Nedsänkning ( immersionsmetod för mikroskopisk observation) i optisk mikroskopi är införandet av en vätska mellan mikroskoplinsen och föremålet i fråga för att förbättra ljusstyrkan och utöka gränserna för bildförstoring.
Ett nedsänkningssystem är ett optiskt system där utrymmet mellan den första linsen och föremålet är fyllt med vätska. Vätskan som appliceras på detta sätt kallas för nedsänkning .
Av grundformeln för mikroskopets upplösning: d = 0,61λ / A, följer att upplösningsgränsen bestäms av våglängden λ och den numeriska aperturen för objektivet A. Eftersom det inte alltid är möjligt att ändra våglängden ( speciellt om studien utförs i vitt ljus), då för att uppnå bättre upplösning brukar man använda ett objektiv som har en större numerisk bländare.
Men för en "torr" lins med ett brytningsindex för mediet framför dess främre lins n=1, kan det maximala värdet för objektivets numeriska bländare inte överstiga ett värde på cirka 0,95.
För att lösa detta problem tas en nedsänkningsvätska, vars brytningsindex n 2 och brytningsindex för den främre linsen n 3 väljs på ett visst sätt. Strålar som emanerar från en punkt av OP-objektet passerar utan brytning genom nedsänkningsfilmen och kan "ta emot" av objektivets främre lins.
I detta fall ökar den numeriska bländaren och upplösningsgränsen minskar med en faktor n 2 .
Vid beräkningen av mikroskoplinser beaktas de optiska parametrarna för nedsänkningsvätskan (brytningsindex och dispersion ) vid korrigering av aberrationerna i det optiska systemet (korrigering av fältkrökning, sfäriska och kromatiska aberrationer).
Tillämpa:
Naturlig cederolja användes som den första nedsänkningsvätskan. Dess främsta nackdel var dock förändringen av egenskaper över tiden. I luft kondenserade vätskan gradvis upp till hartsbildning och härdning, brytningsindex förändrades.
På 1900-talet började endast syntetisk immersionsolja, som inte har denna nackdel, produceras och används nu.
Man tror att det första seriemikroskopet med ett beräknat oljesänkningsobjektiv dök upp 1878 .
Huvudparametrarna för immersionsolja är standardiserade.
Enligt GOST 13739-78 "Immersionsolja": brytningsindex n d = 1,515±0,001; transmittans i ett skikt 1 mm tjockt i spektralområdet 500-720 nm - 95%, 400-480 nm - 92%. Nedsänkningsoljan ska användas vid en temperatur på cirka +20 °C.
Enligt den internationella standarden ISO 8036/1 "Immersion Oil": brytningsindex n e = 1,518 + 0,0005; transmittans i ett skikt 10 mm tjockt i spektralområdet 500-760 nm - 95%, 400 nm - 60%.
Enligt den internationella standarden ISO 8036-1/2 "Immersion oil for luminescens": transmittansen i ett skikt 10 mm tjockt i spektralområdet 500-700 nm - 95%, 365-400 nm - 60%.
Vissa skillnader i standarder innebär i synnerhet en möjlig försämring av prestanda för en viss lins med en olja som inte matchar den. Resultatet av detta kan bli:
Glycerin - användes som nedsänkningsvätska på grund av överföringen av det ultravioletta området av elektromagnetiska vågor. Det används i form av en vattenlösning av en viss koncentration. Det första målet för nedsänkning av glycerin beräknades 1867 .
Destillerat vatten används. Man tror att för första gången introducerades ett beräknat vattensänkningsobjektiv i ett seriemikroskop 1850 .
Designen av ett antal immersionslinser inkluderar korrigeringsramar. Deras installation bestämmer den exakta relativa positionen för objektivets linssystem och täckglaset. Noggrannheten för att ställa in denna relativa position har störst inflytande på kompensationen av sfärisk aberration i mikroskopets optiska system.
Linshylsan är vanligtvis märkt med:
Följaktligen appliceras ett specifikt värde på den korrigerande ramen, under vilket denna kombination av lins och ram kompenseras. Byte av korrigerande ramar krävs i följande fall:
Ett mål utformat för att fungera med olika nedsänkningsvätskor (som regel "vatten-olja-glycerin" eller två nedsänkningssystem i olika kombinationer), såväl som i "torrdoppnings"-versionerna, kräver kompensation för skillnaden i brytningsindex .
Att arbeta med ett standardtäckglas (n = 1,52) kräver också korrigering för täckglasets tjocklek om linsen är designad för nedsänkning i vatten (n = 1,33) eller glycerol (n = 1,47). Sådana enheter har bokstavsmärken på kroppen som indikerar korrekt position för korrigeringsringen för en viss typ av vätska, och inom detta märke anges tjockleken på täckglasen för vilka kompensationen för sfärisk aberration är minimal.
Robert Hooke var den första vetenskapsmannen som förklarade nedsänkningstekniken i en föreläsning och samlingar som gavs 1678 . Texten till rapporten publicerades av honom i hans bok "Microscopium" samma år. Det är från denna händelse som historien om immersionslinser börjar.
David Brewster föreslog 1812 nedsänkning som ett sätt att korrigera linsens kromatiska aberrationer, och omkring 1840 gjorde Giovanni Battista Amici (1786-1868) de första nedsänkningsobjektiven. Anisoljor användes som nedsänkningsvätska, eftersom deras brytningsindex var närmast glasets.
Uppgiften att öka bländaren var dock inte inställd i detta fall. Amici förstod detta problem. Men på grund av de höga kostnaderna för objektglas, ägnade 1800-talets mikroskopister ännu inte vederbörlig uppmärksamhet åt oljenedsänkning. Som ett resultat tog han upp vattendoppning. 1853 designade han en vattendoppningslins och ställde ut den 1855 i Paris.
Robert Tall (1820-1883) skapade 1858 en lins med utbytbara frontlinser: en för torrdrift och den andra för nedsänkning i vatten.
Edmund Hartnal (1826-1891) 1859 demonstrerade sina första vattensänkningsobjektiv med en korrigeringsring. Under de kommande 5 åren sålde han cirka 400 stycken. Detta skapade en boom i produktionen av vattendoppningslinser bland många tyska mikroskoptillverkare, som Bruno Hazert i Eisenach, Kellner i Wetzlar, G&S Merz i München och Hugo Schroder i Hamburg. Hartnals immersionslinser ansågs dock vara de bästa.
Paris. 1867 Ernst Gundlach (1834-1908), som ville använda ett nedsänkningsmedium med ett högre brytningsindex än vatten, designade och presenterade på världsutställningen en lins för glycerin.
Zeiss optiska verkstäder i Jena producerade 1871 de första vattendoppningsobjektiven. Och redan 1872 introducerade Carl Zeiss Abbes vattendoppande linser. Zeiss katalog på den tiden erbjöd 3 linser, som alla hade ett 180° synfält. De hade olika arbetsavstånd men en konstant numerisk bländare på 1,0; Lins nummer 3 hade en korrigeringsring för att kompensera för sfärisk aberration.
År 1871 presenterade Toll en ny upptäckt: för homogen (olje) nedsänkning använde han kanadensiskt balsamdoppningsmedium , som har samma brytningsindex som kronglaset som vanligen användes då. I augusti 1873 gjorde han ett trelinsobjektiv för homogen oljedoppning med en numerisk öppning A = 1,25. Denna prestation erkändes som ett rekord för mikroskop. Men samma månad nådde objektivet designat av honom för nedsänkning i glycerin en numerisk bländare A = 1,27.
Från augusti 1877 började Carl Zeiss tillverka Abbe oljesänkningsobjektiv. Det var de som blev mest kända som linser för "olje" nedsänkning. År 1879 rapporterade Ernst Abbe till Jena Medical and Natural Science Society att hans koncept med oljenedsänkningsmål påverkades av J. W. Stevensons arbete.
År 1879 sammanfattade Ernst Abbe utvecklingen av immersionssystem och hans experiment i artikeln "New Methods for Improving Spherical Correction" (On New Methods for Improving Spherical Correction), publicerad i Royal Microscopical Society. Det huvudsakliga tillägget han gjorde var att homogena nedsänkningssystem gör det möjligt att få maximal bländare med alla tillgängliga optiska material.
Robert Koch var en av de första forskarna som använde Abbes oljenedsänkningsmål och Abbes kondensorsystem.
1904 producerade Carl Zeiss den 10 000:e oljesänkningslinsen.