 1 1 und 1 2 zeigen eine Seitenansicht bzw. Draufsicht teils im
Schnitt und teils in schematischer Ansicht eines Mikroskops mit neuen konstruktiven
Merkmalen. das das optische System gemäß l@ ig. 6 enthält. Es besteht aus einem
Rahmen 20, der im Grundriß L-förmig ist und drei Füße 21, 22 und 23 besitzt. Wie
man sieht, weist der Rahmen eine optische Bank 24 auf, auf der eine Lichtquelle
25 sowie Kollimator- oder den Lichtstrahl formende Luisen 26, 27 angeordnet sind.
An dein einen Ende der Bank ist ein Gehäuse vorgesehen, das aus einer Grundplatte
28, Seitenwänden 29 und einer Deckelplatte 30 besteht.
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Ein reflektierendes Prisma 31 reflektiert die von der optischen Bank
kommenden Strahlen in Richtung auf einen an der Deckelplatte befestigten geneigten
Reflektor 32. Das auf diesen Reflektor fallende Licht wird in Richtung auf einen
ähnlichen, auf der Bodenplatte angeordneten geneigten Reflektor 33 geworfen und
von diesem zu einem Okular 34, das einstellbar in einem Tubus 35 angeordnet ist,
der mit Hilfe eines an den Seitenwänden 29 angeordneten Auslegers 36 getragen
wird.
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Die Konsolen 37 und 38 stehen von den Wänden 29 nach innen vor, und
Säulen 39 erheben sich von der Grundplatte aus. Sie bilden zusammen die Unterlage
für eine einstellbare Dreipunktlagerung für zwei L-förmige Rahmen 40, 41. Der Rahmen
4o trägt eine Teilreflektoreinh°it 42, die aus zwei Prismen mit einer dazwischenliegenden,
teilweise reflektierenden Fläche besteht. Der Rahmen 41 trägt zwei genau achsgleiche
Objektive 44, 45 und ist so ausgebildet, daß Objektträger zwischen diese Objektive
eingeschoben werden können. Eitle nicht dargestellte Einstellvorrichtung kann vorgesehen
werden, durch die die01>jektträger in einer horizontalen Ebene verdreht werden können.
um die Objektträger in die richtige Lage zu bringen.
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Eine photographische Kamera kann oberhalb der optischen Bank auf einer
parallel dazu liegenden Achse gelagert werden, die das Licht von einem reflektierenden
Prisma 46 erhält, das ähnlich dem Prisma 31 ausgebildet ist und in der zudem Okular
34 führenden Lichtbahn angeordnet werden kann. Das Prisma 46 kann verstellbar angeordnet
werden, damit das Bild entweder durch das Okular betrachtet oder durch die photographische
Kamera aufgenommen werden kann. Das Prisma kann aber auch teilweise reflektierend
ausgebildet sein, so daß man das Bild zum Einstellen und zur Beobachtung des richtigen
Zeitpunktes für die .Aufnahme während def- photographischen Aufnahme betrachten
kann.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung des in Fig. i 1 und 12 dargestellten
Gerätes erkennt man ohne weiteres, daß das optische System dem der Fig. 6 ,entspricht
mit dem Unterschied, daß zur Erleichterung der Anordnung der Teile zwischen dem
Kollimator und dem Teilreflektor ein Reflektor eingefügt ist sowie ein weiterer
wahlweise zu verwendender Reflektor in dein zum Okular gehenden Lichtweg für photographische
Zwecke.
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!plan erkennt auch, daß die auf dem Rahmen 41 angeordneten Objektive
leicht entfernbar sind und durch andere ersetzt werden können und daß der auf dem
Rahmen 4o angeordnete Teilreflektor ebenfalls ausgebaut werden kann. Bei Nichtvorhandensein
dieses Teilreflektors arbeitet das Gerät als gewöhnliches Mikroskop ohne Interferenzerscheinungen.
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Bei der optischen Anordnung gemäß Fig. 6 decken sich die interferierenden
Strahlen nicht, obwohl sie durch das gleiche Objektivsystem gehen, sondern verlaufen
an entgegengesetzten Seiten der Objektivachse. Dieses Sichnichtdecken kann durch
eine relative Verdrehung der Strahlen um
i8o° um die optische Achse
vermieden werden. Dann decken sich alle interferierenden Strahlen, die die Mitte
des Feldes durchqueren, irgendwo, während sie in anderen Teilen des Blickfeldes
parallel zueinander und dicht zusammen liegen. Das Ergebnis ist, daß selbst schlechte
optische Komponenten eine dunkle Interferenzstelle in der Mitte des Blickfeldes
ergeben. Diese Stelle ist dunkler, als sie selbst sehr gute Komponenten mit nicht
gegeneinander verdrehten Strahlen ergeben. Die Strahlen können entweder durch ein
Prisma oder durch eine Linse verdreht werden. Eine Linse ist vorteilhaft. weil sie
ein durch den Kondensor entstehendes Bild auf das gleiche 'Maß vergrößern kann als
das durch das Objektiv entstehende Bild, so daß in einem zyklischen Interferenz-Nlikroskop
mit einer das Bild umkehrenden Linse ein Objektiv und ein guter Kondensor verwendet
werden kann anstatt der leiden Objektive, die ohne die Umkehrlinse benötigt werden.
Das vermindert nicht nur die Kosten, sondern ermöglicht es auch, das Objekt in der
üblichen Weise zwischen einem Objektträger und einem Deckgläschen vorzusehen anstatt
zwischen zwei Deckgläschen, wie dies bei Verwendung der beiden Objektive erforderlich
ist. Ein solches optisches System kann bei nur geringen Änderungen in ein normales
'Mikroskop eingebaut werden. Die Umkehrlinse stellt dadurch einen weiteren Vorteil
dar, daß sie die Interferenzstreifen in die gleiche Ebene wie das Objekt bringt
anstatt in die Nähe der hinteren Linse des Objektivs. Dies ermöglicht es, das Objekt
durch bloßes Bewegen in dem Blickfeld entweder weiß auf schwarzem Grund oder schwarz
auf weißem Grund darzustellen.
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Diese weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 13
dargestellt. Das von der Lichtquelle S ausgehende und durch den Kollimator El gehende
Licht trifft auf den Teilreflektor R1. Der hindurchgehende Teil des Strahls gelangt
auf einen Spiegel RIO und von diesem auf einen Spiegel R9 und dann zurück zu dem
Teilreflektor, durch den hindurch er zum Teil zu dem Okular E2 gelangt. Der reflektierte
Teil des ursprünglichen Strahls durchläuft den gleichen Kreislauf in entgegengesetzter
Richtung und wird teilweise zu dem Okular E2 reflektiert.
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Das System unterscheidet sich dadurch von dem gemäß Fig. 6, daß eine
Umkehrlinse L13 und eine mit dieser zusammen arbeitende Feldlinse L14 in den Kreis
eingeschaltet sind. Dies erlaubt die Verwendung eines normalen Objektivs 01,1 und
eines mit ihm zusammen arbeitenden Kondensors 014, zwischen denen die Objektivebene
P13 liegt. Normale Objektivträger und Deckgläschen können hier eingebracht werden.
Bilder des Objektivs entstehen bei P14 und P15.