Поляризационно-интерференционное устройство по Jamin-Lebedeff

Перевод оригинальной статьи https://vk.com/doc365250857_685777288?hash=GUsxySjDM7go6imWtZjJuql04s96w73PGTdXEdogMsT&dl=JkVIpzm3dMTvZEZlWa8u76iIWcbeRWWrWZEtzXxHSuX

Содержание

1. Введение
2. Принцип метода интерференции по Jamin-Lebedev
3. Установка
4. Регулировка и эксплуатация
5. Наблюдение и измерение
6. Практическое применение
7. Аксессуары
8. Техническое обслуживание

Введение

Двухлучевой интерференционный прибор LEITZ по Jamin/Lebedeff в сочетании с поляризационным микроскопом LEITZ (ORTHOPLAN-Pol, ORTHOLUX-2-Pol MK или BK) используется для демонстрации и измерения фазовых разностей в изотропных и анизотропных отдельных образцах. Прибор также доступен для более ранних поляризационных микроскопов (DIALUX-Pol, PANPHOT-Pol и ORTHOLUX-Pol).

Толщина образцов, показатели преломления, концентрация и сухой вес могут быть определены с высокой точностью по измеренным фазовым разностям.

Этот интерференционный метод, основанный на поляризации, таким образом, открывает широкий спектр возможностей для исследований, главным образом в биологии, медицине (цитология), минералогии, геологии и почвоведении, исследовании пыли, текстильной технологии, расследовании преступлений и во многих других научных и прикладных областях.

1. Револьверная головка

2. Винты центрирования объективов

3. 2 свободных резьбовых отверстия в револьверной головке (не видны на иллюстрации)

4. Специальные объективы (с рекомбинационными пластинами)

5. Деление пучка с 3 делителями пучка и λ/2-пластинами во вспомогательном поворотном столике

6. Вспомогательный поворотный столик

7. Вращающийся столик микроскопа

8. Фрикционный зажим

9. Верхняя часть конденсора

10. Винты центрирования конденсора

11. Рычаг регулировки апертурной диафрагмы

12. Поляризатор

13. Полевая диафрагма

14. Движок точечной диафрагмы

15. Движок переключения между бинокулярным и монокулярным тубусами (за 18 и 19)

16. Рычаг привода линзы Бертрана с рифленой ручкой для фокусировки

17. Барабан для вращения анализатора

18. Рифленая ручка для вертикального центрирования линзы Бертрана

19. Рифленая ручка для горизонтального центрирования линзы Бертрана

20. Гнездо для трубки компенсатора

21. Регулировочные винты для наклона светоделителей

22. Крепление вспомогательного столика

23. Шток переключателя

24. Кнопка фиксации

25. Трос Боудена

Принцип метода интерференции по Jamin-Lebedev

Метод основан на принципе поляризационной микроскопии. Для его понимания необходимы базовые знания кристаллооптики и навыки работы с поляризационным микроскопом. Введение в поляризационную микроскопию можно найти в учебниках, перечисленных в разделе литературы.

Свет, излучаемый низковольтной лампой микроскопа, линейно поляризуется в поляризаторе (2/6). После прохождения через специальный конденсор поляризованный световой луч попадает на кристаллический светоделитель (2/5), который разделяет его на два луча, колеблющихся перпендикулярно друг другу: «обыкновенный луч» проходит без отклонения и служит «опорным лучом», а «необыкновенный луч» смещается вбок и служит исследуемым лучом.

Направления колебаний обоих лучей теперь поворачиваются на 90° с помощью пластины λ/2 (2/4). В рекомбинационной пластине обыкновенный луч становится необыкновенным, а необыкновенный луч – обыкновенным. Таким образом, оптические пути обоих лучей одинаково длинные. Поскольку λ/2-пластина настроена на определённую длину волны (546 нм), прецизионные измерения следует проводить на 546 нм.

После прохождения через рекомбинационную пластину, которая должна быть точно ориентирована на светоделитель, оба луча воссоединяются, они как бы проникают друг в друга; но их плоскости колебаний перпендикулярны друг другу.

Образец (2/3) помещается между λ/2-пластиной и рекомбинационной пластиной. При этом луч образца проходит через соседнюю, пустую часть (заполняющую среду или воздух) той же толщины.

Если в луче нет объекта, длины путей обоих лучей одинаковы, и оба луча колеблются «в фазе».

Однако если исследуемый и опорный лучи проходят через среды с разными показателями преломления (т.е. со скоростью света), волна в среде с более высоким показателем преломления немного запаздывает по сравнению со средой с более низким показателем преломления, что приводит к разности фаз.

Разность фаз будет тем больше, чем толще образец и/или чем больше разность показателей преломления. Следующая формула позволяет рассчитать значение разности фаз:

Естественно, формула в равной степени справедлива, когда эталонная среда имеет большую преломляющую способность, чем образец; здесь следует записать Г = d (n1 - n0). Воздух (n = 1,0003), конечно, также может быть использован в качестве эталонной среды.

В анализаторе (2/1) компоненты, колеблющиеся в направлении поглощения, гасятся, тогда как компоненты двух лучей, колеблющиеся в направлении пропускания, пропускаются.

Поскольку два прошедших компонента теперь колеблются в одной плоскости, они могут накладываться, создавая результирующую вибрацию (интерференцию).

Если разность фаз между образцом и эталонным лучом равна нулю или кратна λ (λ, 2 λ, 3 λ и т. д.), два колебания гасят друг друга, и образец выглядит темным. Если разность фаз не точно соответствует этому условию, образец будет выглядеть более или менее ярким. Максимальное усиление яркости достигается, когда образец создаёт разность фаз, составляющую нечётное кратное λ/2 (1/2 λ, 3/2 λ, 5/2 λ и т. д.).

Разность фаз измеряется в нм (нанометрах):

1 нм = 10^-3 мкм = 10^-6 мм = 10^-7 см.

В зависимости от используемой длины волны образец с определённой разностью фаз может проявляться на всех промежуточных стадиях между максимальной темнотой и максимальной яркостью, как показано в следующем примере:

Пусть образец создаёт разность фаз Г = 900 нм; его следует последовательно наблюдать в монохроматическом свете от примерно 360 до 780 нм (= видимая область).

При λ = 360 нм образец имеет максимальную яркость, поскольку 900 нм составляют ровно 5/2 λ. При увеличении длины волны (что можно сделать с помощью монохроматора или интерференционного клиновидного фильтра) яркость образца заметно уменьшается.
При λ = 450 нм (синий) образец будет находиться в тёмном положении, поскольку разность фаз 900 нм точно соответствует двум длинам волн (2 λ). При дальнейшем увеличении длины волны яркость образца снова увеличится.

Максимальная яркость достигается при λ = 600 нм, поскольку разность фаз составляет ровно 3/2 λ. При дальнейшем увеличении длины волны яркость снова уменьшится.

Если бы образец наблюдался одновременно во всём спектральном диапазоне от 360 до 780 нм, интенсивности различных длин волн изменились бы совершенно по-разному. Хорошо известным примером является освещение белым светом. Из-за снижения яркости в области определённых длин волн образец больше не выглядит бесцветным, а приобретает определённый интерференционный цвет, который вполне специфичен для данной разности фаз.

Цвета интерференции классифицируются по порядкам. Единицей измерения для этой классификации является длина волны 551 нм, что приблизительно соответствует самой яркой области солнечного спектра. Цвета первого порядка соответствуют разности фаз 0–551 нм, цвета второго порядка – 551–1102 нм и т. д. При небольшой практике степень разности фаз можно оценить по цвету интерференции. При разности фаз более 4 порядков цвета интерференции становятся всё более бледными, приближаясь к белому тону, цвета более высокого порядка – к белому.

Компенсаторы используются для точных измерений. Их функция заключается в компенсации разности фаз, благодаря чему образец выглядит тёмным.

Последовательность цветов интерференции можно хорошо изучить, наклоняя светоделительную пластину вращением винта с накаткой. Цветные полосы, наблюдаемые при юстировке линзой Бертрана (стр. 9), также проявляются в этой последовательности.

Плоскопараллельные образцы демонстрируют равномерный цветовой оттенок. Образцы с различной толщиной (или показателем преломления) демонстрируют различия в цвете в белом свете и различия в яркости в монохроматическом свете. Если разность фаз варьируется в пределах нескольких порядков, возникают тёмные и светлые полосы, которые соединяют области с одинаковой разностью фаз и, следовательно, одинаковой толщиной или показателем преломления (и области с одинаковой концентрацией в растворе).

Как правило, у растительных и животных клеток разность фаз составляет менее целой длины волны.

Интерференционное устройство доступно в 4 немного различающихся версиях для следующих поляризационных микроскопов LEITZ:

a) для DIALUX-Pol (с гнездом)

b) для ORTHOLUX-Pol 12 x 4 мм

c) для ORTHOPLAN-Pol (с гнездом)

d) для ORTHOLUX 2-Pol MK/BK 20 x 6 мм

Каждую версию можно использовать только на штативе, для которого она предназначена.

Перед сборкой необходимо снять следующие части поляризационного микроскопа:

1) Конденсор

Опустите конденсор, используя его фиксатор, и снимите его с направляющей типа «ласточкин хвост».

2) Револьверная головка или центрирующее устройство объектива

Снимается следующим образом:

с DIALUX, ORTHOLUX 2-Pol MK/BK и ORTHO-PLAN-Pol после ослабления винтов с накатанной головкой сбоку штатива,

с ORTHOLUX:

а) после освобождения подпружиненного рычага сбоку штатива тубус извлекается из направляющей типа «ласточкин хвост»; рекомендуется предварительно снять окуляры с тубуса.

б) После ослабления винтов с накатанной головкой сбоку штатива револьверная головка опускается и снимается.

3) Кольцевая пластина на предметном столике

Пластина легко извлекается из поворотного столика (рис. 3).

Все снятые детали рекомендуется хранить в бережных условиях, чтобы защитить их от пыли и не повредить.

Установка

Интерференционная насадка состоит из следующих частей, которые заменяют соответствующее стандартное оборудование поляризационного микроскопа (рис. 4):

4. Револьверная головка

изображенная версия для ORTHOLUX 2-Pol BK (с тремя ориентированными специальными объективами, каждый из которых оснащен светоделителем)

6. Вспомогательный поворотный столик

(с насадкой и встроенными наклонными светоделителями и пластинами λ/2)

27. Специальный конденсор

25. Трос Боудена

(для блокировки верхней части конденсора при установленном слайдере светоделителя).

Дополнительные принадлежности в комплекте: 1 шестигранный ключ (2,5 мм)

26. Адаптер (только для ORTHOLUX-Pol)

(устанавливается на направляющую типа «ласточкин хвост» тубуса).

Теперь необходимо собрать интерференционную насадку в следующей последовательности:

1. Вспомогательный столик

Перед установкой вспомогательного столика рекомендуется установить предметный столик микроскопа на 900 (или 2700) с помощью нониусов. Кроме того, необходимо совместить две красные точки на внешнем ободе вспомогательного столика. Теперь вспомогательный столик можно прикрутить к предметному столику микроскопа (рис. 5) с помощью прилагаемого шестигранного ключа.

2. Трос Боудена

Трос Боудена предотвращает одновременное вставление верхней части конденсора и чувствительных светоделительных пластин, что может привести к их повреждению.

Один конец троса Боудена, оснащённый двумя винтами с накатанной головкой, ввинчивается снизу в крепление вспомогательного столика; другой конец ввинчивается в конденсор (рис. 4). Положение винта, при котором верхняя часть конденсора не может быть поднята, если пластина со светоделителями уже повернута в сторону пучка, необходимо определить методом проб и ошибок, а затем закрепить его большим винтом с накатанной головкой.

3. Конденсор

Конденсор надевается на вилку юстировки конденсора и слегка приподнимается вместе с ней.

4. Револьверная головка

DIALUX, ORTHOPLAN-POL, ORTHOLUX 2-Pol MK/BK,

Револьверная головка вставляется в направляющую типа «ласточкин хвост» и закрепляется винтом с накатанной головкой сбоку штатива.

ORTHOLUX-Pol

a) Сначала вставляется и фиксируется прилагаемый адаптер в держателе типа «ласточкин хвост» тубуса (4/26).

b) Отпускается подпружиненный рычаг сбоку штатива, и тубус вставляется в направляющую типа «ласточкин хвост» штатива (окуляры, если они были сняты, теперь можно установить на место). c) Револьверная головка вставляется снизу в направляющую типа «ласточкин хвост» и фиксируется винтом с накатанной головкой сбоку.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Три специальных объектива закреплены на револьверной головке в определённом положении и ни в коем случае не должны быть смещены вращением, так как это нарушает ориентацию рекомбинационной пластины.

5) Теперь можно установить специальные принадлежности, такие как предметная направляющая, окуляр Райта, фотографические насадки и т. д.

Регулировка и эксплуатация

1) Юстировка

1.1. Проверьте и при необходимости отрегулируйте положение лампы (см. инструкцию к микроскопу).

1.2. Проверьте скрещивание поляризаторов,

а) переместив светоделитель (1/5) в положение «40» и отведя его из пучка (1/23);

б) сняв винтовую крышку с свободного отверстия револьверной головки;

в) повернув свободное отверстие револьверной головки в пучок (также можно установить обычный поляризационный объектив, который впоследствии можно использовать как зрительную трубу);

г) повернув линзу Бертрана (1/16) в пучок.

На штативе ORTHOLUX 2-Pol MK (с бинокулярным тубусом вместо линзы Бертрана в тубусе необходимо установить только фокусирующий телескоп;

д) повернув анализатор (1/17) в пучок.

Если анализатор вращающийся, поверните его в положение 90° (на более ранних штативах, таких как DIALUX-Pol и ORTHOLUX-Pol, анализатор необходимо повернуть в положение 0°).

f) Поворачивайте поляризатор (1/12) до достижения положения максимального поглощения (тёмный крест), зафиксировав положение поляризатора (затяните винт с накатанной головкой сбоку поляризатора).

1.3 Выверните линзу Бертрана (1/16) или замените фокусирующий телескоп окуляром.

1.4. Закройте пустое отверстие, вставив защитную крышку или объектив.

1.5. Поверните предметный столик микроскопа так, чтобы крепление вспомогательного столика (1/22) было направлено назад и вправо примерно под углом 45°.

1.6. Поверните светоделитель (1/5) в сторону пучка и зафиксируйте светоделитель «16», нажав на стержень переключателя (1/23).

1.7. Вставьте объектив 16/0,35 и сфокусируйте его на образце (в качестве тестовых объектов подойдут предметный микрометр или пылевые частицы на предметном стекле; образцы с высокой степенью детализации, такие как срезы тканей, не подходят).

1.8. Отцентрируйте объектив двумя центрирующими ключами относительно вращения вспомогательного столика; столик микроскопа при этом временно фиксируется фрикционным зажимом (1/8).

1.9. Отрегулируйте конденсор в соответствии с условиями освещения по Кёлеру:

а) полностью закройте полевую диафрагму (1/13)

б) оставьте апертурную диафрагму (1/11) слегка приоткрытой.

в) сфокусируйте полевую диафрагму вертикальной регулировкой конденсора. Вместо обычного одиночного изображения полевой диафрагмы, наблюдаемого в обычном микроскопе, теперь появятся несколько таких изображений разной яркости (рис. 6).

г) Отцентрируйте конденсор по самому яркому из изображений диафрагмы с помощью двух центрирующих винтов (1/10).

1.10. Откройте полевую и апертурную диафрагмы примерно наполовину (1/11 и 1/13).

1.11. Вставьте линзу Бертрана (1/16) или фокусирующий телескоп. Система интерференционных полос видна практически сразу. Если это не удастся, проверьте фокусировку линзы Бертрана; попробуйте найти полосы, медленно вращая фокусировочный винт линзы Бертрана (1/16) (ORTHOLUX 2-Pol MK не имеет фокусировочного винта; линза Бертрана фиксирована). Если этот метод не позволяет увидеть полосы, наклон светоделителя с помощью винтов с накаткой на креплении (1/21) вспомогательного столика, как правило, даёт желаемый эффект.

1.12. После того, как система полос найдена, полосы необходимо сместить, по возможности, в центр поля зрения (вращая винты с накаткой на креплении вспомогательного столика (1/2)).

1.13. Теперь расширьте полосы, вращая предметный столик микроскопа (1/7), пока цвет поля зрения не станет практически равномерным.

1.14. Закрепите предметный столик микроскопа в этом положении фрикционным зажимом (1/8).

1.15. Выверните линзу Бертрана (1/16) (или замените лупу осветителя окуляром).

1.16. Закройте апертурную диафрагму (1/11). Теперь поле зрения имеет равномерный интерференционный цвет, в то время как объекты имеют другие интерференционные цвета в зависимости от создаваемой ими разности фаз. В результате принципа двойного лучепреломления, на котором основана работа интерференционной приставки по Jamin/Lebedeff, каждый объект создает бледное и малоконтрастное фантомное изображение, смещенное от основного изображения в правый нижний угол (рис. 7).

1.17. После того, как нужный цвет фона найден (измерения проводятся на темном фоне, т.е. разность фаз = 0), рекомендуется еще раз проверить концентрацию конденсора и, при необходимости, внести поправку.

2. Изменение увеличения

2.1. Поверните нужный объектив на путь луча, вращая револьверную головку (при необходимости смажьте образец иммерсионным маслом).

2.2. Введите соответствующую светоделительную пластину на путь луча с помощью стержня переключателя (1/23).

2.3. Сфокусируйте образец.

2.4. Отцентрируйте объектив относительно вращения вспомогательного столика (1/2) с помощью центрирующих винтов.

2.5. Проверьте и, при необходимости, скорректируйте юстировку предметного столика микроскопа с помощью линзы Бертрана (1/16), как описано в предыдущей главе (небольшой коррекции после каждой смены объектива невозможно полностью избежать из-за использования подпружиненных объективов).

2.6. Проверьте центрирование и фокусировку конденсора.

3. Наблюдение за препаратом, как в обычном биологическом микроскопе (светлое поле)

3.1. Выведите светоделитель из пути прохождения пучка.

ПРИМЕЧАНИЕ: Светоделитель нельзя выводить из пути прохождения пучка, за исключением положения «40».

3.2. а) Опустите конденсор.

б) Поверните верхнюю часть конденсора в сторону пучка (специальный конденсор также можно заменить обычным).

в) Снова поднимите конденсор.

3.3. Установите вращающийся анализатор на 135° в штативах с пазом для тубуса 12 x 4 мм, на 225° в штативах с пазом для тубуса 20 x 6 мм (это не относится к ORTHOLUX 2-Pol, в котором анализатор закреплен).

3.4. Сфокусируйте и центрируйте конденсор.

Обычный объектив можно ввинтить в свободное отверстие револьверной головки и наблюдать положение «40» при вывернутом светоделительном механизме. Анализатор и поляризатор должны быть удалены из пучка света. Для объективов с увеличением более 10 крат верхняя часть конденсора должна быть повернута внутрь.

4. Использование в качестве поляризационного микроскопа

Для исследования в поляризованном свете необходим поляризационный объектив, который ввинчивается в свободное отверстие (1/3) револьверной головки. Поляризатор и анализатор находятся на пути пучка света. Для объективов с увеличением более 10 крат верхняя часть конденсора должна быть повернута внутрь. Ползунок светоделителя (1/5) вывернут (положение «40»).

Наблюдение и измерение

1) Фантомное изображение

При наблюдении образца в правом нижнем углу основного изображения наблюдается более тёмное, бледное фантомное изображение (рис. 7). Это фантомное изображение возникает не из-за дефекта оптической системы или неправильной настройки, а из-за принципа разделения пучка в интерференционном методе:

Пластина λ/2 должна поворачивать направление колебаний образца и опорного пучка на 90° каждый. Однако это условие выполняется точно только при совпадении длины волны используемого света и пластины λ/2. Поляризованный свет, не удовлетворяющий этому условию, не поворачивает свои колебания на 90°, а преобразуется в два колебания (эллиптически поляризованный свет). Возникающая таким образом дополнительная составляющая приводит к появлению фантомного изображения. Для получения более подробной информации о происхождении фантомного изображения см. публикации, указанные в ссылке.

Теоретически фантомное изображение не образуется при использовании согласованного света с чрезвычайно высокой монохромазией и идеальной поляризацией. Поскольку эти условия никогда не достигаются полностью, на практике фантомное изображение невозможно полностью подавить. При исследовании крупных объектов первичное и фантомное изображения накладываются друг на друга, что затрудняет количественные исследования. Для таких крупных объектов лучше подходит большой интерференционный микроскоп проходящего света LEITZ (система MACH-ZEHNDER) благодаря рабочему расстоянию между образцом и опорным пучком 62 мм.

Максимальная ширина объекта, позволяющая проводить исследования без искажений, определяется расстоянием между опорным и образцом пучками, которое составляет

0,25 мм для объектива 16/0,35,

0,10 мм для объектива 40/0,65

0,04 мм для объектива Oel 100/1,20.

Удлиненные образцы, такие как волокна, можно исследовать, если их продольная ось в поле зрения проходит снизу слева направо вверх. Эту ориентацию можно получить, вращая вспомогательный столик.

Краевые части обширных образцов, таких как срезы тканей или фольги, можно исследовать, выравнивая края в одном направлении. При этом левая верхняя треть поля зрения должна быть пустой (рис. 8).

2. Наблюдение и измерение в интерференционном контрасте

Как и фазово-контрастный микроскоп, интерференционный микроскоп выявляет детали объекта, которые не поглощают свет дифференциально, то есть те, которые, если вообще видны, слабо видны в обычном микроскопе.

Для наблюдения образца можно установить любой желаемый интерференционный цвет фона. Однако для точных измерений как в белом, так и в монохроматическом свете необходимо установить максимальную степень поглощения фона (поворотом винтов с накаткой на вспомогательном столике). В этом положении образец и опорный пучок находятся в фазе в пустом поле.

Измерение разности фаз с помощью компенсаторов.

Разность фаз, создаваемую образцом, можно устранить с помощью компенсаторов. Компенсатор устанавливается в положение 0, вставляется в гнездо тубуса (рис. 1-20) и регулируется до тех пор, пока измеряемая часть объекта не окажется в положении максимального поглощения. При этом фон будет иметь цвет той части объекта, которая была до компенсации. В этом положении компенсируется фазовый контраст. Для повышения точности настройки измерение следует повторить несколько раз и вычислить среднее значение.

По полученному значению угла можно определить разность фаз в соответствии с инструкцией, прилагаемой к каждому компенсатору. Для повышения точности можно использовать монохроматический свет. Максимальное положение точки поглощения можно определить с ещё большей точностью с помощью полутеневого прибора (окуляра Райта) или фотометрически.

В зависимости от величины измеряемой разности фаз и требуемой точности доступны компенсаторы с различными диапазонами измерения и несколько отличающимися принципами действия (см. Таблицу 2).

Принцип компенсации поясняется ниже на примере наклонного компенсатора.

Этот тип компенсатора включает в себя наклонную двулучепреломляющую кристаллическую пластину. Проходящий через неё световой луч разделяется на два волновых цуга, колеблющихся перпендикулярно друг другу. Скорости распространения двух волновых цугов, т.е. их преломления, несколько различаются, поэтому между ними возникает разность фаз.

Этот эффект проявляется не во всех направлениях распространения. В направлении оптической оси луч не расщепляется, поскольку пластина действует как изотропный материал на свет, входящий в нее в этом направлении.

Сноски:

1) Компенсаторы Брейса-Кёлера и Сенармона могут использоваться также для измерения больших разностей фаз. Однако в этом случае показания будут представлять не всю разность фаз, а только величину, превышающую целую длину волны или кратную ей. При эффективной разности фаз, например, Г = 600 нм при длине волны λ = 546 нм, эти два типа компенсаторов покажут только 54 нм (= 600 - 546 нм). Полную длину волны, в нашем примере 546 нм, пришлось бы оценивать по интерференционному цвету или определять с помощью компенсатора Берека. Чтобы избежать ошибок измерения величины целой длины волны или ее кратных, поэтому настоятельно рекомендуется визуально оценить величину разности фаз по интерференционному цвету образца перед измерением или использовать, в случае сомнений, компенсатор Берека для сравнения.

Но чем больше направление прохождения отклоняется от оптической оси кристаллической пластины, тем сильнее проявляется эффект двулучепреломления; разность фаз между двумя волнами увеличивается.

Однако ориентация направлений колебаний остаётся неизменной (направление колебаний более преломлённой волны отмечено на компенсаторе). В наклонном компенсаторе пластина ориентирована таким образом, что эти направления колебаний совпадают с направлениями колебаний волновых цугов, исходящих из пластины рекомбинации пучков. Предположим, что фазы этих волновых цугов уже смещены; при положении компенсатора в 0 оба луча проходят через кристалл с одинаковой скоростью, а разность фаз остаётся неизменной.

Если компенсатор наклонён из положения 0, два волновых цуга проходят через кристалл с разными скоростями. При определённом угле наклона один волновой цуг теряет опережение по отношению к другому, и оба волновых цуга выходят из кристалла синфазно. Благодаря эффекту анализатора фазовое совпадение обоих лучей можно определить по погасанию. Другие типы компенсаторов основаны на несколько ином принципе, однако все они основаны на принципе двойного лучепреломления и поляризации.

Могут быть использованы следующие компенсаторы LEITZ (рис. 10):

2) Компенсатор Сенармона можно использовать только с вращающимся анализатором.

Существующие штативы ORTHOPLAN-Pol MK можно оснастить вращающимся анализатором в любое время, если не требуется окуляр Wright. Этот окуляр можно установить только на прямые тубусы.

3) ) Доступны версии для заказа до 30 штук.

Процедура измерения

1) Поверните измеряемый объект с помощью вспомогательного столика так, чтобы ни первичное, ни фантомное изображение измеряемого объекта не накладывались на первичное и фантомное изображения соседних объектов.

2) Доведите окружающее (пустое) поле до максимального поглощения в белом свете (вращая винты с накаткой на креплении вспомогательного столика (= цвет нулевой полосы). Для этого прибор должен быть точно настроен (см. стр. 8).

3) Оцените разность фаз измеряемого участка образца по цвету интерференции и выберите компенсатор соответствующего диапазона измерений (для биологических объектов разность фаз, как правило, меньше 1 λ).

4) Вставьте компенсатор в один из двух слотов компенсатора на револьверной головке. Если при работе компенсатора вместо компенсации происходит усиление интерференционных цветов (положение дополнения), вставьте компенсатор в другой слот. (При использовании компенсаторов Сенармона необходимо неукоснительно соблюдать следующие важные указания.)

5) Подведите измеряемую область объекта к экстинкции (рис. 9) с помощью компенсатора и снимите показания соответствующего угла. Повторите измерение несколько раз и вычислите среднее значение.

6) Для повышения точности повторите измерения с монохроматическим светом.

7) Определите разность фаз по полученному углу с помощью таблиц компенсатора.

Аномальные интерференционные цвета

Вещества, показатель преломления которых сильно меняется с длиной волны (дисперсия), обычно демонстрируют расходящиеся интерференционные цвета: черная компенсационная полоса чаще всего выглядит уширенной.

Подобные эффекты могут быть усилены или ослаблены дисперсией в среде-заполнителе и пластине компенсатора. При разности фаз, не превышающей одного порядка, эти явления обычно не очень заметны. Поэтому образцы с высокой дисперсией следует исследовать в заливочной среде с аналогичным показателем преломления, чтобы получить лишь небольшие фазовые разности. Образцы с клиновидными краями следует исследовать вблизи края.

Важные указания по использованию компенсаторов Сенармона

Во избежание ошибок измерений компенсатор Сенармона должен быть вставлен в правильный слот тубуса в соответствии с таблицей ниже. Выбор слота тубуса зависит от того, какой показатель преломления выше: объект или заливочная среда.

Если пока неизвестно, какой показатель преломления выше, вспомогательный компенсатор (пластина λ 1/4, пластина λ, кварцевый клин, компенсатор Берека или наклонный компенсатор) позволяет определить величины и, следовательно, выбрать правильный слот тубуса.

Практическое применение заключается в следующем:

Вставьте вспомогательный компенсатор в микроскоп так, чтобы направление его колебаний было ориентировано с юго-запада на северо-восток. Теперь применимы следующие условия:

a) Микроскопы с пазом тубуса 12 x 4 мм

Если разность фаз образца увеличивается (уменьшается), компенсатор Сенармона необходимо вставить в тубус так, чтобы направление колебаний было север-юг (восток-запад) (см. таблицу).

b) Микроскопы с пазом тубуса 20 x 6 мм

Если разность фаз образца увеличивается (уменьшается), компенсатор Сенармона необходимо вставить в тубус так, чтобы направление колебаний было восток-запад (север-юг) (см. таблицу).

После снятия вспомогательного компенсатора компенсатор Сенармона вставляется в соответствующий паз трубки. После этого необходимо точно отрегулировать пластину компенсатора, а также провести измерение и оценку образца в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к компенсатору.

Практическое применение

Подробную информацию о практическом применении интерференционной приставки Жамена/Лебедева можно найти в публикациях, перечисленных в прилагаемом разделе литературы. Ниже мы ещё раз упомянем наиболее важные методы и формулы для количественной оценки.

Использование формул в левом или правом столбце зависит от того, какой показатель преломления (образец или эталонная среда) имеет больший показатель преломления.

Определение большего показателя преломления можно провести по таблице 3.

6.1 Определение показателя преломления и толщины изотропных образцов

а) Определение толщины при известном показателе преломления

б) Определение показателя преломления при известной толщине

в) Определение показателя преломления и толщины

В этом частном случае компенсатор необходимо сместить после измерения Г1 на 90° во вторую прорезь трубки.

Где:

d = толщина образца, нм

n0 = показатель преломления образца

ո1 = показатель преломления первой эталонной среды

n2 = показатель преломления второй эталонной среды

Г1, Г2 = разность фаз образца с первой и второй эталонными средами соответственно [нм]

2. Исследование двулучепреломляющих веществ

В двулучепреломляющих объектах (кристаллах, пластиках) луч образца разделяется на два луча, поляризованных перпендикулярно друг другу. Если образец повернуть так, чтобы одно из двух направлений колебаний совпадало с направлением луча образца, второй луч не образуется. В этом положении можно измерить соответствующую разность фаз обычным способом. Последующим поворотом образца на 90° можно определить разность фаз другого луча.

Процедура

а) Ввинтите обычный поляризационный объектив в свободную резьбу револьверной головки.

б) Выверните светоделитель из пучка; При увеличении объективов более 10x поверните верхнюю часть конденсора в сторону пучка.

c) поверните образец в положение экстинкции, вращая вспомогательный столик.

d) поверните светоделитель и соответствующий интерференционный объектив в сторону пучка (выверните верхнюю часть конденсора).

e) поверните образец (вспомогательный столик) на 450° влево или вправо. Теперь одно из двух направлений колебаний будет параллельно направлению пучка образца; соответствующий показатель преломления можно определить обычным способом, измеряя разность фаз.

f) поверните вспомогательный столик на 900° влево или вправо. Теперь можно определить соответствующий показатель преломления.

3. Исследование поверхности

Глубину отдельных царапин на плоской поверхности можно определить по формулам (2) или (4).

Плоскопараллельные прозрачные пластины подходящих размеров можно исследовать непосредственно в микроскопе. По формуле (5) также можно определить показатель преломления. Непрозрачные или громоздкие образцы можно исследовать после получения копии поверхности (Kohaut 1954).

4. Определение показателя преломления жидкостей

а) Определение путем внедрения двупреломляющего вещества

Метод был подробно описан BOGUTH и KERN (1963) и основан на следующем принципе: несколько ультратонких пластин (10-50 мкм) вещества с известным двупреломлением вносятся в исследуемую жидкость. Затем определяются разности фаз Г1 и Г2 пластины в двух основных направлениях колебаний (положение 45°, см. раздел 2). Показатель преломления жидкости затем можно рассчитать по формуле (5). Особенно хорошо подходят пластины гипса. Два показателя преломления равны 1,5231 и 1,5319 при температуре 20-25°C и длине волны 546 нм.

б) Определение с помощью царапины на предметном стекле

Сделайте тонкую царапину на предметном стекле стеклорезом или алмазным диском. Глубину определенной точки царапины, а также показатель преломления стекла можно определить путем измерения двух разностей фаз (например, в воде n₁ = 1,333 и в воздухе n₂ = 1,0003) и оценки по формулам (4) и (5).

Измеряемая жидкость теперь переносится на сухое предметное стекло с помощью покровного стекла и измеряется разность фаз. Показатель преломления жидкости можно рассчитать по формуле (3) по ранее определенной глубине царапины и показателю преломления стекла.

5. Цитологические исследования

Аксессуары

A. Монохроматические интерференционные фильтры

1) Интерференционный клиновой фильтр

Интерференционный клиновой фильтр с диафрагмой устанавливается в основание микроскопа вместо противопылевого стекла. С помощью регулировки фильтра (VERIL B 200 или VERIL S 200) можно плавно регулировать длину волны освещения в диапазоне от 400 до 750 нм.

2) Однородный фильтр

Фильтры с определённой длиной волны (например, 546 нм) поставляются по специальному запросу. Доступны различные типы фильтров для удовлетворения индивидуальных требований к полуширине. Гомогенные фильтры лучше всего устанавливать на противопылевое стекло в основании микроскопа.

B) Источники света

При использовании интерференционных фильтров совместно с низковольтной лампой, встроенной в основание микроскопа, яркость изображения микроскопа естественным образом снижается. Для получения более яркого изображения, особенно при больших увеличениях и при микрофотографии, рекомендуется использовать более мощные источники света.

ВНИМАНИЕ!

В то время как свет низковольтной лампы не повредит поляризаторы даже после нескольких часов воздействия, нефильтрованный свет мощных источников может при длительном воздействии сильно нагреваться и разрушать их. Использование мощных источников света без фильтра следует ограничить кратковременными наблюдениями и фотографированием. По возможности, низковольтную лампу следует всегда использовать для юстировки прибора и определения местоположения деталей объекта. Освещенность регулируется с помощью корпуса зеркала.

1) Корпус лампы 100 и 100 Z

Корпус лампы 100 рассчитан на галогенную лампу накаливания 12 В мощностью 100 Вт. Корпус лампы 100 Z также подходит для газоразрядных ламп.

На микроскопе ORTHOPLAN-Pol корпус лампы устанавливается непосредственно на штатив, а на других штативах Pol — с помощью соответствующих адаптеров.

Микроскоп также можно установить на штатив ARISTOPHOT. Корпус зеркала и корпус лампы крепятся к двум стойкам с помощью специального держателя.

2) Корпус лампы 250

Корпус лампы 250 подходит для всех ламп сверхвысокого давления с воздушным охлаждением мощностью до 250 Вт (например, ксеноновых 150 Вт, ртутных 200 Вт, КС1 250 Вт), а также для широкого спектра специальных ламп (например, дейтериевых, спектральных). Он устанавливается вместе с корпусом зеркала в сочетании с соответствующими держателями или на ARISTOPHOT (рис. 12).

C. Механический столик

Механический столик № 42 привинчивается к вспомогательному столику микроскопа. Координаты образцов можно определить с помощью выгравированных нониусных шкал.

D. Нагревательно-охлаждающий столик 80

Нагревательно-охлаждающий столик 80 может использоваться с некоторыми ограничениями, касающимися использования объективов микроскопа, для исследований при температурах, отличных от комнатной.

Поскольку кристаллические светоделители и линзы имеют разные коэффициенты теплового расширения, следует избегать резких колебаний температуры. Следующие минимальные и максимальные температуры нагревательного столика не должны превышаться для различных интерференционных объективов:

16/0,35 -20° 70 °C

40/0,65 -10° 60 °C

Oel 100/1,20 0° 40 °C

Специальная версия нагревательно-охлаждающего столика для интерференционного устройства по Jamen-Lebedeff недоступна.

Можно использовать существующие стандартные и поляризационные версии, однако их невозможно установить на вспомогательный столик. Во избежание нагрева вспомогательного столика и кристаллических светоделителей рекомендуется вставить между нагревательным столиком и вспомогательным столиком тонкий лист картона со световым отверстием.

Однако из-за увеличенного расстояния между объектом и конденсором невозможно получить четкое изображение полевой диафрагмы, что, однако, не оказывает существенного влияния на качество изображения и точность измерений.

Нагревательные столики 350 и 1350 слишком глубокие для использования в сочетании с интерференционным устройством.

E. Фотонасадки

Все устройства, подходящие для использования с микроскопами LEITZ, могут использоваться для черно-белой и цветной фотографии. Подробную информацию см. в соответствующих списках.

8. Уход за прибором

Как прецизионный прибор, интерференционное устройство требует бережного обращения. В частности, необходимо соблюдать следующие правила:

Защищайте прибор от пыли и прямых солнечных лучей. Держите прибор вдали от источников тепла. Удаляйте следы погружения сразу после работы (используйте только ксилол).

Доверяйте ремонт любых повреждений только специалистам. при необходимости отправьте инструмент в ближайшее представительство LEITZ.