DE20205080U1

DE20205080U1 - Immersionsobjektiv und Abschirmelement

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Publication number: DE20205080U1
Application number: DE20205080U
Authority: DE
Original assignee: Leica Microsystems Heidelberg GmbH; Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2012-03-31

Description

27.03.2002 * *

Immersionsobjektiv und Abschirmelement

Die Erfindung betrifft ein Immersionsobjektiv zur mikroskopischen Untersuchung eines Objektes.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Abschirmelement für ein Immersionsobjektiv.

In der Mikroskopie werden zur Ausnutzung des vollen Öffnungwinkels von Objektiven Immersionsflüssigkeiten zwischen Objekt, das in aller Regel aus einem Präparat und einem Deckglas besteht, und Objektiv aufgetragen; hierdurch entfällt die Brechung beim Austritt des vom Präparat ausgehenden Lichtes aus dem Deckglas, sowie die Totalreflexion an der Deckglasoberfläche bei großen Öffnungswinkeln. Der Vorteil liegt in dem größeren Öffnungswinkel des nutzbaren Lichtkegels und folglich in der gesteigerten Auflösung. Den Sinus des halben Öffnungswinkels multipliziert mit dem Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit nennt man numerische Apertur. In der Regel werden Immersionsobjektive für bestimmte Immersionsflüssigkeiten oder Gruppen von Immersionsflüssigkeiten hergestellt.

Für viele Anwendungen, insbesondere für Biologische Anwendungen, werden Wasser- oder Glycerinobjektive eingesetzt. Wasserobjektive spielen zum

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Beispiel bei der Untersuchung lebender Präparate in wässriger Lösung eine Rolle. Glycerin ist ein wichtiges Immersionsmittel, da es oft denselben Brechungsindex aufweist, wie das Einbettmedium des Präparates. In der Praxis wird jedoch kein reines Glycerin verwendet, da Glycerin stark hygroskopisch ist und der Brechungsindex und die optischen Bedingungen in Folge es unweigerlich ansteigenden Wassergehaltes unmöglich über einen ausreichenden Zeitraum konstant gehalten werden können. Ähnliche Nachteile weisen nahezu alle Immersionsflüssigkeiten auf. Oft trocknen die Immersionsflüssigkeiten aus oder sind nicht gegen die Umgebungsluft inert.

Aus der europäischen Patentschrift EP 0 274 731 B1 ist ein Immersionsöl für die Mikroskopie bekannt, das diese Nachteile durch seine Zusammensetzung reduziert.

Insbesondere wegen der fluktuierenden optischen Eigenschaften von offenem Glycerin, werden derzeit keine wirklich hochaperturigen und hochvergrößernden Glycerinobjektive hergestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Immersionsobjektiv anzugeben, das eine Verschlechterung der Abbildungseigenschaften und insbesondere der Auflösung durch fluktuierende optische Eigenschaften der Immersionsflüssigkeit vermeidet oder zumindest reduziert.

Diese Aufgebe wird durch ein Immersionsobjektiv zur mikroskopischen Untersuchung eines Objektes gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abschirmelement vorgesehen ist mit dem der Zwischenraum zwischen Immersionsobjektiv und Objekt zumindest weitgehend umschließbar ist und der mit Immersionsflüssigkeit befüllbar ist.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Abschirmelement anzugeben, das eine Immersionsmikroskopie bei weitgehend konstanten optischen Bedingungen und insbesondere eine hochauflösende Immersionsmikroskopie auch bei hohen Vergrößerungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Abschirmelement für ein Immersionsobjektiv zur mikroskopischen Untersuchung eines Objektes mit

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dem der Zwischenraum zwischen Immersionsobjektiv und Objekt zumindest weitgehend umschließbar ist und das mit Immersionsflüssigkeit befüllbar ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass Schwankungen der Abbildungseigenschaften und insbesondere des Auflösungsvermögens in der Mikroskopie weitgehend vermieden sind und dass sich hieraus neue Möglichkeiten für die Herstellung hochvergrößernder und hochaperturiger Immersionsobjektive ergeben.

In einer bevorzugen Ausgestaltung ist das Abschirmelement für die Immersionsflüssigkeit und insbesondere für Wasser undurchlässig, wodurch insbesondere Schwankungen des Wassergehaltes insbesondere durch Diffusion und Verdunstung vermieden sind.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Abschirmelement chemisch inert gegen die Immersionsflüssigkeit ist; hierdurch wird insbesondere erreicht, dass der Zusammensetzung des Immersionsflüssigkeit keine Bestandteile des Abschirmelementes hinzugefügt werden. Außerdem bleibt das Volumen der Immersionsflüssigkeit konstant, da diese nicht in das Abschirmelement eindringen kann.

Um mit dem Mikroskop in dem das Immersionsobjektiv eingesetzt wird fokussieren zu können, oder um in der Rastermikroskopie in axialer Richtung Scannen zu können, ist die Größe, insbesondere die Höhe, des Abschirmelementes variierbar. Wenn das Abschirmelement elastisch, beispielsweise als elastischer Ring oder Balkring ausgeführt ist, wird gleichzeitig Scannen oder Fokussieren ermöglicht und der Anpressdruck auf das Objekt limitiert.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Abschirmelement mit einer Distanz von weniger als 0,1 mm vom Objekt beabstandbar. Durch den schmalen verbleibenden Spalt tritt aufgrund der Oberflächenspannung der Immersionsflüssigkeit dieselbe nicht aus. Die Kontaktfläche der Immersionsflüssigkeit mit der Umgebung ist im Vergleich zu dem großen Immersionsflüssigkeitsvolumen so klein, dass in den meisten Fällen keine

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wesentliche Veränderung Immersionsflüssigkeit auftritt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, nahezu gar keine Kraft auf das Objekt auszuüben.

In einer weiteren bevorzugen Ausgestaltung ist das Abschirmelement
lichtundurchlässig, wodurch Abbildungsbeeinträchtigungen durch
Umgebungslicht vermieden werden. In dieser Ausgestaltung wird der

Benutzer gleichzeitig vor gefährlicher Beleuchtungsstrahlung, insbesondere
von infraroter Laserstrahlung, wie sie bei der Zweiphotonenanregung
eingesetzt wird, oder insbesondere vor ultravioletter Laserstrahlung,
geschützt. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße

Immersionsobjektiv bzw. das Abschirmelement bei auf SHG (second harmonic generation) beruhenden Anwendungen.

Ganz besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Immersionsobjektiv
bzw. das Abschirmelement in der Doppelkonfokalen Rastermikroskopie und
der 4pi-Mikroskopie, in der zwei Objektive einander entgegengerichtet auf
gegenüberliegenden Seiten der Probe angeordet sind, einsetzbar.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Immersionsobjektiv ,

Fig. 2 ein weiteres Immersionsobjektiv.

Fig. 3 zwei erfindungsgemäße Immersionsobjektive in 4&pgr;-

Anordnung,

Fig. 4 zwei weitere erfindungsgemäße Immersionsobjektive in

47i-Anordnung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Immersionsobjektiv \, das ein als elastischer Balkring 3 ausgeführtes Abschirmelement 2 aufweist. Die Höhe des Balkrings 3 erstreckt sich über den freien Arbeitsabstand des Immersionsobjektivs 1. Der Balkring 3 umschließt ein mit

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Immersionsflüssigkeit 6 gefülltes Volumen zwischen der Frontlinse 4 und einem Objekt 5. Durch die Elastizität des Abschirmelementes 2 ist ein Fokussieren durch Veränderung des Abstandes zwischen der Frontlinse 4 und dem Objekt 5 möglich, wobei die auf das Objekt 5 ausgeübten Kräfte klein sind. Das Abschirmelement 2 ist mit einem Saugnapf an der Frontseite der Fassung 7 befestigt und bei Bedarf abnehmbar.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Immersionsobjektiv bei dem das Abschirmelement 2 seitlich an der Fassung 7 befestigt ist.

Fig. 3 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Immersionsobjektiv 8 und ein zweites erfindungsgemäßes Immersionsobjektiv 9 in 4n-Anordnung. Das erste Immersionsobjektiv 8 weist als erstes Abschirmelement 10 einen ersten Balkring 11 auf, der mit einer ersten Immersionsflüssigkeit 12 gefüllt ist. Das zweite Immersionsobjektiv 9 weist als zweites Abschirmelement 13 einen zweiten Balkring 14 auf, der mit einer zweiten Immersionsflüssigkeit 15 gefüllt ist. Die Immersionsobjektive und die Immersionsflüssigkeiten weisen vorzugsweise diegleichen optischen Eigenschaften auf.

Fig. 4 zeigt zwei weitere erfindungsgemäße Immersionsobjektive in 4&pgr;-Anordnung, die eine seitliche Befestigung der Abschirmelemente 10, 13 aufweisen.

Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

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Bezugszeichenliste:

1	Immersionsobjektiv
2	Abschirmelement
5 3	Balkring
4	Frontlinse
5	Objekt
6	Immersionsflüssigkeit
7	Fassung
10 8	erstes Immersionsobjektiv
9	zweites Immersionsobjektiv
10	erstes Abschirmelement
11	erster Balkring
12	erste Immersionsflüssigkeit
15 13	zweites Abschirmelement
14	zweiter Balkring
15	zweite Immersionsflüssigkeit

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Claims

1. Immersionsobjektiv zur mikroskopischen Untersuchung eines Objektes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschirmelement vorgesehen ist mit dem der Zwischenraum zwischen Immersionsobjektiv und Objekt zumindest weitgehend umschließbar ist und der mit Immersionsflüssigkeit befüllbar ist.

2. lmmersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement für die Immersionsflüssigkeit undurchlässig ist.

3. lmmersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement chemisch inert gegen die Immersionsflüssigkeit ist.

4. Immersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement wasserundurchlässig ist.

5. Immersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Größe des Abschirmelements variierbar ist.

6. Immersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement als elastischer Balkring ausgeführt ist.

7. Immersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement als elastischer Ring ausgeführt ist.

8. Immersionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement lichtundurchlässig ist.

9. Immersionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement mit einer Distanz von weniger als 0,1 mm vom Objekt beabstandbar ist.

10. Abschirmelement für ein Immersionsobjektiv zur mikroskopischen Untersuchung eines Objektes mit dem der Zwischenraum zwischen Immersionsobjektiv und Objekt zumindest weitgehend umschließbar ist und das mit Immersionsflüssigkeit befüllbar ist.

11. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement für die Immersionsflüssigkeit undurchlässig ist.

12. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement chemisch inert gegen die Immersionsflüssigkeit ist.

13. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement wasserundurchlässig ist.

14. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Größe des Abschirmelements variierbar ist.

15. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement als elastischer Balkring ausgeführt ist.

16. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement als elastischer Ring ausgeführt ist.

17. Abschirmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement lichtundurchlässig ist.

18. Abschirmelement nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement mit einer Distanz von weniger als 0,1 mm vom Objekt beabstandbar ist.