DE899277C - Messvorrichtung zur Bestimmung optischer Daten auf Grund photometrischer Bestimmung des Intensitaetsverhaeltnisses zweier linearer Schwingungskomponenten des Lichtes - Google Patents

Description

• Meßvorrichtung zur Bestimmung optischer Daten auf Grund photometrischer Bestimmung des Intensitätsverhältnisses zweier linearer Schwingungskomponenten des Lichtes Bei -der Untersuchung von Subs.tanz,en auf ihre optischen Eigenschaften, insbesondere auf ihre Ab- sorptionswerte, d:st. es oft erwünscht, Mes:sung und Objektbeobachtung miteinander zu vereinigen. Naben der Zeiters:parnfs bietet eine,solche Mägl:ichkeit besonders dann meß.technisch große Vorteile, wenn das Präparat entweder selbst mikroskopisch klein oder derart von Fremdeinischlüssen und Inho:mo:ge:nitätendurchsetzt ist (womit mian bei der Untersuchung natürlich gebildeter Substanzen ,immer rechnen muß), daß nur winzige Bereiche für :die Messung brauchbar sind. Die folgenden Ausführungen beziehen sich daher vorzugsweise auf Idas Mikroskop, ohne auf -dieses ibeschränkt zu sein.

  Es gibt bereits eine Reihe von photometrischen

  Zusiatzgeräten zum Mikroskop, teils fürsubjektiv-

  visuelle, teils für oibj,ekti:v-photoelektniisehe Mes-

  sung, .doch hat die ill-Eirfahrung gelehrt, daß ihre An-

  wendung be:i .der normalen Routinearbeit des Mi-

  kroskopikers fast stets unterbleibt. Der Grund

  hierfür :ist im der umständlichen Justierung und der

  jedesmal ziu wiederholenden Eichung dieser Zuisiatz-

  geräte zu suchen. Daher sind heute noch viele wert-

  volle Bestmmungs,daten der Substanzen, entweder

  gar nicht bekannt oder zum:indest @di,agnos,ti:sch@

  nicht genutzt, und .man findet z. B. in den: Lehr-

  büchern der Erzmikroskopie an Stelle von Zahlen,

  welche :den Faribcharalcter eindeutig #bestiimmen,

  heute noch stets vage und zum Teil wenig glück-

  lich gewählte Umschreibungen' der verschiedenen Farbnuancen. Fehlidd iagnosen sind daher insbesondere bei, Ungeübten die unausbleibliche Folge.
• Der Grundgedanke ,der nachfolgend beschriebenen Erfindung ist die Verwirklichung eines Photometers mit polarisationsoptischen Mitteln, das an: jedem Mikroskop oder ähnlichem Instrument (nach einmaliger Anpassung :an .dieses) auswechselbar oder fest angeb-nacht wenden kann und; nnit wenigen Handgriffen ,den Übergang von ,der reinen Objektbeobachtung zur photometrischen Messung erlaubt, so daß also unter Fortfall jeglicher Machjustierung und Wacheichung eine- Durchmessung des Untersuchungsmaterials nur wenig mehr Zeit als die bisherige Durchmusiterung erfordert. Dabei wird in vielen Fällen der Einfluß des Objektes auf den Schwingungsizustanddes - Meßilichtes ausgenutzt, wie,dies. :mit anderen Mitteln iü der gesamten Polarisationsmikroskopüe einschiließl,ich" iEirzmdkroskäpie des Mineralogen, bei vielen ibiologiscben Problemen (Diagnose von GerüStsÜbstanzen, Regelungsigraad ebenfalls von Eiweißkörpern), geschieht. bei Analog der Trübungsmessung zum Polariisations- u. a. -mikros Dop durchläuft ,der vom Objekt kommende Abbi:ldiungsstrahl einheitlich dien gesamten Instrumententubus, an desisenr Okularseite sich eine Vorrichtung zur Zerlegung des Lichtes 11n zwei liinearpolarisierte Komponenten von einstellbaren, aber um 9o° verschiedenen Schwiigungsazimuten befindet. Mit dieser Vorrichtung verbunden ist eine Schwächungsvorrichtung, welche die Intensitäten :in den beenden Iinnearen Schwingungskomponenten abzugleichen erlaubt (visuell wird !dabei auf gleiche Leuchtdichte ibzw. Flüchenhelligkeit zweier nebeneinander in der Schärfenebene des Okulars liegender Felder eingestellt, objektiv auf gleiche Licht-,ströme, welche nacheinander auf die-- gleiche Stelle des Photoempfängers. fallen), und der Einstel.lbetrnaag der Schwächungsvorrichtung gilbt Blas Maß für Idas. ursprüngliche Intensitätsverhältnis. Für Absioil@utm-esisiungen ,der Absorption, Transmiiission, Reflexion, Streuung usw. wird ein Vergleichsstrahlengang in dien Tubus hineingelenkt, woben zur Vermeidung von Vignettierungserscheinungen (und zur Anpassung der Bauweise an das Mikroskop mit Opakilluminator) die Hälfte .des vom Objektiv kommenden Strahlenganges abgedeckt und durch .das mittels Spiegel oder Prisma von der Seite hereingeführte Vergleichslicht ausgefüllt wird. Vergleichs- und Objektlicht werden mit polarisationsoptischen Mitteln mit aufeinander senkrecht stehenden Schwingungsrichtungen linearpolarisiert und können so bei geeigneter Stellung der okularseitigen Vorrichtung getrennt wahrgenommen und photometrisch verglichen werden.
• Ein Beispiel der neuen Meßvorrichtung wird in der Ausführung als 7-usatzigerät zum Poliari@siationismikroskop nachfolgend ,beschrieben: Als Grundmodell .dient ein Polarisationsmikroskop, das folgenden. @Bedingungen genügt: z. Der obere Teil des Talbus ist bis mindestens .zur Höhe der Schärfenebene des Okulars- (Fadenkreuzebene) ab.niehmbar; 2. :der Tubus isst (zur Vermeidung von

  D:epolaris:ätiony weiträumig; 3. es läßt sich 0'i.11

  Opaknlluminator ansetzen; 4. die Beleuchtungsein-

  richtungen (Lampen; und Kondensatoren), für

  Durch- -und Auflicht hassen sich zentriert fest-

  stellen; Leuchtfeld- und Aperturblende sind vor-

  handen.

  Das neue Okularteil (Abb. i) enthält ein nor-

  males Mikroskopokular, i.11 dessen Faadenkreuz-

  ebene i ein Schieber 2 -in eigner @azimutal drehbaren

  'I Führung 3 mit Teilkreis: 4 liegt. Der Schieber

  (Abb.. 2) enthält einen Durchbruch 5, ,der mit Fi.lfier-

  polarisatoren @so. ausgelegt ist, @daß in der Bdld-

  ibegrenzungsiblende 6 in ,der Paadenkreuzebene scharf

  aneinanäergrenzende Felder .mit jeweils senkrecht

  aaufeinianderstehenden Schwingungsrichüungeng, vo.,

  ein Feld mit einheitlicher Schwingungsrichtung 7

  oder-Fel:der mit einem kleinen Halibschatüenwinkel

  zwischen Iden Schwiugungsnichtungen8 erscheinen.

  Ein lddiher Teil ,des Feldfes mit senkrecht aufein-

  ander schwingenden Polarisationsfiltern dient zur

  ,gleichzeitigen en Beobachtung zwischen gekreuzten

  und parallelen Polaxisatoren, zum Erkennen von

  Dichroismus usw. und besitzt eine hierfür be-

  :sonders geeignete Aufteilung g, ,z. B. ein ischaeh-

  brettartiges. Muster aus. Filterteilen der verschie-

  (denen Schwingungsrichtungen, während das an,

  schkeßende Endeides. Schidberdurchbruches mit

  zwei langen Filterstreifen ausgelegt ist, deren

  einer ein verlaufendes neutralgraues Absorptions-

  filter mit den Endwerten o und ioo°lo Absorption

  trägt, io. Auf diesem Schieberteil befindet sich auch

  längs ,der Felidergrenze eine Skala i i, raus der die

  Abisorpüionswerte abgelesen werden können.

  Beider Messung wird im allgemeinen an irgend-

  einer Stelle ein Spektralfilter, z. B. Inrbenferenz-

  filter, in den Strahlengang gebracht; es, kann aber

  auch .das Absorptionsspektrum u. a. der Substanz

  sichtbar :gemacht wenden. Zia diesem Zweck wird

  eine Spaltblende 12 in edler Fadenkreuzebene in ,dien

  Strahlengang eingesetzt, die in Verbindung mit dem

  Augenglas des Okulars 13 und einem aufgesetzten

  Spektralprisma ein idichroskopii:sches Twbusspek-

  troskop ergibt, Die Spaltblende kann eng und: weit

  gestellt werden und eist daher auch zur Isolierung

  lei,stenfärmiger Objekte bei Messungen .in einfarb-i-

  gem Licht brzu"ar.

  Für objektive Messungen wird ,das Okwlaraaugen-

  glias 13 entfernt, an die Stelle des Photometer-

  schiebers 2 kommt ein Schieber mit einem Palari-

  sationsfiker von verlaufendem. Pol:ari@satiionsgrad

  (Endwerte o und iöo % Linearität) 14, das, mit

  einer außen angebrachten Skala 15 (s. Abb. 3) ver-

  sehen ist.

  Oberhalb dieses Schiebers wird ein Polariisator

  16 i:11, Drehfassung, mit einem kleinen Synchron-

  antriebsmotor 17 eingesetzt und darüber, eventuell

  -mit Abbilidungsl.inse für das, Bild, in der Faden-

  kreuzebene, eine Photozelle i8. Diese .gilbt ,die bei

  Fehleinstellung -der Intensität mit der doppelten

  Umdrehungsfrequenz ,des rotierenden Analysiators

  modüwlierte Photospannung an einen abgestimmten

  Resonanzverstärker ig ab, der infolgedessen bei

  Fehleinstellung am Zeigerinstrument 2o einen Aus-

  schlag hervorruft, der mit Hilfe des verlaufenden

  Polarisationsfilters 14 sauf Null gebracht wird:.

  Die Einlenkvorrichtung für Auf-und Vergleichs-

  licht ist :in, Abib. 4 und 5 schematisch dargestellt:

  21 Ist der Instrumententubus., 22 der Stutzen: des

  Opaki:lluminiators (die Optik ist nicht mitgezeich-

  net), 23 ist :das Oibjektiv des Mikroskops, 2q. das

  Obje:'kt unid 2,5 der Einganigspolaris,ator oder kurz

  Polarisator, welcher Idas zur Beleuchtung ,dies Ob-

  jekteis von :der Beleuchtungseinrichtung 26, kom-

  mende Licht linear macht. 27 und 28- sind die

  beiden: einzeln, -ausschalltbaren Umlenik prismen für

  Auf- und Vergleichslicht und 29, i'st die pOl:atisie-

  rende Vorrichtung, :die Objekt- und Vergleichslicht

  :in zwei aufeinander senkrechten, Richtungen linear-

  polarisiert. Der vor ,dien Oibjekts;trahlengang b,efnid-

  liche Teil von 29, wirkt :dabei als. Ausgangspolari-

  sator oder kurz Analysator, und die Schwingungs-

  richtungen von 25 oder 29 sind zwischen parallelen

  und goe:kreuzten Polarisatoren wählbar. Damit. sind

  insgesamt folgende Beleu.chtunigss,trahlengänge mög-

  lich: a) D:urchlicht, unpdlaris.iert, b): Durchlicht,

  linearpolarisiert, c) Auflicht, unpoliarisiert"d) Auf-

  licht, linearpol@ari:s@i,ert, e) Durch.Echt mit Ver-

  gleichslicht (Abb. 4), f) Du.rchlicht, parallele (oder

  gekreuzte) Polarisiatoren und Vergleichslicht,

  Seitenlicht (für Reflexion oder Strenunigs- und

  Trübungsmessung), h) Auflicht, parallele (o@dler ge-

  kreuzte) Polaris,atorenunid:Verigleichslicht. (Ab)b.5). -

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHEc i. Meßvorrichtung zur Bestimmung optischer Daten auf Grund photometrischer Bestimmung des I:ntens,itätsverhältnli,s,se@s zweier linearer Schwingungskomponenten des Lichtes, wobei :die richtungsmäßige Ungleichwertiagkeit der Schwingungsrichtungen entweder eine Folge der Objekteigenschaften in, Verbin!du:ng mit ge- eigneter Beleuchtung ist oder dudurch hervor- gerufen wird, daß zur Intentsitäts:mesisung gegen eine Vergleichslichtquelle ,der Strahlengang vorn Objekt und der Vergleichsstrahle:nigang vor .dem Eintritt in; den gemeinsamen, Instrumenten- tubus senlkrecht zueinander linear polarilsiert werden, :dadurch gekennzeichnet, daß auf :der Beobachtungsseite :des Instrumentes das Licht mit polarisationsoptischen, Mitteln in geg enein- ander zu photometrierende lineare Komponenten zerlegt wird und hierzu eine "in den Strahlen- gang ng einschaltbare und azi:mutal drehbare Vor- richtung vorgeiseh@en ist, welche gleichzeitig zur photometrischen meßbaren. Änderung des Inten- sitätsverhältnisses der beitden Komponenten ge- eignet ist. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schärfenebene :des Beobachtungsokulars eine Kombination aus Lli:ne:arp:alarisat:oren :derart angeordnet isst, daß :scharf aneinand!engrenzende Teilibi.lder mit senk- recht aufeinanders-tehenden Schwin@gungs.rich- tungen entstehen. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komblination aus zwei@dimenslionalen Polarisationisfiltern in; einer Halterung untergebracht und so azti@mutial ein- ste@lltbar und, mit einem neutralgrauen Arb- s:orptionsfi:lter verlaufender Dichte verbunden ist, daß ohne Azimutänderung für einen Punkt ,der Feldertgrenze auf gleiche Flächenhelligkeit ,der beiden in :der S chiieberebene liegenden Bilder eingestellt werden kann. 4. Meßvorrichtung nach Anspruch i bis- 3, :dadurch gekennzeichnet, daß entlang der im Gesichtsfeld liegenden Felidergrenze eine Skala angebracht ;ist, aus der während der Messung sofort der Meßwert abgelesen werden kann. 5. Meßvorrichtung nach Anspruch 3 und 4, daidurch gekennzeichnet, daß das. verlaufende Absorptionsfilter einen zur idi.rekten Alblesung von Durchlässigkeitswerten in linear geteilter Skala geeigneten Schwärzunigsverlauf hat. 6. Meßvorrichtung .nach Anspruch 3 und. 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verlaufende Absorptionsfilter einen zur :direkten Alylesung von Ellipti:zitäts:grade:n in li:niear geteilter Skala geeigneten Schwärzungsv erkauf hat. 7. Meßvorrichtung nach Anisp.ruch 3 Ibis. 6, dadurch: gekennzelichnet, daß die Halterung für Polarisations- und Absorptionsfilter ein Schie- ber mit folgender Felderteilung ist: i. ein ein- heitliches Feld von der Mindestgröße idier B:i:lid- begrenzungsblende, 2. ein Feld mit Filterteilen unter einem :kleinen Halibschattenwinkel, 3. ein Feld mit senkrecht zueinander orientierten Filterteilen ohne Absorption und 4. ein Streifen von: der Länge :des verlaufenden Graufilters, mit verlaufender Abisorp:tion. &. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, idaidu.rch gekennzeichnet, daß das Ha!lbschattenazimut des Hal'bschattenfeldes, Schwingungsrichtung :des einheitlichen: Feldes und Schwingungs.rich- tunig ohne Abisorption in (dem betreffendlen Teil übereinstimmen. g. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß gdie scharfen Begrenzungs knien der Filterstücke den Schwingunigsrich- tungen parallel liegen. not. Meßvorrichtung nach Anspruch 7 und g, .dadurch gekennzeichnet, :daß das Feld mit senk- recht zueinander orientierten Filterstücken aus mindestens vier Teilen mit schachbrettartig wechselnder Orientierung und einem stich faidenkreuzartig <in gder Gesichtisfeldmitte schneidenden Grenz.linien:paar besteht. i i. Meßvorrichturig nascht Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß in die Faden krewzebene ein Parallelspalt eingesetzt werden kann, :der zur Ausblendung leistenförmiiger Ob- jekte, :und als Spektroskopspalt geeignet ist, und sich durch ein @auif idus: Augengleis ides Okulars gesetztes Spektralprisma zu einem Spektroskop ,e@rgängen läßt. 1.2. Meßvorrichtung nach Ans:peuch i, da- durch gekennzeichnet, daß zur Komponenten- zerlegung und Intensitätsänderung eine azimutal eünstollbare teilpolarisierende Vorrichtung vorgesehen ist, hinter welcher ein. azi:mutaldrehbarer Anailysiatar am geordnet ist. 13. Meßvorrichtung nach Anspruch r?, dadurch gekennzeichnet, daß die teilpolarisierende Vorrichtung eiin Polarisationsfilter von verlaufendem Poralisationsgrad ist, welches mit einem zwischen o und roioil/o- Linearität des austretenden Lichtes wählbaren Wirkungsgrad in den Strah engang gebracht werden kann. 14. Meßvorrichtung nach Anspruch ro und i i, üadurch gekennzeichnet, daß ider drehbare Analysator einen Antrieb für konstante Umlaufgeschwindiigkeit besitzt und ein pUotoelektrischer Empfänger mit auf die vom Analys@ator hervorgerufene Modulationsfrequenz abgestimmtem Resonanzschwinger und einem Nullinstrument zum Nachweis der Fehleinstellung dient. 15. Meßvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Vergleichslichtes eine zwischen Objektiv und Tubusoib:erteil eingesetzte Bedeuchtungseinrichtung ein Lmlenkpris:m@a und einte aus FilterpoIarisatoren senkrecht- zueinander stehender Schwingungsrichtung zusammengesetzte Palaris,ationseinrichüunb besitzt, wobei i:m eimgeschalteten Zustand das Vergleichsticht und der vom Objekt kommende Strahlengang je eines der beiden Filterteile durchsetzen. 16. Meßvorrichtung nach Anspruch 15, d2,-durch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Auf- und Vergleichslicht. eine gemeinsame Beleuchtungseinrmchtung vorgesehen ist, welche wahlwehste einen Ader Strahlengänge oder beide ;gleichzeitig zu benutzen bestattet. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 698 340.