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Optisches Mikroskop Die Erfindung bezieht sich auf optische Mikroskope,
insbesondere auf ein Mikroskop,mit dem es möglich ist, verschiedene Arten mikroskopischer
Untersuchungen und Betrachtungen durch änderung des optischen Systems durchzuführen.
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Um Hellfeldbetrachtung, Dunkelfeldbetrachtung und Betrachtung mit
hohem Auflösungsvermögen an einem Objekt mit bekannten optischen Mikroskopen durchzuführen,
ist es notwendig, verschiedene Mikroskope zu nehmen, die die betreffende Betrachtungsart
durchzuführen gestatten und das Objekt der Reihe nach durch die betreffenden Mikroskope
zu führen, um es zu betrachten.
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Wenn beabsichtigt ist, diese verschiedenen Betrachtungsauten mit nur
einem Mikroskop durchzuführen, ist es notwendig, verschiedene Beleuchtungssysteme
und optische Systeme vorzusehen und die Betrachtung des Objekts unter Austausch
der Beleuchtungssysteme und der optischen Systeme durchzuführen, was kompliziert
ist. Daher ist diese Art der mikroskopischen Untersuchung sehr unbequem, Darüber
hinaus unterliegt das Objekt während der
Austauschvorgänge Anderungen,
wie Verschiebung und dies hat einen ungünstigen Einfluß auf die Betrachtung.
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Der vqrliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches
Mikroskop anzugeben, das in einfacher Weise für die verschiedenen Betrachtungsarten
umgestellt werden kann.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche
gekennzeichnet.
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Ein optisches Mikroskop nach der Erfindung mit einer fest oder beweglichen
angeordneten ringförmigen Maske am hinteren Brennpunkt eines Mikroskopobjektivs
oder an der konjugierten Bildebene des hinteren Breinpunktes und eine ringförmige
Blende fest oder beweglich an dem vorderen Brennpunkt einer Kondens..orlinse ermöglichen
hochauflösende Hellfeldbetrachtung und hochauflösende Dunkelfeldbetrachtung mit
einem Mikroskop durchzuführen, durch Wechsel von ringförmiger Maske und ringförmiger
Blende, um sie in verschiedenen Kombinationen zu verwenden. Das optische Mikroskop
nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht mit anderen Worten hochauflösende Hellfeldbetrachtung
durchzuführen, wenn nur die ringförmige Blende in das optische System des Mikroskops
eingeführt ist, ohne daß die ringförmige Maske verwendet wird und es ermöglicht
hochauflösende
Dunkelfeldbetrachtung durchzufAhrenf wenn sowohl
die ringförmige Maske als auch die ringförmige Blende in das optische System des
Mikroskops eingeschaltet sind.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird durch eine Strahluna
beweglich angeordnete Maske zum Ausschalten ded nahe der optischen Achse des Mikroskops
eine Hellfeld- und eine Dunkelfeldbetrachtung zusätzlich zur hochauflösenden Hellfeld-
und hochauflösenden Dunkelfeldbetrachtung ermöglicht, indem diese Maske anstelle
der zuvor erwähnten ringförmigen Maske und der ringförmigen Blende eingeführt oder
herausgenommen wird.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, die
schematisch Einzelheiten im optischen System des Mikroskops nach der Erfindung darstellen.
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Es zeigt Fig. 1 das optische System eines Mikroskops nach der vorliegenden
Erfindung, Fig. 2 den Aufbau der in dem Mikroskop nach der Erfindung verwendeten
ringförmigen Blende und Fig. 3 den Aufbau der in dem Mikroskop nach der Erfinduo
g verwendeten ringförmigen Maske.
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Das Prinzip der vorliegenden Erfindung sei anhand des in Fig. 1 gezeigten
optischen Systems erläutert. Da das Okular in gleicher
Weise wie
bei den bekannten Mikroskopen ausgeführt sein kann, ist es dort fortgelassen. Das
Beleuchtungsystem ähnelt dem optischen System für Köhler-Beleuchtung. Zunächst sind
eine Leuchtfläche 1 und eine Sammellinse 2 vorgesehen. Dann folgt eine ringförmige
Blende 3, die den nachstehend noch näher beschriebenen Aufbau besitzt und so angeordnet
ist, daß sie frei in den optischen Weg eingeführt und aus diesem herausgenommen
werden kann und daß die Strahlung von der Leuchtfläche 1 auf die ringförmige Blende
3 durch die Sammellinse 2 aLgebildet wird. Eine Kondensorlinse 4 ist so angeordnet,
daß die ringförmige Blende 3 in die Stellung des vorderen Brennpunktes der Kondensorlinse
4 kommt. Dann folgt ein zu betrachtendes Objekt 5 und ein schematisch dargestelltes
Objektiv 6. An der Stellung des hinteren Brennpunktes des Objektivs 6 ist eine ringförmige
Maske 7 so angeordnet, daß sie frei in den optischen Strahlengang eingeführt und
aus diesem herausgenommen werden kann. Bei dem betrachteten optischen System ist
die ringförmige Blende 3, wie in Fig. 2 gezeigt, ausgebildet, d.h. sie hat einen
ringförmigen Schlitz 3a mit dem Radius r und der Breite d.
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Daher wird die durch den ringförmigen Schlitz 3a hindurchgelangte
Strahlung Parallelstrahlung, nach dem sie durch die Kondensorlinse 4 gebrochen ist
und das Objekt 5 beleuchtet. Dabei ist der Radius r des ringförmigen Schlitzes 3a
der ringförmigen Blende 3 so gewählt, daß die durch das Objekt 5 hindurchgehende
Strahlung, d.h. die sog. gebeugten Strahlen O-ter Ordnung durch den Randabschnitt
des Objektivs 6 hindurchgehen und es ist vorteilhaft, die Breite d so klein wie
möglich zu machen. Die rinaförmige Maske 7 ist, wie in
Fig. 3 dargestellt,
ausgebildet, Wie daraus ersichtlich, ist die ringförmige Maske 7 so aufgebaut daß
sie das Bild der ringförmigen Blende, das von dem Objektiv 6 in Fig. 1 erzeugt wird,
abschirmt, d.h. das Bild der Strahlung, die durch den Randabschnitt des Objektivs
6 hindurchgelaufen ist und die von dem Objektiv 6 zum hinteren Brennpunkt des Objektivs
6 fokussiert worden ist. Daher werden der Radius r' und die Breite d' der ringförmigen
Maske so gewählt, daß ihr Verhältnis zum Radius r und zur Breite d der oeffnung
in der ringförmiger. Blende 3 gleich dem Verhältnis der Bilder ihrer Gegenstände
durch die Kondensorlinse 4 und das Objektiv 6 ist, Ein Mikroskop, in dem die ringförmige
Blende 3 und die ringförmige Maske 7 in den optischen Strahlengang in der oben erwähnten
Weise eingefügt sind, ermöglicht die Durchführung einer hochauflösenden Dunkelfeldbetrachtung.
Das heißt, die von der Lichtfläche 1 ausgehende Strahlung wird auf die ringförmige
Blende 3 durch die Sammellinse 2 abgebildet und die durch die ringförmige Blende
3 hindurchgehende Strahlung wird Parallelstrahlung mittels der Kondensorlinse 4
und beleuchtet das Objekt 5. Von der das Objekt 5 beleuchtenden Strahlung gehen
die gebrochenen Strahlen O-ter Ordnung durch den Randabschnitt des Objektivs 6 und
werden am hinteren Brennpunkt des Objektivs 6 abgebildet. Diese Strahlen werden
jedoch durch die an dieser Stelle angeordnete ringförmige Blende abgewerden schirmt,
Mit anderen Worten von der durch das Objekt 5 gebrochenen Strahlung die sog. gebrochenen
Strahlen O-ter Ordnung ausgeschaltet und es ist so moglich, ein Dunkelfeldbild zu
erhalten.
Bisweilen kann es schwierig sein, die ringförmige Maske
an der Stelle des hinteren Brennpunktes des Objektivs anzuordnen. Dann ist es jedoch
möglich, das obenerwähnte Bild an eine andere unter Stellung zu projizieren Verwendung
eines weiteren Linsensystems und das projizierte Bild abzuschirmen, indem die ringförmige
Maske an dieser Stellung angeordnet wird, wobei das Prinzip im wesentlichen das
gleiche bleibt.
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Wenn die ringförmige Maske 7 aus dem optischen Strahlengang des in
Fig. 1 gezeigten optischen Systems herausgenommen wird, ist es möglich, ein hochaufgelöstes
Hellfeldbild zu betrachten.
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In diesem Fall ist das Objekt durch die Strahlung beleuchtet, die
anders als bei der bekannten Hellfeldbeleuchtung durch die ringförmige Blende 3
hindurchgeht. Die bekannte Theorie bezüglich des Auflösungsvermögens in optischen
Mikroskopen ist wie folgt. Es werden zwei helle Punkte, wie Löcher, in einem lichtundurchlägsigen
Gegenstand betrachtet und die Grenze für die Auflösung dieser beiden Löcher wird
als das Verhältnis der numerischen Aperturen von Kondensorlinse und Objektiv erhalten.
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Es wird davon ausgegangen, daß das maximale Auflösungsvermögen erreicht
ist, wenn das oben erwähnte Verhältnis 1 ist oder wenn die numerische Apertur der
Kondensorlinse etwas größer als die numerische Apertur des Objektivs ist. In der
Praxis sind jedoch die meisten durch Mikroskope zu betrachtenden Objekte wie folgt
beschaffen. Anders als in der obenerwähnten Theorie sind zwei dunkle Punkte in einem
hellen Feld gegeben, Daher sollte das
Auflösungsvermögen von Mikroskopen
auf der minimal auflösbaren Entfernung zwischen zwei solchen dunklen Punkten diskutiert
werden. In diesem Pall kann jedoch die bekannte Theorie des Auflösungsvermögens
nicht angewendet werden.
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Aus diesem Gesichtspunkt kann das Auflösungsvermögen des Mikroskops
nach der Erfindung wie folgt erklärt werden. Das Objekt wird als zwei dunkle Punkte
einem hellen Feld angenommen und die Grenze zur Auflösung dieser zwei dunklen Punkte
wird durch Berechnung und Experimente basierend auf dem Verhältnis der numerischen
Aperturen von Kondensorlinse und Objektiv und der Durchlässigkeitaverteilungskurve
der Kondensorlinse bestimmt. Dabei zeigte sich, daß das maximale Auflösungsvermögen
erreicht wird, wenn eine ringförmige Blende, wie in Fig. 1 verwendet wird, und das
Objekt durch die durch deren ringförmigen Schlitz hindurchtretende Strahlung beleuchtet
wird, ohne daß die ganze Oberfläche der Kondensorllnse gleichförmig transparent
gemacht wird, wie das bei den bekannten Mikroskopen der Fall ist und daß das dann
erhaltende Auflösungsvermögen höher ist als das Auflösungsvermögen der bekannten
optischen Mikroskope. Daher ist das Aurlösungsvermögen des Mikroskops nach der vorliegenden
Erfindung höher als das Auflösungsvermögen bekannter Mikroskope. Darüber hinaus
hat es sich gezeigt, daß der mlt dem Mikroskop nach der Erfindung erzietel Bildkontrast
höher ist als der bei bekannten Mikroskopen erhaltene Kontrast und daß das Mikroskop
nach der vorliegenden Erfindung besonders für die Betrachtung von feinen Texturen
geeignet ist, d.h. durch Herausnehmen der ringförmigen Maske
kann
das Mikroskop nach der vorliegenden Erfindung als hochauflösendes Hellfeldmikroskop
verwendet werden.
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Weiterhin kann, wenn die ringförmige Blende herausgenommen wird und
eine übliche Lochblende für die Kondensorlinse an deren Stelle eingesetzt wird,
die übliche Hellfeldbetrachtung durchgeführt werden, Wenn eine Maske dabei im optischen
Strahlengang vorgesehen ist, um die gebeugte Strahlung o-ter Ordnung, die zur optischen
Achse konvergiert, abzuschirmen, ist es möglich, eine Dunkelfeldbetrachtung durchzuführen,
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ermöglicht das Mikroskop nach der vorliegenden
Erfindung sowohl die Hellfeldbetrachtung und die Dunkelfeldbetrachtung als auch
eine hochauflösende Hellfeldbetrachtung und eine hochauflösende Dunkelfeldbetrachtung
durch einfaches Einsetzen oder Herausnehmen der ringförmigen Blende, der ringförmigen
Maske usw., ohne eine Verschiebung des Objekts und dergleichen mit sich zu bringen.