Gruß und erquickliches neues Jahr zuvor!
Seit längerem grüble ich über die Forderung, dass die Beleuchtungsapertur etwa der Objektivapertur entsprechen solle und natürlich sieht man auch, dass die Auflösung leidet, wenn das nicht so ist.
Trotzdem bin ich erstaunt, dass diverse (Zeiss) Ph3 Öl Objektive (40/63/100x) die Pünktchen bei der Surirella gemma und der Nitzschia obtusa meines Testpräparates bestens auflösen, wobei doch die Phasenblende im Kondensor eine Apertur deutlich unter 0,5 hat.
Mir scheint, das hat was mit dem großen Streulichtanteil im Verhältnis zum Durchlicht bei den Ph-Objektiven zu tun, aber vielleicht kann mir das jemand etwas wissenschaftlicher Erläutern!
Vielen Dank im Voraus
Rolf
Hallo Rolf,
Mir war auch schon klar das mit der selben Phasenring eine höhere Auflösung erreicht wird mit ein Objektiv mit höheren Apertur. In Phasenkontrast sind mit meinem Zeiss Neofluar 40/0.75 ph2 die Punkte von P angulatum bereits zu sehen, mein Zeiss planachro 40 ph2 löst die gar nicht auf in Phasenkontrast. Beste Grüsse,
Rolf
yep, I believe zeiss has selected the aperture of the phase 40x neofluar in such a way that P.angulatum is resolved. That's what everybody tried in those times with a new lens ;)
Anyway. Phase is not the same as widefield. Resolution with phase objects in ph is increased, roughly to about 1.3x the resolution calculated by the standard equation of 1.22lambda/(NA cond+NAobj). Calculations have been done in the '50's. Can't remember off hand who the authors were, lot of maths, above my head so it didn't really stick. But it did explain 'super resolution' with annular lighting: with say a 40/0.75 and annular lighting you can 'resolve' things like Fragilaria ulna, which is not possible in brightfield or DIC.
Best wishes, René
Das, was ich zu dem Thema sagen möchte, ist zwar nicht gerade wissenschaftlich, doch es gibt das wieder, was ich im Laufe der Zeit gelernt habe.
Wenn im Phasenkontrast Details sichtbar werden, die man unter sonst gleichen Bedingungen (Objektivapertur, Vergrößerung usw.) im Hellfeld nicht sehen kann, dann beruht das nicht auf einer Steigerung der Auflösung, sondern ist ein Effekt des verbesserten Kontrasts. Da die Auflösungsgrenze in der klassischen Lichtmikroskopie ohnehin letztlich eine Kontrastgrenze ist, sollte das weiter nicht verwundern. Die eigentliche Auflösung wird auf jeden Fall durch den Phasenkontrast nicht verbessert. Im Gegenteil, es tritt wegen der eingeschränkten Kondensorapertur sogar eine geringfügige Verschlechterung der Auflösung ein. Diese bleibt aber dank der deutlichen Verbesserung des Kontrasts unbemerkt.
Etwas ganz anderes ist die sog. ,,Superresolution", die man mit ringförmigem Hellfeld (RFB, COL u.a.) erzielt. Hier werden Auflösung und Kontrast gesteigert. Durch die gleichzeitige Kontrasterhöhung ist die höhere Auflösung auch wirklich beobachtbar. Die Steigerung der Auflösung kann bis zu 20% betragen. Das bedeutet, daß sich ein Objektiv mit der Apertur 0,75 dann ,,so benimmt", als habe es eine Apertur von 0,9. Diese Steigerung kann allerdings nicht als feste Größe angegeben werden, denn sie hängt auch von der Art des Objekts ab (z.B. Gitterkonstanten bei Diatomeenschalen). Es gibt darüber wissenschaftliche Arbeiten, u.a. von C. van Duijn (eine Kopie des Manuskripts eines seiner Vorträge von 1990 ist in meinem Besitz).
Die Phasenblenden, die üblicherweise für die Erzielung von Phasenkontrast verwendet werden, können diesen Effekt der Superresolution auf keinen Fall hervorrufen (jedenfalls nicht mit den Objektiven, für die sie konzipiert sind), dazu sind ihre Aperturen zu niedrig.
Gunther Chmela
Hello Gunther, of course when I mention NAcond in phase contrast I mean the actual NA of the phase contrast annulus. Regardless of the Effekt des verbesserten Kontrasts, resolution of the system is higher compared with BF, when setting the condenser to the width (NA) of the phase annulus.
Concerning super resolution, I have seen this effect with lower mags (especially the lomo waterimm 40/0.75 does well in these experiments!), but not seen noticable enhancement in practical use at highest NA's of 1.3-1.4. The dots of A.pellucida in a Klaus Kemp slide is my practical limit, but this still is within the conventional limits of resolution of a 1.3NA lens.
Quoting a friend from me from the UK (Mervyn Hobden):
ZitatIn a paper published in 1949, in the J.O.S.A, Osterberg and Wissler
show how the resolution of sub-wavelength particles can be enhanced
by apodization of the exit pupil of the objective, and that the final
resolution is not independent of the phase and amplitude
characteristics of the two particles, and their area. Therefore,
particles of different optical characteristics will have different
limiting resolutions. In the case considered, the objective complies
with the Abbe sine condition, and what we are considering is the
visibility of distinct differences in the diffraction pattern
produced in the aperture of the objective by the two particles. They
consider three objective conditions, an Airy objective giving a
classical Airy diffraction pattern, a Sonine apodized objective and
the use of a central blocking spot,(ink dot) in the back focal plane.
They show that even with an Airy objective, with the right particle
characteristics, resolution is 78% of the distance given by the
classical formula, and in the case of the apodized objectives, this
can improve to 40%, remembering that we are considering diffraction
pattern resolution, not an exact image. However, it is easy to see
that in the case of an optically complex object of periodic
structure, like a diatom, the superposition of many such points would
give the appearance of enhanced resolution.
Cheers,
Merv
To be clear, this is only part of his answer. He goes on on the effect of the illuminating source where he demotes another holy house (the ubiquitous use of modern halogen Kohler illumination). Interesting but worth another discussion...
The Osterberg&Wissler paper I can get you; I would in turn be obliged with a pdf of the van Duijn lecture.
Best wishes, René
Oh yes, Rolf, going back to your original observation with Surirella gemma. I agree with Gunther in this case, that the better visibility of the dots is solely due to the Contrast Ersteigerung of the phase contrast system.
The dots are resolved by both systems (phase and BF), the phase contrast would give it another edge. This has nothing to do with resolution.
In contrary belief to what diatom test slides often are advocated for, I do not think they are good for testing objectives visually, they only show good or bad. The dots of Frustulia saxonica for example should be resolved with any normal 100x oil objectives in brightfield with dry condenser down to NA 0.55. But detecting differences between objectives would be visually very challenging, at least to my eyes. If I would need to compare lenses visually, I would rather focus on ubiquitous detritus in my samples then on a regular structure such as a diatom.
Regards, René
Hallo René,
ich habe den Vortrag von van Duijn leider nur als Kopie auf Papier, mit Schreibmaschine geschrieben. Ich könnte das scannen und als JPG schicken. Das wird allerdings, wenn es leserlich bleiben soll, sehr groß! Neun DIN A4-Seiten (mit Literaturangaben zehn), schlechte Qualität.
Andere Möglichkeit: Ich kann Kopien auf Papier mit der Post schicken.
Beste Grüße
Gunther
Hallo Rolf (reblaus), hallo Gunter,
zur Demonstration habe ich mal folgendes Experiment gemacht: Eine Surirella Gemma habe ich mit einem 100/1,25 PH3 zunächst im Phasenkontrast angesehen:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82710_30844809.jpg)
Es wurde ein Phasenkondensor der Apertur 0,9 verwendet, der auch nicht immergiert wird. Die Kondensorapertur dürfte wegen dem Phasenring etwa bei 0,45 liegen. Die Struktur kann soweit aufgelöst werden, so daß ich die Poren zählen kann. Was will ich also mehr?
Ich will sehen, was es bringt, wenn ich einen Kondensor für höhere Aperturen verwende, in dem Fall mal zum Vergleich den Ultrakondensor mit Wasser immergiert, der die Pupille des Objektives ebenfalls ringförmig ausleuchtet, diesmal aber in einem größeren Durchmesser und zwar bis zum Rand.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82710_56677642.jpg)
Auch hier wird die Struktur aufgelöst, die Poren lassen sich zählen, aber die Zwischenräume sind deutlich größer.
Es könnten also noch mehr Poren dichter beisammen liegen, diese Problematik kennt man wieder bei anderen Kieselalgen. ;)
Unwissenschaftliche Grüße
Bernd
Hallo Bernd -
jetzt wäre aber zum Vergleich noch ein Foto mit einem Hellfeldobjektiv 100x/1,25 interessant, das mit einem Kondensor beleuchtet wird, dessen Iris auf eine Apertur von etwa 0,45 zugezogen ist!
Man hat ja sonst nix zu tun
Viele Grüße
Rolf
Hallo Rolf,
so sollte man einstellen, wenn man nur die Rippen, aber nicht aus Versehen die Poren mitzählen will. ;D
Ich könnte dir allenfalls noch schief beleuchtet bei Apertur 0,9 anbieten.. :-[
Viele Grüße
Bernd
Hallo Phasen-Ringelnde,
ich habe mal "auf die Schnelle" die Phasenringe von drei klassischen ZEISS-West-Endlich-Objektiven über einem "selbstgestrickten" Apertometer durch ein Hilfsmikroskop aufgenommen. Das obere Bild zeigt die Anordnung. Eine Karo-Seitenlänge der Skala zeigt zwischen 2,0° und 2,1° an; ich rechne einfach mit 2,05°. Um die jeweilige Apertur zu erhalten, zählt man von der Bildmitte aus, multipliziert mit 2,05 und bildet den Sinus. (so kann man natürlich auch die jeweilige Objektiv-Apertur nachmessen). Man mißt zwar so nicht die jeweilige Ringblende des Kondensors selbst; aber deren Bild muß ja voll in den Phasenring des Objektivs fallen und deshalb die gleiche Apertur wie dieser haben.
Für den PH 1 -Ring beim F-Achromaten 10/0,25 finde ich als NA so etwa zwischen 0,11 und 0,14 , also in der Mitte etwa 0,125; für den PH 2 -Ring beim Planpo 25/0,65 zwischen 0,20 und 0,30 , mittig also 0,25; für dem PH 3 -Ring beim Plan-Neo 63/0,90 zwischen 0,42 und 0,58 , mittig also 0,50 .
(Auch für die Objektiv-Aperturen finde ich in guter Näherung die angegebenen Werte.)
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82753_47739054.jpg) Selbstbau-Apertometer "am Gerät"
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82753_11144193.jpg) F-Achromat 10/0,25 PH 1
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82753_54258765.jpg) Planapochromat 25/0,65 PH 2
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82753_10016874.jpg) Plan-Neofluar 63/0,90 PH 3
Phasengeringelte Mikrogrüsse
H. Husemann
Schönen Guten Tag,
es gibt da übrigens einen Spezialkondensor, mit dem sich solche Sachen auch prüfen lassen:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82763_8038682.jpg)
Phase 1 beim 10er
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82763_61150534.jpg)
Phase 2 beim 40er
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/82763_24143934.jpg)
Phase 3 beim 100er, das für diesen Zweck nicht extra immergiert wurde.