Объектив высокой апертуры для микроскопов

Объектив высокой апертуры для микроскопов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 42 h, 3

М 40859

1

k

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

011ИСАНИЕ объектива высокой апертуры для микроскопов.

К патенту Д. Д. Максутова, заявленному 13 декабря 1932 года (спр. о перв. № 120145).

0 выдаче патента опубликовано 31 декабря 1934 года.

Действие патента распространяется на 15 лет от 31 декабря 1934 года.

В существующих до сего времени микроскопических объективах аберрации (хроматическая и сферическая) исправляются путем сочетания многих линз различной кривизны, толщины и дисперсии; таких линз в имперсионном аппохромате насчитывается до 10 штук. Тем не менее полного исправления аберраций при высоких аппертурах все же получить не удается (вторичный спектр наблюдается даже у аппохроматов); кроме того, исправляя ошибки объектива, приходится рассчитывать на большую длину тубуса (160 шт.) при малых диаметрах линз, что утяжеляет и осложняет штатив и вызывает повышенные требования к центрировке отдельных элементов .объектива. Потери света в силу многократных отражений света от поверхностей линз весьма веники (близки к 50;о), причем отраженные лучи частично засвечивают фон.

Для устранения этих недостатков предлагается объектив высокой апертуры для микроскопов, построенный на принципе отражения, а не преломления света, не только заменяющий существующие хие и иммерсионные системы, но бладающий, по мнению автора, по ению с ними более совершенными

-кими качествами и конструктивимуществами, а именно: данчв свободен от хроматизма на оси (вторичный спектр), т. е. качественно стоит выше аппохроматов, 2) линза-объектив после своего изготовления не может расцентрироваться в отличие от систем с разъединенным и зеркалами или с отдельными линзами;

3) оправа объектива перестает быть ответственной деталью высокой точности;

4) сорт стекла совершенно безразличен — необходимо лишь стекло однородное (бессвильное); в тех вариантах объектива, в которых происходит полное внутреннее отражение, желательно стекло с малым предельным углом полного внутреннего отражения при не слишком высокой дисперсии, т. е. баритовый крон;

5) вместо б — 10 линз (как в обычных объективах) приходится шлифовать только одну линзу и хотя точность выполнения поверхностей этой линзы повышенная, однако, методика изготовления ничем особенным не отличается от обычной методики изготовления линз; 6) благодаря основному принципу предлагаемого объектива (зеркальный) имеется возможность в неограниченной степени уменьшить длину тубуса, доведя ее, например, до 20 — 40 мм, вместо 160 лм, являющихся практическим минимумом для случая обычного сильного объектива, что приводит к микроскопу карманного типа; переход же на малую длину тубуса, кроме портативности прибора,. упрощает-и удешевляет механику микро скопа (микрометренный винт, направление тубуса, кремальера); 7) при высоких апертурах предлагаемый объектив создает более яркое изображение, нежели у обычных объективов, так как центральное экранирование вызывает меньшие потери света, нежели многократное отражение под большими углами падения

s линзах обычного объектива. Кроме того, в создании изображения участвуют .лучи всех длин волн, чего нет даже у аппохроматов. Последнее обстоятельство имеет исключительный смысл для случая микрофотографии. Как показывает диффракционная теория, центральное экранирование не только не пони;жает разрешающей силы, но даже несколько ее повышает; 8) неизбежное центральное экранирование в сочетании с конденсором, апертура которого ниже апертуры центрального зкранирования,— дает возможность получить ультрамикроскоп высокой апертуры в крайне простом и изящном виде и без особых осветителей темного поля, так как Данный объектив, в зависимости от апертуры конденсора, регулируемой диафрагмой, всегда приспособлен к работе и как объектив микроскопический и как объектив ультрамикроскопический.

На чертеже фиг. 1 — 4 изображают схемы хода лучей в различных вариантах устройства предлагаемого объектива.

На схеме хода лучей, изображенной на фиг. 1, литера S< обозначает светящуюся точку, à S,,— ее изображение.

Центр кривизны поверхности I совпадает с точкой S„ а поверхности П! — с точкой S . Г1оверхность Ц вЂ” в данном слу-чае эллипсоид вращения, весьма близкий к параболоиду. В этом виде (фиг. 1 и 3) система является сухой. Иммерсионная система изображена на фиг. 2; луч Sq, .Аз, B>, S,— крайний луч, определяющий апертуру системы; луч 5„4„, В„8 — предельный луч, претерпевающий полное внутреннее отражение на поверхности (Аь А>, Аз); для расширения этого предела желательно иметь возможно больший показатель преломления линзызеркала. Центральная зона поверхности (А„А„АЗ) посеребрена и залакиро.вана и таким образом луч S>, А„В,, S> .тоже участвует в создании изображения (5). Поверхность В„В, В, во всех случаях засеребрена вся, кроме центральной грани. На фиг, 3 представлена сухая система из двух несклеенных линз. Серебреные части поверхностей и:и П! очерчены жирно. Поверхность имеет центр кривизны в точке S< (в случае иммерсионной системы поверхность — плоскость). Поверхность Ч имеет центр кривизны в точке Sz. Г!оверхности !!! и IV имеют одинаковую кривизну. Все поверхности могут быть сферическими. В случае же исправления поля на кому поверхности !! и Ш берутся не сферическими с весьма умеренным квадратом эксцентриситета.

Чтобы дать конкретный пример но- вого объектива, на фиг. 4 изображена схема реального объектива, причем поверхность 2 — 1 ... 1 — 2) — строго сферическая с центром кривизны в плоскости объекта (точка S); поверхность (1 — 3 — 1)— строго сферическая. Может быть посеребрена; поверхность (5 — 6 — 5)— строго сферическая с центром кривизны в плоскости изображения; поверхность (4 — 5...5 — 4) — практически сферическая с ничтожно малыми отклонениями, достигаемыми простой ретушью. Эта поверхность обязательно посеребрена; поверхность (4 — 2...2 4) — шаровая. Единственная опорная для центрировки поверхность, Огклонение поверхности (4 — 5...5 — 4) от сферы измеряется долями микрона, поэтому ее изготовление, по. пробному стеклу или при применении теневого метода, не сложнее и не проще изготовления обычной сферической поверхности.

Конструктивные элементы объектива, свободного от комы и с исправлением всех аберраций на оси, могут быть даны в виде следующей таблицы:

R —— 1,00О (сфера)

Rz = 1,70 (на ибольшее отклонен и е от сферы в сторону сплюснутых сфероидов = 0,8) йз = 1,52 (сфера)

R4 40,0 (сфера) (, =1,70

f, =40 (длина тубуса)

F 094

Собствен. увеличение = фиг I

Кома =О.

Рабочее расстояние (S — 8) = 0,65

Толщина в центре (3 — 6) = 0,47

01 — — 0,8; На = 1,38; Н, = 1,00

Потери на экранирование 28% . сухая =0,85

Числ. а пертура иммерс — — 1,28

В случае иммерсионной системы желательно (но необязательно) вклеить линзу (2 — — 7 — — 2 — 8). ,ФФ

Предмет патента.

1. Объектив высокой апертуры для микроскопов, отличающийся тем, что он состоит из опной линзы, частично снабженной зеркальной поверхностью, входная передняя часть или части которой отшлифованы по сферической поверхности с центром в месте помещения наблюдаемого объекта, остальные же поЭксперт Н. H. Георвиевский

Редактор Н. AI. Кузнецов верхности, сферические или близкие к сферическим, частично сделаны зеркальными и йодобраны такой кривизны, чтобы лучи, идущие or наблюдаемого объекта, после отражения от зеркаль ных частей или частично после полного внутреннего отражения, выходили по нормалям к выходной задней поверхности объектива.

2. Видоизменение объектива по п. 1, отличающееся тем, что он состоит из двух линз, имеющих соприкасающиеся поверхности одинаковой кривизны, а задняя поверхность заднего стекла отшлифована по сферической поверхности с центром в месте получения изображения наблюдаемого объекта (фиг. 3).

3. Видоизменение объектива по пп. 1 и 2 при иммерсио4ной системе, отличающееся тем, что передняя входная часть поверхности объектива выполнена плоской (фиг. 2).

Тип. „Печ. Труд». Зва. 2950 — 1Ю