PL64695B3 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 25.IV.1972 KI. 42 h, 21/00 MKP G 02 b, 27/28 UKD Twórca wynalazku: Maksymilian Pluta Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Optyki, Warszawa (Polska) Mikroskop interferencyjno-polaryzacyjny Przedmiotem patentu glównego nr 53149 jest mikroskop interferencyjno-polaryzacyjny zaopatrzo¬ ny w uklad dwóch pryzmatów dwójlomnych, z których jeden ma zewnetrzna plaszczyzne loka¬ lizacji prazków interferencyjnych, umieszczony jest 5 tuz za ukladem soczewkowym obiektywu i jest obrotowy wokól jego osi a drugi pryzmat, majacy równiez zewnetrzna albo tez wewnetrzna plasz¬ czyzne lokalizacji prazków interferencyjnych, znaj¬ duje sie w tubusie mikroskopu i jest przesuwny 10 w kierunku równoleglym i prostopadlym do osi obiektywu. Pierwszy z tych pryzmatów nazwany jest pryzmatem obiektywowym a drugi tubuso- wym.Przez ruch obrotowy pryzmatu obiektywowego 15 dokonuje sie zmiany wielkosci rozdwojenia obrazu badanego przedmiotu. W zaleznosci od ustawienia tego pryzmatu wzgledem pryzmatu tubusowego otrzymuje sie dla danego powiekszenia obiektywu trzy rózne wartosci rozdwojen obrazu, bedace su¬ ma albo róznica rozdwojen dawanych przez kazdy pryzmat z osobna, albo tez rozdwojeniem pocho¬ dzacym tylko od pryzmatu tubusowego.W pierwszym przypadku katy lamiace obydwu pryzmatów sa skierowane zgodnie (jest to usta- 25 wienie addytywne pryzmatu obiektywowego), w drugim przypadku — przeciwnie (ustawienie sub- traktywne pryzmatu obiektywowego), w trzecim — krawedzie lamiace obu pryzmatów tworza kat 45° (ustawienie neutralne pryzmatu obiektywowego). 30 20 2 Przejscie przez wszystkie trzy wartosci rozdwojen obrazu wymaga obrotu pryzmatu obiektywowego przynajmniej o 180°, pod warunkiem, ze wyjscio¬ we polozenie tego pryzmatu jest addytywne lub subtraktywne.W przypadku, gdy wyjsciowe ustawienie pryz¬ matu obiektywowego jest dowolne, dla otrzyma¬ nia wszystkich wymienionych wartosci rozdwojen, wymaganym jest, aby kat obrotu wynosil 360°.Jest to niewygodne zarówno dla konstruktora jak i uzytkownika mikroskopu, poniewaz pryzmat obiektywowy w celu uzyskania mozliwie' duzych wartosci rozdwojen obrazu, musi miec duzy kat lamiacy i tym samym dla uzyskania jednorodnej interferencji musi byc umieszczony jak najblizej obiektywu mikroskopowego, a najkorzystniej w sa¬ mym obiektywie tuz za jego ostatnia soczewka.Realizacja obrotu pryzmatu o 360° w takim przypadku moze byc dokonana dwoma sposoba¬ mi: przez obrót calego obiektywu lub przez obrót samego pryzmatu wokól osi obiektywu. W pierw¬ szym przypadku nie uniknione jest przemieszcza¬ nie sie (bicie) obrazu wraz z obrotem obiektywu, co jest nie pozadane z punktu widzenia spraw¬ nego uzytkowania mikroskopu, natomiast w dru¬ gim przypadku konstrukcja mechaniczna obiekty¬ wu jest dosc skomplikowana i kosztowna.Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych niedogodnosci oraz udoskonalenie urzadzenia do 64 6953 zmiany wielkosci rozdwojenia obrazu w omawia¬ nym mikroskopie interferencyjno-polaryzacyjnym.Zgodnie z wytyczonym zadaniem powyzszy cel osiagnieto dzieki zastosowaniu miedzy pryzmatami dwpjlomnymi plytki pólialowej (pólfalówki) wy¬ konanej z materialu dwójlomnego (np. kwarcu) i wytwarzajacej miedzy promieniem swietlnym zwy¬ czajnym i nadzwyczajnym róznice drogi optycznej równa 1/2 dlugosci fali swietlnej. Plytka taka po¬ siada wlasnosc obrotu plaszczyzny polaryzacji Swiatla liniowo spolaryzowanego o kat symetrycz¬ ny w stosunku do jednego z jej dwóch przekro¬ jów glównych, wyznaczonych przez kierunki drgan swiatla w promieniu zwyczajnym i nadzwyczaj¬ nym.Wlasnosc te wykorzystano do zmiany rozdwoje¬ nia obrazu w mikroskopie interferencyjno-polary¬ zacyjnym od wartosci odpowiadajacej addytywne- mu ustawieniu pryzmatu obiektywowego do war¬ tosci odpowiadajacej subtraktywnemu ustawieniu tego pryzmatu, wzglednie na odwrót.Urzadzenie wedlug wynalazku dokladnie wy¬ jasnione jest na podstawie przykladu jego wyko¬ nania, zilustrowanego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu optycznego mikrosko¬ pu interferencyjno-polaryzacyjnego z ukladem dwóch pryzmatów dwójlomnych i pólfalówka, fig. 2 — pryzmat dwójlomny symetryczny Wollastona, fig. 3 — maksymalne rozdwojenie obrazu -w polu widzenia mikroskopu, fig. 4 — posrednie rozdwo¬ jenie obrazu, fig. 5 — minimalne rozdwojenie obrazu, fig. 6 — jedno podstawowe ustawienie plytki pólfalowej wzgledem pryzmatu dwójlomne¬ go obiektywowego, fig. 7 — drugie podstawowe ustawienie plytki pólfalowej wzgledem tegoz pryz¬ matu.Podstawowymi elementami mikroskopu, w któ¬ rym zastosowano urzadzenie zgodnie z wynalaz¬ kiem, sa: polaryzator P, przyslona aperturowa D ze szczelina S umieszczona w ognisku kondensora K; obiektyw Ob z pryzmatem dwójlomnym Wj obrotowym wokól jego osi; plytka pólfalowa PF; pryzmat dwójlomny W2 umieszczony w tubusie mikroskopu i przesuwny w kierunku równoleg¬ lym do osi obiektywu zaznaczonym strzalka w, oraz w kierunku prostopadlym do osi obiektywu i zaznaczonym strzalka p. Ustawienie pryzmatu W2 jest takie, ze jego krawedz lamiaca (jest to kra¬ wedz przy kacie lamiacym pryzmatu, oznaczonym na rysunku przez a2) jest równolegla do szczeli¬ ny S- przyslony aperturowej D kondensora K.Z pryzmatem W2 polaczona jest plytka mikro- metryczna M, sluzaca do pomiaru przesuniec pryz¬ matu w kierunku p przy wyznaczaniu róznicy dro¬ gi optycznej w badanym preparacie B. Powyzej pryzmatu W2 umieszczony jest analizator A, a na¬ stepnie dwuoczna nasadka okularowa ND, okular OK do obserwacji obrazu interferencyjnego bada¬ nego preparatu i mikroskop pomocniczy MP, skla¬ dajacy sie z obiektywu L, plytki ogniskowej PO i okulara E. Mikroskop MP sluzy do odczytywania wartosci podzialki plytki mikrometry cznej M.Pryzmaty dwójlomne Wx i W2 (wykonane np. z krysztalu kwarcu) charakteryzuja sie tym, !4 695 4 ze kazdy z nich umieszczony miedzy dwoma pola¬ ryzatorami daje w swietle przechodzacym prosto¬ liniowe prazki interferencyjne. Prazki te biegna równolegle do krawedzi lamiacej pryzmatu i sa 5 zlokalizowane w plaszczyznie (Hj. i H2) lezacej . w., pewnej Odleglosci (hx i h2) tym wiekszej im mniejszy jest kat'lamiacy (% i a2) pryzmatu dwój- fJomnego, im grubszy jest sam pryzmat i tto. wiek¬ szy kat (/?! i /?2) pód jakim klin 1 ,pryzmatu wy- 10 ciety jest do osi optycznej kwarcu, zaznaczonej na rysunku podwójna strzalka. Os ta w drugim klinie \2) pryzmatów biegnie prostopadle do plasz¬ czyzny rysunku, co zaznaczono w postaci kólka z kropka. Kontrastowosc prazków inferferencyj- 15 nych jest maksymalna, jezeli plaszczyzny polary¬ zacji sa skrzyzowane i tworza kat 45° z^krawedzia -lamiaca pryzmatu, , * Pryzmaty W± i W2 maja tak dobrane wyzej wy¬ mienione . parametry, ze plaszczyzny HL i H2 loka- 20 lizacji ich prazków interferencyjnych pokrywaja sie z ogniskiem obrazowym F* obiektywu Ob.Wówczas w plaszczyznie obrazowej jz' mikroskopu otrzymuje sie pole interferencyjne w postaci jed¬ norodnej barwy (lub jasnosci). Pryzmat W2 jest 25 wymienny na pryzmat W3 (fig. 2), który jest sy¬ metrycznym pryzmatem dwójlomnym Wollastona z prazkami interferencyjnymi zlokalizowanymi w plaszczyznie H3, przebiegajacej przez jego srodek.Jest to zatem pryzmat z wewnetrzna plaszczyzna 30 lokalizacji prazków interferencyjnych. Sluzy on do otrzymywania w plaszczyznie obrazowej 7iy inter¬ ferencji z polem prazkowym.Ogólna zasada dzialania mikroskopu jest naste- 35 pujaca. — Z kondensora K wychodzi plaska fala swietlna liniowo spolaryzowana przez polaryzator P. Fala ta przechodzac przez preparat B ulega lo¬ kalnym deformacjom (przesunieciem fazy) odpo¬ wiednio do wystepujacych w preparacie róznic drogi optycznej. Zdeformowana fala wpada do obiektywu Ob i nastepnie zostaje rozwidlona przez pryzmat dwójlomny W± na dwie fale:'zwyczajna i nadzwyczajna. Z fal tych na rysunku wyodreb¬ niono po jednym promieniu swietlnym: J0 i Je. 45 Pierwszy z nich po wyjsciu z pryzmatu Wj jest spolaryzowany w plaszczyznie przekroju glównego klina 2 (jest to plaszczyzna wyznaczona przez nor¬ malna i os optyczna tego klina), a drugi promien w plaszczyznie przekroju glównego klina 2, co od- 50 powiednio zaznaczono na rysunku podwójna strzal¬ ka i kólkiem z kropka. Rozdwojone fale swietlne padajac na pryzmat W2 ulegaja dalszemu zala¬ maniu, a nastepnie po przejsciu przez analizator A zostaja spolaryzowane w tej samej plaszczyznie 55 i nakladajac sie daja w plaszczyznie obrazowej jiy obraz interferencyjny badanego przedmiotu B w postaci zmiany barwy lub jasnosci jednorodnego pola interferencyjnego (lub w postaci odchylenia prazków interferencyjnych, jesli zamiast pryzmatu 60 W2 stosuje sie pryzmat W3).Obraz przedmiotu B sklada sie z dwóch bardziej lub mniej rozdwojonych obrazów: B0 i Be, z któ¬ rych pierwszy odpowiada fali swietlnej J0 a dru¬ gi fali Je. Maksymalne rozdwojenie obrazu (Fig. 3) 65 uzyskuje sie wówczas, jezeli pryzmat obiektywowy64 695 i#i jest ¦ustawiony tak, jak' to pokazano na fig. 1.Jest to polozenie addytywne pryzmatu W^ a Wy¬ padkowe rozdwojenie r obrazu (Fig. 3) jest suma rozdwojen rt i r2 dawanych przez kazdy pryzniat z osobna. Liczbowo rozdwojenia te wyrazaja sie 5 w sposób nastepujacy: r± = f'M (ne — 2nQ + nj • tgc^, r2 = f'M (ne — 2nQ + n2) • tga2, gdzie f jest ogniskowa obrazowa obiektywu, M — jego powiekszeniem, at i a2 — katami lamiacymi pryzmatów dwójlomnych, n0 i na — wspólczynni¬ kiem zalamania zwyczajnym i nadzwyczajnym materialu dwójlomnego, z którego pryzmaty sa wykonane, a nt i n2 okreslone sa wzorami: 15 v nQ2cos2 px + n2 sin2 ^ 10 35 \J n2cos2 p2 + nj sin2 p2 gdzie /?x i fi2 sa katami pod jakimi kliny 1 pryz¬ matów Wj i W2 sa wyciete do osi optycznej krysz- 25 talu dwójlomnego.Jezeli pryzmat dwójlomny W± zostanie nastep¬ nie obrócony wokól osi obiektywu Ob o 180°, to wówczas wypadkowe rozdwojenie r ulegnie zmia¬ nie i bedzie równe róznicy rozdwojen r± i r2 (Fig. 30 4). Jest to subtraktywne ustawienie pryzmatu W± wzgledem pryzmatu W2.Róznica miedzy subtraktywnym i addytywnym ustawieniem pryzmatu W± polega na tym, ze przy ustawieniu addytywnym promien zwyczajny J0 od¬ chylony byl w prawo od osi obiektywu, a pro¬ mien nadzwyczajny Je w lewo. Przy ustawieniu subtraktywnym promien J0 przechodzi na lewa strone a promien Je na prawa. Jezeli natomiast pryzmat WA obróci sie w jednym lub drugim kie¬ runku od polozenia przedstawionego na fig. 1 o 45°, to wówczas wypadkowe rozdwojenie r bedzie rów¬ ne rozdwojeniu r2, jakie daje tylko pryzmat W2 (Fig. 5).W przypadku gdy ze wzgledów konstrukcyjnych nie moze byc zagwarantowane jednoznaczne wyj¬ sciowe ustawienie pryzmatu dwójlomnego, np. ad- dytywne (lub subtraktywne), ale dowolne, to wówczas dla przejscia od rozdwojenia obrazu r = 50 = r± + r2 do r = rj — r2 nalezy pryzmatowi Wt zapewnic obrót wokól osi obiektywu o pelny kat 360°.Tak duzego kata obrotu uniknie sie wykorzystu¬ jac pólfalówke PF (Fig. 1). Jezeli mianowicie 55 pryzmat Wt bedzie ustawiony tak, jak to przed¬ stawiono na fig. 1, a pólfalówka PF tak, jak po¬ kazano na fig. 6, to znaczy jeden z jej kierunków glównych g19 g2 (sa to kierunki drgan swiatla w pólfalówce) bedzie równolegly do kierunku osi op- eo tycznej KO klina 2 pryzmatu W19 to promienie Jo i Je po przejsciu przez pólfalówke nie zmienia swojego charakteru; ich kierunek drgan bedzie ta¬ ki sam po przejsciu przez pólfalówke jak i przed wejsciem do niej, co zaznaczono na fig. 6 strzal- 65 40 45 kami J0 i Ja/ majacymi ten sam kierunek co na fig. u. v / ¦;"¦"*'¦ " ¦•¦;' ¦'"'¦ \ "¦¦¦";'' ;;';; -""'* fakie* ustawianie pólfalówki okresla sie jako' pierwsze podstawowe ustawienie. Jezeli natórhiast pólfalówka PF zostanie ustawiona tak, jak to przedstawiono na fig. 7, gdzie jeden z jej glów¬ nych kierunków gl9 g2 tworzy z osia optyczna kli¬ na 2 pryzmatu W± kat 45°, to kierunki drgan swia¬ tla promieni J0 i Je (Fig. 1) ulegna po przejsciu przez pólfalówke skreceniu o 90°. Promien J0 przyj¬ mie wiec kierunek drgan promienia Je i na od¬ wrót. Pólfalówka PF przeksztalca promien J0 w Je a promien Je w J0, jak to zaznaczono na fig. 7.Takie ustawienie pólfalówki okresla sie jako drugie podstawowe ustawienie.Chcac z kolei otrzymac wypadkowe rozdwojenie r = r± nalezy przy drugim podstawowym ustawie¬ niu pólfalówki PF (Fig. 7) obrócic pryzmat Wx wokól osi obiektywu Ob (Fig. 1) o kat 45° w jed¬ nym lub drugim kierunku od polozenia addytyw- nego (lub subtraktywnego). W ten sposób dla uzys¬ kania wszystkich trzech wartosci rozdwojenia ob¬ razu wystarczy zapewnic pryzmatowi Wt obrót w granicach 45°. W przypadku dowolnego wyjscio¬ wego ustawienia pryzmatu WA przedzial jego obro¬ tu musi byc dwa razy wiekszy, tzn. 90°. W ten spo¬ sób stosujac pólfalówke uzyskuje sie w jednym i drugim przypadku czterokrotnie mniejszy kat obrotu pryzmatu obiektywowego Wx niz w zna¬ nym dotychczas rozwiazaniu.Stosujac pryzmat W3 (Fig. 2) zamiast pryzmatu W2. Rozdwojenie obrazu r3 dawane przez ten pryz¬ mat okreslone jest wzorem: r3 = (f'M — ha) 2 (ne — nD) tga3, gdzie h3 jest odlegloscia pryzmatu W3 od ogniska obrazowego F' obiektywu Ob, a3 — katem lamia¬ cym pryzmatu, f — ogniskowa obiektywu, M — jego powiekszeniem, n0 i ne — zwyczajnym i nad¬ zwyczajnym wspólczynnikiem zalamania swiatla materialu dwójlomnego z którego pryzmat W3 jest wykonany.Ustawiajac pólfalówke PF tak, jak to pokaza¬ no na rys. 6 i 7 otrzymuje sie wypadkowe rozdwo¬ jenie obrazu r = r± + r3 i r = rt — r3, a nastep¬ nie obracajac pryzmat Wt o 45° od polozenia po¬ kazanego na fig. 1 uzyskuje sie trzecia wartosc rozdwojenia obrazu r = r3. Korzystnie jest, aby rozdwojenie r3 pryzmatu W3 bylo nieznacznie wieksze lub mniejsze od rozdwojenia rt pryzmatu Wj. Wówczas wartosc rozdwojenia r = rA — r3 jest mala i otrzymuje sie tak zwana dyferencjal- na interferencje z polem prazkowym. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Mikroskop interferencyjno-polaryzacyjny wedlug patentu nr 53149, zawierajacy pryzmat dwójlomny w tubusie mikroskopu przesuwny w kierunku rów¬ noleglym i prostopadlym do osi obiektywu, oraz pryzmat dwójlomny z zewnetrzna plaszczyzna lo¬ kalizacji prazków interferencyjnych, umieszczony za ukladem optycznym obiektywu mikroskopowego i osadzony obrotowo wokól osi obiektywu w spo¬ sób umozliwiajacy zmiane rozdwojenia obrazu ba¬ danego przedmiotu, znamienny tym, ze miedzy64 695 7 8 pryzmatami dwójlomnymi (Wj i W2) umieszczona przedmiotu, odpowiadajacego sumie rozdwojen tego jest plytka pólfalowa 45° wokól osi obiektywu (Ob) uzyskuje sie przejscie (Wi i W2) lub (Wt i Wj), do rozdwojenia bedacego od wypadkowego rozdwojenia obrazu badanego róznica rozdwojen skladowych.KI. 42 h, 21/00 64 695 MKP G 02 b, 27/20 tlP'< -PO TT'—J— WP j 0K-- 4*^ \--: ¦ND M M U3 TM \/ \u 4^ Hs h ¦*\- f %i fiy/KI. 42 h. 21/00 64 695 MKP G 02 b, 27/28 £&U tek-h Fty 5 w, PF HO_ s t H\ i ~\ a f T / r( * [ N. 92 \ *'m\ f / z~ Fic 6 Fig. 7 ZF „Ruch" W-wa, zam. 1609-71, nakl. 185 egz. + 20 Cena zl 10,— PL PL