DE1167059B - Microspectrophotometer - Google Patents

Description

Mikrospektrophotometer Die Kombination eines Mikroskops mit einem Spektrophotometer gestattet auch im mikroskopischen Bereich die Anwendung theoretisch gut begründeter Verfahren der Lichtabsorptions-, Reflexions- und Fluoreszenzanalyse, die im makroskopischen Bereich seit langem üblich sind.Microspectrophotometer The combination of a microscope with a Theoretically, spectrophotometer can also be used in the microscopic range well-founded methods of light absorption, reflection and fluorescence analysis, which have long been common in the macroscopic area.

Die Photometrie kleiner Areale innerhalb eines größeren mikroskopischen Präparates oder eines mikroskopischen kleinen Objekts erfordert, bei meist stärkeren Mikroskopvergrößerungen, die Ausblendung des Lichtes eines sehr kleinen Objektdetails, um nur dieses der Messung zuzuführen. Gleichzeitig muß genau kontrolliert werden, welches Detail gerade ausgemessen wird.The photometry of small areas within a larger microscopic one Specimen or a microscopic object, mostly stronger ones Microscope enlargements, the fading out of the light of a very small object detail, in order to only feed this into the measurement. At the same time, it must be carefully checked which detail is currently being measured.

Die bisher bekanntgewordenen Mikrospektrophotometer lassen sich in zwei große Gruppen einteilen: Die erste Type arbeitet mit einem sehr groß auf einen Schirm projizierten Mikrobild. Ein Loch in diesem Schirm läßt das Meßlich hindurchtreten. Bei dieser Methode ist es leicht, das Objekt mit Hilfe der Tischbewegungseinrichtungen des Mikroskops so zu verstellen, daß das Bild des jeweils auszumessenden Details genau auf das Loch im Schirm fällt, denn der Beobachter sieht ja das Bild des Objekts auf dem Schirm vor sich. Überdies lassen sich leicht kleinste Details ausblenden, denn das Loch im Schirm kann ohne Schwierigkeiten sehr klein in bezug auf das ganze Bild gemacht werden. Allerdings - und das ist die Unannehmlichkeit - erfordert diese Methode beträchtliche räumliche Vorkehrungen und eine völlige Abdunklung des Labors.The previously known microspectrophotometers can be found in Divide into two large groups: The first type works with one very large on one Screen projected micro image. A hole in this screen allows the measurable to pass through. With this method, it is easy to move the object using the table moving devices of the microscope so that the image of the detail to be measured falls exactly on the hole in the screen, because the observer sees the image of the object on the screen in front of you. In addition, the smallest details can be easily hidden, because the hole in the screen can easily be very small in relation to the whole Picture to be made. However - and this is the inconvenience - it requires it Method considerable spatial precautions and a complete darkening of the laboratory.

Die zweite Photometertype beschränkt sich darauf, in einem relativ kleinen, innerhalb des Gerätes vom Mikroskop oder vom Objektiv allein erzeugten Bild eine lichtundurchlässige Blende mit kleiner, gegebenenfalls in der Größe meßbare variabler Öffnung, die sogenannte Meßblende, anzuordnen, hinter der die Lichtmeßeinrichtung steht. Die mikroskopische Beobachtung erfolgt in einem zweiten Tubus entweder über ein drehbares Prisma, welches das Licht, je nach Stellung, in das Beobachtungsokular bzw. zum Sekundärelektronenvervielfacher (oder zu einer photographischen Kamera) leitet, oder über einen Teilungsspiegel, der einen Teil des vom Objektiv kommenden Lichtes in das Einblickokular und den Rest zum Sekundärelektronenvervielfacher lenkt. Im Prinzip sind auch Photomikroskope für diese Messung geeignet, wenn man an der Stelle der lichtempfindlichen Schicht die Meßblende und hinter dieser den Sekundärelektronenvervielfacher anordnet. Bei einem solchen Gerät ist dem Objektiv ein optisches System nachgeschaltet, mit dem man wahlweise das Licht einem Okular und/oder einer Photokamera zuführen kann. In allen diesen Fällen sieht der Beobachter zwar das Bild des Objekts; nicht aber die ausblendende Öffnung selbst. Dies hat den Nachteil, daß er darauf vertrauen muß, daß die Grundjustierung des Gerätes so weit richtig ist und auch unverändert bleibt, daß ein Fadenkreuz im Einblickokular stets genau die Mitte der Blendenöffnung markiert. Dies ist aber auf die Dauer nicht gegeben.The second type of photometer is limited to a relative small ones generated inside the device by the microscope or the lens alone Picture an opaque aperture with a small, possibly measurable in size variable opening, the so-called measuring diaphragm, to be arranged behind which the light measuring device stands. The microscopic observation takes place in a second tube either over a rotatable prism, which depending on the position, the light into the observation eyepiece or to the secondary electron multiplier (or to a photographic camera) conducts, or via a splitting mirror, which part of the coming from the lens Directs light into the eyepiece and the rest to the secondary electron multiplier. In principle, photomicroscopes are also suitable for this measurement if one is familiar with the Place the measuring diaphragm in place of the light-sensitive layer and behind this the secondary electron multiplier arranges. In such a device, the lens is followed by an optical system, with which you can either feed the light to an eyepiece and / or a photo camera can. In all of these cases the observer sees the image of the object; not but the fading out opening itself. This has the disadvantage that he can rely on it must that the basic adjustment of the device is correct and unchanged remains that a crosshair in the eyepiece always exactly the center of the aperture marked. But this is not the case in the long run.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, demgegenüber ein Mikrospektrophotometer geschlossener Bauart zur Messung des Absorptions-, Reflexions-oder Fluoreszenzvermögens kleiner Objekte bzw. Objektbestandteile zu schaffen, bei dem man, durch ein Okular einblickend, das Bild des Objekts und gleichzeitig mit diesem eine in der gleichen Ebene liegende, gegebenenfalls in ihrer Größe einstellbare Meßblende sieht. Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, in diese Bildebene einen Spiegel mit einer darin befindlichen Meßöffnung als Bildauffänger einzuführen und die Spiegeloberfläche mit dem Objektbild und der Meßöffnung durch ein Fernrohr zu beobachten. Die Realisierung dieses Erfindungsgedankens führt zu einem Gerät, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der vom Objekt kommende Lichtstrom nach Passieren eines (einfachen oder zusammengesetzten) Mikroskops einen zur optischen Achse schrägen teildurchlässigen Spiegel durchsetzt, dann an ein weiteres Spiegelsystem, auf welches das Mikroskop ein Bild des Objekts entwirft und welches eine zentrale oder annähernd zentrale lichtdurchlässige Stelle besitzt, gelangt und an diesem Spiegelsystem derart geometrisch geteilt wird, daß nur jener Teil des Lichtstromes, welcher von der zu photometrierenden Objektstelle kommt, durch die lichtdurchlässige Stelle zur Lichtmeßeinrichtung gelangt, während der übrige, die Umgebung der Meßstelle abbildende Lichtstrom derart reflektiert wird, daß die Austrittspupille des Mikroskops in sich selbst abgebildet wird und daß er über den teildurchlässigen Spiegel in ein Fernrohr geleitet wird, welches auf das auf dem Spiegelsystem entstehende Objektbild fokussiert ist.The object of the present invention is, on the other hand, a microspectrophotometer closed design for measuring the absorption, reflection or fluorescence capacity To create small objects or object components, in which one, through an eyepiece looking into the image of the object and at the same time with this one in the same Sees a plane lying, possibly adjustable in size measuring orifice. Of the Invention is now based on the idea of a mirror with a in this image plane Introduce the measurement opening located therein as an image catcher and the mirror surface to be observed through a telescope with the object image and the measuring aperture. The realization this inventive concept leads to a device which is characterized is that the luminous flux coming from the object after passing a (simple or compound) microscope inclined to the optical axis partially permeable mirror, then to another mirror system on which the microscope outlines an image of the object and which is a central or approximate central translucent point has, arrives and at this mirror system in such a way is divided geometrically that only that part of the luminous flux, which from the to The photometric point of the object comes through the transparent point to the light measuring device reaches, while the rest of the luminous flux depicting the surroundings of the measuring point is reflected that the exit pupil of the microscope imaged in itself and that it is guided through the partially transparent mirror into a telescope, which is focused on the object image emerging on the mirror system.

Dadurch werden bei kurzer Baulänge und geschlossener Bauweise offene Lichtwege vermieden. Ferner besitzt das erfindungsgemäße Gerät außer der Meßfeldblende keine bewegten und daher justieranfälligen Teile und man kann gleichzeitig das mikroskopische Bild des Objekts und darin lagerichtig die öffnung der Meßfeldblende sehen.As a result, with a short overall length and a closed construction, open ones Avoided light paths. In addition to the measuring field diaphragm, the device according to the invention also has no moving and therefore adjustment-prone parts and you can see the microscopic See the image of the object and, in the correct position, the opening of the measuring field diaphragm.

Das Spiegelsystem kann erfindungsgemäß insbesondere als sphärischer Hohlspiegel oder als ein ebener Spiegel mit davorgesetzten Linsen ausgeführt werden. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die lichtdurchlässige Stelle des Spiegelsystems mittels gegeneinander auswechselbarer Spiegel abdeckbar ist, die je eine, den hindurchtretenden und in die Lichtmeßeinrichtung eintretenden Lichtstrom begrenzende Öffnung besitzen. Erfindungsgemäß wird zum Wechseln der eben erwähnten, die lichtdurchlässige Stelle des Spiegelsystems abdeckenden Spiegels ein senkrecht zur optischen Achse beweglicher Schieber oder ein um eine zur optischen Achse parallele Achse drehbarer Revolver vorgesehen. Schließlich ist es möglich, zwischen das Spiegelsystem und die Lichtmeßeinrichtung Lichtfilter, insbesondere Interferenzverlauffilter, einzuschalten, um die Wellenlängenabhängigkeit von Absorptions-, Reflexions- oder Fluoreszenzvermögen zu untersuchen.According to the invention, the mirror system can in particular be spherical Concave mirror or as a flat mirror with lenses placed in front of it. One embodiment of the invention is that the translucent point the mirror system can be covered by means of interchangeable mirrors, each one, the light flux passing through and entering the light measuring device own limiting opening. According to the invention, to change the just mentioned, the mirror covering the translucent point of the mirror system a perpendicular to the optical axis movable slide or a slide parallel to the optical axis Axis rotating turret provided. Finally it is possible between the mirror system and the light measuring device light filter, in particular a graduated interference filter, to switch on to the wavelength dependence of absorption, reflection or To investigate fluorescence capacity.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung, teilweise im Schnitt, dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing, in part in section, shown.

Im unteren Teil 1 des trichterförmigen Gerätes, der mittels einer Klemmschraube 2 auf den Okularstutzen eines Mikroskops aufgesetzt wird - das Okular selbst ist durch die Bezugsziffer 3 angedeutet -, sind eine Linse 4 und als Teilungsspiegel ein Planglasplättchen 5 angeordnet, das auf einer Seite mit einer dünnen Schicht von etwa 50 "/o Reflexionsvermögen belegt und auf der anderen Seite entspiegelt ist. Im oberen Teil 6 ist eine Plankonvexlinse 7 eingesetzt und mittels eines Vorschraubringes 8 gehalten. Sie trägt auf ihrer ebenen Seite einen Spiegelbelag 9, aus dem ein zentraler Fleck 9' von 10 mm Durchmesser ausgespart ist. Unmittelbar über dieser Spiegelfläche 9 ist eine Spiegelscheibe 10 um eine Achse 11 drehbar gelagert. Ihr Spiegelbelag besitzt (beispielsweise bei 10' und 10") Aussparungen von 10, 7,5, 5, 3, 2, I und 0,5 mm Durchmesser, die durch Drehen der Spiegelscheibe an ihrer nach außen herausragenden Fassung 12 wahlweise unmittelbar hinter die zentrale Öffnung 9' im Spiegel 9 gebracht werden können. Diese Anordnung wirkt so, als hätte der Spiegelbelag eine variable Öffnung (Meßfeldblende) von jeweils einem der genannten Durchmesser. Ein zylindrischer Aufsatz 13 auf dem Oberteil des Gerätes trägt eine Schwalbenschwanzführung 14, in der ein in einer Fassung 15 eingelegtes, 200 mm langes Interferenzverlauffilter 16 quer zum Strahlengang verschiebbar angeordnet ist, während ein Rohr 17 einen Sekundärelektronenvervielfacher enthält. Einschiebbare Blenden 18 erlauben (bei Küvettenmessungen), die Breite des durch das Filter 16 ausgesonderten Spektralbereiches einzustellen. Der Einblick in das Photometer erfolgt durch ein auf »Unendlich« eingestelltes Fernrohr 19, das am Unterteil des Gerätes angeordnet ist. Vor ihm befindet sich eine Linse 20, die hinsichtlich ihrer optischen Daten genau der Linse 4 entspricht und in bezug auf das teildurchlässige Planglasplättchen 5 symmetrisch zu dieser angeordnet ist.In the lower part 1 of the funnel-shaped device, which is placed on the eyepiece socket of a microscope by means of a clamping screw 2 - the eyepiece itself is indicated by the reference number 3 - a lens 4 and a flat glass plate 5 as a dividing mirror are arranged, which on one side with a A thin layer of about 50 "/ o reflectivity and is coated on the other side with anti-reflective coating . A planoconvex lens 7 is inserted in the upper part 6 and held by means of a screw ring 8. On its flat side it has a mirror coating 9, from which a central spot 9 'of 10 mm diameter is cut out. Immediately above this mirror surface 9, a mirror disk 10 is rotatably mounted about an axis 11. Its mirror coating has (for example, 10' and 10 ") recesses of 10, 7.5, 5, 3, 2, I and 0.5 mm diameter, which by turning the mirror pane on its outwardly protruding socket 12, optionally directly behind the central opening 9 'in the mirror 9 can be brought. This arrangement acts as if the mirror covering had a variable opening (measuring field diaphragm) each of one of the specified diameters. A cylindrical attachment 13 on the upper part of the device carries a dovetail guide 14 in which a 200 mm long interference filter 16 inserted in a holder 15 is arranged transversely to the beam path, while a tube 17 contains a secondary electron multiplier. Slidable diaphragms 18 allow (for cuvette measurements) to adjust the width of the spectral range separated out by the filter 16. The photometer can be viewed through a telescope 19 which is set to "infinity" and which is arranged on the lower part of the device. In front of it there is a lens 20 which, with regard to its optical data, corresponds exactly to the lens 4 and is arranged symmetrically to the latter with respect to the partially transparent flat glass plate 5.

Die Funktion des beschriebenen Mikrospektrophotometers ist leicht zu überblicken: Ein beliebiges, die Austrittspupille erfüllendes, durch die Linse 4 konvergent gemachtes Strahlenbündel 21, das von einem bestimmten Objektpunkt herkommt, trifft so auf die Linse 7 auf, daß es sich, ein Bild des Objekts bildend, auf der Fläche 9 vereinigt, dort reflektiert wird und wieder in die Austrittspupille zurückkehrt bzw. nach Teilreflexion an 5 in das Spiegelbild der Austrittspupille und weiter ins Fernrohr 19 gelenkt wird. Beim Einblick in dieses sieht man also über 5 ein Bild des Objekts in 9, gleichzeitig aber auch die im Zentrum von 9 liegende Öffnung, den Meßpunkt, und zwar als dunklen Fleck, da ja das durch ihn hindurchgehende Licht nicht reflektiert, sondern vom Sekundärelektronenvervielfacher aufgenommen und gemessen wird. Man hat also immer und unabhängig von der Qualität einer vorherigen Justierung eine ständige exakte Kontrolle über die Lage des Meßpunktes. Beträgt der wahre Durchmesser des Meßpunktes minimal 0,5 mm und arbeitet man mit Ölimmersionsobjektiv 100: 1, Okular 10x und wählt die Brennweite der Linsen 4, 7 und 20 : 250 mm, so hat der aus dem Objekt ausgeblendete Bereich einen Durchmesser von 0,5 1.The function of the described microspectrophotometer is easy to be surveyed: Anything that fills the exit pupil through the lens 4 beam 21 made convergent, which comes from a certain object point, strikes the lens 7 so that it forms an image of the object on the Surface 9 is combined, is reflected there and returns to the exit pupil or after partial reflection at 5 in the mirror image of the exit pupil and further is directed into the telescope 19. When you look into this, you can see over 5 Image of the object in 9, but at the same time also the opening in the center of 9, the measuring point, as a dark spot, since the light passing through it not reflected, but recorded and measured by the secondary electron multiplier will. So you always have and regardless of the quality of a previous adjustment constant exact control over the position of the measuring point. Is the true diameter of the measuring point at least 0.5 mm and working with an oil immersion objective 100: 1, Eyepiece 10x and selects the focal length of lenses 4, 7 and 20: 250 mm, then the The area hidden from the object has a diameter of 0.5 1.

Ein Vorteil der gewählten Anordnung besteht übrigens auch darin, daß das im Fernrohr beobachtete Bild stets die gleiche Helligkeit besitzt, unabhängig davon, ob bzw. in welcher Stellung das Filter 16 eingeschaltet ist. Ferner ist ohne weiteres ein Photographieren des Bildes zugleich mit dem Meßpunkt möglich, indem eine auf »Unendlich« eingestellte Kleinbildkamera auf das Fernrohr aufgesetzt wird.An advantage of the chosen arrangement is also that the image observed in the telescope always has the same brightness, regardless of whether or in which position the filter 16 is switched on. Furthermore is without further photographing the image at the same time as the measuring point is possible by a 35mm camera set to "infinity" is placed on the telescope.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Mikrospektrophotometer zur Messung des Absorptions-, Reflexions- oder Fluoreszenzvermögens kleiner Objekte bzw. Objektbestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Objekt kommende Lichtstrom nach Passieren eines Mikroskops (3) einen zur optischen Achse schrägen teildurchlässigen Spiegel (5) durchsetzt, dann an ein weiteres Spiegelsystem (9), auf welches das (einfache oder zusammengesetzte) Mikroskop ein Bild des Objekts entwirft und welches eine zentrale oder annähernd zentrale lichtdurchlässige Stelle (9') besitzt, gelangt und an diesem Spiegelsystem derart geometrisch geteilt wird, daß nur jener Teil des Lichtstromes, welcher von der zu photometrierenden Objektstelle kommt, durch die lichtdurchlässige Stelle (9') zur Lichtmeßeinrichtung (17) gelangt, während der übrige, die Umgebung der Meßstelle abbildende Lichtstrom derart reflektiert wird, daß die Austrittspupille des Mikroskops in sich selbst abgebildet wird und daß er über den teildurchlässigen Spiegel (5) in ein Fernrohr (19) geleitet wird, welches auf das auf dem Spiegelsystem (9) entstehende Objektbild fokussiert ist. Claims: 1. Microspectrophotometer for measuring the absorption, Reflectivity or fluorescence capacity of small objects or object components, thereby characterized in that the luminous flux coming from the object after passing through a microscope (3) penetrates a partially transparent mirror (5) which is inclined to the optical axis, then to another mirror system (9) to which the (simple or composite) Microscope creates an image of the object and which one is central or approximate central translucent point (9 ') has, arrives and this mirror system is geometrically divided in such a way that only that part of the luminous flux, which from the part of the object to be photometric comes through the translucent part (9 ') the light measuring device (17) arrives, while the rest, the surroundings of the measuring point imaging luminous flux is reflected in such a way that the exit pupil of the microscope is imaged in itself and that it is through the partially transparent mirror (5) into a telescope (19), which is directed to the resulting on the mirror system (9) Object image is focused. 2. Mikrospektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelsystem aus einem sphärischen Hohlspiegel besteht. 2. Microspectrophotometer according to claim 1, characterized in that that the mirror system consists of a spherical concave mirror. 3. Mikrospektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiegelsystem aus einem ebenen Spiegel (9) mit davorgesetzten Linsen (7) besteht. 3. Microspectrophotometer according to claim 1, characterized in that the mirror system consists of a plane Mirror (9) with lenses (7) placed in front of it. 4. Mikrospektrophotometer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Stelle (9') des Spiegelsystems mittels gegeneinander auswechselbarer Spiegel (10) abdeckbar ist, die je eine, den hindurchtretenden und in die Lichtmeßeinrichtung (17) eintretenden Lichtstrom begrenzende Öffnung (10', 10") besitzen. 4. Microspectrophotometer according to claims 1 to 3, characterized in that the light-permeable point (9 ') of the mirror system can be covered by means of mutually interchangeable mirrors (10), each of which has one opening which limits the luminous flux passing through and entering the light measuring device (17) (10 ', 10 ") . 5. Mikrospektrophotometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechseln der Spiegel ein senkrecht zur optischen Achse beweglicher Schieber vorgesehen ist. 5. Microspectrophotometer according to claim 4, characterized in that a perpendicular to the optical axis movable slide is provided. 6. Mikrospektrophotometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechseln der Spiegel (10) ein um eine zur optischen Achse parallele Achse (11) drehbarer Revolver (12) vorgesehen ist. 6. Microspectrophotometer according to claim 4, characterized in that for changing the mirror (10) a an axis (11) rotatable parallel to the optical axis is provided is. 7. Mikrospektrophotometer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spiegelsystem (9) und Lichtmeßeinrichtung (17) Lichtfilter (16), insbesondere Interferenzverlauffilter, einschaltbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 196147; Rinne-Berek, Anleitung zur optischen Untersuchung mit dem Polarisationsmikroskop, Stuttgart, 1953, S. 186, 313 bis 317; Prospekt der Firma VEB Carl Zeiss, Jena, Mikrophotographische Einrichtung, TRPT Nr. 5030/53.7. Microspectrophotometer according to claims 1 to 6, characterized in that that between the mirror system (9) and light measuring device (17) light filter (16), in particular Graduated interference filters, can be switched on. Considered publications: Austrian Patent No. 196147; Rinne-Berek, instructions for optical examination with the polarization microscope, Stuttgart, 1953, pp. 186, 313 to 317; Prospectus of VEB Carl Zeiss, Jena, microphotographic device, TRPT No. 5030/53.