EP3673304A1 - Mikroskopobjektiv und mikroskop mit einem solchen objektiv - Google Patents

Mikroskopobjektiv und mikroskop mit einem solchen objektiv

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Publication number
EP3673304A1
EP3673304A1 EP18755163.5A EP18755163A EP3673304A1 EP 3673304 A1 EP3673304 A1 EP 3673304A1 EP 18755163 A EP18755163 A EP 18755163A EP 3673304 A1 EP3673304 A1 EP 3673304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
immersion
objective
microscope
microscope objective
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18755163.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas OHRT
Michael GÖGLER
Thorsten Kues
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Publication of EP3673304A1 publication Critical patent/EP3673304A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/33—Immersion oils, or microscope systems or objectives for use with immersion fluids
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/18—Coatings for keeping optical surfaces clean, e.g. hydrophobic or photo-catalytic films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0088—Inverse microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/02—Objectives

Definitions

  • the invention relates to a microscope objective for imaging a sample with a microscope, wherein the microscope objective as an air lens for microscopy without immersion medium or as ⁇ limmersionsêtiv for microscopy with oil-based immersion medium or water immersion objective for microscopy m water-based immersion medium or as a multi-immersion objective for selective microscopy without immersion medium or with oil-based immersion medium or with water-based immersion medium.
  • the invention further relates to a microscope with such a microscope objective.
  • immersion objectives offer numerous advantages, which ultimately result from the higher, achievable apertures of the objectives.
  • An im- aging medium with as high a refractive index as possible which does not exceed that of the cover glass of the sample, maximizes the aperture in microscopy.
  • various immersion media are used, including organic replacement media for water, e.g. Carl Zeiss Immersol W and Immersol G.
  • the immersion media are usually liquid at the usual temperature.
  • Microscopy of living cells in aqueous environments uses water-based immersion media. Since the index of refraction of the immersion medium and sample medium is very similar there, but the cover glass usually has a different refractive index, an optical correction is required to avoid spherical aberrations at deeper penetration into the sample. However, this correction only applies to a specific cover glass thickness and type, which is why water immersion objectives usually have a correction mechanism which corrects deviations from the cover glass thickness and type, which was the basis for the correction, by moving a lens or lens group in the lens.
  • EP 171 7628 A1 and EP 2256535 A1 disclose a mechanism for inverse microscope objectives, ie microscope objectives, which microscopy a sample from below.
  • a mechanism is provided at the front edge of the lens cover, which prevents a drop of immersion liquid applied to the front lens from running over the front edge of the lens cover.
  • drain hoses are provided, the immersion liquid targeted derive downward.
  • An inner zone of the rim is repulsive to the immersion fluid for which the microscope is designed.
  • a surrounding outer zone is designed exactly opposite, so that it dissipates immersion liquid, which has reached them to the outside.
  • JP 4603295 discusses various concepts which avoid contamination of the interior of the lens with immersion liquid. Two of the solutions described therein correspond to those of the cited EP publications. A third solution, which is described in the Japanese publication, provides a groove on the lens, which prevents excess immersion liquid from running in objective. Further, JP 4603295 proposes for a oil immersion based microscope a lipophilic coating on the lens surface surrounded by a lipophobic coating on the edge of the lens surface. This prior art therefore deals in various approaches with it to avoid contamination of an objective with immersion liquid or to intentionally dissipate excess immersion liquid.
  • the invention is therefore based on the object to ensure a consistently high imaging quality in microscopy.
  • the invention is defined in the independent claims.
  • the dependent claims define preferred embodiments.
  • the invention also provides that the microscope objective is also repelled by the medium of its front lens, so that it repels all immersion media for which it is not suitable.
  • a distinction is made between water-based immersion media and oil-based immersion media.
  • the front lens is both hydrophobic and lipophobic.
  • a microscope objective which is designed for ⁇ limmersion, it is purely hydrophobic, so does not repel oil-based substances.
  • a microscope objective design for water-based microscopy it is purely lipophobic, so it does not repel water-based immersion media.
  • the coating to produce a flow channel for repelled immersion medium by an immersion-repellent layer is applied to a lens mount and a lens cover, which surrounds the front lens.
  • This layer exposes a field on the lens mount and the lens cover that extends away from the front lens. It defines a flow channel.
  • the immersion-medium-repellent layer used here may be the same as on the front lens of the microscope objective.
  • a first cap is intended for microscopy without immersion medium and is lipophilic and hydrophobic.
  • a second cap is intended for microscopy with water-based immersion medium and is purely lipophobic.
  • a third cap is intended for microscopy with oil-based immersion medium and is purely hydrophobic.
  • the caps are placed only in a certain angular position on the microscope objective and have on the front lens surrounded edge a drainage channel.
  • the lens cover is lipophobic and hydrophobic, leaving a field extending away from the front lens. This then acts as a drainage channel for rejected immersion medium and preferably also ends in said collecting container.
  • the Formulation "purely hydrophobic” or “purely lipophobic” expresses that no repulsion occurs for the respective other type of immersion liquid.
  • the repellency properties of the layers are defined by the contact angle at the interface. At a contact angle of 90 ° or greater one speaks of a repellent layer.
  • the term "hydrophobic” and “lipophobic” includes repulsion angles of z. B. greater 1 1 0 °. Such properties are also referred to in the literature as superhydrophobic or superlipophobic.
  • the repellent properties of the corresponding surface can be achieved by a surface treatment.
  • the treatment may be a coating.
  • Such is preferred and will be described below purely by way of example.
  • Coatings which are hydrophobic, lipophobic or lipophobic and hydrophobic also called om niphobic
  • Coatings preferably have a transmiss ion of more than 95% in the spectral range of 365-900 nm.
  • the coatings preferably have a self-regenerating property. This property eliminates damage without external influences, ie defects will feel self-contained, so that the repulsive property in damaged areas regenerates itself. These materials are known, they have in solid materials mobile elements that diffuse to the defect, there a solid connection with the intact material giving the misalignment and fill it up In a temperature range of +5 to + 70 °, the coatings are preferably resistant. The same applies to UV irradiation from 300 nm to 450 nm.
  • a development of the invention provides that the microscope objective itself and components of the microscope, e.g. Lenses, knobs, buttons, interfaces to other modules or structures to be sealed against liquids.
  • an interface between the microscope objective and the stand is lipo-hydrophobic (ie omniphobic) on the opposite surfaces. This prevents immersion liquids, but also embedding media, nutrient solution, buffer, etc., to penetrate into an interface between the tripod and the microscope objective and be drawn in by the capillary effect.
  • a wrong immersion is repelled and can not remain on the lens.
  • the Abiaufraum and the liquid flow are clearly defined by the optionally provided drainage channels and preferably directed to a receptacle in which they then is disposed of.
  • a tilt of the lens in the microscope to support the directed discharge through the drainage channel.
  • the invention thus not only prevents the use of a wrong immersion liquid, but also ensures a clear disposal, which is particularly advantageous for irritating or toxic immersion liquids, without the user having to intervene.
  • the tripod is then protected from liquids and the associated damage potential.
  • a liquid sensor is provided in the discharge channel, which detects the removal of a (possibly wrong) immersion liquid and causes an additional cleaning of the lens.
  • a cleaning process may include, in particular, applying the air to the objective, rotating the objective revolver, etc.
  • a cleaning process may include, in particular, applying the air to the objective, rotating the objective revolver, etc.
  • a cleaning process may include, in particular, applying the air to the objective, rotating the objective revolver, etc.
  • a transition between lens and tripod can be repugnant.
  • the lipo-and hydrophobic property is also formed at an interface, for example on rotating rings, of the microscope objective and / or lens mount of the microscope objective in order to prevent contamination of the optical elements of the microscope. This is particularly advantageous when lenses are inserted into a liquid-filled chamber. Elaborate sealing rings can then be omitted.
  • FIG. 3 shows the upper side of an objective of the microscope of FIG. 1, FIG.
  • Fig. 5 shows an interface between the microscope of Figure 3 and the microscope stand of Figure 1 and
  • Fig. 6 shows an alternative embodiment of the lens.
  • FIG. 1 schematically shows a microscope 1 which has a nosepiece 2 in a base of a stand 3. On the stand 3 is further a sample table 4, on which a sample 5 is arranged.
  • a lighting device 6 illuminates the sample 5 from above, an objective 7 held in the objective turret 2 images the illuminated sample 5.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the relationships between the objective 7 and the sample 5, which consists of a sample carrier 5a with a resting sample substance 5b.
  • the objective 7 comprises a front lens 8 onto which, depending on the configuration of the objective 7, an immersion liquid 9 is applied.
  • the objective 7 is designed for a specific immersion liquid. There are also cases where the lens 7 must be used without immersion. Then the immersion liquid 9 is omitted and must not be applied.
  • the front lens 8 of the lens 7 is provided with a coating 10 which repels an immersion liquid for which the objective 7 is not designed.
  • the coating is omniphobic.
  • the coating is hydrophobic, in the case of a water immersion objective it is lipophobic.
  • Figure 3 is shown as an embodiment, an air lens 7, the coating is omniphobic. This is illustrated by cross hatching.
  • Form extends the coating not only on the front lens 8, but also on the lens cover along down. This is optional. Further, it is optional that the coating leaves a flow channel 1 1 free at which the shell and the edge of the front of the microscope objective is not coated. Due to this lack of coating, an erroneously applied immersion liquid, which is repelled by the coating 10, runs down through the drainage channel 11.
  • the drain channel 1 1 ends in a receptacle 12 which receives the unwanted liquid.
  • FIG. 3 shows an optional immersion liquid sensor 13, which detects whether immersion liquid 1 1 ran off in the discharge channel.
  • the sensor 13 responds to the existence of any immersion liquid. It supplies a corresponding signal to a control unit, for example a control unit C in the microscope 1. This will indicate that the lens needs cleaning or an automatic cleaning process will be initiated. This may include the inflation of compressed air or the pivoting of the lens in a specific position by the nosepiece 2.
  • Automatic cleaning processes are known to the person skilled in the art. They can be used here as soon as the sensor 13 detects that immersion liquid has been used on the air lens 7. If the objective 7 is an immersion objective, the sensor 13 is designed to determine the type of immersion liquid. If he detects an immersion fluid for which the Objective 7 was not suitable, he initiates the measures already described.
  • FIG. 4 shows a plan view of the front side of the objective, here for the case of an oil immersion objective.
  • the coating 10 covers the dashed line front lens 8. It is hydrophobic, which is illustrated by a diagonal hatching from bottom left to top right. The edge of the lens cover, however, is provided with a layer 14. It is thereby achieved that not only a wrong immersion liquid, which is repelled by the coating 10, can not cover the surface with the layer 14, but also the oil-based immersion liquid, which would be permissible here. By contrast, the discharge channel 11 is not coated at all, so that correct and incorrect immersion liquid can flow through the discharge channel 11 to the receiving container 12.
  • FIG. 5 schematically shows an interface 14 between the objective turret 2 and the objective 7.
  • the interface 15 is, for example, a thread or a bayonet closure. It is also provided on both sides with the omniphobe layer 14.
  • An omniphobe layer has the advantage that no immersion liquid can be drawn into the interface 15 by capillary forces. In particular, therefore, not an admissible for the lens and per se immersion liquid.
  • the interface can be generally between parts of the tripod, between Parts of the lens, between lens and tripod, between attachments and tripod, between the lens and attachments and / or between the sample chamber / sample carrier and lens.
  • FIG. 6 shows an embodiment in the case of a multi-immersion objective which, depending on the requirements, can be used with different immersions.
  • a cap 16 is provided, which has the coating 10 and is arranged above the front lens 8.
  • the cap 16 is designed with respect to its coating 10 to a certain immersion property. In the illustrated embodiment, it is designed for microscopy without immersion liquid, as can be seen in the cross-hatching. In the case of oil or water immersion microscopy, the cap would be provided with a hydrophobic or lipophobic coating 10.
  • the edge of the lens, d. H. the jacket or the lens cover is provided with the omniphobic layer 14, which in turn leaves the flow channel 1 1 to the receptacle 12.
  • the omniphobic coating is necessary because three types of caps 16 are provided for the microscope objective 7.
  • a first cap 16 is shown, omniphob coated and is used for the use of the microscope objective as an air lens.
  • a second cap is lipophobic coated and is intended for use as a water immersion objective.
  • a third cap is hydrophobic coated and serves as an oil immersion objective when using the multi-immersion objective.
  • the cap 16 with a mechanism, for. B. a nose 17 is provided, which together with a corresponding counterpart 18 on the jacket of the lens 7 ensures that the cap 16 is placed in a specific rotational position, so that the field which is not provided with the layer 14 on the microscope objective, in extension of the field where the cap is not provided with the coating 10.
  • the flow channel is thus continuous.
  • this feature can be omitted.

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Abstract

Es wird beschrieben ein Mikroskopobjektiv zur Abbildung einer Probe mit einem Mikroskop, wo- bei das Mikroskopobjektiv (7) als Luftobjektiv zur Mikroskopie ohne Immersionsmedium oder als Ölimmersionsobjektiv zur Mikroskopie mit ölbasiertem Immersionsmedium oder als Wasserimmersionsobjektiv zur Mikroskopie mit wasserbasiertem Immersionsmedium ausgebildet ist, wobei die Frontlinse (8) des Mikroskopobjektiv (7) mit einer eine immersionsmediumabstoßenden Beschichtung (10) versehen ist, die im Falle der Ausbildung als Luftobjektiv lipo- und hydrophob ist, im Falle der Ausbildung als Wasserimmersionsobjektiv rein lipophob ist und im Falle der Ausbildung als Ölimmersionsobjektiv rein hydrophob ist.

Description

Mikroskopobiektiv und Mikroskop mit einem solchen Objektiv
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv zur Abbildung einer Probe m it einem Mikroskop, wobei das Mikroskopobjektiv als Luftobjektiv zur Mikroskopie ohne Immersionsmedium oder als Ölimmersionsobjektiv zur Mikroskopie mit ölbasiertem Immersionsmedium oder als Wasserimmersionsobjektiv zur Mikroskopie m it wasserbasiertem Immersionsmedium oder als Multiimmersionsobjektiv zur wahlweisen Mikroskopie ohne Immersionsmedium oder m it ölba- siertem Immersionsmedium oder mit wasserbasiertem Immersionsmedium ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Mikroskop m it einem solchen Mikroskopobjektiv.
In der Mikroskopie bietet der Einsatz von Immersionsobjektiven zahlreiche Vorteile, die sich letztendlich aus den höheren, erzielbaren Aperturen der Objektive ergeben. Ein Im mersionsme- dium mit einem möglichst hohen Brechungsindex, der die des Deckglases der Probe nicht überschreitet, maximiert die Apertur bei der Mikroskopie. Je nach Art der Probe, werden verschiedene Immersionsmedien verwendet, darunter auch organische Ersatzmedien für Wasser, z.B. Carl Zeiss Immersol W und Immersol G . Die Immersionsmedien sind bei gebräuchlicher Temperatur in der Regel flüssig. Bei der Mikroskopie an lebenden Zellen, die sich in wässriger Um- gebung befinden, werden wasserbasierte Immersionsmedien verwendet. Da dort der Brechungsindex von Immersionsmedium und Probenmedium sehr ähnlich ist, das Deckglas jedoch in der Regel einen abweichenden Brechungsindex hat, ist eine optische Korrektur erforderlich, um sphärische Aberrationen beim tieferen Eindringen in die Probe zu vermeiden. Diese Korrektur gilt jedoch nur für eine bestimmte Deckglasdicke und -art, weshalb Wasserimmersionsob- jektive in der Regel eine Korrekturmechanik haben , die Abweichungen von der Deckglasdicke und -art, welche der Korrektur zugrunde gelegt wurde, durch Verschieben einer Linse oder Linsengruppe im Objektiv korrigiert.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, um ein möglichst vollständiges Be- netzen einer Frontlinse eines Mikroskopobjektivs m it einem Immersionsmedium zu sichern. Die EP 171 7628 A1 und EP 2256535 A1 offenbaren einen Mechanismus für inverse Mikroskopobjektive, also Mikroskopobjektive, die eine Probe von unten m ikroskopieren. Am frontseitigen Rand der Objektivhülle ist ein Mechanismus vorgesehen, welcher verhindert, dass ein auf die Frontlinse aufgesetzter Tropfen an Immersionsflüssigkeit über den frontseitigen Rand der Ob- jektivhülle abläuft. Zudem sind Ablaufschläuche vorgesehen, die Immersionsflüssigkeit gezielt nach unten ableiten. Eine innere Zone des Randes ist abstoßend für die Immersionsflüssigkeit ausgestaltet, für die das Mikroskop ausgelegt ist. Eine umgebende äußere Zone ist genau gegensätzlich ausgestaltet, so dass sie Immersionsflüssigkeit, die auf sie gelangt ist, nach außen ableitet. Die J P 4603295 diskutiert unter Bezugnahme auf weitere Veröffentlichungen verschie- dene Konzepte, die ein Verschm utzen des Objektivinneren m it Immersionsflüssigkeit vermeiden. Zwei der darin geschilderten Lösungen entsprechen denen der genannten EP-Schriften. Eine dritte Lösung, die in der japanischen Veröffentlichung geschildert wird, sieht eine Nut am Objektiv vor, die verhindert, dass überschüssige Immersionsflüssigkeit in Objektiv läuft. Weiter schlägt die JP 4603295 für ein ölimmersionsbasiertes Mikroskop eine lipophile Beschichtung auf der Linsenoberfläche umgeben von einer lipophoben Beschichtung am Rand der Linsenoberfläche vor. Dieser Stand der Technik befasst sich also in verschiedenen Ansätzen dam it, eine Verschm utzung eines Objektivs m it Immersionsflüssigkeit zu vermeiden bzw. überschüssige Immersionsflüssigkeit gezielt abzuleiten. Es stellt sich jedoch unabhängig davon das Problem , dass durch die immer größer werdende Bandbreite an Immersionsflüssigkeiten und der vom Wunsch nach höherer Auflösung getriebenen größeren Spezialisierung der Mikroskopobjektive auf spezielle Immersionsmedien es für den Benutzer immer schwieriger wird, Fehlnutzungen des Objektivs mit falscher Immersionsflüssigkeit zu vermeiden . Eine Fehlnutzung zeigt sich in der Regel in einer unzureichenden Ab- bildungsgüte.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gleichbleibend hohe Abbildungsgüte in der Mikroskopie sicherzustellen. Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausgestaltungen.
Die Erfindung sieht vor, dass das Mikroskopobjektiv auch und gerade an seiner Frontlinse im- mersionsmediumabstoßend ist, so dass es alle Immersionsmedien, für die es nicht geeignet ist, abstößt. Grundsätzlich werden unterschieden wasserbasierte Immersionsmedien und ölbasierte Immersionsmedien. Im Falle einer Auslegung des Mikroskopobjektivs für immersionsm ittelfreie Mikroskopie (sog. Luftobjektive) , ist die Frontlinse sowohl hydrophob als auch lipophob. Bei einem Mikroskopobjektiv, das für Ölimmersion ausgelegt ist, ist sie rein hydrophob, stößt also ölbasierte Substanzen nicht ab. Im Falle einer Mikroskopobjektivauslegung für wasserbasierte Mikroskopie, ist sie rein lipophob, stößt also wasserbasierte Immersionsmedien nicht ab.
Dadurch wird erreicht, dass es einem Benutzer gar nicht möglich ist, ein unpassendes Immersionsmedium auf die Frontlinse aufzubringen. Es läuft von dieser stets ab. Die Verwendung falscher Immersionsmedien in der Mikroskopie ist dam it ausgeschlossen und eine gleichbleibend hohe optische Qualität ist gesichert. Insbesondere kann es nicht mehr auftreten, dass sich Kunden aufgrund der Fehlnutzung einer Kombination von Immersionsmedium und Objektiv über eine schlechte Bildqualität ärgern oder ein Luftobjektiv im vermeintlichen Versuch, die Auflösung zu verbessern, mit einer Ölimmersion versehen wird. Dadurch wird auch der Reinigungs- bedarf vermieden, der auftritt, wenn ein Wasserimmersionsobjektiv mit einer Ölimmersion benutzt wurde. Darüber hinaus sind Elemente an Objektiven, beispielsweise Dichtringe etc., oftmals nur auf die richtige Immersionsflüssigkeit ausgelegt und werden durch eine falsche Immersionsflüssigkeit beschädigt. Auch das ist vermieden. Für das jeweilige Mikroskopobjektiv ungeeignete Immersionsflüssigkeiten laufen zwangsläufig ab. Es ist zu bevorzugen, hierfür durch die Beschichtung einen Ablaufkanal für abgestoßenes Immersionsmedium zu erzeugen, indem auf einer Objektiveinfassung und einer Objektivhülle eine immersionsabstoßende Schicht aufgebracht ist, welche die Frontlinse umgibt. Diese Schicht lässt auf der Objektiveinfassung und der Objektivhülle ein Feld frei, das sich von der Frontlinse weg erstreckt. Es definiert einen Ablaufkanal. Die dabei verwendete immersionsme- diumabstoßende Schicht kann dieselbe sein, wie auf der Frontlinse des Mikroskopobjektivs. Da jedoch auf Objektiveinfassung und Objektivhülle bevorzugt gar kein Immersionsmedium anhaften soll, auch nicht das Immersionsmedium , welches zulässigerweise auf die Frontlinse aufgebracht werden kann, ist es zu bevorzugen, die Schicht lipo- und hydrophob auszugestalten, so dass auch das zulässige Immersionsmedium im Zweifelsfall durch den Ablaufkanal läuft. Am Ende des Ablaufkanals ist es zweckmäßig, einen Aufnahmebehälter für abgeleitetes Immersionsmedium vorzusehen.
Zusätzlich zu Mikroskopobjektiven, die gezielt für die Mikroskopie ohne Immersionsmedium o- der mit öl- oder wasserbasierten Immersionsmedium ausgelegt sind, gibt es auch sog. Multiim- mersionsobjektive, die wahlweise ohne Immersionsmedium oder mit ölbasiertem Immersionsmedium oder mit wasserbasiertem Immersionsmedium verwendet werden können. Für solche Mikroskopobjektive sind drei Kappen vorgesehen. Eine erste Kappe ist für die Mikroskopie ohne Immersionsmedium vorgesehen und ist lipo- und hydrophob. Eine zweite Kappe ist für die Mik- roskopie mit wasserbasiertem Immersionsmedium vorgesehen und ist rein lipophob. Eine dritte Kappe ist für die Mikroskopie mit ölbasiertem Immersionsmedium vorgesehen und ist rein hydrophob. Bevorzugt sind die Kappen nur in einer bestimmten Winkelstellung auf das Mikroskopobjektiv aufsetzbar und haben am die Frontlinse umgebenen Rand einen Ablaufkanal. Weiter ist die Objektivhülle lipo- und hydrophob, wobei ein sich von der Frontlinse weg erstreckendes Feld freigelassen ist. Dieses wirkt dann als Ablaufkanal für abgestoßenes Immersionsmedium und endet bevorzugt ebenfalls in dem genannten Auffangbehälter. Die Form ulierung„rein hydrophob" bzw.„rein lipophob" drückt aus, dass keine Abstoßung für die jeweilige andere Art der Immersionsflüssigkeit erfolgt. Die Abstoßungseigenschaften der Schichten werden über den Kontaktwinkel an der Berührungsfläche definiert. Bei einem Kontaktwinkel von 90° oder größer spricht man von einer abstoßenden Schicht. Der Begriff „hydro- phob" und„lipophob" umfasst Abstoßungswinkel von z. B. größer 1 1 0°. Solche Eigenschaften werden in der Literatur auch als superhydrophob oder superlipophob bezeichnet. Die abstoßenden Eigenschaften der entsprechenden Oberfläche können durch eine Oberflächenbehandlung erreicht werden. Bei der Behandlung kann es sich um eine Beschichtung handeln. Solche ist bevorzugt und wird nachfolgend rein beispielhalber beschrieben. Gleichermaßen ist es aber auch möglich, in die entsprechende Oberfläche ein Struktur einzubringen, welche die abstoßenden Eigenschaften erzeugt, oder die Oberfläche anderweitig, beispielsweise chem isch, zu behandeln, um die gewünschten abstoßenden Eigenschaften zu erhalten. Beschichtungen, die hydrophob, lipophob oder lipo- und hydrophob (auch om niphob genannt) sind, sind aus der Literatur auf Basis von Nanopartikeln oder Nanostrukturen bekannt. Verwiesen wird beispielsweise auf die Publikation L. Yoa et al.,„Recent progress in antireflection and self-cleaning technology - from surface engineering to functional surfaces", Progress in Materials Science 61 , S. 94-143, 2014. Die Beschichtungen sind bevorzugt zwischen 0, 1 nm und 50 μιη dick. Ein typischer Dickenbereich liegt zwischen 5 und 50 nm dick. Beschichtungen haben bevorzugt eine Transm ission von über 95% im spektralen Bereich von 365 - 900 nm . Die Beschichtungen haben bevor- zugt eine selbstregenerierende Eigenschaft. Durch diese Eigenschaft verschwinden Beschädigungen ohne äußere Einwirkungen, d.h. Fehlstellen fühlen sich selbstständig auf, so dass die abstoßende Eigenschaft an beschädigten Stellen sich selbst regeneriert. Solche Materialien sind bekannt, sie haben in festen Materialien mobile Elemente, die zur Fehlstelle diffundieren, dort eine feste Verbindung mit dem die Fehlstellung gebenden intakten Material eingehen und diese dadurch auffüllen. In einem Temperaturbereich von +5 bis +70° sind die Beschichtungen bevorzugt beständig. Das gleiche gilt für UV-Bestrahlung von 300 nm bis 450 nm .
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auch das Mikroskopobjektiv selbst und Bauteile des Mikroskops, z.B. Objektive, Regler, Knöpfe, Schnittstellen zu anderen Modulen oder Aufbauten gegen Flüssigkeiten abgedichtet werden. I nsbesondere ist hierbei eine Schnittstelle zwischen Mikroskopobjektiv und Stativ an den gegenüberliegenden Flächen lipo- und hydrophoben (also om niphoben) ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass Immersionsflüssigkeiten, aber auch Einbettmedien, Nährstofflösung, Puffer etc. , in eine Schnittstelle zwischen Stativ und Mikroskopobjektiv eindringen und durch den Kapillareffekt eingezogen werden.
Eine falsche Immersion wird abgestoßen und kann nicht auf dem Objektiv verbleiben. Die Abiaufrichtung und der Flüssigkeitsstrom sind durch die optional versehenen Ablaufkanäle klar vorgegeben und verlaufen bevorzugt gerichtet zu einem Aufnahmebehälter, in dem sie dann entsorgt wird. Hierzu kann man eine Schrägstellung des Objektivs im Mikroskop nutzen, um die gerichtete Abführung durch den Ablaufkanal zu unterstützen. Die Erfindung verhindert so nicht nur den Einsatz einer falschen Immersionsflüssigkeit, sondern sorgt auch für eine klare Entsorgung, was insbesondere bei reizenden oder giftigen Immersionsflüssigkeiten von Vorteil ist, ohne dass der Nutzer eingreifen muss. Zudem ist das Stativ dann vor Flüssigkeiten geschützt und dem damit verbundenen Schadenspotential. In einer Weiterbildung ist ein Flüssigkeitssensor im Ablaufkanal vorgesehen, der das Abführen einer (u. u. falschen) Immersionsflüssigkeit detektiert und eine zusätzliche Reinigung des Objektivs veranlasst. Dies kann durch Anzeigen eines Reinigungssignals, das ein Benutzer zum Reinigen auffordert, oder durch automati- sehe Durchführung eines Reinigungsprozesses sein. Ein solcher Reinigungsprozess kann insbesondere das Beaufschlagen des Objektivs mit einem Luftstrom , das Drehen des Objektivrevolvers etc. umfassen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass nach einer Fehlnutzung auf dem Mikroskopobjektiv gesichert keine Rückstände verbleiben. Ein weiterer Vorteil des abstoßenden Mikroskopobjektivs ist das Verhindern von Einbringen von Immersionsflüssigkeit und Probeflüssigkeit (Nährmedium , Puffer, Einbettmedien) in das Innere von Objektiven und Stativen. Dafür kann in einer Ausführungsform ein Übergang zwischen Objektiv und Stativ abstoßend sein. In einer Ausführungsform ist die lipo- und hydrophobe Eigenschaft auch an einer Nahtstelle, z.B. an Drehringen, des Mikroskopobjektivs und/oder Linsen- fassung des Mikroskopobjektivs ausgebildet, um eine Verschmutzung der optischen Elemente des Mikroskops zu verhindern. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn Objektive in eine flüssig- keitsbefüllte Kammer eingeführt werden. Aufwendige Abdichtungsringe können dann entfallen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Schemadarstellung eines inversen Mikroskops,
Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung der Darstellung der Figur 1 ,
Fig. 3 die Oberseite eines Objektivs des Mikroskops der Figur 1 ,
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Objektiv,
Fig. 5 eine Schnittstelle zwischen dem Mikroskop der Figur 3 und dem Stativ des Mikroskops der Figur 1 und
Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung des Objektivs.
Figur 1 zeigt schematisch ein Mikroskop 1 , das einen Objektivrevolver 2 in einer Basis eines Stativs 3 aufweist. Am Stativ 3 befindet sich weiter ein Probentisch 4, auf dem eine Probe 5 angeordnet ist. Eine Beleuchtungseinrichtung 6 beleuchtet die Probe 5 von oben, ein im Objektivrevolver 2 gehaltenes Objektiv 7 bildet die beleuchtete Probe 5 ab.
Figur 2 zeigt vergrößert die Verhältnisse zwischen dem Objektiv 7 und der Probe 5, die aus einem Probenträger 5a mit aufliegender Probensubstanz 5b besteht.
Das Objektiv 7 umfasst eine Frontlinse 8, auf die je nach Ausgestaltung des Objektivs 7 eine Immersionsflüssigkeit 9 aufgebracht ist. Das Objektiv 7 ist auf eine bestimmte Immersionsflüssigkeit hin ausgelegt. Es gibt auch Fälle, in denen das Objektiv 7 immersionsfrei benutzt werden muss. Dann entfällt die Immersionsflüssigkeit 9 und darf nicht aufgebracht werden.
Um eine Fehlbedienung durch den Benutzer zu verhindern, ist die Frontlinse 8 des Objektivs 7 mit einer Beschichtung 10 versehen, die eine Immersionsflüssigkeit, für das Objektiv 7 nicht ausgelegt ist, abstößt. Im Falle eines Luftobjektivs ist die Beschichtung omniphob. Im Fall eines Ölimmersionsobjektives ist sie hydrophob, im Falle eines Wasserimmersionsobjektives ist sie lipophob. In Figur 3 ist als Ausführungsform ein Luftobjektiv 7 gezeigt, die Beschichtung ist omniphob. Dies ist durch eine Kreuzschraffur veranschaulicht. In der dargestellten Ausführungs- form erstreckt sich die Beschichtung nicht nur über die Frontlinse 8, sondern auch an der Objektivhülle entlang nach unten. Dies ist optional. Weiter ist es optional, dass die Beschichtung einen Ablaufkanal 1 1 frei lässt, an dem die Hülle sowie der Rand der Frontseite des Mikroskopobjektivs nicht beschichtet ist. Aufgrund dieser mangelnden Beschichtung läuft eine irrtüm- lieh aufgebrachte Immersionsflüssigkeit, die von der Beschichtung 10 abgestoßen wird, durch den Ablaufkanal 1 1 nach unten ab. Der Ablaufkanal 1 1 endet in einem Aufnahmebehälter 12, welcher die nichtgewünschte Flüssigkeit aufnimmt.
In Figur 3 ist ein optionaler Immersionsflüssigkeitssensor 13 eingezeichnet, der detektiert, ob im Ablaufkanal 1 1 Immersionsflüssigkeit ablief. Im Falle eines Luftobjektivs genügt es dabei, dass der Sensor 13 auf die Existenz jeglicher Immersionsflüssigkeit anspricht. Er liefert ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät, beispielsweise ein Steuergerät C im Mikroskop 1 . Daraufhin wird angezeigt, dass das Objektiv gereinigt werden muss oder ein automatischer Reinigungs- prozess wird eingeleitet. Dieser kann das Aufblasen von Druckluft oder das Schwenkens des Objektivs in eine bestimmte Stellung durch den Objektivrevolver 2 umfassen. Automatische Reinigungsprozesse sind dem Fachmann bekannt. Sie können hier verwendet werden, sobald der Sensor 13 detektieren, dass am Luftobjektiv 7 Immersionsflüssigkeit verwendet wurde. Handelt es sich beim Objektiv 7 um ein Immersionsobjektiv, ist der Sensor 13 ausgebildet, die Art der Immersionsflüssigkeit zu ermitteln. Stellt er eine Immersionsflüssigkeit fest, für welche das Ob- jektiv 7 nicht geeignet war, leitet er gleichermaßen die bereits beschriebenen Maßnahmen ein.
Figur 4 zeigt in Draufsicht die Frontseite des Objektivs, hier für den Fall eines Ölimmersionsob- jektivs. Die Beschichtung 10 überdeckt die nur gestrichelt eingezeichnete Frontlinse 8. Sie ist hydrophob, was durch eine Schrägschraffur von links unten nach rechts oben veranschaulicht ist. Der Rand der Objektivhülle ist hingegen mit einer Schicht 14 versehen. Dadurch ist erreicht, dass nicht nur eine falsche Immersionsflüssigkeit, welche von der Beschichtung 10 abgestoßen wird, die Fläche mit der Schicht 14 nicht bedecken kann, sondern auch die ölbasierte Immersionsflüssigkeit, welche hier zulässig wäre. Der Ablaufkanal 1 1 ist hingegen gar nicht beschichtet, sodass richtige wie falsche Immersionsflüssigkeit durch den Ablaufkanal 1 1 zum Aufnahmebe- hälter 12 fließen kann.
Figur 5 zeigt schematisch eine Schnittstelle 14 zwischen dem Objektivrevolver 2 und dem Objektiv 7. Die Schnittstelle 15 ist beispielsweise ein Gewinde oder ein Bajonettverschluss. Sie ist beidseitig ebenfalls mit der omniphoben Schicht 14 versehen. Eine omniphobe Schicht hat den Vorteil, dass keine Immersionsflüssigkeit in die Schnittstelle 15 durch Kapillarkräfte eingezogen werden können. Insbesondere also auch nicht eine für das Objektiv an und für sich zulässige Immersionsflüssigkeit. Die Schnittstelle kann allgemein zwischen Teilen des Stativs, zwischen Teilen des Objektivs, zwischen Objektiv und Stativ, zwischen Anbauten und Stativ, zwischen Objektiv und Anbauten und/oder zwischen Probenkammer/Probenträger und Objektiv liegen.
Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung im Falle eines Multiimmersionsobjektivs, das je nach Anforde- rung mit unterschiedlichen Immersionen verwendet werden kann. Hier ist eine Kappe 16 vorgesehen, welche die Beschichtung 10 aufweist und über der Frontlinse 8 angeordnet wird. Die Kappe 16 ist hinsichtlich ihrer Beschichtung 10 auf eine bestimmte Immersionseigenschaft ausgelegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie für die Mikroskopie ohne Immersionsflüssigkeit gestaltet, wie man an der Kreuzschraffierung sieht. Bei Öl- oder Wasserimmersionsm ikro- skopie wäre die Kappe mit einer hydrophoben bzw. lipophoben Beschichtung 10 versehen. Der Rand des Objektives, d. h. der Mantel bzw. die Objektivhülle, ist m it der om niphoben Schicht 14 versehen, die wiederum den Ablaufkanal 1 1 zum Aufnahmebehälter 12 freilässt. Die omniphobe Beschichtung ist deshalb erforderlich, da für das Mikroskopobjektiv 7 drei Arten von Kappen 16 vorgesehen sind. Eine erste Kappe 16 ist, dargestellt, omniphob beschichtet und dient für den Einsatz des Mikroskopobjektivs als Luftobjektiv. Eine zweite Kappe ist lipophob beschichtet und dient für den Einsatz als Wasserimmersionsobjektiv. Eine dritte Kappe ist hydrophob beschichtet und dient beim Einsatz des Multiimmersionsobjektivs als Ölimmersionsobjektiv.
Bei der Ausgestaltung m it an und für sich optionalen Ablaufkanal 1 1 ist die Kappe 16 mit einer Mechanik, z. B. einer Nase 17 versehen, die zusammen mit einem entsprechenden Gegenstück 18 am Mantel des Objektivs 7 dafür sorgt, dass die Kappe 16 in einer bestimmten Drehlage aufgesetzt wird, sodass das Feld, welches am Mikroskopobjektivmantel nicht mit der Schicht 14 versehen ist, in Verlängerung des Feldes steht, an dem die Kappe nicht m it der Beschichtung 10 versehen ist. Der Ablaufkanal ist som it durchgängig. Je nach Gestaltung der Randbeschichtung der Kappe kann dieses Merkmal entfallen.

Claims

Patentansprüche
1. Mikroskopobjektiv zur Abbildung einer Probe mit einem Mikroskop, wobei das Mikro- skopobjektiv (7) als Luftobjektiv zur Mikroskopie ohne Immersionsmedium oder als Ölimmersi- onsobjektiv zur Mikroskopie mit olbasiertem Immersionsmedium oder als Wasserimmersionsobjektiv zur Mikroskopie mit wasserbasiertem Immersionsmedium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontlinse (8) des Mikroskopobjektiv (7) immersionsmediumabstoßend ausgebildet ist, z.B. mit einer Beschichtung (10) beschichtet, wobei sie im Falle der Ausbildung als Luftobjektiv lipo- und hydrophob ist, im Falle der Ausbildung als Wasserimmersionsobjektiv rein lipophob ist und im Falle der Ausbildung als Ölimmersionsobjektiv rein hydrophob ist.
2. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Objektiveinfassung und einer Objektivhülle eine immersionsmediumabstoßende Schicht (14) aufgebracht ist, welche insbesondere auch das Immersionsmedium, für das das Mikroskopobjektiv (7) ausgelegt ist, abstößt.
3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (14) die Frontlinse (8) umgibt und auf der Objektiveinfassung und der Objektivhülle ein sich von der Frontlinse (8) weg erstreckendes Feld freilässt, das als Ablaufkanal (1 1 ) für abgestoßenes Immersionsmedium wirkt.
4. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, die Schicht (14) lipo- und hydrophob ist.
5. Mikroskopobjektiv zur Abbildung einer Probe mit einem Mikroskop, wobei das Mikroskopobjektiv als Multiimmersionsobjektiv zur wahlweisen Mikroskopie ohne Immersionsmedium oder mit olbasiertem Immersionsmedium oder mit wasserbasiertem Immersionsmedium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskopobjektiv (7) eine erste, für die Mikro- skopie ohne Immersionsmedium vorgesehene, eine zweite, für die Mikroskopie mit wasserbasiertem Immersionsmedium vorgesehene und eine dritte, für die Mikroskopie mit olbasiertem Immersionsmedium vorgesehene Kappe (16) aufweist, die jeweils über die Frontlinse (8) aufsetzbar sind und die Kappen (16) immersionsmediumabstoßend sind, wobei die erste Kappe lipo- und hydrophob ist, die zweite Kappe rein lipophob ist und die dritte Kappe rein hydrophob ist.
6. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappen (16) nur in einer bestimmten Winkelstellung auf das Mikroskopobjektiv aufsetzbar sind und auf einem die Frontlinse (8) umgebenden Rand der Kappen immersionsmediumabstoßend sind, und dass eine Objektivhülle lipo- und hydrophob ist.
7. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich von der Frontlinse weg erstreckendes Feld nicht immersionsabstoßend ist, das als Ablaufkanal (1 1 ) für abgestoßenes Immersionsmedium wirkt.
8. Mikroskopobjektiv nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnahmebehälter für abgeleitetes Immersionsmedium.
9. Mikroskopobjektiv nach einem der Ansprüche 3 oder 7, jeweils in Kombination mit An- spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (14) an dem Aufnahmebehälter (12) endet.
10. Mikroskopobjektiv nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nahtstellen des Mikroskopobjektivs und/oder Linsenfassung des Mikroskopobjektivs (7) lipo- und hydrophob sind/ist.
11 . Mikroskop mit einem Mikroskopobjektiv (7) nach einem der obigen Ansprüche.
12. Mikroskop nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsstelle (15) zwischen dem Mikroskopobjektiv (7) und einer Objektivaufnahme (2) lipo- und hydrophob ist.
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