PL60552B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.IX.1970 60552 KI. 42 h, l/Ol MKP G 02 b, 13/00 CZ**EUiffi -1 / * l**H] Twórca wynalazku: Maksymilian Pluta Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Optyki, Warszawa (Polska) Mikroskopowe urzadzenie amplitudowo-kontrastowe i Przedmiotem wynalazku jest mikroskopowe urzadzenie amplitudowo-kontrastowe, sluzace do obserwacji preparatów pochlaniajacych w pewnym stopniu swiatlo, zwlaszcza drobnych szczególów i struktur w zabarwionych komórkach i tkankach biologicznych.Do chwili odkrycia i rozpowszechnienia sie mi¬ kroskopu fazowo kontrastowego najbardziej sku¬ teczna, chociaz zawierajaca powazne ograniczenia, metoda badania mikroobiektów przezroczystych byla metoda sztucznego zabarwiania preparatów.Jeszcze dzis metoda ta stanowi jedlna z podstawo¬ wych metod mikroskopii, zwlaszcza w medycznych laboratoriach analitycznych, jak równiez w licz¬ nych pracach badawczych cyto i , histochemicz- nych.W zabarwionych preparatach obok elementów i struktur dobrze barwiacych sie wystepuja szcze¬ góly miernie i slabo zabarwione, niezbyt dobrze widoczne w zwyklym mikroskopie w jasnym polu.Szczególy takie wprawdzie moga byc lepiej uwi¬ docznione w mikroskopie fazowo-kontrastowym, ale równoczesntie zostalyby sfalszowane lub nawet za- gulb&one obrazy elementów intensywniej zabarwio¬ nych. Metoda kontrastu fazowego nie nadaje sie bowiem do obserwacji mikroobiektów w znacznym stopniu pochlaniajacych swiatlo. Stwierdzono jed¬ nak, ze obraz przedmiotów ampliibudowo-fazowych (tzn, pochlaniajacych w pewnym stopniu swiatlo i zmieniajajcyeh jego faze) moze byc w mikrosko- 10 15 20 25 30 pie fazowo-kontrastowym dodatnim dosc wierny i kontrastowy, jesli przesuniecie fazowe swiatla bezposredniego (nieugietego na preparacie) bedzie znacznie mniejsze od 90°. Powstala wiec mysl wy¬ konywania do celów obserwacji przedmiotów am¬ plitudowych (tzn. pochlaniajacych w pewnym stopniu swiatlo) urzadzen analogicznych do typo¬ wych urzadzen fazowo-kontrastowych, w których na miejscu plytki fazowej,, na ogól wykonywanej w postaci pierscienia, znajdowalby sie pierscien amplitudowy, oslabiajacy w pewnym stopniiu nate¬ zenie swiatla bezposredniego bez zadnej zmiany jego fazy.Znane sa próby wykonywania takich pierscieni przez naparowanie w prózni na odpowiedniej so¬ czewce obiektywu makroskopowego warstwy meta¬ licznej. Warstwia' metaliczna oslabia jednak nate¬ zenie przechodzacego przezen swiatla w duzej mie¬ rze na skutek odbijania sie od niej promieni swietlnych, które nastepnie, ulegajac wtórnym od¬ biciom na powierzchniach elementów optycznych, staja sie zródlem szkodliwego swiatla, tzw. dzikie¬ go lub pasozytniczego, obnizajacego w znacznym stopniu kontrastowosc obrazu mikroskopowego.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji mikroskopowego urzadzenia amplitudowo-kontras¬ towego z pierscieniami amplitudowymi, które nie mialyby powyzszych wad' pierscieni metalicznych i które oslabialyby natezenie przechodzacego prze- 60552/ 60552 zen swiatla wylacznie na skutek jego pochlania¬ nia.Zgodnie z wytyczonym zadaniem powyzszy cel osiagnieto dzieki zastosowaniu pierscienia amplitu¬ dowego, skladajacego sie z dwóch na siebie nalo¬ zonych warstw: dielektrycznej, calkowicie przezro¬ czystej i warstwy sadzy, zaklejonych miedzy dwie¬ ma soczewkami obiektywu, przy czym wspólczyn¬ nik zalamania kleiwa i wspólczynnik zalamania warstwy dielektrycznej oraz jej grubosc sa tak do¬ brane, aby calkowicie skompensowane bylo ujem¬ ne przesuniecie fazowe warstwy sadzy. Sadze otrzy¬ mywane np. ze spalania stearyny, nafty, ksylolu itp. substancjisa*]3ptwlem idealnymi absorbentami ~%atlaj jfntaJavjednali duzy wspólczynnik zalamania (powyzej 2) i w typowych srodowiskach optycznych zwoluja ujemne, jprfesuniecie fazowe przechodza- przezisn swiaitJ&t iTo przesuniecie fazowe kom- ^suje^j^-wtónTe""*za pomoca warstwy dielek¬ trycznej o wspólczynniku zalamania znacznie mniejszym od wspólczynnika zalamania srodowis¬ ka (kleiwa) otaczajacego pierscien sadzowy.Mikroskopowe urzadzenie amplitudowo-kontra- stowe wedlug wynalazku oraz przykladowy sposób jego realizacji dokladnie wyjasniono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu op¬ tycznego urzadzenia, fig. 2 pierscien amplitudowy w widoku z góry, fig. 3 pierscien przyslony konden¬ sorówej w widoku z góry, fig. 4 soczewke z nalo¬ zona nan pomocnicza warstwa sadzy, fig. 5 te sama soczewke z wytoczonym w warstwie sadzy przez- roczystm kanalikiem pierscieniowym, fig. 6 ta sama soczewke co poprzednio ale z naparowana w próz¬ ni warstwa dielektryczna o odpowiedniej grubosci, fig. 7 ta sama soczewke co poprzednio z naparo- wanym pierscieniem dielektrycznym, otrzymanym w wyniku usuniecia pomocniczej warstwy sadzy, fig. 8 ta sama soczewke co poprzednio z naniesio¬ na warstwa sadzy o okreslonej przepuszczalnosci swiatla, fig. 9 ta sama soczewke co poprzednio ale po usunieciu spoza pierscienia dielektrycznego warstwy sadzowej, fig. 10 ta sama soczewke co poprzednio z wykonanym ostatecznie pierscieniem amplitudowym dielektryczno-sadizowym po zakle¬ jeniu go druga soczewka, stanowiacych lacznie od¬ powiednio wybrany zespól soczewkowy obiektywu mikroskopowego.Jak uwidoczniono na fig. 1 do 3 podstawowym elementem urzadzenia amplitudowo-kontrastowego wedlug wynalazku jest pierscien amplitudowy A wykonany z warstwy dielektrycznej D i sadzowej S zaklejonych za pomoca kleiwia optycznego B (na przyklad balsamu kanadyjskiego) miedzy dwiema soczewkami 1 i 2 odpowiedniego zespolu soczew¬ kowego obietatywu mikroskopowego Ob. Pierscien amplitudowy A jest optycznie sprzezony z otwo¬ rem pierscieniowym Sz przyslony aperturowej P kondensora K, tan. obraz otworu Sz po praejsciu swiatla przez kondensor K i obserwowany pre¬ parat tworzy sie w obiektywie Ob na pierscieniu amipilittuidowym A.Najkorzystniej jest aby pierscien amplitudowy A znajdowal sie w plaszczyznie ogniskowej obra¬ zowej obiektywu Ob, wówczas pierscieniowy ot¬ wór Sz przyslony kondensorowej P powinien sie znajdowac w plaszczyznie ogniskowej przedmioto- 20 30 35 45 .50 55 60 65 wej kondensora K. Nie jest to jednak warunek konieczny, pierscien amplitudowy A moze sie znaj¬ dowac w innym miejscu mikroskopu byle tylko w plaszczyznie sprzezonej w stosunku do plaszczyzny pierscieniowej przyslony P. Pierscien A niekoniecz¬ nie musi sie znajdowac miedzy soczewkami obiek¬ tywu moze on byc zaklejony równiez miedzy dwie¬ ma plasko-równoleglymi plytkami szklanymi.Swiatlo przechodzac przez preparat umieszczony w plaszczyznie przedmiotowej 77 obiektywu Ob ulega na nim ugieciu, tworzac swiatlo dyfrakcyjne.Swiatlo to wpadajac do obiektywu Ob w przewaza¬ jacej mierze przechodzi poza pierscieniem ampli¬ tudowym A podczas gdy przez pierscien ten prze¬ chodzi tylko swiatlo nieugiete na preparacie, zwa¬ ne swiatlem bezposrednim. Natezenie tego swiatla jest oslabione przez pierscien amplitudowy w 75— 80% (jest to optymalna absorpcja pierscienia am¬ plitudowego).Obydwa rodzaje swiatla, tzn. dyfrakcyjne i bez¬ posrednie (o zmniejszonym przez pierscien amplitu¬ dowy A natezeniu) nakladaja sie w plaszczyznie obrazowej obiektywu, dajac kontrastowy obraz preparatu, który obserwuje sie za pomoca okulara Ok, podobnie jak w zwyklym mikroskopie.Jak juz poprzednio wspomniano, sadze otrzymy¬ wane ze spalenia stearyny, nafty i innych sub¬ stancji maja duzy wspólczynnik zalamania (ponad 2). Warstwa sadzy S (fig. 1) o absorpcji kilkudzie¬ sieciu procent bedzie wywolywala zatem ujemne przesuniecie fazy przechodzacego przezen swiatla.To ujemne przesuniecie fazowe moze byc jednak skompensowane przez nalozenie pod warstwe sa¬ dzy S podkladu substancji dielektrycznej D o wspólczynniku zalamania znacznie mniejszym od wspólczynnika zalamania kleiwa B, którym pier¬ scien amplitudowy zakleja sie miedzy dwiema so¬ czewkami (lub plytkami) 1 i 2.Przykladowo wedlug wynalazku pierscien ampli¬ tudowy A mozna wykonac stosujac nastepujace substancje: — sadze (S) z plomienia stearynowego* jafco mate¬ rial pochlaniajacy swiatlo, — kriolit (D) jako material dielektryczny (przezro¬ czysty) do kompensacji ujemnego przesuniecia fazowego warstwy sadzy, — balsam kanadyjski (B), jako kieiwo zabezpiecza¬ jace w sposób trwaly pierscien amplitudowy miedzy dwiema soczewkami obiektywu.Ogólnie warstwa sadzy stearynowej S o prze- puszczalnosici swiatla T w srodowisku balsamu ka¬ nadyjskiego B wywoluje przesuniecie fazowe V fa¬ li swietlnej, okreslone nastepujacym wzorem log T k~~ gdzie 6 — róznica drogi optycznej, nB — wspól¬ czynnik zalamanda balsmu, ns — wspólczynnik zalamania warstwy sadzy, k — wspólczynnik ab¬ sorpcji sadzy.Miedzy rói&uca drogi optycamej 3 i przesunieciem fazowym istnieje zwiazek: A dlugoscia fald swietlnej. Wspólczynnik zalamania i absorpcji sadzy z plomienia stearynowego wyno¬ sza: ns = 2,32; k = 2,01 x 105 cm-i. I tak na przy¬ klad dla pierscienia amplitudowego o przepuszczal- = —2,3 (nB — ns)60552 nosci swiatla T = 0,2 (tan. 20%) róznica drogi optycznej d warstwy sadzowej S wzgledem srodo¬ wiska balsamu kanadyjskiego B o wspólczynniku zalamania nB = 1,53 bedzie wynosic d = 0,633 x 10-5 cni (znak "—" wskazuje na ujemne przesunie- 5 cie fazowe).Dla skompensowania tej róznicy drogi optycznej potrzebna jest warstwa kriolitu D o grubosci: d t== « n~ ne — tid gdzie nD jest wspólczynnikiem zalamania kriolitu.Przyjmujac wartosc wspólczynnika nD = 1,32, otrzymuje sie grubosc t = 0,3 jlc. Zatem warstwa kriolitu D o grubosci t = 0,3 /* kompensude ujem¬ ne przesuniecie warstwy sadzy S o przepuszczal- 15 nosci swiatla T = 0,2 (przy zaklejeniu pierscienia amplitudowego balsamem kanadyjskim o wspól¬ czynniku zalamania iib = 1,53).Sposób przykladowego wykonania pierscienia amplitudowego przedstawiono na fig. 4^10. Na kle- 20 j(Onej powierzchni soczewki 1 nanosi sie w znany sposób wedlug patentu nir 47i845 pomocnicza war¬ stwe sadzy PS (fig. 4), kilkakrotnie przesuwajac soczewke przez plomien lampki stearynowej. Na¬ stepnie warstwe sadzy SP utrwala sie, zwilzajac 25 ja alkoholem. Po odparowaniu alkoholu, w war¬ stwie sadzy wycina sie w znany sposób wedlug patentu 47845 pierscieniowy kanalik PK (fig. 5) o wymiarach pierscienia amplitudowego. Z kolei na powierzchnie soczewki z wytoczonym pierscie- 30 niowym kanalikiem naparowywuje sie w prózni warstwe kriolitu D (fig. 6) o odpowiedniej gru¬ bosci. Po naparowaniu kriolitu pomocnicza war¬ stwe sadzy PS wraz z osadzonymi na niej parami dielektryku sciera sie wata i ewenrbualnie przemy- 35 wa powierzchnie soczewki eterem. W rezultacie otrzymuje sie na soczewce pierscien dielektryczny D (fig. 7). Nastepnie na powierzchnie soczewki z naparowanym pierscieniem dielektrycznym naklada sie w analogiczny sposób jak poprzednio zasadni¬ cza warstwe sadzy stearynowej S (fig. 8), o zadanej przepuszczalnosci swiatla, która utrwala sie, zwil¬ zajac ja tym razem eterem. Postepuje sie przy tym podobnie jak poprzednio przy utrwalaniu warstwy pomocniczej PS alkoholem. Nastepnie wytacza sie 4g sadze z obszarów poza pierscieniem dielektrycznym D, stosujac to samo znane z patentu nr 47845 urza¬ dzenie co przy wytaczaniu przezroczystego kanalika PK (fig. 5). W rezuiftacie na soczewce otrzymuje sie pierscien amplitudowy A (fig. 9), dielektryczno-sa- 50 dzoiwy, który ostatecznie zakleja sie za pomoca bal¬ samu kanadyjiskiego B druga soczewka 2 (fig. 10), stanowiaca lacznie z poprzednia 1 odpowiednio wybrany zespól soczewkowy obiektywu mikrosko¬ powego Ob (fig. 1).Mikroskop wyposazony w urzadzenie amplitu¬ dowo-kontrastowe wedlug wynalazku szczególnie dobrze nadaje sie do obserwacji preparatów po¬ chlaniajacych w pewnym stopniu swiatlo, zwlasz¬ cza drobnych szczególów i struktur w zabarwio¬ nych komórkach i tkankach biologicznych, odzna¬ czajac sie przy tym w stosunku do zwyklego mi¬ kroskopu wieksza zdolnoscia rozdzielcza, wiekszym kontrastem obrazu oraz wieksza wyrazistoscia obrazów drobnych szczególów wystepujacych obok lub na tle wiekszych mikroobiektów. Ponadto pole widzenia mikroskopu ma przyjemne dla oka bru- natnawo-zloite zabarwienie.W odmianie urzadzenia wedlug wynalazku pier¬ scien amplitudowy i odpowiednio aperturowa przy¬ slona pierscieniowa kondensora zastapiony jest dwoma lub wieksza liczba pierscieni amplitudo¬ wych i pierscieniowych przyslon kondensorowych.Pierscien amplitudowy moze byc wykonany w po¬ staci plytki amplitudowej i sprzezonej z nia przy¬ slony kondensorowej w ksztalcie krazka, prosto¬ kata itp.Urzadzenie to znajduje zastosowanie nie tylko do badan mikroskopowych w swietle przechodza¬ cym, lecz równiez do badan w swietle odbitym. PL PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Mikroskopowe urzadzenie amplitudowoHkon- trastowe, z pierscieniem amplitudowym w obiek¬ tywie, umieszczonym w plaszczyznie sprzezonej wzgledem pierscieniowej przyslony aperturowej kondensora, stosowane do badan mikroskopowych w swietle przechodzacym jak i odbitym, znamien¬ ne tym, ze jego pierscien amplitudowy (A) dielek- tryiczno-sadlzowy, sklada sie z warstwy sadzy (S) pochlaniajacej w pewnym stopniu swiatlo oraz z warstwy dielektrycznej (D) kompensujacej ujemne przesuniecie fazowe warstwy sadzowej, przy czym obydwie warstwy stanowiace pierscien amplitudo¬ wy zaklejone sa miedzy dwiema soczewkami (1 i 2) obiektywu (Ob) lub miedzy dwiema plaskorów- noleglymi plytkami umieszczonymi w dowolnej plaszczyznie mikroskopu sprzezonej z plaszczyzna przyslony aperturowej kondensora. 2. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1 znamien¬ na tym, ze jesit wyposazona w zespól pierscieni amplitudowych i sprzezonych z nimi pierscienio¬ wych przyslon kondensorowych.KI. 42 hr 1/01 60552 MKP G 02 b, 13/00 Ok _fl_ Ob Fi9.2 TT <: p Fia.4 Sz %3KI. 42 h.

1.01 00552 MKP G 02 b. 13 00 %4 _£* _££_ _ftl. %•* Fig.6 Fig.7 JL _££_ Fig.8 ± _S_ Fi9.9 Fig.10 p^igs: r%^\ A- PL PL