DE831918C - Interferenz-Mikroskop - Google Patents

Interferenz-Mikroskop

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DE831918C
DE831918C DEP44886A DEP0044886A DE831918C DE 831918 C DE831918 C DE 831918C DE P44886 A DEP44886 A DE P44886A DE P0044886 A DEP0044886 A DE P0044886A DE 831918 C DE831918 C DE 831918C
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DE
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light
reflector
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collimator
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DEP44886A
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John St Leger Philpot
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National Research Development Corp UK
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National Research Development Corp UK
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/14Condensers affording illumination for phase-contrast observation

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Andere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen niedergelegt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 1)ie beschriebenen optischen Systeme können in Instrumente eingebaut werden, wie sie in der Mikroskopie bekannt sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • !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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Interferenz-Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Interferometer enthält, in dem ein Lichtbündel durch Teilreflexion in zwei getrennte Teilstrahlen zerlegt wird, die zur Erzeugung von Interferenzeffekten wieder zusamrnengefiihrt werden, sowie ein Objektivlinsensystem, das von beiden Teilstrahlen vor ihrer Wiedervereinigung gemeinsam durchlaufen wird.
  2. 2. Interferenz-Mikroskop, gekennzeichnet durch ein Objektiv (O1), einen ebenen Teilreflektor (Rl), der in Richtung der Objektivachse an der einen Seite des Objektivs angeordliet ist, Mittel (E), die sowohl den reflektierten als auch den hindurchgehenden Teil des auf den Teilreflektor einfallenden Lichtbündels auf das Objektiv richten,Mittel (R5 bzw. R8, 05), die die Strahlen nach dein Durchlaufen des Objektivs und einer Objektebene (P) hinter dem Objektiv zurückwerfen, so daß sie auf dem gleichen Weg wieder in den Halbreflektor (Rl) zurückkehren, und Mittel (L) zur Bildung eines Bildes der Objektebene aus den entstandenen und wiedervereinigten Strahlen.
  3. 3. Interferenz-llilcroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die 'Mittel zum Zurückwerfen der Teilstrahlen aus einem ebenen Reflektor (R5) bestehen, der dicht an der Objektebene (P) angeordnet ist. .I. Interferenz-1likroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zurückwerfen der Teilstrahlen aus einer Linse (05) und einem Hohlspiegel (R8) bestehen. lnterferenz-liikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Kollimator (El) und ein Okular (E2) enthält und daß Mittel (Rl, R9, Rl0) vorgesehen sind, die ein aus dem Kollimator austretendes Lichtbündel in eine winklige, schlingenförmige Bahn so ablenken, daß es auf seinem Weg zu dem Okular seinen eigenen Weg kreuzt, wobei an der Kreuzungsstelle ein Teilreflektor (Rl) vorgesehen ist, so daß das Licht die schlingenartige Bahn, in der ein Objektivlinsensystem (0s, 09) vorgesehen ist, in beiden Richtungen durchläuft. 6. Interferenz-llikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der schlingenförmigen Bahn Mittel (L13) vorgesehen sind, die eine Lichtdrehung um i8o° um die optische _I,chse bewirken. 7, Interferenz--Mikroskop, gekennzeichnet durch einen Kollimator (E1) und Mittel (R1, R9, Rl0), die ein aus dem Kollimator austretendes Lichtbündel in eine winklige, schlingenförmige Bahn so ablenken, daß es seinen eigenen Weg kreuzt, wobei an der Kreuzungsstelle ein Halbreflektor (Rl) vorgesehen ist, der einen Teil des Lichtes in umgekehrter Richtung um die schlingenförmige, ein Objektivlittsensystem (0e, 09) enthaltende Bahn reflektiert, sowie gekennzeichnet durch ein Okular (E2) und Mittel (R1) zur Wiedervereinigung der durch den Halbreflektor hindurchgegangenen und der von ihm reflektierten Teilstrahlen zur Bildung eines Bildes (I) in dem Okular. B. Interferenz-Mikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wiedervereinigung dienenden Mittel (R1, R11) einen zweiten Teilreflektor (R11) zwischen dem Kollimator und dem ersten Teilreflektor (R1) aufweisen. g. Mikroskop, gekennzeichnet durch einen an drei Stellen (21, 22, 23) gelagerten Rahmen (24, 2£,), einen auf dem Rahmen gelagerten Kollimator (25, 26), der sich in einer durch zwei der Stützstellen (21, 23) hindurchgehenden senkrechten Ebelie erstreckt, einen Teilreflektor (42) und ein Objektivlinsensystem (44, 45), die nebeneinander in der durch die eine der beiden vorgenannten Stützstellen (21) und die dritte Stützstelle (22) hindurchgehenden senkrechten Ehene angeordnet sind, ein an dem Rahmen befestigtes Okular (34, 35) und ebene Reflektoren (31) zur Lenkung des aus dem Kollimator austretenden Lichtes auf den Teilreflektor, von wo es in einer senkrecht liegenden, .winkligen und schlingenförmigen Bahn durch das Objektivlinsensystem und wieder durch den Teilreflektor zu dem Okular gelangt. io. Mikroskop nach Anspruch g, gekennzeichnet durch einen abnehmbaren Reflektor oder Teilreflektor (46), der in der zum Okular (34, 35) führenden Lichtbahn angeordnet ist und das Licht oder einenTeil des Lichtes in eine Kamera ablenkt. ii. Mikroskop nach Anspruch g, gekennzeichnet durch ausbaubare Rahmen (40, 41), auf denen der Teilreflektor (42) bzw. das Objektivlinsensystem (44, 45) angeordnet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1031541B (de) * 1954-05-20 1958-06-04 Zeiss Carl Fa Interferometer
DE1123134B (de) * 1955-11-29 1962-02-01 Dr Erich Neugebauer Interferenz-Mikroskop

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